【編者按】在之前對于黑碳的研究中，雖然認識到黑碳是氣候變化中短期的關鍵輻射強迫，但是其直接輻射強迫仍具有不確定性。這篇文獻運用新的環境箱體法，選取發展中國家和發達國家的代表城市，量化了黑碳顆粒物的光學性質的周期和變化。研究結果辨明了黑碳可能同時加強了城市環境的污染和輻射強迫，這表明減少黑碳的污染排放有助于改善空氣污染和減緩氣候變化，在發展中國家尤為明顯。

生活中隨處可見由于燃燒所產生的黑碳，如工廠煙囪、柴油車尾氣管、點燃的生日蠟燭上方經常能見到很多黑煙，就是其中包含的成千上萬個小到10納米、大到100微米的黑碳所致。這些黑碳雖小，卻有極強的光譜吸光性，是輻射強迫僅次于CO2的關鍵性溫室物質，對全球氣候變化有至關重要的影響。目前，黑碳的增溫作用已經被世界公認，但不同研究對其具體輻射強迫的估算一直存在著巨大的差異，使得黑碳成為氣候變化研究領域中最具爭議的部分和最大的不確定性來源。

這篇文獻的研究小組設計了一種新的“準實際”大氣煙霧箱，能夠很好地模擬黑碳排放到大氣后的粒徑、形貌和吸光性質隨時間的變化。基于這種方法，研究團隊識別出了黑碳在大氣中發生性質演變的兩個階段（見下圖）：第一個階段，大氣中的低揮發性有機物凝結到從發動機、煙囪中“新鮮出爐”的黑碳上，使黑碳的形狀從起初的類似“枝杈”狀的鏈式結構變為致密的近球形結構。在這個階段，黑碳的吸光能力變化不顯著。第二個階段，低揮發性有機物繼續一層層地包裹在已變為球型的黑碳表面。此時，外部包裹的有機物如同“凹透鏡”一樣，將光聚集到中間被包裹的黑碳上，使黑碳的吸光能力極大增強（最高增強至剛排放黑碳的2.4倍）。

研究進一步發現，大氣中較高的污染物濃度加速了黑碳性質的轉化。應用“準實際”大氣煙霧箱，研究團隊首次定量了在不同城市大氣條件下黑碳性質變化的時間尺度。在美國休斯頓，這個過程可能要持續數天左右，而在較為污染的北京地區，黑碳在兩個階段分別只需要2-3小時左右。這樣快速的轉化不僅增強了污染地區黑碳的輻射強迫，也使得邊界層更容易因高吸光能力的黑碳而變得穩定，從而導致更加頻繁的重度霧霾爆發。