中国东南部氯仿排放量的稳定性：近期观测结果的启示

《Journal of Environmental Sciences》：Stable chloroform emissions in southeastern China: insights from recent observations

氯仿浓度监测及区域排放源解析在东南中国开展两年连续观测，发现浓度范围为9.3-134.1 ppt，均值36.8±19.7 ppt，主要受长江三角洲及江西等东部沿海工业省份排放影响，估算年排放量约30.1±5.3 Gg，整体趋势稳定。

　　

曹志伟|卢永龙|王培|张云雷|徐玉林|吴照阳|黄新义|雷浩杰|孙斌|李家龙|江旭东|江一洲

中国厦门大学环境与生态学院，教育部沿海与湿地生态系统重点实验室及福建省沿海生态与环境重点实验室，厦门361102

摘要

氯仿（CHCl₃）是一种寿命较短的消耗臭氧层物质，目前尚未受到《蒙特利尔议定书》的管制。由于东亚地区独特的气象条件，该地区排放的CHCl₃有更大的可能性进入平流层并导致臭氧层破坏。作为中国全国CHCl₃排放的重要组成部分，中国东南部受到了越来越多的关注。然而，该地区的长期观测数据仍然相对匮乏，自2020年以来没有更新。在这项研究中，我们在中国东南部的一个远程监测站连续测量了2023年6月1日至2025年5月31日的CHCl₃大气浓度。在监测期间，我们观察到CHCl₃浓度频繁升高，混合比介于9.3至134.1 ppt之间，平均值为36.8 ± 19.7 ppt。逆向轨迹分析表明，CHCl₃浓度升高的气团主要来自中国东部的沿海工业省份。通过使用潜在源贡献函数和浓度加权轨迹方法，我们确定长江三角洲（江苏、安徽和浙江省）和江西省是主要排放源。根据示踪剂比值法估算，2023年6月1日至2025年5月31日期间，中国东南部的CHCl₃年排放量约为30.1 ± 5.3 Gg。这些发现提供了关于中国东南部CHCl₃排放现状的更新信息，并强调了鉴于其未受管制状态及其对臭氧层恢复的影响，继续监测和评估东亚地区CHCl₃排放的必要性。

引言

《蒙特利尔议定书》及其修正案显著减少了寿命较长的消耗臭氧层物质（ODSs），降低了平流层的卤素负荷，促进了南极臭氧层的恢复（WMO，2022）。然而，臭氧层完全恢复的时间表仍不确定，部分原因是非常短寿命物质（VSLSs）的影响，这些物质目前尚未受到《蒙特利尔议定书》的管制（WMO，2022）。虽然过去认为VSLSs的影响可以忽略不计（寿命<6个月），但特别是在对流强烈的东亚和南亚地区，现在认识到它们是平流层卤素的重要来源（Hossaini等人，2015；Randel等人，2010；Sinnhuber和Meul，2015；Vogel等人，2014）。

在含氯的VSLSs中，氯仿（CHCl₃的浓度排名第二（WMO，2022）。尽管历史上认为其主要来源于自然过程（McCulloch，2003），但最近的研究表明，全球超过50%的CHCl₃排放是人为造成的（Worton等人，2006），主要来源于生产泄漏、原料泄漏、溶剂使用和副产品（An等人，2023）。自2010年至2015年，人为来源主导了全球CHCl₃的增加（Fang等人，2019）。因此，未来臭氧层恢复的不确定性可能部分源于当前和预计的人为CHCl₃排放。

中国已被确定为全球人为CHCl₃排放的主要贡献者（Fang等人，2019）。最近的研究表明，中国（主要是人为来源）的CHCl₃排放可以很大程度上解释2006年至2020年间观察到的全球CHCl₃排放趋势（An等人，2023）。这表明中国CHCl₃排放的动态和未来趋势需要长期关注。先前的研究揭示了CHCl₃排放的top-down和bottom-up估算之间存在显著差异（An等人，2023），导致未来排放预测的不确定性。由于自2020年以来没有更新数据，最近的排放趋势仍然不清楚。因此，迫切需要全面重新评估当前的CHCl₃排放情况，以发现最近的变化并为有效的缓解政策提供依据。

中国的工业化地区，如一些东南部省份，已被确定为CHCl₃的重要来源（An等人，2023），这使得该地区对于全球CHCl₃排放评估和臭氧层恢复预测具有重要意义。尽管如此，该地区的大气CHCl₃测量数据仍然稀缺且滞后。过去，许多与中国相关的大气CHCl₃测量数据来自中国大陆以外的监测站，例如韩国的Gosan（GSN）和日本的Hateruma（HAT）。相比之下，中国大陆尤其是经济和工业活跃的东南部地区的长期观测记录仍然相对有限。这一观测缺口阻碍了从top-down角度估算排放量、识别区域排放热点以及随时间监测排放趋势的努力。

为了解决这些限制，本研究在中国东南部的一个远程监测站进行了为期两年的连续 flask采样。该站点地理位置优越，能够捕捉到受周边几个关键工业省份排放影响的气团。本研究的目标有三个：（1）提供中国东南部环境CHCl₃水平的更新和日尺度观测数据；（2）利用观测数据识别CHCl₃排放的空间分布模式；（3）估算区域CHCl₃排放量并评估其对平流层臭氧的潜在环境影响。这项研究不仅有助于填补关键的观测空白，还为了解这一对臭氧层恢复具有全球重要性的地区的CHCl₃排放动态提供了及时的见解。

部分内容摘要

卤化气体的采样与分析

在厦门大学翔安校区监测站（XMU；24.61°N，118.31°E）进行了为期两年的flask采样观测，该站点附近没有任何工业污染源，时间跨度为2023年6月1日至2025年5月31日（图1）。采样地点位于福建省东南部沿海城市厦门的一个建筑物的屋顶（约50米海拔）。为了进一步验证XMU的代表性，

环境混合比和时间变化

研究期间在XMU站点观测到的环境CHCl₃混合比时间序列如图2所示。观测值介于9.3至134.1 ppt之间，平均值为36.8 ± 19.7 ppt。在整个测量期间，频繁检测到CHCl₃摩尔分数的升高，表明该地区排放源的影响较为显著。

应用REBS方法区分了背景数据和污染数据。只有4%的数据被归类为背景数据，

结论

本研究基于两年的连续观测，详细评估了中国东南部的CHCl₃排放情况。在研究期间，虽然夏季背景浓度基本恢复，但CHCl₃浓度频繁升高。CHCl₃浓度升高的气团主要来源于中国东部的多个沿海工业省份。长江三角洲（江苏、安徽和浙江省）和江西省被确定为主要排放源

附录A 补充数据

与本文相关的补充数据可在在线版本xxxxxx中找到。

作者贡献声明

曹志伟：撰写——原始稿件、可视化、方法论、数据管理。卢永龙：撰写——审稿与编辑、方法论、资金获取、概念化。王培：方法论、概念化。张云雷：撰写——审稿与编辑、可视化、数据管理。徐玉林：撰写——审稿与编辑、可视化、软件、数据管理。吴照阳：撰写——审稿与编辑、可视化、方法论、数据管理。黄新义：数据管理。雷浩杰：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：42030707和72394404）、国家重点研发计划（编号：2023YFC3804905和2023YFC3804902）以及中国科学院国际合作计划（编号：121311KYSB20190029）的支持。