印度-恒河平原西北部黑碳气溶胶及其相关健康风险的长期下降趋势：减排与清洁燃料转型

《Atmospheric Pollution Research》：Long-term decline in Black Carbon Aerosol and Associated Health Risk over north-western Indo-Gangetic Plain: Emission mitigation and clean-fuel transition

　　**摘要**- **十年级分析：** 对印度河-恒河平原西北部黑碳（BC）质量浓度及其健康影响进行了十年（2008–2018）研究。- **源贡献：** 生物量燃烧在冬季贡献高达35–40%，在季风季后各月贡献66–68%。- **政策成效：** 政府干预措施使火点像数减少52%，化石燃料黑碳（BCff）减少10%。- **健康结果：** 与黑碳相关的健康风险显著下降，包括低出生体重、肺功能下降、心血管死亡率和肺癌。- **可持续性：** 观察到的趋势表明，在国家可持续发展目标方面取得了可衡量的进展。## 引言在21世纪，世界各国都在努力实现可持续发展目标以增强其经济。但可持续发展道路上存在众多障碍，使其变得复杂。空气污染是实现可持续发展目标的主要障碍和关键挑战之一，无论对发展中国家还是发达国家均是如此（Bikkina et al., 2019; Jerrett, 2015）。如今，全球91%的人口居住在热点区域，那里的污染超过了世界卫生组织（WHO）的限值（Goals, 2021），每年有700万人死于空气污染（Nirwan et al., 2024）。同样，在印度，每年有超过50万人死于空气污染（Bikkina et al., 2019），这被认为是导致人类死亡的第三大主要原因，占总死亡人数的12.5%（Balakrishnan et al., 2019; Chakrabarti et al., 2019）。近年来，由于农业废弃物燃烧（AWB）对环境和人类健康的不利影响，引起了公众的广泛关注。全球范围内，农民燃烧大量农业残茬，其中近50%的燃烧发生在发展中国家，贡献了约3.5%的全球温室气体排放（Ritchie, 2020）。在印度各地区中，印度河-恒河平原（IGP）被认为是最严重受污染的地区之一，这既由于其人口密度高，也由于其多样化的有人源排放源（Bikkina et al., 2019; Rastogi et al., 2016）。作为南亚的农业腹地，IGP记录的年度直径2.5 μm或更小的颗粒物（PM2.5）浓度为50–200 μg m?3，几乎是世界卫生组织（WHO）5 μg m?3指导值的10–40倍（Jethva et al., 2019）。农业废弃物燃烧（AWB），特别是在旁遮普邦、德里、哈里亚纳邦和北方邦，对季风季后各月空气质量差有重大贡献，导致极端颗粒物水平和浓重雾霾（Badarinath et al., 2009; Bikkina et al., 2019; Shaik et al., 2019; Tripathi et al., 2024）。黑碳（BC）气溶胶是PM2.5不完全燃烧的主要吸光成分，由于其作为损害健康的污染物和短期气候强迫剂的双重作用，尤其令人担忧（Babu and Moorthy, 2002; Bond et al., 2013; Dhada et al., 2025; Gogoi et al., 2017）。尽管黑碳仅占气溶胶质量的一小部分，但其对大气加热、环流和云过程的影响不成比例地高，将当地排放与区域和全球气候影响联系在一起。在印度北部，截至2019年，此类排放与近17.8%的总死亡人数相关（Pandey et al., 2021）。因此，农业废弃物燃烧及其副产品仍然是政策辩论的核心，禁令是最常用的监管措施之一。对黑碳趋势和源贡献的长期评估对于理解大气污染变化和评估排放控制措施潜在影响非常重要。然而，IGP和印度的长期黑碳观测仍然有限。Manoj等（2019）利用来自印度气溶胶辐射强迫网络（ARFINET）的长期地面观测数据，报告了在2007–2016年期间，尽管有人类活动增加和柱状气溶胶光学深度增加，印度近地表黑碳呈统计上显著的下降趋势。