黑碳?xì)馊苣z的研究現(xiàn)狀：定義及對(duì)健康、氣候等的影響

朱曉晶， 錢 巖， 李曉倩， 李志剛， 郭 辰， 王占山， 魏永杰

中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院， 環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100012

近年來(lái)，氣候變暖使地球生態(tài)環(huán)境遭到破壞，明顯表現(xiàn)形式有冰川融化、海平面上升、災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率增加等. 而黑碳(black carbon，BC)是造成氣候變暖的重要原因之一. 黑碳可以通過(guò)影響輻射、云過(guò)程等影響氣候，還可以沉積在冰川表面，通過(guò)吸收光降低冰川表面的反照率，加速冰川融化[1-3]. 黑碳除了會(huì)造成氣候變暖外，對(duì)人體健康、能見(jiàn)度、農(nóng)作物產(chǎn)量、貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平等也存在一定的不良影響. 懸浮在環(huán)境空氣中的黑碳，經(jīng)呼吸道被吸入人體內(nèi)，造成呼吸道疾病、心血管疾病、肺部疾病、癌癥等[4-7]；同時(shí)，黑碳能作為其他污染物的載體，間接產(chǎn)生毒害作用[8]. 黑碳是影響人體健康和生態(tài)環(huán)境的重要原因之一，但在科研中黑碳易與其他名詞混用，因此明確黑碳與其他碳質(zhì)氣溶膠的異同、了解其對(duì)人體健康及環(huán)境產(chǎn)生的不良影響尤為重要.

1 黑碳定義及其與其他碳質(zhì)氣溶膠的異同和聯(lián)系

1.1 黑碳及炭黑、碳煙、元素碳等相近術(shù)語(yǔ)辨析

黑碳是由化石燃料和生物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是用來(lái)描述吸收光能力的碳質(zhì)氣溶膠. 黑碳的碳原子連接形成二維的六邊形石墨層，垂直堆積[9-10]，屬于多孔結(jié)構(gòu). 直徑一般在0.1～1 μm之間[8]，由于顆粒較小，容易在大氣中長(zhǎng)距離傳播[11]. 黑碳的組成成分和結(jié)構(gòu)由缺氧環(huán)境中的燃料類型、燃燒條件等決定[12]. 黑碳主要來(lái)源于移動(dòng)源、開(kāi)放式生物質(zhì)燃燒[13]、發(fā)電、居民生物質(zhì)燃料燃燒(取暖和烹飪等)、工業(yè)源(化石燃料燃燒)等[14]. 如京津冀地區(qū)的黑碳排放占全國(guó)黑碳排放的9.37%[15]，該區(qū)域黑碳主要排放源為民用燃燒、工業(yè)源、移動(dòng)源及生物質(zhì)燃燒[16].

黑碳與炭黑(carbon black，CB)、碳煙(soot)、元素碳(elemental carbon，EC)相似但并不完全相同. 黑碳一詞常與炭黑混用，實(shí)際上并不能直接等同. 通常用于大氣科學(xué)研究的名詞是黑碳，指不完全燃燒產(chǎn)生的副產(chǎn)物，屬于污染物. 但炭黑是在控制條件下，通過(guò)對(duì)氣態(tài)或液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行部分燃燒或熱分解而人工制成的，常用作生產(chǎn)工業(yè)制品. 這種在特定生產(chǎn)條件下產(chǎn)生的炭黑通常不會(huì)釋放到環(huán)境空氣中[17]. 現(xiàn)階段，在氣象科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域，元素碳、碳煙常被認(rèn)為與黑碳同義[18-21]，實(shí)際上仍有細(xì)微差別. 元素碳以結(jié)晶形式和無(wú)定形形式存在. 晶體形式存在的元素碳的原子排列規(guī)則，包括金剛石、石墨等；非晶體形式的碳原子則是不規(guī)則排列的，常見(jiàn)的有富勒烯和石墨烯等[19]. 環(huán)境領(lǐng)域中所涉及的元素碳指的是石墨狀的非揮發(fā)性碳[22]. 在熱光法測(cè)定中，元素碳指在純氦環(huán)境和特定閾值溫度加熱后加入含少量氧氣(如2%氧氣)的氦氣，并在逐步加熱條件下釋放的物質(zhì). 元素碳在大氣環(huán)境中不會(huì)單獨(dú)存在，常與有機(jī)碳和其他化合物相結(jié)合[23]. 碳煙是經(jīng)不完全燃燒產(chǎn)生的顆粒物的混合物，通常由有機(jī)碳(organic carbon，OC)、黑碳、少量硫和其他化學(xué)物質(zhì)組成[18]，且黑碳含量一般較高，存在于大氣中或附著在煙囪或管道側(cè)面[20]. 碳煙的具體組成和結(jié)構(gòu)需要結(jié)合燃料類型、燃燒條件一起考慮[24].

