黑碳是由富含碳物質(zhì)不完全燃燒后的產(chǎn)物，是大氣氣溶膠的重要組成部分，代表了一個(gè)從部分焦化物質(zhì)到石墨和煤煙顆粒的連續(xù)統(tǒng)一體，在生物、地球化學(xué)和環(huán)境過(guò)程中具有重要意義。黑碳是土壤中高度穩(wěn)定的有機(jī)碳，對(duì)土壤碳庫(kù)形成具有重要貢獻(xiàn)。黑碳的分解主要是光化學(xué)分解和微生物降解。

黑碳在全球碳循環(huán)中占有重要的位置。每年燃燒可產(chǎn)生50~270 Tg黑碳，其中約 10%來(lái)源于化石燃料燃燒。細(xì)小的黑碳在大氣中被搬運(yùn)到遠(yuǎn)離燃燒地的土壤或海洋中沉積下來(lái)，在沉積物有機(jī)碳中占有很大的比例。從地質(zhì)歷史時(shí)期看，它對(duì)于大氣圈中CO₂、O₂的含量演化有重要影響。

黑碳的3種主要類型包括焦化植物殘?bào)w、木炭到煙炱，以及石墨態(tài)黑碳。它們的理化性質(zhì)變化很大，焦化植物殘?bào)w和木炭主要在低溫下形成；煙炱是高溫氣態(tài)物質(zhì)濃縮形成；而石墨態(tài)黑碳可能是巖石形成的。

黑碳?xì)馊苣z是大氣氣溶膠的重要組成部分，主要是由富含碳的物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的，比如化石原料和生物質(zhì)原料燃燒等。黑碳?xì)馊苣z具有較為特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。黑碳?xì)馊苣z具有多孔性，粒徑約在0. 01～1 μm。在化學(xué)成分上非常接近于石墨，在溫度高于400 ℃時(shí)才可以發(fā)生氧化。黑碳?xì)馊苣z對(duì)可見(jiàn)光和部分紅外光譜有很強(qiáng)的吸收能力，它在大氣中的各種化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)、非均相反應(yīng)以及氣粒轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要作用。

影響

盡管黑碳?xì)馊苣z在大氣氣溶膠成分中所占比例較小，一般占百分之幾到百分之十幾， 在大氣中濃度一般也較低。但它對(duì)環(huán)境的影響卻不容忽視，具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一是對(duì)大氣環(huán)境的影響：由于黑碳?xì)馊苣z在從可見(jiàn)光到紅外的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)太陽(yáng)輻射都有強(qiáng)烈的吸收效應(yīng), 所以對(duì)區(qū)域和全球氣候有著重要的影響。2000年的IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)）報(bào)告指出，黑碳?xì)馊苣z能夠?qū)е抡妮椛鋸?qiáng)迫，從而極大地減弱氣溶膠對(duì)地球的冷卻效果。部分學(xué)者的研究表明，減少黑碳和有機(jī)碳的排放比減少二氧化碳和甲烷的排放更能減慢全球變暖。

二是對(duì)人體健康的影響：由于黑碳?xì)馊苣z具有吸附性,黑碳?xì)馊苣z的表面能夠吸附其它污染物（如多環(huán)芳烴類、重金屬等），可以通過(guò)呼吸作用，夾帶所吸附的有毒物質(zhì)進(jìn)入人體，從而引起呼吸系統(tǒng)哮喘以及心血管病、癌癥等疾病的發(fā)生，危害人類健康。此外，大量的黑碳?xì)馊苣z可明顯地降低大氣能見(jiàn)度；沉降附著在建筑物表面會(huì)破壞建筑物外觀；沉降到植物葉面會(huì)阻滯植物呼吸和光合作用從而降低農(nóng)作物產(chǎn)量等。

黑碳如果沉降到冰雪表面，可降低表面反照率，從而對(duì)冰雪消融有正反饋?zhàn)饔?。從黑碳的影響角度，北極海冰和高亞洲冰川的國(guó)際主要關(guān)注的熱點(diǎn)區(qū)域。

