环境科学与工程学院与多方合作揭示二氯甲烷排放对南极臭氧洞恢复的潜在影响

国际社会通过履行1987年达成的《蒙特利尔议定书》,在全球范围内实现了氟氯化碳(CFCs)和哈龙等消耗臭氧层物质的淘汰,平流层中的臭氧浓度正在逐渐恢复。2018年WMO/UNEP编著的臭氧科学评估报告中指出,中纬度地区和南极的臭氧层将分别在2040年和2060年前后恢复到1980年水平。但是一类未受国际公约管控的短寿命卤代烃延迟臭氧层恢复的影响开始凸显,二氯甲烷是其中最主要的物质之一。与CFCs等物质相比,短寿命卤代烃的大气化学反应活性更强,不容易扩散传输至平流层。但南亚和东亚地区存在向平流层快速传输的通路,该地区的短寿命卤代烃排放量及其对臭氧层恢复的影响一直受到广泛关注。

环境科学与工程学院与多方合作使用自上而下的排放估算研究方法对全球和中国尺度的二氯甲烷排放进行定量,并预测了二氯甲烷持续排放对臭氧层恢复的影响。研究者们利用全球5个AGAGE(Advanced Global Atmospheric Gases Experiment)背景站点的长期观测数据和12个盒子模型,通过数学反演揭示全球二氯甲烷排放的显著增长;同时利用中国气象局气象探测中心9个站点的长期观测数据,采用拉格朗日粒子模式(NAME)的后向轨迹足印,结合贝叶斯推断和马尔可夫蒙特卡洛的数学手段对中国的同期排放进行定量分析,发现过去10年中国二氯甲烷排放增长迅速,其全球占比由约三分之一增长到三分之二。研究认为,如果全球二氯甲烷的排放量按照过去10年的变化趋势进一步增长,可能使南极臭氧洞恢复时间延迟5—30年。

全球和中国二氯甲烷排放量

二氯甲烷是广泛应用的化工产品,控制二氯甲烷排放能有效防范其环境与健康风险。2021年10月,生态环境部将二氯甲烷纳入了《新污染物治理行动方案(征求意见稿)》。

研究成果以“Rapid increase in dichloromethane emissions from China inferred through atmospheric observations”为题于2021年12月14日在线发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。北京大学环境科学与工程学院博士生安民得为论文的第一作者,北京大学胡建信教授、中国气象局气象探测中心姚波研究员和英国布里斯托大学Matthew Rigby教授为文章的共同通讯作者。

研究背景:北京大学环境科学与工程学院长期致力于保护臭氧层研究和决策支持。1993年和1999年牵头编制的《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》及其修订版获得国务院批复并实施。团队还研究编写了中国十几个替代淘汰消耗臭氧层物质行业战略和计划,通过履行上述战略和计划淘汰了消耗臭氧层物质5万余吨/年;多名教师参与《蒙特利尔议定书》不同专家委员会工作;团队多次获得奖励,包括国家“保护臭氧层贡献奖”特别金奖、国外“Leadership in ODS Phaseout in Developing Countries”和UNEP多项奖励。

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