美國(guó)環(huán)境保護(hù)局使用一種“指標(biāo)”方法，對(duì)所關(guān)注的因素進(jìn)行替代，要求該指標(biāo)必須能夠被穩(wěn)定地重復(fù)測(cè)量，以此保證在全國(guó)范圍內(nèi)測(cè)量結(jié)果的一致性和可比性. 因此，指標(biāo)的選擇必須依據(jù)測(cè)量方法而定. 元素碳的定義方法就是根據(jù)測(cè)量方法確定的[25-27]. 同樣，黑碳概念的提出也是為了能達(dá)到區(qū)域空氣質(zhì)量管理的目的，以黑碳作為大氣環(huán)境顆粒物的一部分進(jìn)行測(cè)量，采用質(zhì)量單位. 因此，為了達(dá)到政府的管控目的，黑碳作為指標(biāo)需要保證其在全國(guó)范圍內(nèi)重復(fù)測(cè)量的一致性. 研究[25-27]表明，元素碳的定義就是根據(jù)測(cè)量方法確定的，元素碳和黑碳的測(cè)量方法常被用來(lái)估算空氣質(zhì)量和排放濃度，且元素碳與黑碳測(cè)量結(jié)果差異較小，因此又將黑碳稱為元素碳. 元素碳與黑碳常等同使用，由于元素碳以熱光學(xué)法測(cè)量，黑碳以光學(xué)法測(cè)量，兩種碳質(zhì)氣溶膠的測(cè)量方法不同，導(dǎo)致所測(cè)結(jié)果略有不同. 在光學(xué)儀器測(cè)量中作為樣品的黑碳又被稱為等效黑碳(equivalent black carbon，BCe/EBC)，具有強(qiáng)吸光性[20]. 碳煙與黑碳也常被認(rèn)為同義，可能是由于碳煙的測(cè)量也是通過(guò)檢測(cè)黑碳或元素碳進(jìn)行判斷的，但實(shí)際上碳煙為混合物.

1.2 黑碳與有機(jī)碳、顆粒物的關(guān)聯(lián)

黑碳與有機(jī)碳吸收的太陽(yáng)輻射范圍不同. 黑碳吸收太陽(yáng)輻射的范圍極廣，包括從紫外線(ultraviolet，UV)到紅外線(infrared，IR). 有機(jī)碳在大氣中占比較大，多數(shù)有機(jī)碳化合物能吸收紫外線和紅外線輻射，對(duì)可見(jiàn)光(400～700 nm)和近紅外線(700～2 500 nm)較難吸收. 但有一種在近紫外波段(300～400 nm)有強(qiáng)吸光能力、對(duì)低波長(zhǎng)可見(jiàn)光有弱吸收能力的有機(jī)碳化合物[28]，被稱為棕碳(brown carbon，BrC). 棕碳與黑碳一樣，也屬于不完全燃燒產(chǎn)物[10].

黑碳是細(xì)顆粒物(fine particulate matter，當(dāng)量直徑≤2.5，PM2.5)的重要組成成分[29]，常與有機(jī)碳相結(jié)合，并可吸附其他化合物，從而形成顆粒物，在環(huán)境空氣中存在. 不同排放來(lái)源的細(xì)顆粒物中黑碳和有機(jī)碳的比例不同. 移動(dòng)源是細(xì)顆粒物的主要來(lái)源之一，其中柴油機(jī)排放的柴油尾氣是重要污染源. 柴油尾氣中黑碳占比最大，也常作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的示蹤劑[30].

