黑碳（Black Carbon, BC）是一种短寿命气候强迫气溶胶，它能够强烈吸收太阳辐射，导致气候变暖。同时BC作为空气细颗粒物（PM2.5）的主要组分之一，对人体健康也会产生不利影响，多个流行病研究表明BC的毒性显著高于其它PM成分。减少BC排放对于缓解全球变暖和改善区域空气质量具有重要意义，而现有 BC 清单由于数据限制等存在较大不确定性。
北京大学陶澍教授带领的团队近期在National Science Review (《国家科学评论》) 发表了题为 “Mitigating Black Carbon Emissions: Key Drivers in Residential and Coke/Brick Productions” 的研究论文。该研究通过更新一系列活动强度和现场测量的排放因子数据，改进了中国BC排放清单，并识别和量化了中国主要BC排放源各驱动因素的贡献。该清单时间延长至2019年，排放源类别细化至146种，空间分辨率为0.1°×0.1°，时间分辨率为月。得益于新的数据信息和对过去60年BC排放驱动因素的分解分析，BC排放清单被大幅改进并将为BC污染减排政策实施提供更有力的科学支持。
中国BC排放结果如图1所示，从1960年到2019年，BC年排放量和排放源谱都发生了显著变化。1962年BC总排放量为1.11 Tg（0.90-1.41 Tg），一直上升至1995年的3.03 Tg（1.92-5.15 Tg），随后下降至2019年的1.02 Tg（0.75-1.52 Tg）。1962年生活源固体燃料燃烧是BC主要排放源，占当年总排放量的83.2%。由于焦炭和砖产量的大幅增加，到1995年生活部门相对贡献下降到34.7%，而工业部门的贡献则从1962年的7.8%上升到1995年的56.4%。到2019年，BC排放最主要来源是焦炭生产（18.7%）、生活煤（15.4%）、砖窑（12.2%）、生活生物质（10.8%）和柴油车（8.0%）。总之，在1960-2019年间生活源固体燃料、炼焦和制砖是BC主要排放源，这三个排放源在1962年、1995年和2019年分别占总排放量的89.4%、83.6%和57.4%。
图1. 1960年至 2019年中国七大部门37种排放源的BC排放趋势，饼图面积代表排放量大小
该研究对于上述三个排放源的驱动因素进行了量化分析。对于生活源排放，研究发现在全国范围内，主要的正驱动因素是人口增长和供暖面积扩大。主要的负驱动是生活能源结构变化和炉灶转型，特别是从煤炭和生物质燃料向更清洁能源（油气）过渡。城市和农村的主要驱动差异在于城市化在城市为正驱动因素，而在农村地区为负驱动因素。
图2 1960-2019年不同驱动因素对（A）全国、（B）城市、（C）农村生活源BC排放的累积贡献
1996年《煤炭法》颁布，土焦开始被禁止，尽管在这60年中土焦产量产量仅占总产量的10.1%，但由于其极高的排放因子，且无控制措施，其对炼焦BC总排放的贡献高达65.3%。炼焦排放的主要正驱动为焦炭产量，主要负驱动为土焦炉淘汰、除尘措施的安装。
图3 中国焦炭产量（A）、炼焦BC排放（B）以及不同驱动因素导致的BC排放量时间变化趋势
砖产量的两个峰值分别在1995年和2016年，第一波始于20世纪70年代中期，以满足由快速经济发展推动的基础设施需求激增，之后由于禁止粘土砖政策的出台产量开始下降，而后被禁的实心砖被空心砖取代，导致产量迅速增加。制砖导致的BC排放也存在两个峰值，而排放的第二个峰值显著小于第一个峰值，这一差异是由于近年来砖窑升级和安装尾气除尘设施导致排放因子降低。对于制砖排放源，主要的正驱动是砖产量的变化，负驱动为轮窑向隧道窑的升级和除尘设备的安装，相比之下除尘对减排的影响要小得多，因为末端设备不能有效减缓无组织来源的BC排放。
图4 中国制砖产量（A）、制砖BC排放（B）以及不同驱动因素(C)导致的BC排放量时间变化趋势
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https://doi.org/10.1093/nsr/nwae283
