城市黑碳影响因素研究综述

李玉，刘千金

城市黑碳影响因素研究综述

李玉，刘千金

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

黑碳对气候、环境和公众健康都会造成不良影响，了解黑碳的影响因素有助于采取合理有效的减排措施，减少黑碳的不良影响。本综述对国内关于黑碳的日变化特征和影响因素的研究进行了归纳总结，发现研究所观测到的黑碳日变化特征多呈明显的“双峰”结构，交通因素和气象因素会对黑碳浓度造成影响。本综述可为从交通方面制定黑碳减排策略提供一定的依据和参考。

黑碳；交通因素；气象因素；减排

引言

黑碳（Blackcarbon，BC）是细颗粒物的重要吸光成分之一，主要来源于直接排放的碳燃料（化石燃料，生物质和农业废弃物以及森林火灾）的不完全燃烧[1]。由于其直接辐射强迫和云效应，被认为是仅次于二氧化碳的第二大促成当前全球变暖的因素[2]。此外，BC会导致灰霾的形成，恶化空气质量[3]。暴露评估研究也表明，BC暴露会对心肺功能产生不良影响，增加哮喘和癌症的风险[4-5]。基于BC带来的不良气候影响、环境影响和健康影响，非常有必要对BC进行研究。本文总结了国内多个城市关于BC日变化特征和影响因素的研究，可为采取合理有效的减排措施策略提供参考。

1 黑碳日变化特征

国内的市区BC研究所观测到的BC日变化特征多呈明显的“双峰”结构。刘芮伶等[6]在重庆观测到BC日变化特征总体呈“两峰一谷”的变化趋势，同本地早晚车流量高峰时间段一致，指征重庆本地BC浓度主要与机动车排放有关。高枞亭等[7]在长春观测到BC浓度的日峰值分别在8:00～9:00和17:00～20：00，可能与上下班高峰时期的交通排放有密切的关系。蒋磊等[8]在南京观测到不同污染程度下，BC质量浓度日变化规律表现出差异，污染较重时呈现夜间高白天低的昼夜交替变化趋势；污染较轻时呈现出典型的早晚“双峰型”特征，说明在污染较重时BC主要受本地累积和区域传输的共同影响，而污染较轻时则以本地源为主。陈程等[9]在连云港观测到日变化呈明显双峰型，峰值出现在8:00和21:00左右，化石燃料燃烧生成的BC日变化趋势呈明显的双峰结构，峰值出现在上下班高峰和人为活动频繁时段；生物质燃烧生成的BC呈现早晨高、中午低的状态，其他时间差异不大。

2 黑碳影响因素

2.1 交通因素

机动车道路BC排放浓度与车流量变化密切相关。其中，道路运输高峰期阶段BC质量浓度是非高峰期的2倍以上[10]。上下班高峰时，由于道路上行驶车辆增多，车流量增加，时常出现拥堵情况，车辆低速行驶燃烧不完全，从而导致BC质量浓度增加。吴创等人[10]发现绿灯时道路中BC质量浓度明显高于红灯时的浓度，即加速工况下的BC排放高于减速工况下的排放。可见，合理规划交通运行环境和适当限制机动车使用频率能有效缓解城市空气污染。

2.2 气象因素

研究表明，气象因素对BC浓度有一定影响。盛涛[11]在上海的研究发现，与静风条件相比，非静风条件下BC浓度均值下降21.30%。井安康等[12]发现BC浓度受风速影响显著，随着风速的增加，风的稀释扩散作用增加，BC的浓度会逐渐降低，但同时也观测到在较高风速时，出现了随风速增加浓度又增加的情况，可能是因为风向上游BC高污染地区的长距离输送。赵玉成等[13]0在西宁观测到当风速≤1m/s时，BC浓度较高且变化不大；当风速>1m/s时，BC浓度随风速的增大减小较快；当风速>2m/s时，BC浓度的变化较小。李帅等[14]在乌鲁木齐发现风速大于1m/s时，BC质量浓度开始下降，下降幅度接近50%，当风速超过2m/s时，风速与BC质量浓度之间没有明显相关性。此外，降水时BC平均浓度较非降水时下降5.44%，在相对湿度最低时BC浓度较低[11]。当RH在50%~60%之间时，BC平均浓度最高，当RH>60%时，BC浓度的总体呈下降趋势（井安康等，2019）。赵锦慧等[15]发现BC质量浓度与温度呈负相关关系，当温度较高时，空气对流运动明显，降水较多，对BC气溶胶的湿沉降作用较大，导致空气中的BC含量减小。同时他得到了垂直方向上，低层和高层BC浓度主要受风速影响，而中层BC浓度则主要受温度影响的结论。

3 结论

综上所述，国内的市区BC研究所观测到的BC日变化特征多呈明显的“双峰”结构，与早晚高峰机动车排放一致。交通因素和气象因素对BC浓度有一定影响，BC浓度与风速呈正相关关系、与温度呈负相关关系，与相对湿度没有明显的关系。在今后的研究中，可对BC的影响因素进行更深入的研究分析，从而采取合理有效的减排策略，减少BC带来的不良环境影响和健康影响。

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[7] 高枞亭,张仁健,苏丽欣.长春秋冬季大气黑碳气溶胶的特征分析[J].高原气象,2009(04):95-99.

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[11] 盛涛.上海市路边环境空气黑碳气溶胶污染特征及影响因素研究[J].中国环境监测,2020,36(002):116-125.

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[13] 赵玉成,德力格尔,蔡永祥,等.西宁地区大气中黑碳气溶胶浓度的观测研究[J].冰川冻土,2008,30(5):789-794.

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The Reviewon Impact Factorsof Black Carbonin Urban Area

Li Yu, Liu Qianjin

( School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

Black carbon has adverse effects on climate, environment and public health. Understanding the influencing factors of black carbon is helpful to take reasonable and effective emission reduction measures to reduce the adverse effects of black carbon.This review summarizes the domestic research on the diurnal variation characteristics and influencing factors of black carbon,and finds that the observed diurnal variation characteristics of black carbon are mostly "bimodal" structure.Traffic and meteorological factors will affect the concentration of black carbon.This review can provide some basis and reference for making black carbon emission reduction strategy from traffic aspect.

Blackcarbon;Trafficfactor;Meteorologicalfactor;Emissionreduction

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.06.060

G353.11

A

1671-7988(2021)06-191-02

G353.11

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1671-7988(2021)06-191-02

李玉，长安大学汽车学院，主要研究方向：交通环境。