黑碳

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File:Accumulation of Black Carbon Toward The Base Of The Himalayas.ogv
黑碳的积聚与分布

黑碳（Black carbon）是一种悬浮粒子，源自于含碳物质（主要是石油、煤、木炭、树木、柴草、塑料垃圾、动物粪便等）不完全燃烧和氧化形成的产物。在扫描电镜下观察，黑碳呈现出亚微米级的颗粒物聚合体（团状或者链状）[1]。黑碳表现为斥水性，由于结合了吸湿性有机碳成分而很快转为亲水性粒子[2]。

排放[编辑]

根据2004年发布的一份排放清单资料，按地理区域划分，中国的黑碳排放贡献量最大，约占全球总排放的1/5；而按燃料种类，生物质燃烧的排放量最大，占全部燃烧的60%[3]。[可能已过时]不同国家和地区的排放情况可以有很大分别。 北极理事会2019年的报告指露天焚烧占全球黑碳的排放约4成，此报告中的指的露天焚烧包括山火、废物焚烧以及农业焚烧。[4]

File:HK Sheung Wan Wing Lok Street fire burning offering papers Chinese style December 2018 IX2 02.jpg
纸钱焚烧

根据2022年的一项研究，节日期间涉及燃烧纸钱的祭祀活动是中国西北部黑碳排放的其中一个重要来源。[5]

对农作物影响[编辑]

因为能吸收重要的植物营养素，土壤中的黑碳对土壤肥力有重要贡献。[6]不过落在叶子上的黑碳会影响光合作用。

气溶胶黑碳[编辑]

黑碳是一种强吸收性气溶胶，可强烈吸收太阳短波辐射，加热大气，它在大气中留存时间为数日至几周[7]，因而可对区域大气产生增温效应。国际上已有很多研究对黑碳的大气辐射强迫给出了不同的结果，同时不确定性也很大，范围大至在0.4 W/m2到1.2 W/m2之间。

沉降到冰雪表面[编辑]

黑碳如果沉降到冰雪表面，可降低表面反照率，从而对冰雪消融有正反馈作用。从黑碳的影响角度，目前北极海冰和高亚洲冰川的国际主要关注的热点区域。

对北极海冰的影响[编辑]

有人认为北极大气中和沉降下来的黑碳加速了海冰的消融。实际根据观测数据，北极大气中的黑碳浓度二十年来（自1989年）处于下降态势（据加拿大环境部）；而2005年后雪冰中的黑碳浓度与1980年代相比也没有明显变化[8]。因此，没有证据表明黑碳加速了北极海冰的消融。

对高亚洲冰川的影响[编辑]

高亚洲冰川海拔大多在3000米以上、对流层中部或者上部，高于边界层；而且周边直接人类活动少，空气清洁；大气黑碳的区域增温效应大多在3000米以下，因此不太考虑大气黑碳的区域增温对高亚洲冰川的影响，只考虑沉降冰川表面的黑碳的效应。现有研究显示，高亚洲冰川黑碳浓度与全球其他高山和北极地区相当，比平原地区低一个数量级，当前浓度水平的黑碳对冰川表面辐射能量平衡的影响可能在5%以内。[9]喜马拉雅山冰川的状况格外引人瞩目，自1950s以来的退缩被认为与温室气体和南亚棕色云中的黑碳的共同增温作用有关[10]。在喜马拉雅山钻取的多支冰芯记录的黑碳显示，喜马拉雅山中段冰川黑碳记录过去40年间没有明显趋势，而东段增长趋势明显。[9][11][12][13]根据目前观测数据，黑碳对珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川辐射平衡的影响不到2%。[9]另外，卫星数据显示，喜马拉雅山中段冰川的上部自2000年以来有变暗（反照率降低）现象，意味着消融加速；很少量的观测显示，似乎黑碳在春季消融季节对这一现象贡献显著[14]。

国际社会的关注[编辑]

由于黑碳的增温效率高于二氧化碳等温室气体，而且排放量很大，加上大气存留时间较温室气体短，减排可能会收到立竿见影的效果。发达国家正在呼吁发展中国家改良能源结构，加大绿色和可再生能源在国民能源消费中的比例。

