丁德平孔少飛朱彬張小玲趙德龍盛久江

(1 北京市人工影響天氣辦公室，北京 100089； 2 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），武漢 430074；3 南京信息工程大學(xué)，南京 210044；4 京津冀環(huán)境氣象預(yù)報(bào)預(yù)警中心，北京 100089；5 成都信息工程大學(xué)，成都 620225）

“黑碳的農(nóng)業(yè)與生活源排放對(duì)東亞氣候、空氣質(zhì)量的影響及其氣候－健康效益評(píng)估”項(xiàng)目研究計(jì)劃簡介

丁德平1孔少飛2朱彬3張小玲4，5趙德龍1盛久江1

(1 北京市人工影響天氣辦公室，北京 100089； 2 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），武漢 430074；3 南京信息工程大學(xué)，南京 210044；4 京津冀環(huán)境氣象預(yù)報(bào)預(yù)警中心，北京 100089；5 成都信息工程大學(xué)，成都 620225）

介紹了2016年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“全球變化及應(yīng)對(duì)”方向中“黑碳的農(nóng)業(yè)與生活源排放對(duì)東亞氣候、空氣質(zhì)量的影響及其氣候－健康效益評(píng)估”項(xiàng)目的科學(xué)背景、研究設(shè)想和實(shí)施方案等內(nèi)容。

黑碳，飛機(jī)觀測(cè)，排放源，氣候－健康效益

0 引言

黑碳（BC）氣溶膠對(duì)全球氣候變化、區(qū)域空氣質(zhì)量和人體健康的影響已經(jīng)成為當(dāng)前大氣科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。黑碳的輻射強(qiáng)迫僅次于二氧化碳；其在中國重污染事件發(fā)生、發(fā)展過程中會(huì)抑制大氣邊界層的擴(kuò)散，從而加重污染；在細(xì)顆粒物的化學(xué)成分中，BC對(duì)于心血管健康的影響最為顯著。農(nóng)業(yè)和生活源燃料燃燒是黑碳的最重要排放源，尤其是在發(fā)展中國家，是空氣污染嚴(yán)重和人群暴露健康風(fēng)險(xiǎn)較高的地區(qū)。黑碳作為當(dāng)前影響全球變暖的重要短壽命氣候強(qiáng)迫因子，對(duì)其制定減排措施，對(duì)緩解全球變暖意義重大。

首先，黑碳排放清單是黑碳?xì)夂?、環(huán)境和健康效應(yīng)模擬的基礎(chǔ)，至今已有全球、區(qū)域、國家和城市尺度的多個(gè)黑碳排放清單，關(guān)注的農(nóng)業(yè)和生活源包括農(nóng)作物殘留燃燒、農(nóng)業(yè)機(jī)械、民用燃煤、民用生物質(zhì)燃料等類。在農(nóng)業(yè)和生活源黑碳排放清單構(gòu)建中，更多的源類需要予以考慮，排放因子也需要基于統(tǒng)一的方法（稀釋通道采樣）進(jìn)行建立和更新。如餐飲油煙，煙花爆竹燃放，燒烤活動(dòng)，寺廟焚香、祭祀活動(dòng)，烤煙生產(chǎn)，香煙煙霧，熏烤臘肉，天然氣、煤氣、沼氣燃燒，青藏高原和草原地區(qū)牛糞燃燒等特色農(nóng)業(yè)和生活源黑碳排放因子實(shí)測(cè)缺乏，在中國很多未見報(bào)道。高原地區(qū)低壓低氧和高寒地區(qū)冬季低溫環(huán)境的燃燒黑碳排放也需要予以考慮。黑碳排放過程中粒徑分布、吸收系數(shù)、混合狀態(tài)等也日益引起重視，測(cè)試方法也由濾膜采樣向不同燃燒階段黑碳濃度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變。

1 國內(nèi)外研究進(jìn)展

近年來隨著監(jiān)測(cè)手段的發(fā)展，國外已有研究基于飛機(jī)平臺(tái)和單顆粒黑碳光度計(jì)（SP2）獲得黑碳的垂直分布、混合狀態(tài)、粒徑分布和光學(xué)特征等[1]，但是我國對(duì)黑碳的大量觀測(cè)研究基本上完全限于地面，高分辨率穩(wěn)定的空中垂直觀測(cè)研究尤其缺少。

