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強效溫室氣體,大氣壽命可達(dá)幾千甚至上萬年
全氟化碳(PFCs)可用于制造電子產(chǎn)品,如液晶顯示器、半導(dǎo)體等離子清洗或太陽能電池板的制造。受需求增長的推動,鋁生產(chǎn)消費規(guī)模不斷擴大,電解鋁產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,工業(yè)電解鋁過程中陽極會產(chǎn)生四氟甲烷 (CF4) 和六氟乙烷 (C2F6)等副產(chǎn)物排放。目前,原鋁生產(chǎn)、半導(dǎo)體制造和平板顯示器制造是CF4和C2F6的已知人為來源。PFC-c318(c-C4F8、八氟環(huán)丁烷)是近年新被關(guān)注的PFCs之一,其可用于半導(dǎo)體和微電子等行業(yè),同時也是氟化工生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物。
表 主要PFCs壽命、年平均摩爾分?jǐn)?shù)和GWP值
化學(xué)式 | 通用或工業(yè)名稱 | 壽命(年) | 年平均摩爾分?jǐn)?shù)(ppt)* | GWP-100^ | GWP-20^ | |
2015 | 2020 | |||||
CF4 | PFC-14 | 50000 | 81.9 | 86.4 | 6630 | 4880 |
C2F6 | PFC-116 | 10000 | 4.5 | 4.9 | 11100 | 8210 |
C3F8 | PFC-218 | 2600 | 0.6 | 0.7 | 8900 | 6640 |
c-C4F8 | PFC-318 | 3200 | 1.5 | 1.8 | 9540 | 7110 |
圖1 大氣背景點PFC-14逐年濃度變化
圖2 大氣背景點PFC-116逐年濃度變化
圖3 大氣背景點PFC-c318逐年濃度變化
AGAGE Data & Figures | Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (mit.edu)
PFC-318(c-C4F8)排放量與用于原料用途的HCFC-22(CHClF2)的生產(chǎn)高度相關(guān),HCFC-22 熱解以生產(chǎn)(聚)四氟乙烯((P)TFE、Teflon)和六氟丙烯 (HFP),其中 PFC-318是已知的副產(chǎn)品,占PFC-318排放量的很大一部分。目前發(fā)現(xiàn)每千克熱解的HCFC-22原料的排放因子為 ~0.003 kg PFC-318。
根據(jù)大氣測量推斷,PFC-318向大氣的排放量急劇增加,從1990年的0.93 (0.76 - 1.11) Gg yr-1增加到2020年的2.32 (2.16 - 2.48) (Gg yr-1, 1 σ)(Jens Mühle et al., 2022)。除非受到控制,PFC-318排放量將繼續(xù)上升,并且將成為排放到大氣中的第二大 PFCs(以CO2-eq 計算)。雖然 2017 年PFC-318( ~0.52 ?mW m-2 ) 的輻射強迫與CO2相比非常小 ,但PFC-318的排放和其他具有類似長壽命和高輻射效率的PFCs會改變地球的輻射收支。
AGAGE 網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前監(jiān)測能力使得具有潛在PFC-318排放源的大片區(qū)域未被監(jiān)測或監(jiān)測不足,例如美國、印度、俄羅斯、中國西部和日本東部的大部分地區(qū),那里坐落有各種半導(dǎo)體設(shè)施和氟化工生產(chǎn)工廠。需要提高觀測能力和報告要求,以了解范圍內(nèi) PFCs 和其他合成溫室氣體的排放量(Jens Mühle et al., 2019)。