新闻网讯 近日，Nature Communications在线发表了题为“再思考后《基加利修正案》时代碳氟化合物的时间滞后排放特征和减排潜力”（Rethinking time-lagged emissions and abatement potential of fluorocarbons in the post-Kigali Amendment era）的最新研究论文，揭示了全球尺度存量碳氟化合物即HCFCs和HFCs等两类主要制冷剂/发泡剂的滞后排放特征及碳减排潜力。华中科技大学环境学院段华波副教授和杨家宽教授为共同通讯作者，华中科技大学是唯一通讯作者单位，第一作者为广东石油化工学院刘和平博士。论文其他参与作者还包括德国德累斯顿工业大学/莱布尼兹生态城市与区域发展研究所张宁博士、广东石油化工学院马寅博士、北京大学城市与环境学院/北京大学碳中和研究院刘刚教授、美国缅因大学土木与环境工程学院Travis R.Miller助理教授、丹麦技术大学环境与资源工程学院毛睿昌研究员、清华大学环境学院徐明教授和李金惠教授。
在家用冰箱、各类空调、工商制冷设备以及建筑保温隔热材料中广泛使用的CFCs（Chlorofluorocarbon，氯氟碳化合物，简称氟利昂）、HCFCs（Hydrochlorofluorocarbons，氢氯氟碳化合物）和HFCs（Hydrofluorocarbons，氢氟碳化合物）等制冷剂和发泡剂，是主要的非二氧化碳温室气体（约为CO2的数百倍到数千倍），会随这类耐用品的使用过程及废弃阶段的泄露排放而造成显著的全球气候变化影响（GWP）。尽管第一代制冷剂/发泡剂CFCs类早在2010年已全部停止生产使用，但作为CFCs的替代物质，HCFCs和HFCs仍在大量生产和使用，目前每年生产约为150至200万吨。即便完全根据《蒙特利尔议定书》及其《基加利修正案》的要求进行限制生产和逐步淘汰，HCFCs和HFCs仍会随着这些耐用品的持续使用和报废而造成长期滞后的GWP影响。在全球主要国家和地区践行碳中和目标下，需要深入探索存量HCFCs和HFCs在各类耐用品中的滞后排放路径和特征，同时阐明碳氟化学品的类别及其在全球不同区域、不同产业类别（行业部门）的时空异质性，研判其未来持续排放趋势、减排潜力以及减排路径具有重要意义。
研究人员基于调查研究，建立了自下而上的动态物质流（Material Flow Analysis）模型，对1986年至2060年间全球各地域（划分为北美、欧洲、日本、中国，其他A5和其他非A5缔约国）HCFCs和HFCs在各类耐用品中的储存和流动进行了深入的系统评估；阐明了HCFCs和HFCs在全球不同地域不同产品类别（行业部门）中的流动路径，包括它们的生产、使用和最终废弃阶段；重点关注了长期的时滞排放现象，即已经使用但尚未排放的HCFCs和HFCs在全球和区域脱碳中造成的潜在影响；同时，通过构建多种减排场景，以评估不同管控措施对HCFCs和HFCs滞后排放的调控及减排潜力。此外，为确保排放结果模拟的准确性和可靠性，研究人员还与以往研究中基于大气观测数据反演为主的HCFCs和HFCs历史排放清单以及未来预测进行了全面的对比分析，结果保持了较好的一致性（对比误差控制在5-25%，具有可解释性），且还通过不确定性和敏感性分析来校验参数变化对模型结果的干扰（数值误差不超过5%）。
图为基于情景分析的HCFCs和HFCs的排放特征和碳减排潜力，包括直接排放量、气候变化影响（GWP）及臭氧层破坏影响（ODP）（2022-2060年）
研究结果发现：（1）按目前的排放与控制水平，未来40年由存量（含持续生产使用的）HCFCs和HFCs排放引起的累积将分别达到64±12、148±25亿吨CO2e，合计约为现今全球能源化石燃料碳排放当量的一半。比较有意思的发现是，从生产、使用和废弃等不同生命周期阶段来看，碳氟化合物在各类产品使用阶段泄露是造成GWP影响的主要贡献源，约为报废阶段的2-3倍（在2030年之前），但随着HCFCs和HFCs生产和消费的进一步削减，报废阶段将逐渐成为造成GWP影响的主要贡献源；（2）如果能在全球范围内对HCFCs和HFCs的所有滞后排放进行较为严格的控制，即采取目前认为先进的技术和管理水平（主要是针对使用和报废阶段的排控管理），未来40年间（到2060年）累积可以减少约97±15亿吨CO2e，但也仅占基准情景累积排放量的45%，还比较难以实现本领域的碳中和目标；（3）进一步从减排潜力的角度，中国和其他A5缔约国（主要为发展中国家）可贡献约47%和37%的碳减排当量，而从产品类别来看工商制冷和房间空调器可贡献约38%和37%的碳减排当量。
总体而言，包括中国在内的全球主要国家和地区，正面临着存量HCFCs和HFCs造成GWP影响的严峻挑战，但也具有十分显著的碳减排潜力，当然减排任务也是十分艰巨。本研究为全球范围履行议定书《基加利修正案》加强碳氟化合物类非二氧化碳温室气体的排放控制提供了数据基础，也为我国积极参与全球环境治理和更好履行国际环境公约提供了科学依据。
本项目得到了国家自然科学基金面上项目的资助（52070131）。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51113-2
