楊家寬教授團隊在《自然》子刊Nature Communications于2024年8月6日，在線發表了題為“再思考後《基加利修正案》時代碳氟化合物的時間滞後排放特征和減排潛力”（Rethinking time-lagged emissions and abatement potential of fluorocarbons in the post-Kigali Amendment era）的最新研究論文。我院段華波副教授和楊家寬教授為論文共同通訊作者，論文共同作者還包括廣東石油化工學院劉和平博士和馬寅博士，德國萊布尼茲生态城市與區域發展研究所張甯博士、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）。研究基于環境系統理論與方法構建了一套自上而下的物質流模型，揭示了全球尺度存量碳氟化合物即HCFCs和HFCs等兩類廣泛使用的制冷劑/發泡劑的滞後排放時空分布特征及全球氣候變暖影響（GWP），并結合情景分析探索了減排的路徑與調控機制。研究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制提供了科學依據，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。

目前包括我國在内的全球主要國家和地區，正面臨着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标下，需要深入探索存量HCFCs和HFCs在各類耐用品中的滞後排放路徑和特征，同時闡明碳氟化學品的類别及其在全球不同區域、不同産品類别（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、工商制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）等制冷劑和發泡劑，是主要的非二氧化碳溫室氣體，會随這類耐用品的使用過程及廢棄階段的洩露排放而造成顯著的全球氣候變化影響（GWP）。盡管第一代制冷劑/發泡劑CFCs類早在2010年已全部停止生産使用，但作為CFCs的替代物質，HCFCs和HFCs仍在大量生産和使用，目前每年生産約為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》的要求進行限制生産和逐步淘汰，HCFCs和HFCs仍會随着這些耐用品的持續使用和報廢而造成長期滞後的GWP影響。

基于上述迫切需求和科學問題，楊家寬團隊在開展深入細緻的調查研究基礎上，有别于傳統基于觀測反演的自上而下的模拟研究方法，構建了一套自下而上的動态物質流（D-MFA）模型，解決了從将微觀尺度排放特征用于支撐宏觀尺度排放總量及環境效應評價方法的耦合難題。将全球各地域劃分為北美、歐洲、日本、中國，其他A5締約國（發展中國家）和其他非A5締約國（發達國家），并對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拟與預測研究，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；重點關注了長期的時滞排放現象，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滞後排放的調控及減排潛力。此外，為确保排放結果模拟的準确性和可靠性，研究人員還與以往研究中基于大氣觀測數據反演為主的HCFCs和HFCs曆史排放清單以及未來預測進行了全面的對比分析，結果保持了較好的一緻性（對比誤差控制在5-25%，具有可解釋性），且還通過不确定性和敏感性分析來校驗參數變化對模型結果的幹擾（數值誤差不超過5%）。

研究結果發現：（1）按目前的排放與控制水平，未來40年由存量（含持續生産使用的）HCFCs和HFCs排放引起的累積将分别達到64±12、148±25億噸CO₂e，合計約為現今全球能源化石燃料碳排放當量的一半。比較有意思的發現是，從生産、使用和廢棄等不同生命周期階段來看，碳氟化合物在各類産品使用階段洩露是造成GWP影響的主要貢獻源，約為報廢階段的2-3倍（在2030年之前），但随着HCFCs和HFCs生産和消費的進一步削減，報廢階段将逐漸成為造成GWP影響的主要貢獻源；（2）如果能在全球範圍内對HCFCs和HFCs的所有滞後排放進行較為嚴格的控制，即采取目前認為先進的技術和管理水平（主要是針對使用和報廢階段的排控管理），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%，但仍難以實現本領域的碳中和目标；（3）進一步從減排潛力的角度，中國和其他A5締約國可貢獻約47%和37%的碳減排當量，而從産品類别來看工商制冷和家用空調可貢獻約38%和37%的碳減排當量。

楊家寬教授團隊長期緻力于資源循環、污染控制與低碳技術及評價相關研究，依托于長江流域多介質污染協同控制湖北省重點實驗室、固廢處理處理處置與資源化湖北省工程實驗室、煤燃燒國家重點實驗室等科研平台，在國家重點研發計劃項目課題（2018YFB1502804、2023YFC3902803）、國家自然科學基金重點項目（52330004）和面上項目（52070131）等課題的支持下，近年來先後在《環境科學學報》（2023, 43(6): 1-10）、Resources, Conservation & Recycling（2023, 198: 107212）、Nature Geoscience（2023, 16(11): 932-934）、Nature Cities（2024, 1: 457–468）和Nature Communications（2024, 15: 6687）等發表了多篇高水平論文。

原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51113-2