麻省理工學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，消耗臭氧的氯氟烴(CFCs)在大氣中停留的時(shí)間比以前估計(jì)的要短。他們的研究表明，2010年在全球范圍內(nèi)逐步淘汰的各類氟氯化碳應(yīng)以比最近測得的濃度低得多的濃度流通。

今天發(fā)表在《自然通訊》上的新結(jié)果表明，近年來可能發(fā)生了新的非法生產(chǎn)氟氯化碳的活動(dòng)。具體而言，分析指出了CFC-11，CFC-12和CFC-113的新排放量。這些排放將違反旨在淘汰氟氯化碳和其他破壞臭氧層化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)和消費(fèi)的國際條約《蒙特利爾議定書》。

當(dāng)前研究對全球CFC-11新排放量的估算高于先前研究報(bào)告的估算。這也是第一項(xiàng)量化CFC-12和CFC-113的全球新排放量的研究。

麻省理工學(xué)院地球，大氣與行星科學(xué)系的博士后梅根·利克利說：“我們發(fā)現(xiàn)，新生產(chǎn)的這些分子中的每一種每年產(chǎn)生的總排放量約為20毫克。” “這比以前的科學(xué)家對CFC-11的建議要高，并且還發(fā)現(xiàn)了以前被忽視的可能的CFC-12和113的新排放。由于CFC是如此強(qiáng)大的溫室氣體，會(huì)破壞臭氧層，因此這項(xiàng)工作具有重要意義。對我們星球的健康具有重要意義。”

該研究的合著者包括斯坦福大學(xué)的莎拉·弗萊徹，布里斯托大學(xué)的馬特·里格比和麻省理工學(xué)院地球，大氣與行星科學(xué)系的李與杰拉爾丁·馬丁環(huán)境研究教授蘇珊·所羅門。

終身存錢

在全球淘汰之前，CFC已廣泛用于制造制冷劑，氣溶膠噴霧劑，化學(xué)溶劑和建筑保溫材料。當(dāng)這些化學(xué)物質(zhì)被排放到大氣中時(shí)，它們會(huì)飛向同溫層，在此它們與紫外線相互作用，釋放出氯原子，而氯原子是侵蝕地球保護(hù)臭氧層的有效物質(zhì)。

如今，氟氯化碳主要是由“銀行”排放的，這些銀行是在化學(xué)禁令之前制造的老式冰箱，空調(diào)和絕緣材料，此后一直將氟氯化碳緩慢地泄漏到大氣中。在去年發(fā)表的一項(xiàng)研究中，利克利和她的同事計(jì)算了今天銀行中仍然剩余的氟氯化碳數(shù)量。

他們這樣做是通過建立一個(gè)模型來分析一段時(shí)間內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的CFC，以及各種設(shè)備隨時(shí)間釋放CFC的速度，以估算存儲(chǔ)在銀行中的CFC數(shù)量。然后，他們結(jié)合了化學(xué)品壽命的當(dāng)前推薦值，以計(jì)算隨時(shí)間推移應(yīng)存在于大氣中的銀行衍生CFC的濃度。從全球總排放量中減去這些銀行排放量會(huì)產(chǎn)生任何意想不到的非法CFC生產(chǎn)。在他們的新論文中，研究人員希望改進(jìn)對CFC壽命的估計(jì)。

利克利說：“目前對大氣壽命的最佳估計(jì)存在很大的不確定性。” “這意味著全球排放量也有很大的不確定性。要完善我們對全球排放量的估計(jì)，我們需要對大氣壽命進(jìn)行更好的估計(jì)。”

更新了秒殺

該團(tuán)隊(duì)沒有像大多數(shù)模型那樣單獨(dú)考慮每種氣體的壽命和排放，而是一起研究了CFC-11、12和113，以說明影響其壽命(例如風(fēng))的類似大氣過程。這些過程已通過七個(gè)不同的化學(xué)-氣候模型進(jìn)行了建模，每個(gè)模型都提供了隨時(shí)間變化的氣體大氣壽命的估算值。

利克利說：“我們首先假設(shè)所有模型都具有相同的可能性。” “然后，根據(jù)它們與1979年至2016年獲取的CFC濃度觀測值的匹配程度，我們更新每種模型的可能性。”

將這些化學(xué)氣候模型化的壽命納入生產(chǎn)和排放的貝葉斯模擬模型后，該團(tuán)隊(duì)能夠減少其壽命估算中的不確定性。他們計(jì)算出CFC-11、12和113的壽命分別為49年，85年和80年，而目前的最佳值分別為52年，100年和85年。

利克利說：“由于我們的估算值比目前的最佳建議值短，這意味著排放量可能會(huì)高于最佳估算值。”

為了檢驗(yàn)這一想法，研究小組研究了較短的CFC壽命將如何影響意外排放量的估計(jì)，特別是在2014年至2016年之間。在此期間，研究人員先前發(fā)現(xiàn)CFC-11排放量出現(xiàn)了峰值，隨后將這些排放量的一半追溯到東部。此后，科學(xué)家觀察到該地區(qū)的排放量減少，這表明該地區(qū)的任何非法生產(chǎn)都已停止，盡管仍然未知剩余排放的來源。

當(dāng)Lickley和她的同事更新他們對CFC的排放量的估算并將其與這三年期間的全球總排放量進(jìn)行比較時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)每種化學(xué)物質(zhì)的新的意想不到的排放量約為20千兆克或200億克。

結(jié)果表明，在此期間，除了以前從未見過的CFC-12和113的新生產(chǎn)之外，還有新的非法CFC-11的生產(chǎn)量高于先前的估計(jì)。Lickley估計(jì)在一起，這些新的CFC排放量等于英國每年排放的溫室氣體總量。

發(fā)現(xiàn)意外的CFC-12排放并不完全令人驚訝，因?yàn)樵摶瘜W(xué)物質(zhì)通常是在排放CFC-11的生產(chǎn)過程中共同生產(chǎn)的。對于CFC-113，《蒙特利爾議定書》允許將該化學(xué)品用作生產(chǎn)其他化學(xué)品的原料。但是研究小組計(jì)算出，CFC-113的意外排放量比該條約目前允許的排放量高約10倍。

利克利說：“使用這三種氣體，排放量遠(yuǎn)低于其峰值時(shí)的排放量。” “但是它們是非常強(qiáng)大的溫室氣體。按磅計(jì)算，它們是全球變暖化學(xué)物質(zhì)的五倍到一萬倍，比二氧化碳還多。而且我們目前正面臨一場氣候危機(jī)，在這一危機(jī)中，我們可以減少的每一種排放源都會(huì)對氣候系統(tǒng)具有持久的影響。通過針對這些氟氯化碳，我們基本上將減少對氣候變化的貢獻(xiàn)。”