ブラックカーボン（黒色炭素）（Black carbon; BC）は、厳密には入射光を完全に吸収する炭素原子からなる物質であるが、実用的な定義として、黒色で可視および周辺波長域において、波長依存性のない大きな屈折率の虚部を有する物質に用いられる。また、光吸収測定に基づく場合以外においても用いられており、Bondら(2013)では、1) 可視に強い吸収を持つ（排出直後の波長550 nmにおける質量吸収断面積が5 m²/g以上）、2) 難燃性である(蒸発温度：4000 K程度)、3) 不溶性である（水や有機溶媒、エアロゾル中の他の成分に不溶）、4) 10 nm以下から50 nm程度の微小炭素球の凝集体である、という特徴を持つものをBCとしている。Petzoldら(2013)は、これらに加えて、グラファイト様炭素（sp2結合した炭素原子）を大きな割合で含む、という特徴加えることを提案している。彼らは、BCの重量濃度を議論する場合には、光吸収測定に基づくものをEquivalent BC(EBC)、レーザー誘起白熱法に基づくものをrefractory BC(rBC)として区別して使用すること、また、無機塩や有機物と内部混合したBCには、BC含有粒子(BC-containing particle)を用いることを推奨している。尚、可視域に強い光吸収を持つ物質の総称としてLight-absorbing carbon(LAC)も用いられているが、LACは光吸収性有機炭素（ブラウンカーボン）も含む場合が多い。尚、ブラックカーボンは、ススや元素状炭素(EC)と類似した意味で用いられるが、計測手法や専門分野により使用する用語、呼称が異なる（Andreaeら2006, Baumgardnerら2012, Bondら2006, Bondら2013, Petzoldら2013, Buseckら, 中山2014）。

実大気においては、自動車・船舶のエンジンや発電機などによる化石燃料の燃焼、森林火災、暖房・料理のための木材等の燃焼、農業残差物の燃焼などが主要な発生源となっている（Bondら2013）。ブラックカーボンは、太陽光を効率よく吸収し、大気を加熱する。大気中に排出されたブラックカーボンは、凝縮や凝集、表面反応などのエイジング過程により、その形態（混合状態）が大きく変化すると考えられている（Bondら2013）。BCが無機塩や有機物などにより被覆されると、被覆物がレンズとして働き、光吸収が増加すると予想されている（「レンズ効果」の項目を参照）。近年では、ブラックカーボンの混合状態を直性計測する研究も進められている（茂木ら2014）。

このような光吸収による直接的な効果に加えて、上空へ輸送されたブラックカーボンは、大気を加熱して対流活動を変化させることで雲の生成を抑制したり、雲凝結核や氷晶核として働くことで、雲の寿命や降水過程に影響を与えたりしている。さらに、極域に輸送され、雪面に沈着することで、雪氷面アルベドを変化させ、極域の気候に影響を及ぼしていると考えられている（青木2010）。そのため、ブラックカーボンの輸送プロセスの定量的な理解も重要な研究課題である（大島ら2014）。

ブラックカーボンの大気寿命は数日から１週間程度と短いことから、その排出量を削減できれば、より短い時間で温暖化を抑制する効果が得られる可能性がある。近年、ブラックカーボンを含む「短寿命気候強制因子」（Short-lived Climate Forcers: SLCF）の気候影響を定量化を目指した実験・観測・モデル研究が進められている（IPCC, 2021）。

参考文献

Andreae, M. O. and Gelencsér, A.: Black carbon or brown carbon? The nature of light-absorbing carbonaceous aerosols, Atmos.Chem. Phys., 6, 3131–3148, 2006.

Baumgardner, D., Popovicheva, O., Allan, J., Bernardoni, V., Cao, J., Cavalli, F., Cozic, J., Diapouli, E., Eleftheriadis, K., Genberg, P. J., Gonzalez, C., Gysel, M., John, A., Kirchstetter, T.W., Kuhlbusch, T. A. J., Laborde, M., Lack, D., Müller, T., Niessner, R., Petzold, A., Piazzalunga, A., Putaud, J. P., Schwarz, J., Sheridan, P., Subramanian, R., Swietlicki, E., Valli, G., Vecchi, R., and Viana, M.: Soot reference materials for instrument calibration and intercomparisons: A workshop summary with recommendations, Atmos. Meas. Tech., 5,1869–1887, 2012.

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Buseck, P. R., Adachi, K., Gelencsér, A., Tompa, É., and Pósfai, M.: Ns-soot: A material-based term for strongly light absorbing carbonaceous particles, Aerosol Sci. Technol., 48,777-788, 2014

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Petzold, A., Ogren, J.A., Fiebig, M., Laj, P., Li, S.-M., Baltensperger, U., Holzer-Popp, T., Kinne, S., Pappalardo, G., Sugimoto, N., Wehrli, C., Wiedensohler, A., and Zhang, X.-Y.: Recommendations for reporting “black carbon” measurements, Atmos. Chem. Phys.,13, 8365-8379, 2013.

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（長崎大学・中山智喜） 2022年4月1日 　　★