HFOs的排放、大气行为及其降解产物的环境影响

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41775143
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    68.0万
  • 负责人：
    张剑波
  • 依托单位：
    北京大学
  • 学科分类：
    D0502.气候与气候系统
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the global control on traditional fluorocarbons greenhouse gases (Hydrochloroflurocarbons HCFCs, Hydrofluorocarbons, HFCs), Hydrofluoroolefins (HFOs) will be globally used in many industries as refrigerant, blowing agents. HFOs are featured with small direct impact on environment as its low GWP and ODP values. HFOs have double bonds and high atmospheric reactivity, resulting much shorter atmospheric lifetime (~10d). Their degrade products are trifluoroacetic acid (TFA) and ozone, bringing regional environmental risks. This study will build Chinese fluorocarbons gases emission inventory, and on its basis project future HFOs consumption and emission. Applying GEOS-CHEM model to simulate HFOs atmospheric transport, react and degrade process, to figure out the effects of different environmental variables on the rate and volume of final products. Then QWASI and GEOS-CHEM models are applied to simulate the environmental proportion, gas and aqueous concentration of TFA, along with ozone concentrations, to assess potential ecological risks of HFOs use. Finally, environmental benefits of phasing out fluorocarbons gases from China’s compliance to Montreal Protocol, and side effects of HFOs consumption and emission, will be assessed systematically, help provide scientific basis to optimize HFCs phase-out and alternative HFOs use.
随着国际公约对传统含氟化学品（HCFCs、HFCs）的管控，氢氟烯烃（HFOs）由于其直接环境影响小（其GWP，ODP值接近于0）将会作为空调制冷剂、泡沫发泡剂等应用于众多领域。但HFOs物质具有双键特征，大气反应活性强，大气寿命短，主要降解产物为三氟乙酸（TFA）和臭氧，可能引发新的环境风险。本研究将建立中国含氟温室气体（HCFCs、HFCs）排放清单，以此为基础预测未来HFOs的用量和排放清单。利用GEOS-CHEM模型模拟HFOs的大气传输、降解过程；探究不同环境因素对其降解生成产物产率的影响；并利用QWASI和GEOS-CHEM模型，模拟其降解产物TFA的环境介质分布，水体浓度变化，及对O3大气浓度变化的贡献，分析HFOs的潜在生态环境影响和风险；在此基础上评估中国履行《蒙特利尔议定书》，淘汰含氟温室气体的环境效益，并探究未来淘汰HFCs的最佳路径。

结项摘要

作为受控化学品HCFCs，HFCs的替代品，HFOs将广泛应用于制冷、材料等领域；但其大气反应活性强，主要降解产物为三氟乙酸（TFA）和臭氧，可能引发新的环境风险。预测HFOs的未来排放，识别其大气过程与降解产物的环境分布，对于评估其作为替代品的环境可行性，制定相关政策具有重要意义。.本项目基于目前消费建立了HFC-134a、HCFC-141b的排放清单，并以其为基础模拟与预测未来HFO-1234yf与HFO-1234ze排放的变化趋势。中国汽车空调行业HFC-134a排放从1995年的28吨，上升至2016年的4.4万吨。减排情景下，至2050年可累计减排HFC-134a 41.2万吨（折合5.6亿吨CO2-eq）；HFO-1234yf排放量在2050年达到3.1万吨。中国聚氨酯泡沫行业HCFC-141b排放从2000年的597吨，上升至2019年的2.1万吨。减排情景下至2050年可累计减排HCFC-141b共216万吨（24万吨ODP-eq与17亿吨CO2-eq）；同时替代品HFO-1234ze排放量在2050年达到12.7万吨。.本项目模拟了当前中、美、欧汽车空调制冷剂全部被HFO-1234yf替代后， HFO-1234yf的排放及降解产物TFA的分布。TFA全年总沉降量占HFO-1234yf总排放量的69%，以湿沉降为主。各排放源地区的HFO-1234yf与TFA，75%—95%来自于本地排放，跨区域传输少，不具有显著的极地蓄积效应。在北非和中东等降水极少地区，降水中TFA超过了水体生物安全阈值，会对当地敏感生物产生影响。模拟了中国HFO-1234ze替代情景下的降解产物全球分布；2050年降解产物CF3CHO和HCOF在中国地区年均大气浓度分别增加26.34 pptv和17.15 pptv，均不会在排放源地区和极地地区产生大气蓄积效应。基于HFO-1234ze最大排放估算下，HFO-1234ze排放、大气过程与降解产物对大气环境无显著影响。.对HFOs降解产物TFA的环境来源与分布进行了探讨。大气中TFA主要存于气相，年均浓度稳定，季节特征明显。含氟有机化工厂周边环境TFA浓度偏高；TFA的主要汇为水介质，土壤介质中TFA累积效应较显著。聚四氟乙烯等共聚物在400~700℃高温下热解产生TFA；短链FTOH如4:2和6:2 FTOH可生物降解产生TFA.

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Distribution of trifluoroacetic acid in gas and particulate phases in Beijing from 2013 to 2016
2013-2016年北京市气相和颗粒相三氟乙酸分布
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2018.03.384
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Zhang Boya;Zhai Zihan;Zhang Jianbo
  • 通讯作者：
    Zhang Jianbo
Distribution characteristics of trifluoroacetic acid in the environments surrounding fluorochemical production plants in Jinan, China
济南市氟化工生产厂周边环境中三氟乙酸的分布特征
  • DOI：
    10.1007/s11356-019-06689-4
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Xie Guiying;Cui Jia'nan;Zhai Zihan;Zhang Jianbo
  • 通讯作者：
    Zhang Jianbo
Fluorochemicals biodegradation as a potential source of trifluoroacetic acid (TFA) to the environment
含氟化合物生物降解作为环境中三氟乙酸 (TFA) 的潜在来源
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2020.126894
  • 发表时间：
    2020-09-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Sun, Mei;Cui, Jia'nan;Zhang, Jianbo
  • 通讯作者：
    Zhang, Jianbo
Impacts of the Degradation of 2,3,3,3-Tetrafluoropropene into Trifluoroacetic Acid from Its Application in Automobile Air Conditioners in China, the United States, and Europe
2,3,3,3-四氟丙烯降解为三氟乙酸对中美欧汽车空调应用的影响
  • DOI：
    10.1021/acs.est.7b05960
  • 发表时间：
    2018-03-06
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Wang, Ziyuan;Wang, Yuhang;Zhang, Jianbo
  • 通讯作者：
    Zhang, Jianbo
The contribution of fluoropolymer thermolysis to trifluoroacetic acid (TFA) in environmental media
环境介质中含氟聚合物热解对三氟乙酸 (TFA) 的贡献
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2019.01.174
  • 发表时间：
    2019-05-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Cui, Jia'nan;Guo, Junyu;Zhang, Jianbo
  • 通讯作者：
    Zhang, Jianbo

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其他文献

环境水体三氟乙酸的存在现状及分析方法的研究
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    张剑波
  • 通讯作者：
    张剑波
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    张剑波
  • 通讯作者：
    张剑波

其他文献

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张剑波的其他基金

中国含氟烯烃未来排放的源-汇关系模拟与环境风险评估
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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