另外，目前對(duì)于源排放黑碳老化特性的研究主要集中在機(jī)動(dòng)車尾氣以及生物質(zhì)燃燒方面，重點(diǎn)關(guān)注黑碳的粒徑分布、混合狀態(tài)及其氣候效應(yīng)研究；對(duì)于排放清單的構(gòu)建所用排放因子大多為發(fā)達(dá)國家測(cè)試結(jié)果[2-3]，在廣大發(fā)展中國家實(shí)測(cè)仍顯不足。Peng等[4]首次發(fā)現(xiàn)并定量了在不同城市環(huán)境條件下黑碳性質(zhì)變化的時(shí)間尺度，如在較為污染的北京，黑碳只需要2～3小時(shí)性質(zhì)即發(fā)生變化。本研究將針對(duì)現(xiàn)有清單，將關(guān)注的農(nóng)業(yè)和生活源類擴(kuò)大到13類，很多具有中國和區(qū)域特色；同時(shí)充分考慮不同大氣環(huán)境條件下燃料燃燒特性及老化特性不同導(dǎo)致的黑碳排放特征不同，基于稀釋通道采樣系統(tǒng)，實(shí)測(cè)13類源黑碳排放因子；結(jié)合人口、土地利用類型、遙感影響解譯等多種手段，建立排放清單，并對(duì)其進(jìn)行空間分配。

現(xiàn)在針對(duì)黑碳的環(huán)境與氣候效應(yīng)在觀測(cè)和數(shù)值模擬方面開展了大量的研究[5-7]，觀測(cè)上主要關(guān)注黑碳的時(shí)空分布、混合狀態(tài)、光學(xué)性質(zhì)及其對(duì)輻射、溫度的影響；數(shù)值模擬上，主要討論BC的直接和間接效應(yīng)對(duì)能見度、邊界層、天氣的影響以及與季風(fēng)等氣候尺度特征的相互作用。本研究基于黑碳立體觀測(cè)及對(duì)其輻射特性的深入認(rèn)識(shí)，揭示不同地區(qū)和行業(yè)黑碳對(duì)空氣質(zhì)量和氣候因子變化的定量貢獻(xiàn)；闡明東亞季風(fēng)背景下黑碳對(duì)季風(fēng)進(jìn)程從候、旬、月、季節(jié)到年際多尺度變化的影響。

對(duì)于黑碳健康效應(yīng)評(píng)估，現(xiàn)今國內(nèi)外研究主要采用時(shí)間序列方法和流行病學(xué)方法研究黑碳的暴露閾值與人體健康的關(guān)系，并且表明黑碳的毒性可能比細(xì)顆粒物的毒性更強(qiáng)，但結(jié)果仍存在很大的不確定性[8]；同時(shí)開展了黑碳的氣候效應(yīng)及其對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的影響。本課題將比較系統(tǒng)地研究在東亞高濃度排放背景下黑碳與人群的暴露-反應(yīng)關(guān)系，特別是黑碳、細(xì)顆粒物污染以及極端氣象條件對(duì)健康影響的協(xié)同效應(yīng)，建立定量評(píng)估方法，提出最優(yōu)減排策略。

2 項(xiàng)目的研究目標(biāo)和內(nèi)容

本項(xiàng)目的研究目標(biāo)為：1）獲得典型農(nóng)業(yè)及生活源主導(dǎo)環(huán)境中黑碳?xì)馊苣z粒徑分布、混合狀態(tài)、光學(xué)性質(zhì)的時(shí)空分布和垂直廓線；2）通過實(shí)測(cè)建立農(nóng)業(yè)和生活源黑碳排放因子數(shù)據(jù)庫，建立2013年具有月變化特征的全球農(nóng)業(yè)和生活源黑碳排放清單（0.1°×0.1°）和中國1km×1km黑碳排放清單；3）模擬全球各區(qū)域黑碳濃度及其來源，闡明黑碳的直接、半直接、間接效應(yīng)和冰雪反照效應(yīng)對(duì)東亞季風(fēng)的多尺度影響機(jī)制，揭示重點(diǎn)地區(qū)黑碳與氣象要素的反饋關(guān)系以及黑碳對(duì)空氣質(zhì)量的作用機(jī)制；4）定量討論黑碳減排的氣候－健康等的費(fèi)效關(guān)系，提出合理、可持續(xù)的減排策略。

