2013年，新一代环境友好型产品氢氟烯烃(HFOs)取代了破坏臭氧层的制冷剂。近日发表的一项研究发现，HFOs可以产生三氟甲烷，这种气体对全球变暖的潜在影响是二氧化碳的14800倍。相关研究结果发表于美国《国家科学院院刊》。
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东京的一名工人正在清洗空调旁边的窗户。图片来源：TORU HANAI/BLOOMBERG VIA GETTY IMAGES
未参与该研究的、美国国家海洋和大气管理局大气科学家Stephen Montzka认为，这项研究的实际意义尚不清楚，HFOs产生的三氟甲烷量很小，因此与过去使用的制冷剂相比，对全球变暖的潜在影响仍较低。
制冷剂的出现和消失非常频繁。最初的制冷剂是氨和其他有毒物质。随即是20世纪30年代被认为更安全的氯氟烃(CFCs)。40年后，科学家们意识到CFCs会破坏臭氧，1987年的《蒙特利尔议定书》呼吁禁止使用CFCs。之后出现氢氟碳化合物(HFCs)，它们对臭氧的影响较小，但它们可以在大气中停留长达260年，并非常熟练地捕获热量。2016年通过的《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》旨在到本世纪40年代末逐步淘汰80%的HFCs，这就需要新的第四代制冷剂。
HFOs之所以广受欢迎，是因为它们在大气中会在几天内分解，几乎没有机会捕获热量。化学物质的挥发性“烯烃”部分与羟基自由基发生反应，羟基自由基是一种已知的高活性氧化剂，可以降解空气污染物。这一反应可迅速降解HFOs，使其全球变暖潜能值较低。为详细计算，政府间气候变化专门委员会评估了该物质能吸收多少热量，以及与二氧化碳相比，它能在大气中停留多久。
但是，该研究通讯作者、法国国家科学研究中心大气化学家Max McGillen认为，实际情况复杂得多。“没有人研究过如果烯烃与臭氧反应而不是与羟基自由基反应会发生什么。这种被忽视的相互作用会产生三氟甲烷，这种化学物质会在大气中停留270年，并捕获大量热量。”
McGillen团队在一个123升的不锈钢圆筒中测试了五种不同HFOs与臭氧的反应。在相互作用长达2天后，研究小组采集了样本，并识别出有3种HFOs产生少量三氟甲烷。
然后，研究人员利用模型模拟了这种化学反应如何在大气中发挥作用。McGillen说，绝大多数HFO分子可能会与羟基自由基反应并消散。然而，研究人员报告说，对具体的物质来说，0.13%~2.96%的化合物可能与臭氧发生反应。
McGillen指出，这个比例如此之小的主要原因是，地球上只有10%的臭氧分散在低层大气中，在那里，泄漏到空气中的HFO将有机会与它发生反应。其余的臭氧都集中在平流层中，厚度不超过两便士，这是HFO不可能到达的地方。
虽然这一发现令人担忧，但McGillen强调，这不是危言耸听的事情，需要对更多的氢氟烯烃进行检测。
未参与该研究的、美国国家标准与技术研究所化学工程师Mark McLinden认为：“无论如何，通过各种机制检查排放到大气中的物质的环境命运非常重要。”
奇怪的是，研究人员分析的最普遍的一种HFOs并没有产生三氟甲烷。然而，其他研究对其降解为“永久化学物质”三氟乙酸(TFA)并污染饮用水的能力提出了警告。此外，欧盟计划在未来十年内禁止使用大多数HFOs。
McGillen说：“我希望化工厂能注意到这种化学反应，有必要以更全面的方式真正评估这些正在生产的化学品。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2312714120
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