Что такое черный углерод?

Черный углерод (BC) - это очень мелкая форма твердых частиц, основанная на элементном углероде, который образуется в результате неполных процессов сгорания, и часто его называют сажей. С 2009 года научное сообщество начало считать его фактором, способствующим глобальному потеплению, которое может блокировать инфракрасное излучение тепла из атмосферы Земли обратно в космос. По оценкам, черный углерод является причиной от 10% до 40% всех радиационных блокировок, хотя в верхних слоях атмосферы он имеет короткий срок жизни, составляющий несколько недель, в отличие от парникового газа, такого как диоксид углерода, который может сохраняться до век в атмосфере, прежде чем он химически разрушен. Основными видами деятельности человека, которые производят черные углеродные аэрозоли, являются сжигание древесины и растительности, использование угля для производства энергии и использование дизельных двигателей. Например, в Соединенных Штатах, по состоянию на 2011 год, 90% всех выбросов БК производятся в транспортном секторе дизельными грузовиками.

Элементный углерод образует связи со многими другими элементами в природе, и сам черный углерод может принимать несколько различных форм. В отличие от стабильных соединений, таких как углерод черного алмаза или углеродистая сталь черного цвета, атмосферный черный углерод является формой элемента, который обычно слабо связан с органическими молекулами на основе исходного материала, из которого он произошел. Там, где он содержит микрокристаллическую структуру, подобную графиту, он может поглощать видимые световые лучи, а также инфракрасный свет с большей длиной волны, известный как тепловое излучение, которые обычно выходят в космос из верхних слоев атмосферы и предотвращают перегрев планеты.

Недавние исследования в 21 веке показали, что выбросы черного углерода являются вторым по величине элементом, способствующим глобальному потеплению после выброса углекислого газа. Они также рассматриваются как источник загрязнения, который легко уменьшается из-за кратковременного воздействия материала в атмосфере. Повышение эффективности в отопительном оборудовании или технологии приготовления пищи в развивающихся странах, а также контроль загрязнения воздуха на угольных электростанциях и дизельных двигателях могут быстро снизить уровень загрязнения БК в широком масштабе.

Автомобили с дизельным двигателем и промышленные установки могут быть оснащены скрубберами, которые могут предотвращать выбросы черного углерода до 70% в течение срока службы в течение восьми лет. Замена кухонных плит в таких странах, как Индия и Китай, где широко осуществляется сжигание угля или другой биомассы, на кухонные плиты, работающие на сжиженном нефтяном газе (СНГ), также рассматривается как практичный и экономичный способ сокращения выбросов сажи. Поскольку сажа является основным фактором, способствующим развитию респираторных заболеваний, это также улучшило бы здоровье тех, кто пострадал от загрязнения воздуха от печей BC.

Исследования, проведенные в 2009 году в Арктике и Антарктике и в 2010 году в Гималаях, показали, что черный углерод является основным фактором таяния ледников. И это несмотря на тот факт, что выбросы БК происходят главным образом в тропических регионах, причем страны Восточной Азии являются основным производителем загрязняющих веществ по объему. Существенным фактором в показателях выбросов черного углерода является обезлесение в тропических тропических лесах. Сокращение вырубки лесов рассматривается как более легко смягчаемый источник загрязнения, чем предыдущие попытки снизить уровни производства газа, вызывающего глобальное потепление, такие как углекислый газ и оксид азота, которые являются неизбежными побочными продуктами всемирной промышленности и транспортных сетей.