【编者按】在之前对于黑碳的研究中，虽然认识到黑碳是气候变化中短期的关键辐射强迫，但是其直接辐射强迫仍具有不确定性。这篇文献运用新的环境箱体法，选取发展中国家和发达国家的代表城市，量化了黑碳颗粒物的光学性质的周期和变化。研究结果辨明了黑碳可能同时加强了城市环境的污染和辐射强迫，这表明减少黑碳的污染排放有助于改善空气污染和减缓气候变化，在发展中国家尤为明显。

生活中随处可见由于燃烧所产生的黑碳，如工厂烟囱、柴油车尾气管、点燃的生日蜡烛上方经常能见到很多黑烟，就是其中包含的成千上万个小到10纳米、大到100微米的黑碳所致。这些黑碳虽小，却有极强的光谱吸光性，是辐射强迫仅次于CO2的关键性温室物质，对全球气候变化有至关重要的影响。目前，黑碳的增温作用已经被世界公认，但不同研究对其具体辐射强迫的估算一直存在着巨大的差异，使得黑碳成为气候变化研究领域中最具争议的部分和最大的不确定性来源。

这篇文献的研究小组设计了一种新的“准实际”大气烟雾箱，能够很好地模拟黑碳排放到大气后的粒径、形貌和吸光性质随时间的变化。基于这种方法，研究团队识别出了黑碳在大气中发生性质演变的两个阶段（见下图）：第一个阶段，大气中的低挥发性有机物凝结到从发动机、烟囱中“新鲜出炉”的黑碳上，使黑碳的形状从起初的类似“枝杈”状的链式结构变为致密的近球形结构。在这个阶段，黑碳的吸光能力变化不显著。第二个阶段，低挥发性有机物继续一层层地包裹在已变为球型的黑碳表面。此时，外部包裹的有机物如同“凹透镜”一样，将光聚集到中间被包裹的黑碳上，使黑碳的吸光能力极大增强（最高增强至刚排放黑碳的2.4倍）。

研究进一步发现，大气中较高的污染物浓度加速了黑碳性质的转化。应用“准实际”大气烟雾箱，研究团队首次定量了在不同城市大气条件下黑碳性质变化的时间尺度。在美国休斯顿，这个过程可能要持续数天左右，而在较为污染的北京地区，黑碳在两个阶段分别只需要2-3小时左右。这样快速的转化不仅增强了污染地区黑碳的辐射强迫，也使得边界层更容易因高吸光能力的黑碳而变得稳定，从而导致更加频繁的重度雾霾爆发。