消耗臭氧层的化学物质在大气中的停留时间可能比以前想象的要少

麻省理工学院的科学家发现，消耗臭氧的氯氟烃(CFCs)在大气中停留的时间比以前估计的要短。他们的研究表明，2010年在全球范围内逐步淘汰的各类氟氯化碳应以比最近测得的浓度低得多的浓度流通。

今天发表在《自然通讯》上的新结果表明，近年来可能发生了新的非法生产氟氯化碳的活动。具体而言，分析指出了CFC-11，CFC-12和CFC-113的新排放量。这些排放将违反旨在淘汰氟氯化碳和其他破坏臭氧层化学物质的生产和消费的国际条约《蒙特利尔议定书》。

当前研究对全球CFC-11新排放量的估算高于先前研究报告的估算。这也是第一项量化CFC-12和CFC-113的全球新排放量的研究。

麻省理工学院地球，大气与行星科学系的博士后梅根·利克利说：“我们发现，新生产的这些分子中的每一种每年产生的总排放量约为20毫克。” “这比以前的科学家对CFC-11的建议要高，并且还发现了以前被忽视的可能的CFC-12和113的新排放。由于CFC是如此强大的温室气体，会破坏臭氧层，因此这项工作具有重要意义。对我们星球的健康具有重要意义。”

该研究的合著者包括斯坦福大学的莎拉·弗莱彻，布里斯托大学的马特·里格比和麻省理工学院地球，大气与行星科学系的李与杰拉尔丁·马丁环境研究教授苏珊·所罗门。

终身存钱

在全球淘汰之前，CFC已广泛用于制造制冷剂，气溶胶喷雾剂，化学溶剂和建筑保温材料。当这些化学物质被排放到大气中时，它们会飞向同温层，在此它们与紫外线相互作用，释放出氯原子，而氯原子是侵蚀地球保护臭氧层的有效物质。

如今，氟氯化碳主要是由“银行”排放的，这些银行是在化学禁令之前制造的老式冰箱，空调和绝缘材料，此后一直将氟氯化碳缓慢地泄漏到大气中。在去年发表的一项研究中，利克利和她的同事计算了今天银行中仍然剩余的氟氯化碳数量。

他们这样做是通过建立一个模型来分析一段时间内工业生产的CFC，以及各种设备随时间释放CFC的速度，以估算存储在银行中的CFC数量。然后，他们结合了化学品寿命的当前推荐值，以计算随时间推移应存在于大气中的银行衍生CFC的浓度。从全球总排放量中减去这些银行排放量会产生任何意想不到的非法CFC生产。在他们的新论文中，研究人员希望改进对CFC寿命的估计。

利克利说：“目前对大气寿命的最佳估计存在很大的不确定性。” “这意味着全球排放量也有很大的不确定性。要完善我们对全球排放量的估计，我们需要对大气寿命进行更好的估计。”

更新了秒杀

该团队没有像大多数模型那样单独考虑每种气体的寿命和排放，而是一起研究了CFC-11、12和113，以说明影响其寿命(例如风)的类似大气过程。这些过程已通过七个不同的化学-气候模型进行了建模，每个模型都提供了随时间变化的气体大气寿命的估算值。

利克利说：“我们首先假设所有模型都具有相同的可能性。” “然后，根据它们与1979年至2016年获取的CFC浓度观测值的匹配程度，我们更新每种模型的可能性。”

将这些化学气候模型化的寿命纳入生产和排放的贝叶斯模拟模型后，该团队能够减少其寿命估算中的不确定性。他们计算出CFC-11、12和113的寿命分别为49年，85年和80年，而目前的最佳值分别为52年，100年和85年。

利克利说：“由于我们的估算值比目前的最佳建议值短，这意味着排放量可能会高于最佳估算值。”

为了检验这一想法，研究小组研究了较短的CFC寿命将如何影响意外排放量的估计，特别是在2014年至2016年之间。在此期间，研究人员先前发现CFC-11排放量出现了峰值，随后将这些排放量的一半追溯到东部。此后，科学家观察到该地区的排放量减少，这表明该地区的任何非法生产都已停止，尽管仍然未知剩余排放的来源。

当Lickley和她的同事更新他们对CFC的排放量的估算并将其与这三年期间的全球总排放量进行比较时，他们发现每种化学物质的新的意想不到的排放量约为20千兆克或200亿克。

结果表明，在此期间，除了以前从未见过的CFC-12和113的新生产之外，还有新的非法CFC-11的生产量高于先前的估计。Lickley估计在一起，这些新的CFC排放量等于英国每年排放的温室气体总量。

发现意外的CFC-12排放并不完全令人惊讶，因为该化学物质通常是在排放CFC-11的生产过程中共同生产的。对于CFC-113，《蒙特利尔议定书》允许将该化学品用作生产其他化学品的原料。但是研究小组计算出，CFC-113的意外排放量比该条约目前允许的排放量高约10倍。

利克利说：“使用这三种气体，排放量远低于其峰值时的排放量。” “但是它们是非常强大的温室气体。按磅计算，它们是全球变暖化学物质的五倍到一万倍，比二氧化碳还多。而且我们目前正面临一场气候危机，在这一危机中，我们可以减少的每一种排放源都会对气候系统具有持久的影响。通过针对这些氟氯化碳，我们基本上将减少对气候变化的贡献。”

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