国家重点研发计划项目“公约受控卤代烃减排成效评估和预测预警研究”简介

国家重点研发计划项目“公约受控卤代烃减排成效评估和预测预警研究”简介

2013年习近平主席访问美国,与当时的美国奥巴马总统达成推动全球减排氢氟碳化物(HFCs)的协议,2016年10月全球达成减排HFCs的《蒙特利尔议定书(基加利修正案)》,按照相关科学评估报告,实现修正案目标可以避免全球约0.4℃升温;而中国将是实现上述目标最大的贡献者,也将在科学和技术方面为这一全球环境治理作出重大贡献。

中国公约受控卤代烃如消耗臭氧层物质(ODS)的生产和消费量占全球50%以上,消费量也位列全球第一;2018年,中国的ODS和HFCs年产量超过10亿吨二氧化碳当量。努力实现臭氧层的恢复,同时避免保护臭氧层过程带来气候变化问题,是当今世界各国和社会各界关注的重大环境问题,涉及政治、经济、技术和外交等诸多方面。因此,研究受控卤代烃排放、归趋和减排技术是当前国家的重大战略需求,是实施全球治理的重要基础之一;是正确认识其气候效应、评估履约成效和规划未来行动计划的需要。

项目研究目标与内容及预期成果概述如下:

(1)通过项目构建受控卤代烃消费行业分类体系,研究基于物质流的排放清单方法学,建立中国1990-2050年动态网格化排放清单,分析排放量时空分布特征及排放量较大的关键物质、关键消费行业及其关键排放环节,提出排放管控措施。

(2)获得的13种受控卤代烃(CFC-11、CFC-12、CFC-113、四氯化碳、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-22、HFC-134a、HFC-32、HFC-23、HFC-125、HFC-143a、HFC-152a)在线监测技术和采样-分析技术,并在背景站和移动车观测实际成功应用。研制不少于8种重点受控物质的环境大气浓度范围的一级标气,掌握其与国际权威标准尺度的差异。

(3)获得中国大气中受控卤代烃大气浓度水平,评估重点受控物质履约减排成效,结合自下而上排放清单和监测浓度数据自上而下反演排放量建立预测预警方法和模型;依据中国及其周边可能的排放和气象条件制定中长期常规监测计划。

(4)针对中国温室气体HFC-23减排的现实要求和焚烧技术面临的成本和环保压力,开发适合工业化的HFC-23资源化利用路线。通过构建合适的F/Cl交换催化体系,在温和条件下促进三氟甲烷中稳定的C-F键的活化,实现HFC-23 与氯代烃的F/Cl交换,将HFC-23转化为具有规模化应用价值的含氟化学品。同时通过催化剂失活机理的研究,完善催化剂设计,提升催化剂的稳定性,开发催化剂再生技术,达到工业化应用的要求。为HFC-23以及其他含氟温室气体减排提供可持续的技术解决方案。

早在1992年北京大学环境科学与工程学院唐孝炎院士牵头编制了发展中国家第一个《逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》,张世秋和胡建信等教授从不同的学科领域参与大量了国际公约相关决策支持工作和国家相关政策和行业淘汰计划编制工作。学院具有近30年研究受控卤代烃的生产、消费和排放变化的经验,开展大气ODS背景浓度连续观测十余年,项目研究团队拥有国内最先进和最全面的大气环境和污染源监测、样品采集和分析手段,可进行城市和背景点多点位、多学科、多层次、大规模、高强度的综合观测和长期观测,并进行实验室分析和数值模式模拟。现场观测、实验室分析和模式计算手段等均处于国内领先水平,部分处于国际先进水平。

项目的实施有助于掌握受控卤代烃的排放现状和发展规律,为履约谈判提供支持,预测预警方法将在未来及时评估履约成效和识别风险,并针对发现的问题采取控制措施;针对HFC-23资源化转化的研究可为解决其排放问题寻求可持续的解决方案,降低履约风险。因此,本项目不仅具有重大的社会和环境效益,还具有巨大的经济效益。