2 黑碳對(duì)人體健康影響的毒理學(xué)特征及流行病學(xué)研究

2.1 黑碳的毒理學(xué)特征

黑碳?xì)馊苣z粒徑較小，能夠經(jīng)人體呼吸道到達(dá)肺泡[31]，誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生自由基反應(yīng)，引起體內(nèi)抗氧化物質(zhì)的消耗和抗氧化酶的表達(dá)，當(dāng)氧化/抗氧化水平不平衡時(shí)，發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng). 氧化應(yīng)激是通過(guò)氣道炎癥引起肺部生物指標(biāo)含量升高的主要原因，尤其是當(dāng)機(jī)體暴露于顆粒物中[32-33]. 小鼠試驗(yàn)表明，暴露于黑碳的小鼠血清中的抗氧化劑、過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)均升高，體內(nèi)的氧化應(yīng)激水平升高，且遺傳損傷的骨髓微核頻率升高[34]. 粒徑小于100 nm的顆粒物甚至?xí)┩阜闻葸M(jìn)入血液，有較強(qiáng)的沉積作用[35]，進(jìn)而會(huì)引起肺部、呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病[36]. 黑碳進(jìn)入人體，對(duì)氣道細(xì)胞(如呼吸道上皮細(xì)胞等)和巨噬細(xì)胞均有毒害作用，發(fā)生活性氧(reactive oxygen species，ROS)爆發(fā)，還會(huì)給呼吸道、肺部和心血管帶來(lái)炎癥反應(yīng)[31,37-38]，也會(huì)影響神經(jīng)系統(tǒng)[39-40]. 其中，巨噬細(xì)胞能夠產(chǎn)生大量活性氧/活性氮(reactive nitrogen species，RNS)和腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α，TNF-α)，這些因子會(huì)導(dǎo)致炎癥或其他病理生物學(xué)損傷，如白介素-6(interleukin-6，IL-6)、細(xì)胞間黏附分子1(cell adhesion molecule 1，CAM1)、胞質(zhì)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、錳超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase，MnSOD)、胞質(zhì)磷脂酶A2等表達(dá)增加，即ROS/RNS可能通過(guò)激活酶和轉(zhuǎn)錄因子在顆粒物造成污染的整體反應(yīng)中發(fā)揮作用. 小鼠體內(nèi)試驗(yàn)證明，巨噬細(xì)胞受到黑碳刺激后會(huì)激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路(該信號(hào)通路與炎癥、凋亡、繁殖、轉(zhuǎn)化和分化過(guò)程有關(guān)[41])、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄、增加IL-33表達(dá)(IL-33可能會(huì)影響其他細(xì)胞，包括上皮細(xì)胞等)，從而促使細(xì)胞分泌炎癥細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6、IL-33)[42-43]和趨化因子. 這些因子在肺部積聚會(huì)導(dǎo)致炎癥細(xì)胞的積聚和炎癥的產(chǎn)生[44]. 小鼠氣管滴注黑碳后，肺組織切片上發(fā)現(xiàn)有炎性改變，可見(jiàn)肺泡間隔、細(xì)支氣管壁增厚以及肺泡腔縮小、間質(zhì)內(nèi)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)等現(xiàn)象[34]. 在細(xì)胞環(huán)境中，炎癥細(xì)胞又會(huì)促進(jìn)活性氧和其他活性物質(zhì)的產(chǎn)生，從而加重氧化損傷并促進(jìn)致癌作用. 除氧化應(yīng)激反應(yīng)外，ROS還參與脂質(zhì)過(guò)氧化、DNA突變[45-47]等. 現(xiàn)階段研究[48]認(rèn)為，ROS在肺細(xì)胞的產(chǎn)生是致癌最重要的機(jī)制.

圖1 黑碳形成顆粒示意圖[49]

國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer，IARC)根據(jù)毒性大小對(duì)不同的碳質(zhì)氣溶膠進(jìn)行分類，且隨著試驗(yàn)證據(jù)的不斷增加，及時(shí)更新其毒性分類. 2010年，IARC將炭黑(1333-86-4)列為 2B類致癌物；2012年，將碳煙(職業(yè)安全)列為1類 致癌物(指已有足夠的證據(jù)證明可使人類產(chǎn)生癌癥的物質(zhì))；2014年，將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣列為1類致癌物；2016年，將室外空氣顆粒物列為1類致癌物.

2.2 黑碳對(duì)人體健康的影響

進(jìn)入人體的顆粒物(黑碳)主要來(lái)自室內(nèi)外吸入的空氣，而非直接攝入黑碳. 室內(nèi)環(huán)境中的黑碳主要來(lái)自室外[60-61]，且濃度一般低于室外[62]. 與室外不同，室內(nèi)的黑碳來(lái)源主要為廚房烹飪、固體燃料、蠟燭、煤油等特定的燃燒過(guò)程. 因此，筆者主要以室外環(huán)境中的黑碳作為對(duì)象進(jìn)行研究.