對(duì)北極海冰的影響

有人認(rèn)為北極大氣中和沉降下來(lái)的黑碳加速了海冰的消融。實(shí)際根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，北極大氣中的黑碳濃度自1989年處于下降態(tài)勢(shì)（據(jù)加拿大環(huán)境部）；而2005年后雪冰中的黑碳濃度與20世紀(jì)80年代相比也沒(méi)有明顯變化。因此，沒(méi)有證據(jù)表明黑碳加速了北極海冰的消融。

對(duì)高亞洲冰川的影響

高亞洲冰川海拔大多在3000米以上、對(duì)流層中部或者上部，高于邊界層；而且周邊直接人類活動(dòng)少，空氣清潔；大氣黑碳的區(qū)域增溫效應(yīng)大多在3000米以下，因此不太考慮大氣黑碳的區(qū)域增溫對(duì)高亞洲冰川的影響，只考慮沉降冰川表面的黑碳的效應(yīng)。現(xiàn)有研究顯示，高亞洲冰川黑碳濃度與全球其他高山和北極地區(qū)相當(dāng)，比平原地區(qū)低一個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)前濃度水平的黑碳對(duì)冰川表面輻射能量平衡的影響可能在5%以內(nèi)。 喜馬拉雅山冰川的狀況格外引人矚目，自20世紀(jì)50年代以來(lái)的退縮被認(rèn)為與溫室氣體和南亞棕色云中的黑碳的共同增溫作用有關(guān)。在喜馬拉雅山鉆取的多支冰芯記錄的黑碳顯示，喜馬拉雅山中段冰川黑碳記錄過(guò)去40年間沒(méi)有明顯趨勢(shì)，而東段增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。根據(jù)研究，黑碳對(duì)珠穆朗瑪峰北坡東絨布冰川輻射平衡的影響不到2%。另外，衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，喜馬拉雅山中段冰川的上部自2000年以來(lái)有變暗（反照率降低）現(xiàn)象，意味著消融加速；很少量的觀測(cè)顯示，似乎黑碳在春季消融季節(jié)對(duì)這一現(xiàn)象貢獻(xiàn)顯著。

由于民用燃煤是我國(guó)黑碳最主要的排放源，因此減少黑碳首先應(yīng)當(dāng)控制民用燃煤的排放。在國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目的資助下，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所傅家謨?cè)菏款I(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組針對(duì)我國(guó)黑碳源排放清單中最重要、最復(fù)雜的民用煤燃燒部分，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)測(cè)一系列燃煤黑碳排放因子，初步估算出了黑碳排放總量；研究結(jié)果指出，在黑碳排放因子的各種影響因素中，煤的種類的影響最為顯著，燃燒形式其次，爐灶類型的影響相對(duì)最??；民用燃煤若能?chē)?yán)格控制中等變質(zhì)程度煙煤的使用、減少使用塊煤燃燒、大力推廣和普及蜂窩煤的使用，可以極大減少黑碳的排放量。根據(jù)初步估算，禁止將中等變質(zhì)的煙煤用作為民用燃煤可使黑碳排放量減少60%以上，如果進(jìn)一步禁止使用塊煤而普及使用蜂窩煤則可使黑碳排放量減少95%以上。

2013年1月，美國(guó)一個(gè)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，黑碳或煙灰對(duì)氣候變暖具有較強(qiáng)的影響，其致暖效應(yīng)大約是頭號(hào)溫室氣體二氧化碳的三分之二，躍居甲烷之前，超出先前估計(jì)的兩倍。 同時(shí)，報(bào)告指出，黑碳是導(dǎo)致北半球中高緯度地區(qū)如美國(guó)北部、加拿大、歐洲北部和亞洲北部迅速升溫的一個(gè)重要原因，它的影響還可延伸至更遠(yuǎn)的南方，包括亞洲季風(fēng)導(dǎo)致降雨模式的變化。這表明，抑制黑碳排放有望顯著減少區(qū)域氣候變化，同時(shí)也有益人體健康。