黑碳对大气环境的影响与控制

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黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,主要是由富含碳的物质不完全燃烧产生的，比如化石原料和生物质原料燃烧等。黑碳气溶胶具有较为特殊的物理化学性质。黑碳气溶胶具有多孔性，粒径约在(0. 01～1) μm。在化学成分上非常接近于石墨, 在温度高于400 ℃时才可以发生氧化。黑碳气溶胶对可见光和部分红外光谱有很强的吸收能力,它在大气中的各种化学和光化学反应、非均相反应以及气粒转化过程中起着重要作用。
    一、黑碳的影响
        尽管黑碳气溶胶在大气气溶胶成分中所占比例较小,一般占百分之几到百分之十几, 在大气中浓度一般也较低。但它对环境的影响却不容忽视，具体表现在两个方面：
       一是对大气环境的影响：由于黑碳气溶胶在从可见光到红外的波长范围内对太阳辐射都有强烈的吸收效应, 所以对区域和全球气候有着重要的影响。2000年的IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，联合国政府间气候变化专门委员会）报告指出，黑碳气溶胶能够导致正的辐射强迫, 从而极大地减弱气溶胶对地球的冷却效果。部分学者的研究表明，减少黑碳和有机碳的排放比减少二氧化碳和甲烷的排放更能减慢全球变暖。
       二是对人体健康的影响：由于黑碳气溶胶具有吸附性,黑碳气溶胶的表面能够吸附其它污染物（如多环芳烃类、重金属等），可以通过呼吸作用，夹带所吸附的有毒物质进入人体，从而引起呼吸系统哮喘以及心血管病、癌症等疾病的发生，危害人类健康。此外，大量的黑碳气溶胶可明显地降低大气能见度；沉降附着在建筑物表面会破坏建筑物外观；沉降到植物叶面会阻滞植物呼吸和光合作用从而降低农作物产量等。
    二、黑碳的控制途径
       由于民用燃煤是我国黑碳最主要的排放源，因此减少黑碳首先应当控制民用燃煤的排放。在国家自然科学基金重大项目的资助下，中国科学院广州地球化学研究所傅家谟院士领导的项目组针对我国黑碳源排放清单中最重要、最复杂的民用煤燃烧部分，通过系统实测一系列燃煤黑碳排放因子，初步估算出了黑碳排放总量；研究结果指出，在黑碳排放因子的各种影响因素中，煤的种类的影响最为显著，燃烧形式其次，炉灶类型的影响相对最小；民用燃煤若能严格控制中等变质程度烟煤的使用、减少使用块煤燃烧、大力推广和普及蜂窝煤的使用，可以极大减少黑碳的排放量。根据初步估算，禁止将中等变质的烟煤用作为民用燃煤可使黑碳排放量减少60%以上，如果进一步禁止使用块煤而普及使用蜂窝煤则可使黑碳排放量减少95%以上。
        目前，我市正在采取的许多污染控制措施都可以控制或减少黑碳的排放。如对城八区内的燃煤锅炉实施清洁能源改造，可以减少煤炭使用量；对平房文保区实施的“煤改电”工程，可以减少民用燃煤的使用；严格锅炉烟气排放标准，可促进各类燃煤锅炉的污染治理；提高机动车排放标准、加快淘汰和治理黄标车，可以减少交通过程中的黑碳排放；取消城乡结合部地区的原煤散烧等，实施型煤替代，也是减少黑碳排放的重要手段。