主要研究內(nèi)容：1）高時(shí)空分辨率的全球農(nóng)業(yè)與生活源黑碳排放清單構(gòu)建和評(píng)估。排放因子實(shí)測(cè)：將農(nóng)業(yè)和生活源擴(kuò)大到農(nóng)業(yè)秸稈露天燃燒和烤煙生產(chǎn)，生活源擴(kuò)大到室內(nèi)民用燃料（蜂窩煤、塊煤、生物質(zhì)燃料、天然氣和液化石油氣、青藏高原地區(qū)牛糞）、烹調(diào)油煙、煙花爆竹燃放、路邊燒烤、典型時(shí)段和區(qū)域特色生活源（如湖北、湖南、四川、廣東、河南等地臘肉制作，寺廟焚香和祭祀）等。針對(duì)不同區(qū)域不同類型農(nóng)業(yè)與生活源燃料，設(shè)計(jì)不同燃料類型和爐型的組合，采用室內(nèi)模擬燃燒和稀釋通道采樣技術(shù)，對(duì)各種組合排放出的煙氣進(jìn)行稀釋后采樣，獲得有代表性的排放因子；針對(duì)烹調(diào)油煙、煙花爆竹燃放、路邊燒烤和特色生活源，搭建燃燒室，在實(shí)驗(yàn)室模擬不同類型食用油煎炸炒等過程，采用稀釋通道，對(duì)其排放因子進(jìn)行實(shí)測(cè)。同時(shí)選擇高原和平原、北方和南方典型農(nóng)村地區(qū)開展外場實(shí)測(cè)，基于碳平衡方法等獲得不同海拔高度和不同溫度條件下各類燃燒源黑碳排放因子。全球黑碳源排放清單構(gòu)建和評(píng)估：搜集整理有季節(jié)變化特性的源活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)測(cè)排放因子，基于“自下而上”方法，建立2013年分季節(jié)的高空間分辨率的全球農(nóng)業(yè)及生活源黑碳?xì)馊苣z排放清單，采用蒙特卡羅模擬，對(duì)排放清單的不確定性進(jìn)行分析。結(jié)合典型農(nóng)村點(diǎn)位黑碳在線、離線觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬，對(duì)排放清單的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)估。2）不同大氣環(huán)境條件下典型源排放黑碳老化識(shí)別?；谑覂?nèi)模擬燃燒和稀釋通道，結(jié)合煙霧箱模擬實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同氣象條件（溫度、濕度、光強(qiáng)）和氣態(tài)污染物濃度（SO2、NH3），對(duì)不同源排放黑碳進(jìn)入到不同大氣環(huán)境后的粒徑、混合狀態(tài)、包裹層厚度、吸收系數(shù)等進(jìn)行觀測(cè)，識(shí)別其參與的非均相反應(yīng)機(jī)制，及對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響。3）農(nóng)業(yè)及生活源主導(dǎo)環(huán)境中黑碳?xì)馊苣z綜合立體觀測(cè)及老化機(jī)制。采用空中國王350ER型飛機(jī)觀測(cè)平臺(tái)等飛機(jī)航測(cè)手段（飛行高度高度為10000m以下），搭載SP2、氣溶膠質(zhì)譜、氣體、輻射儀等設(shè)備，對(duì)典型城市和鄉(xiāng)村區(qū)域（以華北區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)）黑碳理化、光學(xué)及混合狀態(tài)等參數(shù)的尺度分布和垂直分布進(jìn)行綜合觀測(cè)。