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近年来随着我国经济发展迅速，城市化步伐加快，人类活动对环境的影响变大，导致我国大气复合污染问题日益严重。有研究表明我国京津冀地区普遍存在大气复合污染现象，天津作为我国京津冀地区主要的污染物排放区域之一，大气复合污染问题也不容乐观。颗粒物为影响大气复合污染的重要污染物，通过对颗粒物不同组分的研究有助于了解大气复合污染的机理。而黑碳（Black Carbon,BC）作为大气颗粒物的重要组分，因其特殊的物理化学性质，BC对全球气候变化、地球圈的辐射平衡以及人体健康均有着重要影响。因此对BC气溶胶进行研究，了解BC时空分布规律，揭示BC与气象条件的关系，识别BC的潜在源区以及对人体健康影响的估算对大气环境质量以及人体健康具有重要的作用。
本文利用地面观测BC质量浓度和MERRA-2(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications,Version2)再分析资料BC质量浓度数据，对天津市BC浓度的污染特征以及气象影响因素进行了分析。采用后向轨迹模型（HYSPLT）和潜在源因子分析法（PSCF）分析了天津市BC浓度的潜在来源区域，研究BC气溶胶到达天津市不同路径的空间特征。基于美国环境保护署的人类健康风险评估协议，评估了2019年天津市BC对人类健康的影响，并预测致癌性、非致癌性，以及由于BC的暴露所引起的因心血管疾病、呼吸系统疾病、全死因死亡的相对风险。主要结论如下：
（1）地面测量数据和MERRA-2再分析资料的年平均BC浓度分别为3.42±2.46μg?m-3和7.04±3.62μg?m-3，相关系数高达0.72。但MERRA-2再分析数据的BC平均浓度比地面观测数据高105.85％，原因可能是地面观测数据小部分缺失以及两种数据的分辨率不同。本研究中2019年天津市BC观测浓度数据与2009年相比下降了58％，与2010~2013相比下降了24％，与同年其他城市BC观测值相比低于石家庄，高于南京。
（2）地面观测和MERRA-2再分析数据的BC平均浓度均为冬季最高，夏季最低。地面观测的BC浓度日变化趋势呈现“双峰一谷”，峰值出现在6:00-8:00和22:00-次日2:00，谷值出现在14:00-16:00。而MERRA-2的BC浓度日变化趋势呈现“一峰一谷”，唯一峰值出现在5:00-7:00，谷值出现在14:00-16:00。各季节工作日和周末的BC浓度日变化差异明显，春夏季节工作日和周末BC浓度变化差异不明显，而秋季和冬季周末的BC浓度均高于工作日。
（3）根据天津市2019年BC浓度和降雨量、相对湿度、风速以及逆温强度的偏相关系数得出，春夏秋冬四个季节的最主要影响因素分别为相对湿度、风速、相对湿度和逆温强度，并且风速是影响全年BC浓度最主要的气象因素。但当风速超过一定值时，风速和BC浓度之间的相关性并不显著。对于全年来说，在西南风（180-270°）控制下的BC浓度会高于其他风向控制下的BC浓度。
（4）华北地区的BC污染表现出与天津市相似的季节变化特征，BC平均浓度均表现为冬季最高，夏季最低的特点。天津，北京，河北南部和河南北部是华北地区BC浓度最高的地区。西北地区的气流轨迹在四个季节中占主导地位，特别是在秋季和冬季。PSCF的结果显示，天津西南方向的地区，尤其是河北南部，河南北部和北京，可能是天津市BC污染的潜在源区。
（5）根据本研究2019年天津市BC健康风险评估结果得出，在BC暴露下每10000个成人中会有3.78个人患癌症(3.78×10-4)，每10000名儿童中会有1.55个人患癌症(1.55×10-4)，此结果均高于美国环境保护署颁布的癌症风险水平(1×10-6~1×10-4)。不同季节由于暴露于BC污染而导致的全死因疾病、心血管疾病和呼吸系统疾病死亡率的RR值均呈现出冬季最高，夏季最低的趋势，其中心血管疾病引起的相对风险在三种疾病中最高。
本文利用地面观测BC质量浓度和MERRA-2(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications,Version2)再分析资料BC质量浓度数据，对天津市BC浓度的污染特征以及气象影响因素进行了分析。采用后向轨迹模型（HYSPLT）和潜在源因子分析法（PSCF）分析了天津市BC浓度的潜在来源区域，研究BC气溶胶到达天津市不同路径的空间特征。基于美国环境保护署的人类健康风险评估协议，评估了2019年天津市BC对人类健康的影响，并预测致癌性、非致癌性，以及由于BC的暴露所引起的因心血管疾病、呼吸系统疾病、全死因死亡的相对风险。主要结论如下：
（1）地面测量数据和MERRA-2再分析资料的年平均BC浓度分别为3.42±2.46μg?m-3和7.04±3.62μg?m-3，相关系数高达0.72。但MERRA-2再分析数据的BC平均浓度比地面观测数据高105.85％，原因可能是地面观测数据小部分缺失以及两种数据的分辨率不同。本研究中2019年天津市BC观测浓度数据与2009年相比下降了58％，与2010~2013相比下降了24％，与同年其他城市BC观测值相比低于石家庄，高于南京。
（2）地面观测和MERRA-2再分析数据的BC平均浓度均为冬季最高，夏季最低。地面观测的BC浓度日变化趋势呈现“双峰一谷”，峰值出现在6:00-8:00和22:00-次日2:00，谷值出现在14:00-16:00。而MERRA-2的BC浓度日变化趋势呈现“一峰一谷”，唯一峰值出现在5:00-7:00，谷值出现在14:00-16:00。各季节工作日和周末的BC浓度日变化差异明显，春夏季节工作日和周末BC浓度变化差异不明显，而秋季和冬季周末的BC浓度均高于工作日。
（3）根据天津市2019年BC浓度和降雨量、相对湿度、风速以及逆温强度的偏相关系数得出，春夏秋冬四个季节的最主要影响因素分别为相对湿度、风速、相对湿度和逆温强度，并且风速是影响全年BC浓度最主要的气象因素。但当风速超过一定值时，风速和BC浓度之间的相关性并不显著。对于全年来说，在西南风（180-270°）控制下的BC浓度会高于其他风向控制下的BC浓度。
（4）华北地区的BC污染表现出与天津市相似的季节变化特征，BC平均浓度均表现为冬季最高，夏季最低的特点。天津，北京，河北南部和河南北部是华北地区BC浓度最高的地区。西北地区的气流轨迹在四个季节中占主导地位，特别是在秋季和冬季。PSCF的结果显示，天津西南方向的地区，尤其是河北南部，河南北部和北京，可能是天津市BC污染的潜在源区。
（5）根据本研究2019年天津市BC健康风险评估结果得出，在BC暴露下每10000个成人中会有3.78个人患癌症(3.78×10-4)，每10000名儿童中会有1.55个人患癌症(1.55×10-4)，此结果均高于美国环境保护署颁布的癌症风险水平(1×10-6~1×10-4)。不同季节由于暴露于BC污染而导致的全死因疾病、心血管疾病和呼吸系统疾病死亡率的RR值均呈现出冬季最高，夏季最低的趋势，其中心血管疾病引起的相对风险在三种疾病中最高。