相比之下，Joshi等（2022）报告了在2004–2016年期间，喜马拉雅山脉中部奈尼塔尔的黑碳呈上升趋势，与区域气溶胶负荷和生物量燃烧活动增加有关。更近地，Pathak等（2024）利用再分析数据报告了在2007–2019年期间，IGP和印度西北部农村地区黑碳下降，并建议排放控制措施、技术实践和大气驱动因素的变化可能对观察到的下降做出了贡献。不同地区和观测/模型框架之间的这些矛盾趋势突显了黑碳的强烈空间变异性以及长期特定地点观测的需要，以识别区域源特征和时间变化。尽管有这些努力，相对较少的研究同时考察了IGP西北部半城市地点的总黑碳及其化石燃料和生物量燃烧衍生成分的长期变化，其中当地车辆排放与区域农业残茬燃烧共存。对于旁遮普邦来说，这尤为重要，因为农业残茬燃烧会产生生物量燃烧气溶胶的强烈季节增强，而车辆排放特征和其他有人源源的变化可能影响化石燃料成分。本研究利用长期的（2008–2018）原位黑碳观测数据解决了这一缺口，以表征季节和日变化，量化黑碳的化石燃料和生物量燃烧衍生成分，并研究其长期趋势。此外，区域火灾活动与黑碳和黑碳bb（BCbb）之间的关系被考察，使用转折点分析评估时间转变，并评估相关的与黑碳相关的健康风险指标。通过将长期源分辨的黑碳观测与区域火灾活动、趋势和转折点分析以及健康风险评估相结合，本研究为IGP西北部半城市地点的黑碳时间演变和潜在源相关驱动因素提供了观测证据。## 章节片段### 观测站点自2008年1月至2018年5月的10年期间，在旁遮普大学物理系楼顶进行了黑碳质量浓度的连续监测（30.33°N, 76.4°E, 海拔250米；图1），作为ARFINET的一部分（Babu et al., 2013; Gogoi et al., 2021）。该测量站点位于半城市环境中，周围主要是农田。地理位置上，该站点位于IGP的西北部，处于…### 有人源排放驱动因素本研究考察了与环境黑碳浓度和人口暴露密切相关的关键有人源驱动因素。空气质量下降通过吸入直接影响人类健康，对人口稠密和经济活动活跃的年龄群体影响不成比例。为了解研究期间黑碳暴露的人口统计背景，人口统计数据与能源消耗、农业活动和车辆增长一同分析。图2(a)### 结论本研究调查了IGP地区西北部半城市地点表面黑碳质量浓度的长期（2008–2018）原位测量以及黑碳暴露导致的健康风险评估影响。该站点位于由农业区环绕的半城市环境中，既受当地车辆排放影响，也受农业燃烧排放的区域输送影响。该站点拥有最大表面黑碳浓度### CRediT作者贡献声明**Vaneet Kumar：** 撰写–初稿，可视化，调查，形式化分析。**Mukunda M. Gogoi：** 撰写–审阅与编辑，验证，方法学，概念化。**Chakradhar Rao Tandule：** 撰写–审阅与编辑，可视化，验证，形式化分析。**Rakesh Kumar：** 数据管理。**S. Suresh Babu：** 验证，资源，项目管理。**Darshan Singh：** 验证，数据管理。**Karamjit Singh：** 撰写–审阅与编辑，验证，监督，资金获取。### 未引用参考文献Kumar et al., 2026; b et al., 2020; S.K.L., 2019。## 利益冲突声明? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。## 致谢这项工作由印度政府<**印度空间研究组织，空间部**>在ISRO-GBP（ARFI）研究项目下提供资金支持。作者之一Vaneet Kumar先生也感谢ISRO在ISRO-GBP（ARFI）研究项目下提供研究奖学金。此外，作者感谢印度气象局提供研究期间的相关气象数据和ECMWF（ERA-5）科学数据团队提供再分析数据集。Vaneet Kumar｜Chakradhar Rao Tandule｜Mukunda M. Gogoi｜S. Suresh Babu｜Rakesh Kumar｜Darshan Singh｜Atinderpal Singh｜Karamjit Singh