地面觀測(cè)采用SP2、氣體和氣溶膠質(zhì)譜等化學(xué)成分在線監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)華北某農(nóng)村點(diǎn)位黑碳進(jìn)行連續(xù)1年的觀測(cè)，分析黑碳濃度的日、月、季節(jié)變化特征，及混合狀態(tài)、包裹狀態(tài)等參數(shù)，探討及老化機(jī)制。采用濾膜采樣，在華北、華東、華中、東北、西北、西南等典型城市和鄉(xiāng)村同步進(jìn)行一年分季節(jié)觀測(cè)，獲得我國典型城市和鄉(xiāng)村地區(qū)碳?xì)馊苣z時(shí)空分布數(shù)據(jù)。采用探空氣球和無人機(jī)，搭載AE-51便攜式黑碳監(jiān)測(cè)儀，對(duì)華北、華東、華中等地大氣邊界層內(nèi)黑碳?xì)馊苣z濃度進(jìn)行垂直探空觀測(cè)，獲得邊界層內(nèi)黑碳?xì)馊苣z濃度的垂直分布特征。結(jié)合綜合立體觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析黑碳?xì)馊苣z與氣態(tài)污染物、氣象因子等的相互關(guān)系，探討可能的老化非均相和光化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。4）黑碳對(duì)氣候、環(huán)境影響的模擬及機(jī)制研究。結(jié)合典型區(qū)域黑碳?xì)馊苣z理化特性（含光學(xué)）、混合狀態(tài)等數(shù)據(jù)，建立更加真實(shí)的非球形黑碳模型，利用數(shù)值模擬得到更加精確的黑碳及其老化后的光學(xué)特性?；诰C合立體觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合氣象資料，綜合分析灰霾天氣形成過程中黑碳?xì)馊苣z三維空間分布與天氣條件關(guān)系?；赪RF-Chem污染物與氣象要素反饋機(jī)制，模擬研究黑碳與氣象要素的反饋影響，探討黑碳對(duì)空氣污染加劇的影響機(jī)制。利用WRF-Chem數(shù)值模型，構(gòu)建多個(gè)黑碳?xì)馊苣z排放情景，研究不同區(qū)域、不同污染源排放黑碳顆粒物對(duì)大氣環(huán)境、能見度的影響；同時(shí)探索不同情景下黑碳?xì)馊苣z對(duì)灰霾形成過程和機(jī)理的影響。利用地球系統(tǒng)模式CESM，對(duì)比分析全球黑碳高值區(qū)（東亞和南亞）農(nóng)業(yè)及生活源黑碳的直接、半直接和間接效應(yīng)，以及冰雪反照效應(yīng)。研究亞洲季風(fēng)背景下，黑碳對(duì)東亞季風(fēng)從次季節(jié)（候、旬、月）、季節(jié)、年際至年代際的多尺度影響機(jī)制。5）黑碳減排策略及氣候－健康效益評(píng)估。針對(duì)農(nóng)業(yè)與生活源，設(shè)定其減排措施包括清潔燃料取代居民做飯用煤、型煤取代原煤、清潔燃料取代秸稈和居民做飯薪柴、高效節(jié)能爐具推廣、農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝柴油微粒濾清器等5種措施，考慮不同的實(shí)施強(qiáng)度，設(shè)定低力度減排、中力度減排和高力度減排三種減排情景，更新不同減排情景下的黑碳排放清單，估算減排的成本。以典型城市為例，建立定量評(píng)估黑碳對(duì)居民健康影響的方法；獲得黑碳與居民健康效應(yīng)之間的一些定量關(guān)系；利用經(jīng)濟(jì)學(xué)方法結(jié)合獲得的暴露-響應(yīng)關(guān)系，估算黑碳的健康和經(jīng)濟(jì)損失；建立黑碳等污染物健康效應(yīng)預(yù)測(cè)和評(píng)估平臺(tái)?；诖耍浪愫谔紲p排的收益?；谏鲜龀杀臼找娣治觯岢鲛r(nóng)業(yè)與生活源黑碳減排的最佳策略。

