環境科學與工程學院劉和平博士、馬寅博士等在《自然》子刊Nature Communications在線發表了題為“重新思考後基加利修正案時代碳氟化合物的滯後排放和減排潛力”（Rethinking time-lagged emissions and abatement potential of fluorocarbons in the post-Kigali Amendment era）的最新研究論文。研究基於環境系統理論與方法構建了一套自下而上的物質流模型，揭示了全球尺度存量碳氟化合物即HCFCs和HFCs等兩類廣泛使用的製冷劑/發泡劑的滯後排放時空分布特征及全球氣候變暖影響（GWP）🥂，並結合情景分析探索了減排的路徑與調控機製🔋。研究成果為全球範圍履行議定書《基加利修正案》加強碳氟化合物類非二氧化碳溫室氣體的排放控製提供了科學依據👕，也為我國積極參與全球環境治理和更好履行國際環境公約提供了理論支撐。
這是熊猫体育首次以第一完成單位在該期刊發表研究性論文🧑🏿🍳。
文章信息
第一單位🤘🏻🧏♂️：熊猫体育環境科學與工程學院
第一作者：劉和平
本工作得到熊猫体育人才引進項目的資助（(2019rc061, 2022rcyj2001）
論文DOI🧟：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51113-2
原文鏈接🕵🏽：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51113-2
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目前包括我國在內的全球主要國家和地區，正面臨著HCFCs和HFCs等溫室氣體造成全球氣候變暖影響的嚴峻挑戰。在全球主要國家和地區踐行碳中和目標下，需要深入探索存量HCFCs和HFCs在各類耐用品中的滯後排放路徑和特征💴，同時闡明碳氟化學品的類別及其在全球不同區域、不同產品類別（行業部門）的時空異質性，研判其未來持續排放趨勢🕟、減排潛力以及減排路徑。實際上💆🏻♂️，在家用冰箱、各類空調、工商製冷設備以及建築保溫隔熱材料中廣泛使用的CFCs（Chlorofluorocarbon🚣🏻♂️，氯氟碳化合物，簡稱氟利昂）、HCFCs（Hydrochlorofluorocarbons🧑🏼💻，氫氯氟碳化合物）和HFCs（Hydrofluorocarbons🛍🧑🏽⚖️，氫氟碳化合物）等製冷劑和發泡劑🟪🦊，是主要的非二氧化碳溫室氣體，會隨這類耐用品的使用過程及廢棄階段的泄露排放而造成顯著的全球氣候變化影響（GWP）。盡管第一代製冷劑/發泡劑CFCs類早在2010年已全部停止生產使用，但作為CFCs的替代物質，HCFCs和HFCs仍在大量生產和使用，目前每年生產約為150至200萬噸。即便完全根據《蒙特利爾議定書》及其《基加利修正案》的要求進行限製生產和逐步淘汰💁♂️，HCFCs和HFCs仍會隨著這些耐用品的持續使用和報廢而造成長期滯後的GWP影響。
基於上述迫切需求👈，研究人員在開展深入細致的調查研究基礎上👐🏻，構建了一套自下而上的動態物質流（D-MFA）模型🧙🏼♂️，解決了從將微觀尺度排放特征用於支撐宏觀尺度排放總量及環境效應評價方法的耦合難題。將全球各地域劃分為北美、歐洲、日本🚶、中國，其他A5締約國（其他發展中國家）和其他非A5締約國（其他發達國家）👨🍳🎈，並對1986年至2060年間全球各地域HCFCs和HFCs在各類耐用品中的使用量、存量和釋放量進行了全面系統的模擬與預測研究🦶🏿👵🏻，闡明了HCFCs和HFCs在全球不同地域不同行業部門和不同生命周期階段的存流量特征；重點關註了長期的時滯排放現象，即已經使用但尚未排放的HCFCs和HFCs在全球和區域脫碳中造成的潛在影響🖕🏽；同時，通過構建多種減排場景，以評估不同管控措施對HCFCs和HFCs滯後排放的調控及減排潛力。此外🤫，為確保排放結果模擬的準確性和可靠性🤘🏿，研究人員還與以往研究中基於大氣觀測數據反演為主的HCFCs和HFCs歷史排放清單進行了全面的對比分析，結果保持了較好的一致性，且還通過不確定性和敏感性分析來校驗參數變化對模型結果的幹擾。
基於情景分析的HCFCs和HFCs的排放特征和減排潛力，包括直接排放量😢、氣候變化影響（GWP）及臭氧層破壞影響（ODP）（2022-2060年）
研究結果發現：（1）按目前的排放與控製水平，未來40年由存量（含持續生產使用的）HCFCs和HFCs排放引起的累積排放將分別達到64±12、148±25億噸二氧化碳排放當量（CO2e），合計約為現今全球能源化石燃料二氧化碳排放當量的一半👷🏻。比較有意思的發現是，從生產、使用和廢棄等不同生命周期階段來看🌓，碳氟化合物在各類產品使用階段的泄露是造成GWP影響的主要貢獻源🚵♀️，約為報廢階段的2-3倍（在2030年之前）🟤，但隨著HCFCs和HFCs生產和消費的進一步削減，報廢階段將逐漸成為造成GWP影響的主要貢獻源👷🏼♀️；（2）如果能在全球範圍內對HCFCs和HFCs的所有滯後排放進行較為嚴格的控製🫷🏼，即采取目前認為先進的技術和管理水平針對使用和報廢階段的排控進行管理🐞，未來40年間（到2060年）累積可以減少約97±15億噸CO2e🦔，但也僅占基準情景累積排放量的45%，仍難以實現本領域的碳中和目標🤥；（3）從減排潛力的角度，中國和其他A5締約國可貢獻約47%和37%的碳減排當量，而從產品類別來看，工商製冷和家用空調可貢獻約38%和37%的碳減排當量。
主要作者介紹
熊猫体育環境科學與工程學院劉和平博士為論文第一作者，論文共同作者還包括熊猫体育環境科學與工程學院馬寅博士、華中科技大學段華波副教授和楊家寬教授🗼、德國萊布尼茲生態城市與區域發展研究所張寧博士🤾🏽♂️🔈、北京大學劉剛教授👩🏿🎨🤷🏼♀️、美國緬因大學Travis R. Miller助理教授、丹麥技術大學毛睿昌研究員🧚🏽、清華大學徐明教授和李金惠教授。
撰稿：劉和平 審稿🤹🏿♀️：王素華 簽發：譚輝