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Pósfai, Mihály; Anderson, James R.; Buseck, Peter R.; Sievering, Herman. Soot and sulfate aerosol particles in the remote marine troposphere. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 1999-09-20, 104 (D17). doi:10.1029/1999JD900208 （English）. 
  2. ^ Andrews, Elisabeth; Larson, Susan M. Effect of surfactant layers on the size changes of aerosol particles as a function of relative humidity. Environmental Science & Technology. 1993-05-01, 27 (5) [2022-11-09]. ISSN 0013-936X. doi:10.1021/es00042a007. （原始内容存档于2022-11-09） （English）. 
  3. ^ Bond, Tami C. A technology-based global inventory of black and organic carbon emissions from combustion. Journal of Geophysical Research. 2004, 109 (D14). ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2003JD003697 （English）. The contributions of fossil fuel, biofuel, and open burning are estimated as 38%, 20%, and 42%, respectively, for BC 
  4. ^ The latest EU Background News on Black Carbon - OPEN BURNING. AMAP. [2025-09-24] （British English）. 
  5. ^ Lin C, Huang RJ, Duan J, Zhong H, Xu W, Wu Y, Zhang R. Large contribution from worship activities to the atmospheric soot particles in northwest China. Environ Pollut. April 2022, 299: 118907. Bibcode:2022EPoll.29918907L. PMID 35091017. doi:10.1016/j.envpol.2022.118907. 
  6. ^ Glaser, Bruno. Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 2007-02-28, 362 (1478) [2025-07-07]. ISSN 0962-8436. PMC 2311424 可免费查阅. PMID 17255028. doi:10.1098/rstb.2006.1978. 
  7. ^ Ramanathan, V.; Carmichael, G. Global and regional climate changes due to black carbon. Nature Geoscience. 2008-04, 1 (4) [2022-11-09]. ISSN 1752-0908. doi:10.1038/ngeo156. （原始内容存档于2022-11-10） （English）. 
  8. ^ Doherty S, Warren S, Grenfell T, et al., 2010. Light-absorbing impurities in Arctic snow. Atmos. Chem. Phys., 10(23), 11647-11680.
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Ming, Jing; Xiao, Cunde; Du, Zhencai; Yang, Xingguo. An overview of black carbon deposition in High Asia glaciers and its impacts on radiation balance. Advances in Water Resources. Snow–Atmosphere Interactions and Hydrological Consequences. 2013-05-01, 55 [2022-11-09]. ISSN 0309-1708. doi:10.1016/j.advwatres.2012.05.015. （原始内容存档于2015-03-29） （English）. 
  10. ^ Ramanathan, Veerabhadran; Ramana, Muvva V.; Roberts, Gregory; Kim, Dohyeong; Corrigan, Craig; Chung, Chul; Winker, David. Warming trends in Asia amplified by brown cloud solar absorption. Nature. 2007-08, 448 (7153) [2022-11-09]. Bibcode:2007Natur.448..575R. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature06019. （原始内容存档于2022-11-10） （English）. 
  11. ^ Ming, J.; Cachier, H.; Xiao, C.; Qin, D.; Kang, S.; Hou, S.; Xu, J. Black carbon record based on a shallow Himalayan ice core and its climatic implications. Atmospheric Chemistry and Physics. 2008-03-06, 8 (5) [2022-11-09]. ISSN 1680-7316. doi:10.5194/acp-8-1343-2008. （原始内容存档于2022-12-10） （English）. 
  12. ^ Xu, Bai-Qing; Wang, Mo; Joswiak, Daniel R.; Cao, Jun-Ji; Yao, Tan-Dong; Wu, Guang-Jian; Yang, Wei; Zhao, Hua-Biao. Deposition of anthropogenic aerosols in a southeastern Tibetan glacier. Journal of Geophysical Research. 2009-09-15, 114 (D17). ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2008JD011510 （English）. 
  13. ^ Xu B, Cao J, Hansen J, et al., 2009. Black soot and the survival of Tibetan glaciers. Proceedings of the National Academy of Sciences 106(52): 22114-22118.
  14. ^ Ming, Jing; Du, Zhencai; Xiao, Cunde; Xu, Xiaobin; Zhang, Dongqi. Darkening of the mid-Himalaya glaciers since 2000 and the potential causes. Environmental Research Letters. 2012-03-01, 7 (1) [2022-11-09]. ISSN 1748-9326. doi:10.1088/1748-9326/7/1/014021. （原始内容存档于2022-11-09）. 

延伸阅读[编辑]

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