黑碳的短期健康影響研究常以橫斷面方式進(jìn)行，也有使用時(shí)間序列或病例交叉等方法. 通過(guò)文獻(xiàn)梳理(見(jiàn)表1)發(fā)現(xiàn)，短期暴露于黑碳，不論是免疫能力完全的成年人還是相對(duì)脆弱的兒童和老人，其肺功能、呼吸功能、心血管功能等均受到影響，尤其是患有哮喘、冠心病等疾病的易感人群.

表1 人體暴露于黑碳的短期健康影響

黑碳的長(zhǎng)期健康影響研究常以前瞻性/回顧性/雙向性隊(duì)列的形式進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的隨訪和調(diào)研，由于不同地區(qū)的黑碳濃度和所吸附的成分不同，常使用土地利用回歸模型(land use regression model，LUR)預(yù)測(cè)環(huán)境中黑碳濃度、推測(cè)個(gè)人黑碳暴露濃度，從而分析空氣污染對(duì)人體健康的長(zhǎng)期影響. 通過(guò)文獻(xiàn)梳理(見(jiàn)表2)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期暴露于黑碳中除容易發(fā)生呼吸道疾病、肺部疾病、心血管疾病外，神經(jīng)功能也會(huì)受到影響，如老年人認(rèn)知功能降低，產(chǎn)前暴露于黑碳的孕婦生下的胎兒認(rèn)知功能也受到影響等.

表2 人體暴露于黑碳的長(zhǎng)期健康影響

盡管文獻(xiàn)中均是對(duì)黑碳進(jìn)行單獨(dú)研究，或?qū)︻w粒物與黑碳分別進(jìn)行研究，實(shí)際上顆粒物、黑碳、有機(jī)碳之間可能存在較高的相關(guān)性[79-80]，會(huì)由于統(tǒng)計(jì)模型中的多重共線性帶來(lái)潛在干擾. 因此，流行病學(xué)研究中黑碳的健康影響可能來(lái)自有機(jī)碳或顆粒物.

目前，尚無(wú)可用于判斷PM2.5與黑碳的長(zhǎng)期健康影響相關(guān)性的流行病學(xué)研究結(jié)果. 同時(shí)，由于PM2.5與黑碳在統(tǒng)計(jì)上易出現(xiàn)較高相關(guān)性和共線性，因此也難以將其造成的健康效應(yīng)分開(kāi). 有研究系統(tǒng)地對(duì)黑碳和顆粒物與心血管疾病發(fā)病率和死亡率的相關(guān)性進(jìn)行了流行病學(xué)研究[5]，結(jié)果表明，黑碳與心血管疾病的發(fā)病率和死亡率均呈顯著相關(guān)，但無(wú)法確認(rèn)黑碳和顆粒物的獨(dú)立作用；另有研究[81]表明，黑碳對(duì)顆粒物造成的健康影響可能有增強(qiáng)效應(yīng).

3 黑碳對(duì)氣候的影響

黑碳是顆粒物中吸光能力最強(qiáng)的部分，與顆粒物對(duì)氣候影響潛力的相關(guān)性最高. 輻射強(qiáng)迫(radiative forcing)是研究最廣泛的影響機(jī)制之一，其指在垂直方向上太陽(yáng)輻射的入射和反射之間的能量平衡變化，能定量表示某個(gè)因子對(duì)大氣系統(tǒng)能量平衡影響程度，單位為W/m2. 輻射強(qiáng)迫以1750年為起始值，計(jì)算現(xiàn)在與1750年的差值，正輻射強(qiáng)迫能使地表變暖，負(fù)輻射強(qiáng)迫則相反. 黑碳通過(guò)輻射強(qiáng)迫對(duì)氣候產(chǎn)生影響的原因主要可分為直接影響、半直接影響以及間接影響三類，各類輻射效應(yīng)估算見(jiàn)圖2[18]. 黑碳影響氣候的幾種主要機(jī)制見(jiàn)圖3.

注： 圖中“？”指輻射強(qiáng)迫效應(yīng)的研究在方法和范圍上沒(méi)有足夠的可比性，只能給出可能的輻射效應(yīng)方向.