3 預(yù)期成果和社會(huì)效益

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，預(yù)期可以解決黑碳排放及其氣候環(huán)境健康效益模擬相關(guān)的幾個(gè)關(guān)鍵問題，包括農(nóng)業(yè)和生活源黑碳排放因子缺乏，尤其是發(fā)展中國家，且排放因子沒有基于統(tǒng)一的測(cè)試方法，不同燃燒環(huán)境下如高原地區(qū)低壓低氧和高寒地區(qū)冬季低溫環(huán)境的燃燒黑碳排放與平原地區(qū)和熱帶、亞熱帶地區(qū)的差異未見分析，以及跟黑碳?xì)夂颦h(huán)境效應(yīng)相關(guān)的粒徑分布、吸收系數(shù)、混合狀態(tài)等參數(shù)在源排放測(cè)試中較少被提及；黑碳排放后對(duì)氣候和環(huán)境效應(yīng)評(píng)估中亟須黑碳在大氣環(huán)境中老化后的混合狀態(tài)、光學(xué)性質(zhì)等參數(shù)；同時(shí)缺少中國等高濃度排放地區(qū)長時(shí)間序列監(jiān)測(cè)和垂直廓線數(shù)據(jù)，以及黑碳?xì)馊苣z的區(qū)域和行業(yè)來源及其在次季節(jié)尺度上的氣候效應(yīng)；缺乏黑碳的長時(shí)間序列和高濃度環(huán)境下黑碳的人體暴露實(shí)驗(yàn)及健康效應(yīng)以及大氣環(huán)境濃度與人體暴露濃度的誤差校正系數(shù)和不同地區(qū)和人群的黑碳劑量響應(yīng)關(guān)系，氣象條件（低溫、高濕、劇烈溫差變化）和黑碳對(duì)心肺疾病人群的影響的交互作用和協(xié)同效應(yīng)尚不清楚。

上述科學(xué)問題的解決，可為我國科學(xué)家識(shí)別黑碳的高濃度排放特征，及其在高濃度排放條件下的老化機(jī)制、氣候、健康效應(yīng)，提升我國科學(xué)家在黑碳領(lǐng)域的話語權(quán)。同時(shí)本項(xiàng)目所獲得的第一手中國地區(qū)黑碳?xì)馊苣z源排放因子、時(shí)空分布、垂直分布，將為更新黑碳排放清單，識(shí)別黑碳老化機(jī)制，評(píng)估其氣候和環(huán)境健康效應(yīng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐和方法支持，相關(guān)研究結(jié)果也可直接為國家氣候和環(huán)境外交談判提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)黑碳的減排對(duì)于緩解當(dāng)前我國嚴(yán)峻的大氣污染形勢(shì)和降低人群健康暴露風(fēng)險(xiǎn)也將起到重要的作用。

同時(shí)農(nóng)業(yè)與生活源黑碳的減排意味著大量一次污染物如SO2、NOx、VOCs、有毒有害組分（重金屬、多環(huán)芳烴）等多種污染物的同時(shí)減排，可有效降低農(nóng)業(yè)與農(nóng)村環(huán)境中各種污染物的排放，進(jìn)而減少各種有毒有害組分在生態(tài)系統(tǒng)中各部分的沉降，對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤環(huán)境、水體環(huán)境等的改善也將起到積極的推動(dòng)作用。

4 創(chuàng)新性

1）中國農(nóng)業(yè)和生活源主導(dǎo)環(huán)境中黑碳?xì)馊苣z的時(shí)空分布和垂直分布特征

首次在我國開展黑碳綜合立體監(jiān)測(cè)平臺(tái)，獲得我國黑碳的時(shí)空分布和垂直。采用最新型黑碳觀測(cè)儀器SP2、光學(xué)性質(zhì)觀測(cè)儀器（光聲黑碳儀PSAP、濁度計(jì)）、氣溶膠質(zhì)譜（AMS）、氣態(tài)污染物觀測(cè)儀器（SO2、NOx、NH3、O3、CO）、沉降缸等，基于飛機(jī)航測(cè)、系留飛艇探空觀測(cè)和典型區(qū)域地面觀測(cè)，首次系統(tǒng)研究中國典型區(qū)域黑碳?xì)馊苣z的空間分布、垂直分布、長時(shí)間序列時(shí)間變化，獲得不同區(qū)域不同時(shí)間和不同空間的黑碳?xì)馊苣z質(zhì)量濃度、粒徑分布、混合狀態(tài)、吸收系數(shù)、單次反照率等，獲得典型區(qū)域黑碳的干濕沉降速率，為黑碳健康和氣候效應(yīng)評(píng)估和驗(yàn)證提供直接的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2）黑碳農(nóng)業(yè)與生活源類完善和不同源黑碳排放因子、物理、光學(xué)性質(zhì)實(shí)測(cè)

