黑碳会导致空气质量恶化并加剧全球变暖，影响人类健康和环境。
有效测量黑碳有助于推动减缓气候变化的努力。
但我们必须克服测量这一污染物所面临的全球性挑战。
黑碳是一种气候污染物，也是导致全球变暖的主要因素。当化石燃料和生物质未充分燃烧时，其有害颗粒会释放到大气中，例如柴油废气、燃煤发电厂以及家庭烹饪和取暖。其重大影响可以减轻，但需要采取紧急行动，转向更清洁的替代方案。
下面的视频解释了黑碳对地球的影响，以及可以采取哪些措施加以改变。
为什么测量黑碳很重要？
黑碳对环境和我们的健康都有危害。因此，出于以下原因，对其进行妥善测量十分重要：
1. 支持快速减缓气候变化的政策设计
由于黑碳可能产生较强的短期气候影响，当实施能够有效减少黑碳的政策时，准确的测量和黑碳排放估算有助于改善短期气候状况。此外，由于 黑碳来源各不相同，排放特征因国家和地区而异。
准确测量区域排放特征将有助于制定最有效的应对气候变化及相关问题的政策。目前，许多国家 尚未针对黑碳制定具体的监管措施，而是将其作为PM2.5等更广泛类别的一部分进行监管。然而，要求对黑碳实行独立监管的呼声日益高涨。对黑碳进行准确测量和排放估算可以为制定黑碳专项监管提供依据，并将在建立有效监管政策方面发挥关键作用。
2. 全面理解黑碳的影响
与其他一些污染物不同，黑碳对气候、健康和空气质量均有多方面影响。它会导致人类患肺部和心血管疾病，并在全球气候变化中发挥重要作用，例如影响冰川融化和云层形成模式。此外，就空气质量而言，识别其来源和排放特征将使我们能够有效预测其对人类健康和周边生态系统的影响。
准确测量黑碳将在更全面地理解和应对这些复杂影响方面发挥重要作用。
如何测量黑碳？
测量黑碳的技术多种多样，但主要采用的测量技术是热/光学法和吸收法。
1. 热/光学法
热/光学法是测量大气中元素碳（EC）的间接测量方法之一。尽管EC与黑碳在概念上严格不同，但它们在大气中具有非常相似的特性，因此我们以EC测量值近似代表黑碳。该方法先将大气中的颗粒收集在滤纸上，然后逐步加热，测量被汽化的碳组分。
大气中的另一种碳形态——有机碳（OC）在加热过程中也可能被汽化，从而导致测量EC时出现偏差。为解决这一问题，EC与OC通过光学校准加以区分：随后使用激光或光对滤膜内容物进行光学测量，以区分OC和EC。该方法的优点是能够清晰区分EC和OC，且精度较高。然而，其缺点是初始投资成本相对较高、耗时较长，且难以实时测量。
2. 吸收法
吸收法通过将颗粒收集在滤纸上，利用激光吸收来测量黑碳。黑碳在880nm波长处吸收光线，而该波长几乎不被其他颗粒吸收。因此，若测量样品观测前后穿过滤膜的880nm光量并计算减少量，即可认为吸收该光的物质为黑碳。
这些数值可通过比尔-朗伯定律（该定律描述了光消光量与吸光物质浓度之间的关系）进行换算，以估算黑碳颗粒的质量。尽管基于吸收的测量方法有多种，但由于成本、实用性和实时测量能力，应用最为广泛的是Aethalometer方法。
测量黑碳面临哪些挑战？
1. 缺乏标准化测量方法
目前国际上尚无公认的黑碳标准测量方法，这使得数据比较和整合变得困难。为解决这一问题，相关国际组织发布了黑碳测量指南。此外，国际测量规程正通过全球大气观测（GAW）计划制定，欧洲计量合作组织（EURAMET）正在开展一项旨在统一黑碳气溶胶测量标准的项目。
2. 将其与其他气溶胶区分开来
含碳物质的不完全燃烧不仅会排放黑碳，还会排放其他多种物质。黑碳常与其他气溶胶共存，使得难以准确分离和测量。为解决这一问题，诸如多波长Aethalometer和单颗粒分析仪（SP2）等先进技术正在研发之中。这些新方法将提供更准确的黑碳测量结果。
3. 偏远地区的测量
在测量黑碳时，在极地或海洋等偏远地区进行测量存在技术和物理上的困难。这些困难包括：由于极端条件，测量设备难以直接使用；以及获取连续测量数据涉及管理问题。目前正在采用多种方法克服这些问题，例如卫星技术和无人机测量，等方法正被用于克服这些问题。
4. 经济负担与运营限制
黑碳的测量方法各不相同，但每种方法在初始投资和运营成本方面存在差异。对于发达国家而言，引入上述各种测量方法并不困难；但对于发展中国家，那些在初始投资、运营成本和专业人才方面需要高成本和专业知识的方法可能难以采用。因此，选择符合各国家或地区经济和技术状况的适宜方法，是一项重要挑战。
准确测量和分析黑碳是适当应对气候变化必须应对的关键挑战。尽管已开发出多种测量方法和技术，但仍存在诸多挑战。克服这些障碍将提供更可靠的黑碳数据，最终为制定和实施有效的气候变化应对政策做出重要贡献。因此，未来应更加重视黑碳测量技术的持续发展和国际合作。