圖3 黑碳的主要來(lái)源及對(duì)氣候的影響效應(yīng)

直接效應(yīng)(direct effect)指黑碳能夠吸收太陽(yáng)光所有可見(jiàn)光波長(zhǎng)的射入和射出輻射[1]. 黑碳一般不會(huì)以單獨(dú)形式存在，會(huì)與其他化合物形成外部混合模式或內(nèi)部混合模式[57]. 不同結(jié)合模式和混合程度的黑碳吸光能力不同，對(duì)其輻射強(qiáng)迫能力產(chǎn)生較大影響.

半直接效應(yīng)(semi-direct effect)[82-86]又稱為云吸收效應(yīng)(cloud absorption effect)，指黑碳在對(duì)流層累積，吸收太陽(yáng)輻射，使對(duì)流層升溫，影響對(duì)流層的相對(duì)濕度和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響云的形成和壽命. 研究[87]表明，黑碳在云中的位置不同，其對(duì)相對(duì)濕度和穩(wěn)定性影響的效應(yīng)也不同，可導(dǎo)致云的增加或減少，進(jìn)而導(dǎo)致氣候變暖或變冷的區(qū)域差異.

間接效應(yīng)(indirect effect)指黑碳以氣溶膠的形式在云中作為云凝結(jié)核影響氣候. 其中，第一間接效應(yīng)指黑碳能增加云滴數(shù)，減小云滴的有效半徑，導(dǎo)致云層變厚，反照率增大[82]，因此使到達(dá)地面的太陽(yáng)光減少，導(dǎo)致地面變冷，這種現(xiàn)象又叫云反照率效應(yīng)(cloud albedo effect)；第二間接效應(yīng)指氣溶膠的增加使云滴體積半徑減小，使降水率下降，增加了液態(tài)水含量及云的生命史，該現(xiàn)象又稱為云生命史效應(yīng)(cloud lifetime effect)，該現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致地面變冷；其他間接效應(yīng)包括雪/冰反照率效應(yīng)(snow/ice albedo effect)和冰川效應(yīng)(glaciation effect)，前者指的是在雪/冰表面沉積的黑碳會(huì)降低反照率，增大吸收，加速冰雪融化[88]，后者是一種發(fā)生在某些混合云中的變暖效應(yīng). 間接效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致地面變暖或變冷，但無(wú)法準(zhǔn)確判斷各種云效應(yīng)的整體效果.

除輻射效應(yīng)外，黑碳還可以通過(guò)使地表變暗和改變降水模式對(duì)氣候產(chǎn)生影響[18]. 地表變暗效應(yīng)(surface dimming effect)是由于黑碳吸收了較多的太陽(yáng)輻射，減少了到達(dá)地表的輻射. 氣溶膠影響了云和雨滴的形成過(guò)程，可能會(huì)通過(guò)增加云壽命而加強(qiáng)穩(wěn)定性抑制對(duì)流，從而影響降雨和大氣環(huán)流，也可能通過(guò)影響云層促進(jìn)降雨，但不同區(qū)域受影響情況不同. 水汽也會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生一定影響，黑碳導(dǎo)致空氣變暖，水汽增多，進(jìn)一步造成空氣變暖，也可能使云量增加，致使地面降溫[85].

由于缺乏數(shù)據(jù)，研究主要集中在直接效應(yīng)和雪/冰反照率效應(yīng)上. 多數(shù)研究[18]表明，直接效應(yīng)和雪/冰反照率效應(yīng)導(dǎo)致黑碳可能對(duì)氣候產(chǎn)生變暖效應(yīng)，但由于黑碳和云的相互作用存在較大不確定性，因此并不能直接定論[18].

黑碳通過(guò)輻射強(qiáng)迫對(duì)氣候產(chǎn)生直接效應(yīng)、半直接效應(yīng)和間接效應(yīng)影響，但在一定范圍內(nèi)并不能確定效應(yīng)的相對(duì)大小. 在不同區(qū)域，黑碳對(duì)氣溫的影響差異較大，尤其是在北極等敏感地區(qū)，由于地理位置和海拔不同，氣候變暖、冰川融化受黑碳的影響極大[18].

