黑碳，又一個“氣候殺手”

當國際社會正放眼于如何解決二氧化碳、甲烷等溫室氣體的過度排放時，一群黑色的顆粒也開始在我們的家園“搗蛋”。

最近幾個月，我國許多城市都遭遇了罕見的連續霧霾天氣，PM2.5持續爆表。而造成霧霾天氣的主要成員中就有黑碳（black carbon），這一陌生詞語隨著公眾對霧霾天氣的關注，也逐漸走進了人們的視線。黑碳除了能引起霧霾天氣和慢性咳嗽外，還是推動全球變暖的第二大“罪魁禍首”。

黑碳的“身世”

黑碳，又稱作煙炱和煤煙，是含碳物質（主要是石油、煤、木炭、樹木、柴草、塑料垃圾、動物糞便等）不完全燃燒和氧化形成的產物。它在大氣中停留的時間比較短，大概只有幾周時間。生活在北方的人們應該對冬日里煙囪中冒出的滾滾黑煙不會感到陌生。這些黑煙實際上是煤未充分燃燒時產生的微小碳顆粒，隨著燃燒加熱的空氣飄上了天空。除了煤和柴油等礦物燃料燃燒會產生大量黑碳，柴火、秸稈等生物燃料燃燒也都會釋放出黑碳，火山爆發、森林大火冒出的黑煙中也有它的身影，它是PM2.5中數量最多、危害最大的污染物。

從2004年的一份資料中可以看到，按地理區域劃分，中國的黑碳排放貢獻量最大，約占全球總排放量的1/5；而按燃料種類，生物質燃燒的排放量最大，占全部燃燒的60%。

“世界屋脊”陷入黑碳的“包圍”

黑碳對環境的破壞能力不可小覷，它們通常“游走”于距離地面2～5公里的高空中，并不斷加熱著大氣，連世界上海拔最高的青藏高原也沒能逃脫它的侵害。但要近距離觀察這種加熱效應并不容易，因為降雪會將黑碳從云端帶入人間，沉積于白雪皚皚的崇山峻嶺。

中國科學院的專家曾在青藏高原對不同氣候區多條冰川表面雪樣或雪坑樣進行采集，獲得了時間跨度不同的7支冰芯。專家通過對冰芯深淺不一的冰層成分的分析，以及結合大氣環流的規律，對黑碳來源進行了追蹤，最終還原了近60年來黑碳含量的時空曲線——上世紀五六十年代，歐洲的黑碳排放對青藏高原西北部冰川的融化有相當“貢獻”；80年代中期以來，來自南亞的黑碳在青藏高原東南部大量“集結”，以幾倍于過去的力道“侵蝕”著冰川。

“雖然我們尚無法斷言黑碳的融雪作用到底有多強，但國際同行的現場觀測實驗證明，隨著黑碳的沉降累積，原本反光的白雪會‘吃’進更多陽光。”而且讓參與此次冰樣采集的青藏高原研究所研究員徐柏青不安的是，黑碳的“破壞力”會隨著冰雪消融而不斷增強，當冰川表層的新鮮降雪流失殆盡，黑碳會順勢進入下一層積雪，繼續“搞破壞”。

從青藏高原冰川雪坑及表面雪樣品分析結果看，青藏高原冰雪中黑碳的平均含量已高于北極地區。現在，青藏高原的消融季節來得早，持續時間也較長。“黑碳在冬季大量附在冰雪上，加快吸熱，使冰雪在三四月份就開始消融，而這并不是農牧業需水時期，造成本就緊張的冰雪水資源大量浪費。”徐柏青說。由于喜馬拉雅冰川是長江、恒河、印度河等亞洲主要河流的水源，冰川融化將使中國、印度和許多南亞國家的供水受到嚴重影響。

變身灰霾與棕色云

加速冰川融化，僅僅是黑碳效應的“冰山一角”。實際上，黑碳更像是一個“兩面派”：一邊“加熱”大氣，一邊也為地面“遮光”。因為在數千米的高空，黑碳能夠與它的氣溶膠“同伙”——硫酸鹽、硝酸鹽、有機碳、沙塵等相互交織，組成厚重的大氣棕色云。

