• Energy Research

AbstractClimate change mitigation measures can yield substantial air quality improvements while emerging clean air measures in developing countries can also lead to CO2 emission mitigation co-benefits by affecting the local energy system. Here, we evaluate the effect of China’s stringent clean air actions on its energy use and CO2 emissions from 2013-2020. We find that widespread phase-out and upgrades of outdated, polluting, and inefficient combustion facilities during clean air actions have promoted the transformation of the country’s energy system. The co-benefits of China’s clean air measures far outweigh the additional CO2 emissions of end-of-pipe devices, realizing a net accumulative reduction of 2.43 Gt CO2 from 2013-2020, exceeding the accumulated CO2 emission increase in China (2.03 Gt CO2) during the same period. Our study indicates that China’s efforts to tackle air pollution induce considerable climate benefit, and measures with remarkable CO2 reduction co-benefits deserve further attention in future policy design.

Le polluant le plus répandu, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), est maintenant abondamment distribué dans l'atmosphère mondiale. Nous avons récemment quantifié 36 hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) associés aux aérosols (particules : PM) dans cinq villes asiatiques : Tokyo (Japon), Pékin (Chine), Calcutta (Inde), Hanoï (Vietnam) et Kuala Lumpur (Malaisie). Les concentrations atmosphériques moyennes de HAP (∑12 HAP-ng m–3) ont augmenté dans l'ordre de Kuala Lumpur (2,99) ≈ Tokyo (3,95) < Hanoï (7,99) << Calcutta (63,5) << Pékin (142,8). Les HAP les plus abondants dans les échantillons de particules dans ces villes étaient le chrysène, le benz[a]anthracène, les benzofluoranthènes, le benzo[a]pyrène et le benzo[e]pyrène. Nous avons utilisé les compositions de HAP, en particulier les abondances relatives de HAP alkylés, et les hopanes pour déterminer les HAP dérivés des gaz d'échappement des véhicules, et le lévoglucosane comme traceur pour la combustion de la biomasse, en particulier de la combustion du bois. Les gaz d'échappement des véhicules ont contribué aux HAP atmosphériques dans toutes les villes, ce qui est indiqué par des ratios plus élevés de (C3017α)/HAP totaux et HAPM/HAP que le charbon et les produits de combustion du bois. La combustion du charbon a également contribué aux aérosols hivernaux à Pékin, ce qui indique une plus grande abondance d'isomères β, à savoir le 17β21β (H)-C30hopane (C3017β) et le 17β21β (H) -C29hopane (C2917β), ce qui signifie une utilisation massive du charbon pour le chauffage. Le rapport lévoglucosan/HAP était élevé à Kuala Lumpur et à Hanoï, ce qui suggère des apports plus importants d'HAP provenant de la combustion de la biomasse. يتم الآن توزيع الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) الأكثر انتشارًا في الغلاف الجوي العالمي. قمنا مؤخرًا بقياس 36 هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات (PAHs) مرتبطة بالهباء الجوي (الجسيمات: PM) في خمس مدن آسيوية: طوكيو (اليابان)، بكين (الصين)، كلكتا (الهند)، هانوي (فيتنام)، وكوالالمبور (ماليزيا). ارتفع متوسط تركيزات الهيدروكربونات العطرية العديدة الحلقات في الغلاف الجوي (12 درجة فهرنهايت عطرية متعددة الحلقات- نانوغرام م-3) بترتيب كوالالمبور (2.99) ≈ طوكيو (3.95) < هانوي (7.99) << كلكتا (63.5) << بكين (142.8). كانت مركبات الهيدروكربون العطري متعدد الحلقات الأكثر وفرة في عينات PM في هذه المدن هي الكرايسين والبنز [أ]الأنثراسين والبنزوفلورانثين والبنزو [أ]بيرين والبنزو[ه]بيرين. استخدمنا تركيبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، وخاصة الوفرة النسبية من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المؤلكلة، والهوبانات لتحديد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المشتقة من عادم المركبات، والليفوغلوكوزان كمتتبع لحرق الكتلة الحيوية، وخاصة من احتراق الخشب. ساهم عادم المركبات في ارتفاع الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الغلاف الجوي في جميع المدن، ويشار إلى ذلك بنسب أعلى من (C3017 α)/إجمالي الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات و الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات/الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات من الفحم ومنتجات احتراق الخشب. ساهم احتراق الفحم أيضًا في الهباء الجوي الشتوي في بكين، مما يدل على وفرة أعلى من أيزومرات β، أي 17 β 21 β (H) - C30hopane (C3017 β) و 17 β 21 β (H) - C29hopane (C2917 β) مما يدل على الاستخدام الشامل