4 其他影響

黑碳存在于環(huán)境中，除直接影響人體健康、氣候外，還能通過(guò)影響氣候間接影響人體健康[89]、降低能見(jiàn)度[90-91]、造成農(nóng)作物減產(chǎn)[92]等，環(huán)境黑碳濃度可能與經(jīng)濟(jì)貧困地區(qū)存在關(guān)聯(lián)[93].

研究[89]表明，1979—2010年人為排放的黑碳和硫酸鹽的上升導(dǎo)致季風(fēng)前阿拉伯海熱帶氣旋強(qiáng)度的增加，由于阿拉伯海熱帶氣旋登陸，區(qū)域空氣污染不僅會(huì)影響氣候，還會(huì)通過(guò)改變氣候?qū)θ祟惤】诞a(chǎn)生額外影響.

能見(jiàn)度降低的原因之一是黑碳累積造成地表霧霾增加. 黑碳能在氣溶膠行星邊界層(aerosol-planetary boundary layer，PBL)上部產(chǎn)生加熱效應(yīng)，在靠近地面有冷卻效應(yīng)，這種現(xiàn)象導(dǎo)致PBL高度顯著降低，將污染物聚集到邊界層底部，從而造成地表霧霾增加、能見(jiàn)度降低[91].

有研究[92]針對(duì)黑碳對(duì)全球農(nóng)作物(玉米、大米、大豆、小麥)產(chǎn)量的影響進(jìn)行了估算，模式模擬結(jié)果表明，中國(guó)、印度、美國(guó)、巴基斯坦和巴西的農(nóng)作物產(chǎn)量的減幅較大. 2012年，有研究[93]在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)2030年后，當(dāng)黑碳和臭氧排放情況改善，每年農(nóng)作物產(chǎn)量將增加0.3×108～1.35×108t.

為了解社會(huì)經(jīng)濟(jì)是否與環(huán)境黑碳暴露有關(guān)，英國(guó)對(duì)25～64歲的工人進(jìn)行隨訪調(diào)研，發(fā)現(xiàn)黑碳的環(huán)境暴露量與區(qū)域貧困有較大的相關(guān)性，而與個(gè)體家庭收入無(wú)顯著關(guān)聯(lián)[94].

5 黑碳有待深入研究的問(wèn)題

黑碳是顆粒物的重要組成成分，對(duì)太陽(yáng)輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，經(jīng)呼吸進(jìn)入人體后導(dǎo)致呼吸功能、心肺功能等受損，對(duì)人體健康、氣候及其他福利造成嚴(yán)重影響，但黑碳形成復(fù)雜、排放來(lái)源不同，仍有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步深入研究.

a) 黑碳作為顆粒物的重要組成成分之一，從定義的角度厘清黑碳與其他碳質(zhì)氣溶膠的區(qū)別，有助于黑碳的組分分析和減排；同時(shí)，不同排放來(lái)源的黑碳吸附組分不同，其中夾雜著很多物質(zhì)，進(jìn)入空氣后還能為其他污染物的非均相轉(zhuǎn)化以及氣-粒轉(zhuǎn)化過(guò)程提供活性載體并起到催化作用[94-95]，黑碳吸附的化學(xué)組分不同以及顆粒物混合模式不同也會(huì)導(dǎo)致能見(jiàn)度和反照率等因素變化. 因此，需對(duì)黑碳吸附的化學(xué)組分進(jìn)行深入研究.

b) 黑碳作為顆粒物的一部分，經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體后會(huì)造成健康危害. 從流行病學(xué)研究的角度，目前尚無(wú)可用于判斷PM2.5與黑碳對(duì)健康長(zhǎng)期影響的相關(guān)性的研究結(jié)果，且無(wú)法區(qū)分黑碳和PM2.5的獨(dú)立作用；同時(shí)，中國(guó)有關(guān)黑碳的流行病學(xué)研究較少，有待更多的流行病學(xué)研究結(jié)果幫助分析黑碳的獨(dú)立作用.

c) 黑碳對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用存在區(qū)域差異性，同時(shí)受不同季節(jié)的影響，導(dǎo)致黑碳對(duì)某一區(qū)域、某一時(shí)段內(nèi)的氣候影響效應(yīng)不同. 此外，黑碳的輻射強(qiáng)迫值也難以準(zhǔn)確估算，不同研究的估算值存在差異. 輻射測(cè)量和估算存在不確定性、粒子混合狀態(tài)的不同、黑碳存在于云的位置不同等因素都是輻射強(qiáng)迫估計(jì)值存在差異的原因[96].