現(xiàn)有黑碳排放清單涵蓋的源類只包括農(nóng)作物殘留燃燒、農(nóng)業(yè)機(jī)械、民用燃煤、民用生物質(zhì)燃料等幾類，很多生活源如天然氣、煤氣和沼氣燃燒，餐飲油煙，煙花爆竹燃放，燒烤過程，寺廟焚香、祭祀活動(dòng)，烤煙生產(chǎn)、香煙煙霧、熏烤臘肉，青藏高原和草原地區(qū)牛糞燃燒等特色生活源黑碳排放因子缺乏，相應(yīng)的清單在中國未見報(bào)道，在全球范圍內(nèi)的排放因子實(shí)測(cè)也很少見?，F(xiàn)有黑碳排放因子實(shí)測(cè)很多未考慮稀釋采樣和區(qū)域燃燒環(huán)境的差異，如高原地區(qū)低壓低氧和高寒地區(qū)冬季低溫的環(huán)境下的測(cè)試。源排放黑碳的物理和光學(xué)性質(zhì)較少被關(guān)注，如吸收系數(shù)、粒徑分布、混合狀態(tài)等。

3）黑碳農(nóng)業(yè)與生活源類排放清單插值方法改進(jìn)

現(xiàn)有黑碳排放清單在空間插值過程中均采用人口數(shù)據(jù)，其前提是人均能耗一致，這與實(shí)際情況不一致，尤其是面積較大的國家（如美國、中國）等。為此本項(xiàng)目課題2基于5m空間分辨率遙感影像獲得中國平房的空間分布，提取出平房面積，并通過典型區(qū)域?qū)嵉卣{(diào)研，獲取平房面積、戶數(shù)和能源消耗量的信息，建立平房面積、農(nóng)村人口數(shù)量和能源消耗的相關(guān)關(guān)系。以糾正后的農(nóng)村人口—能源消耗和平房面積—能源消耗為插值依據(jù)，對(duì)排放清單進(jìn)行網(wǎng)格化處理，比較兩種插值方法的差異。

4）區(qū)分地域和行業(yè)來源的黑碳大氣環(huán)境效應(yīng)和氣候效應(yīng)

由于污染物從其源到受體在大氣中要經(jīng)歷復(fù)雜的物理化學(xué)變化，其產(chǎn)生的環(huán)境和氣候效應(yīng)與其濃度之間的關(guān)系具有高度的非線性，因而以往空氣質(zhì)量模式和氣候模式研究中采用的特定源關(guān)閉法或擾動(dòng)法并不能很好地區(qū)分某地污染的區(qū)域來源和行業(yè)來源，也不能區(qū)分特定源的復(fù)雜氣候效應(yīng)。本研究擬將自主開發(fā)的黑碳區(qū)域來源和行業(yè)來源的在線源追蹤功能引入?yún)^(qū)域空氣質(zhì)量模式WRF-Chem和CESM 大氣模塊CAMChem中，揭示不同地區(qū)和行業(yè)黑碳對(duì)空氣質(zhì)量和氣候因子變化的定量貢獻(xiàn)和比例；以黑碳減排的環(huán)境－氣候－健康綜合效益為目標(biāo)，為黑碳從全球到區(qū)域、從農(nóng)業(yè)到生活源減排策略提供科學(xué)支持。以往氣溶膠氣候效應(yīng)的研究多關(guān)注其對(duì)季風(fēng)季節(jié)變化和年際變化的影響，對(duì)黑碳等氣溶膠的候、旬、月的次季節(jié)尺度的變化研究較少。由于黑碳?jí)勖^短（1周左右）且吸收效應(yīng)很強(qiáng)，本研究擬闡明東亞季風(fēng)背景下黑碳對(duì)季風(fēng)精細(xì)進(jìn)程從候、旬、月、季節(jié)到年際多尺度變化的影響，以及黑碳與東亞季風(fēng)的相互作用機(jī)制。

