黑碳，又一个“气候杀手”

黑碳，又一个“气候杀手” 黑碳，又一个“气候杀手” 当国际社会正放眼于如何解决二氧化碳、甲烷等温室气体的过度排 放时，一群黑色的颗粒也开始在我们的家园“捣蛋”。 最近几个月，我国许多城市都遭遇了罕见的连续雾霾天气，PM2.5持续爆。而造成雾霾天气的主要成员中就有黑碳(black carbon)，这一陌生词语随着公众对雾霾天气的关注，也逐渐走进了人们的视线。黑碳除了能引起雾霾天气和慢性咳嗽外，还是推动全球变暖的第二大“罪魁祸首”。 黑碳的“身世” 黑碳，又称作烟炱和煤烟，是含碳物质(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。它在大气中停留的时间比较短，大概只有几周时间。生活在北方的人们应该对冬日里烟囱中冒出的滚滚黑烟不会感到陌生。这些黑烟实际上是煤未充分燃烧时产生的微小碳颗粒，随着燃烧加热的空气飘上了天空。除了煤和柴油等矿物燃料燃烧会产生大量黑碳，柴火、秸秆等生物燃料燃烧也都会释放出黑碳，火山爆发、森林大火冒出的黑烟中也有它的身影，它是PM2.5中数量最多、危害最大的污染物。 从2004年的一份资料中可以看到，按地理区域划分，中国的黑碳排放贡献量最大，约占全球总排放量的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%。 “世界屋脊”陷入黑碳的“包围” 黑碳对环境的破坏能力不可小觑，它们通常“游走”于距离地面2,5公里的高空中，并不断加热着大气，连世界上海拔最高的青藏高原也没能逃脱它的侵害。但要近距离观察这种加热效应并不容易，因为降雪会将黑碳从云端带入人间，沉积于白雪皑皑的崇山峻岭。 中国科学院的专家曾在青藏高原对不同气候区多条冰川表面雪样或雪坑样进行采集，获得了时间跨度不同的7支冰芯。专家通过对冰芯深浅不一的冰层成分的分析，以及结合大气环流的规律，对黑碳来源进行了追踪，最终还原了近60年来黑碳含量的时空曲线――上世纪五六十年代，欧洲的黑碳排放对青藏高原西北部冰川的融化有相当“贡献”;80年代中期以来，来自南亚的黑碳在青藏高原东南部大量“集结”，以几倍于过去的力道“侵蚀”着冰川。 “虽然我们尚无法断言黑碳的融雪作用到底有多强，但国际同行的现场观测实验证明，随着黑碳的沉降累积，原本反光的白雪会‘吃’进更多阳光。”而且让参与此次冰样采集的青藏高原研究所研究员徐柏青不安的是，黑碳的“破坏力”会随着冰雪消融而不断增强，当冰川表层的新鲜降雪流失殆尽，黑碳会顺势进入下一层积雪，继续“搞破坏”。 从青藏高原冰川雪坑及表面雪样品分析结果看，青藏高原冰雪中黑碳的平均含量已高于北极地区。现在，青藏高原的消融季节来得早，持续时间也较长。“黑碳在冬季大量附在冰雪上，加快吸热，使冰雪在三四月份就开始消融，而这并不是农牧业需水时期，造成本就紧张的冰雪水资源大量浪费。”徐柏青说。由于喜马拉雅冰川是长江、恒河、印度河等亚洲主 要河流的水源，冰川融化将使中国、印度和许多南亚国家的供水受到严重影响。 变身灰霾与棕色云 加速冰川融化，仅仅是黑碳效应的“冰山一角”。实际上，黑碳更像是一个“两面派”:一边“加热”大气，一边也为地面“遮光”。因为在数千米的高空，黑碳能够与它的气溶胶“同伙”――硫酸盐、硝酸盐、有机碳、沙尘等相互交织，组成厚重的大气棕色云。 棕色云内部，不同的颗粒物扮演着截然不同的角色――它们有的吸收阳光，有的则将阳光反射回大气。黑碳虽然能够吸收阳光，起到增温的效果，但是与之相反的是，硫酸盐等颗粒物能够将大部分阳光反射回大地。这样一来，棕色云就像一把阳伞，能够起到为地球降温的效果。 在为地球降温的同时，棕色云也正在使地球变暗，减少了太阳辐射到达地球表面的量。这样一来，棕色云就不单是影响地球温度，还能间接“掌控”大气中的水循环，增大区域之间极端气候事件的发生概率。因为到达地面的太阳辐射减少，地面水汽蒸发量下降，降水云就会减少，干旱也就会随之而来。 灰霾同样是由黑碳变身而来，它跟棕色云的区别只在于在大气中所处高度的不同。灰霾通过大气的提升作用达到了一定的高度，经过风力吹动，将不同地区或城市上空的灰霾连成片，就形成了棕色云。与棕色云相比，灰霾位置更低，更接近人体活动的范围，对人体的直接危害更大，它不仅直接刺激人体的呼吸系统，还妨碍人们的正常活动，使能见度降低，严重影响交通运行。 二号“气候杀手”浮出水面 提起人类活动对气候变化的影响，人们首先想到的就是各种温室气体，尤其是罪魁祸首二氧化碳。从温室气体对全球升温贡献的百分比来看，二氧化碳约占55%，无疑是最大的，因而二氧化碳当仁不让地被列为头号温室气体。而甲烷以约占15%的比例曾位列第二。人们一直认为，在温室气体的增温效应中，在大气中存在时间长的温室气体所起效应最值得关注，二氧化碳在大气中的存留期很长，可达200年。 到目前为止，国际上的各种减排努力，似乎也都是针对二氧化碳的。在1997年于日本京都通过的《京都议定书》中，也指出要对6种温室气体进行削减:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。 2013年1月，一项历时4年的国际研究发现，黑碳对气候变暖同样具有较强的影响，其致暖效应被认为是每平方米1.1瓦，大约是头号温室气体二氧化碳的三分之二，跃居甲烷之前，超出先前估计的两倍。显然，我们以前大大低估了黑碳排放对于全球变暖和气候变化的作用。这个研究同时也发现，黑碳是导致北半球中高纬度地区如美国北部、加拿大、欧洲北部和亚洲北部迅速升温的一个重要原因，它的影响还可延伸至更远的南方，包括导致亚洲季风降雨模式的变化。 我们的思索 国际社会发布的研究结果和近期我国北方绵延数日的灰霾天气，都不得不让我们重新审视这些大气中的短寿命污染物――黑碳。 黑碳来势汹汹，但是我们能够通过哪种途径遏制它呢, 根据美国联合研究团队研究分析，可以通过调节柴油机的排放量，替换使用木头和煤炭的家用炉灶等方式，减少黑碳排放。而且，研究表明，通过减少黑碳排放有可能更有力地遏制气候变暖。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，加上大气存留时间仅为几周，减少黑碳的排放可能是在短期内减缓气候变化的最迅捷途径，会收到立竿见影的效果。 作为黑碳排放的大国，我们有责任也有义务为减少黑碳排放做出努力。其中，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，就是我们必须长期坚持推进的一项减排。地球环境和我们生存的土地关乎每一个公民的生存和未来，何不让我们从身边小事做起，与黑碳战斗到底,少燃放一串鞭炮、少开一天车„„让碧水蓝天不只存在于人们的记忆中。 丁俊玲 编辑/