للفحم للتدفئة. كانت نسبة الليفوغلوكوسان/الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات مرتفعة في كوالالمبور وهانوي، مما يشير إلى مدخلات أكبر من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات من حرق الكتلة الحيوية هناك. El contaminante más frecuente, los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), ahora se distribuye abundantemente en la atmósfera global. Recientemente cuantificamos 36 hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) asociados con aerosoles (partículas: PM) en cinco ciudades asiáticas: Tokio (Japón), Pekín (China), Calcuta (India), Hanoi (Vietnam) y Kuala Lumpur (Malasia). Las concentraciones medias de HAP atmosféricos (∑12 HAP-ng m–3) aumentaron en el orden de Kuala Lumpur (2,99) ≈ Tokio (3,95) < Hanoi (7,99) << Calcuta (63,5) << Pekín (142,8). Los HAP más abundantes en las muestras de PM en estas ciudades fueron criseno, benz[a]antraceno, benzofluorantenos, benzo[a]pireno y benzo[e]pireno. Utilizamos las composiciones de HAP, especialmente las abundancias relativas de HAP alquilados y hopanos para determinar los HAP derivados de los gases de escape de los vehículos, y el levoglucosano como trazador para la quema de biomasa, especialmente de la combustión de madera. Los gases de escape de los vehículos contribuyeron a los HAP atmosféricos en todas las ciudades, lo que se indica por las proporciones más altas de (C3017α)/HAP totales y MPAH/HAP que los productos de combustión de carbón y madera. La combustión de carbón también contribuyó en los aerosoles de invierno en Beijing, lo que se indica por una mayor abundancia de isómeros β, es decir, 17β21β (H) -C30hopano (C3017β) y 17β21β (H)-C29hopano (C2917β), lo que significa un uso masivo de carbón para calefacción. La proporción de levoglucosanos/HAP fue alta en Kuala Lumpur y Hanoi, lo que sugiere mayores aportes de HAP a partir de la quema de biomasa allí. The most prevalent pollutant, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is now plenteously distributed in the global atmosphere. We recently quantified 36 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) associated with aerosols (particulate matter: PM) in five Asian cities: Tokyo (Japan), Beijing (China), Kolkata (India), Hanoi (Vietnam), and Kuala Lumpur (Malaysia). Average atmospheric PAH concentrations (∑12 PAHs-ng m–3) increased in the order of Kuala Lumpur (2.99) ≈ Tokyo (3.95) < Hanoi (7.99) << Kolkata (63.5) << Beijing (142.8). The most abundant PAHs in PM samples in these cities were chrysene, benz[a]anthracene, benzofluoranthenes, benzo[a]pyrene, and benzo[e]pyrene. We used the PAH compositions, especially the relative abundances of alkylated PAHs, and hopanes to determine vehicle exhaust-derived PAHs, and levoglucosan as a tracer for biomass burning, especially from wood combustion. Vehicle exhaust contributed to atmospheric PAHs in all cities, indicated by higher ratios of (C3017α)/total PAHs and MPAHs/PAHs than coal and wood combustion products. Coal combustion contributed also in winter aerosols in Beijing, indicated by higher abundance of β isomers i.e., 17β21β (H)-C30hopane (C3017β) and 17β21β (H)-C29hopane (C2917β) signifying mass use of coal for heating. The ratio of levoglucosan/PAHs was high in Kuala Lumpur and Hanoi, suggesting greater inputs of PAHs from biomass burning there.

AbstractThe global surge in solar photovoltaic (PV) power has featured spatial specialization from manufacturing to installation along its industrial chain. Yet how to improve PV climate benefits are under-investigated. Here we explore the evolution of net greenhouse gas (GHG) mitigation of PV industry from 2009–2060 with a spatialized-dynamic life-cycle-analysis. Results suggest a net GHG mitigation of 1.29 Gt CO2-equivalent from 2009–2019, achieved by 1.97 Gt of mitigation from installation minus 0.68 Gt of emissions from manufacturing. The highest net GHG mitigation among future manufacturing-installation-scenarios to meet 40% global power demand in 2060 is as high as 204.7 Gt from 2020–2060, featuring manufacturing concentrated in Europe and North America and prioritized PV installations in carbon-intensive nations. This represents 97.5 Gt more net mitigation than the worst-case scenario, equivalent to 1.9 times 2020 global GHG emissions. The results call for strategic international coordination of PV industrial chain to increase GHG net mitigation.