5）基于長時(shí)間序列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，定量化評(píng)估黑碳和氣象因子對(duì)人體健康影響的協(xié)同效應(yīng)

當(dāng)前黑碳健康效應(yīng)的研究處于起步階段，很多研究基于大氣環(huán)境中黑碳?xì)馊苣z濃度分析其與總死亡率和心血管疾病死亡率的關(guān)系。即便如此，大氣中黑碳長時(shí)間序列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏，暴露數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)更鮮見報(bào)道，且黑碳與人體健康的劑量響應(yīng)關(guān)系缺乏。目前國內(nèi)黑碳與居民健康效應(yīng)關(guān)系的工作開展得較少，缺少定量化評(píng)估黑碳對(duì)居民健康影響的研究。本項(xiàng)目選擇中國黑碳排放高濃度區(qū)域，選擇典型社區(qū)環(huán)境，采用個(gè)體采樣器，實(shí)時(shí)跟蹤人群的日常行為模式，獲得其黑碳真實(shí)暴露濃度，建立黑碳大氣環(huán)境濃度和真實(shí)暴露濃度的關(guān)系曲線；借助于數(shù)值模式技術(shù)，能夠試驗(yàn)不同減排方案和氣候情景下的黑碳造成的人體健康損失程度，為人體健康經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估提供可靠的暴露數(shù)據(jù)；開展不同減排方案和氣候情景下研究氣象條件（熱浪、寒潮）的改變對(duì)人體健康的影響，研究黑碳與氣象要素的協(xié)同效應(yīng)。

5 總結(jié)

當(dāng)前對(duì)黑碳排放—老化—傳輸—暴露及其對(duì)應(yīng)的氣候、環(huán)境和健康效應(yīng)研究仍存在很多不足，缺乏黑碳長時(shí)間序列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和垂直分布廓線、燃燒源黑碳排放因子的實(shí)測(cè)、各種源排放黑碳粒徑分布、混合狀態(tài)、光學(xué)性質(zhì)等的直接觀測(cè)；清單構(gòu)建過程中空間插值方法單一；各種大氣環(huán)境中黑碳的真實(shí)混合狀態(tài)，黑碳健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的劑量－響應(yīng)關(guān)系等缺失，限制了高分辨率和低不確定性排放清單構(gòu)建、黑碳濃度空間分布、黑碳?xì)夂颦h(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)的模擬和評(píng)價(jià)，進(jìn)而制約黑碳減排策略制定。這些觀測(cè)、模擬和驗(yàn)證工作在發(fā)展中國家尤其缺少。

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The Impact of Black Carbon From Agricultural and Anthropogenic Sources on Climate and Air Quality over East Asia, and the Assessment of It’s Effects on Health

Ding Deping1, Kong Shaofei2, Zhu Bin3, Zhang Xiaoling4,5, Zhao Delong1, Sheng Jiujiang1
(1 Beijing Weather Modif i cation Office, Beijing 100089 2 China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074 3 Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044 4 Environmental Meteorology Forecast Center of Beijing-Tianjin-Hebei, Beijing 100089 5 Chengdu University of Information Technology, Chengdu 620225)

This article introduces the scientif i c background, research ideas and plans of “The impact of black carbon (BC) on climate and air quality over East Asia from agricultural and anthropogenic sources (AAS), and the assessment of its health effects”, the 2016 Key Program of Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China, which belongs to the Specif i c Project of “Global change and response”.

black carbon, aircraft observations, emission sources, environmental, climate impact, health effect

10.3969/j.issn.2095-1973.2016.06.003

2016年10月11日

丁德平，Email: zytddp@vip.sina.com

資助信息：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFA0602001）；北京市青年自然科學(xué)基金（8164057）