研究人员发现有机碳也在吸收光线——并且可能正在危害人们的健康。炉灶，通常用于通过燃烧木材、木炭、动物粪便或农作物残渣来准备食物或提供热量，其特征是从火焰中升起的浓密、煤烟弥漫的烟雾。它的残留物，留在墙壁和衣服上以及在操作炉灶的人——通常是女性——的肺中的黑色污渍，是对炉灶对人类健康和环境的危害的鲜明提醒。
但是，当涉及到环境影响时，煤烟只是故事的一部分——大约一半，事实证明。随着炉灶中的温度开始下降，黑烟变成灰白色，煤烟（或黑碳）排放被有机碳取代。
华盛顿大学圣路易斯分校麦凯尔维工程学院的研究揭示，尽管有机碳颗粒呈白色，但它们在大气中吸收的阳光与黑碳一样多——如果不是更多的话。对于全球近27亿使用炉灶的家庭来说，其健康影响可能更糟。该研究发表在2020年4月14日的《环境科学与技术快报》上。
为了更好地了解炉灶对环境和人类健康的影响，能源、环境与化学工程助理教授拉詹·查克拉巴蒂将他的研究带到了一个污染热点：印度中部的恰蒂斯加尔邦，那里是气溶胶和温室气体最大的排放源之一。
“以前的实验是在实验室的控制条件下进行的，这与你在现场发现的情况不同，”查克拉巴蒂说。然而，全球缓解和政策战略在过去15年中一直受到2005年一项基于实验室实验的研究的影响。该论文建议控制黑碳作为缓解南亚地区气候变化的一种方式。
为了更好地了解现场炉灶排放的影响，查克拉巴蒂的团队前往恰蒂斯加尔邦，位于新德里和加尔各答之间。他们在农村家庭中生活了两周，人们使用泥炉灶来准备食物。在此期间，他们进行了30次测试，使用不同的燃料：木材、农业残渣和牛粪，这些都是当地采购的。
他们的实地研究的成功在很大程度上得益于当地研究人员和查克拉巴蒂的长期合作者，拉维香卡·舒克拉大学的沙姆什·佩尔韦兹教授及其研究小组的帮助。
“我们发现烹饪周期的现实是黑烟和白烟的混合，”查克拉巴蒂说。黑色吸收光线，白色反射光线。“我们曾认为有机碳在一定程度上抵消了黑碳，”他说。“煤烟吸收，有机物散射。”
他们发现的是不同的。白烟中的颗粒在近紫外线波长下非常强烈地吸收光线。“当我们查看内部时，”查克拉巴蒂说，“它们实际上是棕色碳。”完成分析后，团队确定吸收量与黑碳相当，如果不是更多的话，使其成为同样有效的升温大气代理。
根据印度理工学院孟买分校化学工程教授钱德拉·文卡塔拉曼的说法，燃烧生物质燃料，如木材或牛粪，是南亚地区环境空气污染颗粒的主要来源。文卡塔拉曼是那篇有影响力的2005年《科学》论文的第一作者。
“这项工作使用生物质炉灶的颗粒物排放的现场测量，做出了一个新颖且关键的发现，即有机碳成分的辐射吸收可能等于黑碳的吸收，”她说。
除了对气候的影响外，有机碳还带来了重大的健康风险。许多颗粒物是已知的高分子量多环芳烃——碳和氢的化合物，在动物中已被确认为致癌物，通常被认为在人类中也是如此。
查克拉巴蒂的发现适用于世界各地，因为世界卫生组织报告称，世界上近一半的人口在露天火上烹饪。炉灶不仅在印度，而且在世界各地的家庭中都可以找到，从塞内加尔到秘鲁到阿尔巴尼亚。
“这一发现对实现《巴黎协定》温度目标的背景下，含有短期气候强迫剂如黑碳和有机碳的污染颗粒的区域大气变暖具有非常显著的含义，”文卡塔拉曼说。