隨著(zhù)全球氣候變暖現象愈發(fā)受到關(guān)注,溫室氣體、
節能減排、
低碳生活這些詞匯開(kāi)始頻繁出現在公眾面前。在社會(huì )公眾的一般認識里,二氧化碳才是主要的溫室氣體,也是導致全球氣候變暖的罪魁禍首。但是從科學(xué)的角度而言,六氟化硫才是人類(lèi)已知的最可怕的溫室氣體,其助長(cháng)全球氣候變暖的威力是二氧化碳的23900倍??刂屏驓怏w的無(wú)序排放,已經(jīng)刻不容緩。因此,除了加強對新型絕緣材料的研發(fā)強度外,也需要提高全民對六氟化硫的科學(xué)認識,全面加強對六氟化硫主要應用行業(yè)和領(lǐng)域的監管,共同應對六氟化硫對全球氣候變暖帶來(lái)的挑戰。
六氟化硫:破壞力最大的溫室氣體
溫室氣體也被稱(chēng)之為溫室效應氣體,它既包含大自然中固有的氣體,也包括由人類(lèi)技術(shù)合成的非自然氣體。溫室氣體的核心特征是它們能夠有效地吸收太陽(yáng)長(cháng)波輻射。從總體來(lái)看,具備這一特征的溫室氣體大約有30多種,而我們日常生活中易于接觸和了解的溫室氣體主要有二氧化碳、甲烷、一氧化碳等。根據人類(lèi)活動(dòng)所產(chǎn)生的溫室氣體數量以及不同溫室氣體對氣候變暖的影響力,《京都議定書(shū)》提出了六類(lèi)需要全人類(lèi)警惕并嚴厲控制其排放量的溫室氣體:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。
在這六種溫室氣體中,二氧化碳大家都非常熟悉了。甲烷是一種強勢的短期溫室氣體,對人們目前經(jīng)歷的全球變暖的貢獻率約為1/4。甲烷的排放主要來(lái)自畜牧業(yè)(主要是反芻動(dòng)物,如牛、羊、鹿、羊駝等)、水稻種植以及煤炭油氣開(kāi)采行業(yè),2019年2月國際能源署(IEA)發(fā)布的《世界能源展望2019》顯示,2018年全球煤礦甲烷泄漏量達4000萬(wàn)噸,全球油氣行業(yè)的甲烷泄漏量為8000萬(wàn)噸。氧化亞氮的主要來(lái)源包括海洋、河川、土壤、沉積物和人類(lèi)工農業(yè)生產(chǎn)的排放。近岸海區特別是河口區是陸地、海洋與大氣交互作用最為活躍和復雜的區域,也是海洋向大氣釋放氧化亞氮的重要來(lái)源。氫氟碳化合物曾被看作是有效替代破壞臭氧層物質(zhì)的重要材料,廣泛應用于冰箱、空調的制冷劑和絕緣泡沫生產(chǎn)的氯氟烴(CFCs)中等。據聯(lián)合國環(huán)境部門(mén)的統計數據顯示,氫氟碳化合物是當前全球增長(cháng)速度最快的溫室氣體,其每年的排放增長(cháng)速度達到了驚人的10%,盡管它不會(huì )破壞臭氧層,但在全球變暖中卻扮演著(zhù)重要角色,因此又成為了新的亟待控制的氣候變暖“元兇”之一。幸運的是,作為重要的制冷劑,在科學(xué)家們的努力下找到了它的替代品:四氟丙烯。作為一種新型的制冷劑,四氟丙烯具有比氫氟碳化合物更加卓越的環(huán)保性能,臭氧耗損潛值為0,全球變暖潛值為4,生命周期為11天。全氟碳化物屬合成產(chǎn)生的鹵烴,只包含碳和氟原子,具有極端穩定性、不可燃性、低毒性,同時(shí)不消耗臭氧。它被廣泛應用于電子產(chǎn)品的半導體制造部門(mén)、醫療、電器絕緣、碳同位素分離工質(zhì)、日用品以及作為制冷劑(主要是與氫氟碳化合物和氟氯烴的混合物)。由于其具有良好的表面活性和較高的化學(xué)穩定性,也被廣泛應用于紡織、造紙、包裝、農藥、地毯、皮革、電鍍等領(lǐng)域。
作為本文研究和介紹的重點(diǎn),六氟化硫是一種人工合成物質(zhì),具有相當穩定的化學(xué)性質(zhì),由于其具有良好的絕緣性和滅弧性,因而在電氣設備中有廣泛的應用。從應用領(lǐng)域來(lái)看,公眾日常生活中與六氟化硫接觸較少,是一種有特殊應用的物質(zhì)和材料,實(shí)際上每年六氟化硫的使用和排放量相較于二氧化碳都非常小,既然如此,我們?yōu)槭裁催€要說(shuō)六氟化硫是最可怕的溫室氣體呢?其主要原因包括以下兩個(gè)方面。
第一是六氟化硫驚人的全球變暖潛勢值。為了更加直觀(guān)地對比不同溫室氣體對氣候變暖的影響力,科學(xué)家們提出了全球變暖潛勢(global warming potential,GWP)這一科學(xué)的衡量指標。全球變暖潛勢指的是在限定的100 年時(shí)間框架內,不同溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應相對于相同效應的二氧化碳的質(zhì)量,該指標將二氧化碳的GWP設定為相對衡量標準1,而其他五種溫室氣體的GWP分別為:甲烷為21,氧化亞氮為310,氫氟碳化物為140~11700,全氟化碳為6500~9200,而六氟化硫的GWP 則達到了驚人的23900,也即六氟化硫的氣候變暖威力是二氧化碳的23900倍。2019年9月13日,英國廣播公司報道指出,雖然二氧化碳是公認的氣候變暖的主因之一,但是六氟化硫才是目前人類(lèi)已知的最可怕的溫室氣體,僅僅1千克的六氟化硫,對全球氣候變暖的助推作用與24個(gè)人搭飛機來(lái)回倫敦與紐約一趟排放的二氧化碳相當,更直觀(guān)的表述是其對地球變暖的影響力比同質(zhì)量的二氧化碳要強23900倍以上。
第二是六氟化硫不易被分解,且在大氣中生命周期相當長(cháng),長(cháng)期累積導致其溫室效應巨大。由于六氟化硫是人工合成氣體,且具有相當穩定的化學(xué)性質(zhì),因此當它排放到空氣中后,極不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應。在它超長(cháng)的3200年的生命周期里,雖然能在平流層及以上大氣層緩慢光解和沉降,但仍將在大氣中不斷地積累,由此導致六氟化硫所帶來(lái)的溫室效應會(huì )在相當長(cháng)的時(shí)間內不斷增強