棕色云內部，不同的顆粒物扮演著截然不同的角色——它們有的吸收陽光，有的則將陽光反射回大氣。黑碳雖然能夠吸收陽光，起到增溫的效果，但是與之相反的是，硫酸鹽等顆粒物能夠將大部分陽光反射回大地。這樣一來，棕色云就像一把陽傘，能夠起到為地球降溫的效果。

在為地球降溫的同時，棕色云也正在使地球變暗，減少了太陽輻射到達地球表面的量。這樣一來，棕色云就不單是影響地球溫度，還能間接“掌控”大氣中的水循環，增大區域之間極端氣候事件的發生概率。因為到達地面的太陽輻射減少，地面水汽蒸發量下降，降水云就會減少，干旱也就會隨之而來。

灰霾同樣是由黑碳變身而來，它跟棕色云的區別只在于在大氣中所處高度的不同。灰霾通過大氣的提升作用達到了一定的高度，經過風力吹動，將不同地區或城市上空的灰霾連成片，就形成了棕色云。與棕色云相比，灰霾位置更低，更接近人體活動的范圍，對人體的直接危害更大，它不僅直接刺激人體的呼吸系統，還妨礙人們的正常活動，使能見度降低，嚴重影響交通運行。

二號“氣候殺手”浮出水面

提起人類活動對氣候變化的影響，人們首先想到的就是各種溫室氣體，尤其是罪魁禍首二氧化碳。從溫室氣體對全球升溫貢獻的百分比來看，二氧化碳約占55%，無疑是最大的，因而二氧化碳當仁不讓地被列為頭號溫室氣體。而甲烷以約占15%的比例曾位列第二。人們一直認為，在溫室氣體的增溫效應中，在大氣中存在時間長的溫室氣體所起效應最值得關注，二氧化碳在大氣中的存留期很長，可達200年。

到目前為止，國際上的各種減排努力，似乎也都是針對二氧化碳的。在1997年于日本京都通過的《京都議定書》中，也指出要對6種溫室氣體進行削減：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）。

2013年1月，一項歷時4年的國際研究發現，黑碳對氣候變暖同樣具有較強的影響，其致暖效應被認為是每平方米1.1瓦，大約是頭號溫室氣體二氧化碳的三分之二，躍居甲烷之前，超出先前估計的兩倍。顯然，我們以前大大低估了黑碳排放對于全球變暖和氣候變化的作用。這個研究同時也發現，黑碳是導致北半球中高緯度地區如美國北部、加拿大、歐洲北部和亞洲北部迅速升溫的一個重要原因，它的影響還可延伸至更遠的南方，包括導致亞洲季風降雨模式的變化。

我們的思索

國際社會發布的研究結果和近期我國北方綿延數日的灰霾天氣，都不得不讓我們重新審視這些大氣中的短壽命污染物——黑碳。

黑碳來勢洶洶，但是我們能夠通過哪種途徑遏制它呢？

根據美國聯合研究團隊研究分析，可以通過調節柴油機的排放量，替換使用木頭和煤炭的家用爐灶等方式，減少黑碳排放。而且，研究表明，通過減少黑碳排放有可能更有力地遏制氣候變暖。由于黑碳的增溫效率高于二氧化碳等溫室氣體，而且排放量很大，加上大氣存留時間僅為幾周，減少黑碳的排放可能是在短期內減緩氣候變化的最迅捷途徑，會收到立竿見影的效果。

作為黑碳排放的大國，我們有責任也有義務為減少黑碳排放做出努力。其中，改良能源結構，加大綠色和可再生能源在國民能源消費中的比例，就是我們必須長期堅持推進的一項減排措施。地球環境和我們生存的土地關乎每一個公民的生存和未來，何不讓我們從身邊小事做起，與黑碳戰斗到底？少燃放一串鞭炮、少開一天車……讓碧水藍天不只存在于人們的記憶中。

編輯/丁俊玲