【編者按】在之前對于黑碳的研究中，雖然認識到黑碳是氣候變化中短期的關(guān)鍵輻射強迫，但是其直接輻射強迫仍具有不確定性。這篇文獻運用新的環(huán)境箱體法，選取發(fā)展中國家和發(fā)達國家的代表城市，量化了黑碳顆粒物的光學(xué)性質(zhì)的周期和變化。研究結(jié)果辨明了黑碳可能同時加強了城市環(huán)境的污染和輻射強迫，這表明減少黑碳的污染排放有助于改善空氣污染和減緩氣候變化，在發(fā)展中國家尤為明顯。

生活中隨處可見由于燃燒所產(chǎn)生的黑碳，如工廠煙囪、柴油車尾氣管、點燃的生日蠟燭上方經(jīng)常能見到很多黑煙，就是其中包含的成千上萬個小到10納米、大到100微米的黑碳所致。這些黑碳雖小，卻有極強的光譜吸光性，是輻射強迫僅次于CO2的關(guān)鍵性溫室物質(zhì)，對全球氣候變化有至關(guān)重要的影響。目前，黑碳的增溫作用已經(jīng)被世界公認，但不同研究對其具體輻射強迫的估算一直存在著巨大的差異，使得黑碳成為氣候變化研究領(lǐng)域中最具爭議的部分和最大的不確定性來源。

這篇文獻的研究小組設(shè)計了一種新的“準實際”大氣煙霧箱，能夠很好地模擬黑碳排放到大氣后的粒徑、形貌和吸光性質(zhì)隨時間的變化?；谶@種方法，研究團隊識別出了黑碳在大氣中發(fā)生性質(zhì)演變的兩個階段（見下圖）：第一個階段，大氣中的低揮發(fā)性有機物凝結(jié)到從發(fā)動機、煙囪中“新鮮出爐”的黑碳上，使黑碳的形狀從起初的類似“枝杈”狀的鏈式結(jié)構(gòu)變?yōu)橹旅艿慕蛐谓Y(jié)構(gòu)。在這個階段，黑碳的吸光能力變化不顯著。第二個階段，低揮發(fā)性有機物繼續(xù)一層層地包裹在已變?yōu)榍蛐偷暮谔急砻?。此時，外部包裹的有機物如同“凹透鏡”一樣，將光聚集到中間被包裹的黑碳上，使黑碳的吸光能力極大增強（最高增強至剛排放黑碳的2.4倍）。

研究進一步發(fā)現(xiàn)，大氣中較高的污染物濃度加速了黑碳性質(zhì)的轉(zhuǎn)化。應(yīng)用“準實際”大氣煙霧箱，研究團隊首次定量了在不同城市大氣條件下黑碳性質(zhì)變化的時間尺度。在美國休斯頓，這個過程可能要持續(xù)數(shù)天左右，而在較為污染的北京地區(qū)，黑碳在兩個階段分別只需要2-3小時左右。這樣快速的轉(zhuǎn)化不僅增強了污染地區(qū)黑碳的輻射強迫，也使得邊界層更容易因高吸光能力的黑碳而變得穩(wěn)定，從而導(dǎo)致更加頻繁的重度霧霾爆發(fā)。