中国砂石骨料需求达峰与循环转型路径研究

《Nature Communications》：Declining demand and circular transition possibilities of sand, gravel and crushed stone in China

本研究针对中国消耗全球半数砂石骨料带来的资源环境挑战，通过构建省级尺度的CHAMPS模型，预测骨料需求已于2015年达峰（18.8 Gt/年），至2050年将降至2020年水平的50%。研究发现循环经济情景下再生骨料供应占比将提升至48%，揭示了库存饱和背景下通过3R策略（减量化、再利用、资源化）实现产业转型的可行性，为全球快速城镇化地区资源管理提供范式。

　　

当我们仰望城市中高耸入云的摩天大楼，或是飞驰在纵横交错的高速公路上，很少有人会想到支撑这些现代文明奇迹的“隐形英雄”——砂石骨料。作为混凝土的主要组成部分，这些看似普通的材料构成了现代社会的物理骨架。全球每年开采的950亿吨材料中，砂石骨料占比超过一半，而中国更是消耗了全球总量的50%。每立方米混凝土需要1.8吨骨料，每平方米建筑消耗1.2吨，每公里高速公路需要4000-30000吨，这些数字背后是巨大的资源需求和环境压力。

长期以来，河砂开采导致河流生态系统退化，非法采砂活动屡禁不止，而随着天然砂资源的枯竭，人们开始转向机制砂生产，却又面临矿山开采的生态破坏问题。更严峻的是，中国经历了四十年的建设热潮后，城市基础设施和建筑库存逐渐趋于饱和，未来将面临大量建筑垃圾的处理难题。在这一背景下，清华大学联合国际研究团队在《Nature Communications》发表了题为“Declining demand and circular transition possibilities of sand, gravel and crushed stone in China”的研究，通过开发中国骨料代谢省级情景模型，首次系统预测了中国骨料需求的达峰拐点与循环转型路径。

研究方法上，团队构建了中国骨料代谢省级情景模型，整合了1978-2020年31个省份30种终端用途的骨料流动数据，并基于共享社会经济路径设六种未来情景。模型采用动态物质流分析框架，结合蒙特卡洛模拟进行不确定性分析，同时通过利益相关方咨询验证了数千个参数。

研究结果

Peaking and declining demand, with rising future waste

研究发现中国骨料需求已于2015年达到峰值18.8 Gt/年，预计2050年将回落至2004年水平，较峰值下降50%。建筑骨料需求预计减少4.9 Gt/年（较2020下降47%），基础设施骨料需求下降4.1 Gt/年（下降53%）。到2050年，骨料库存将在402.9-420.2 Gt之间趋于饱和，同时建筑拆除废物将从2021年的4.95 Gt增至2050年的12.3 Gt，2046年起流出量将超过流入量。

Recycled aggregates can bridge the circularity gap

中国骨料供应结构已从2005年前80%依赖天然砂石转变为目前80%为机制砂石。在全部措施情景下，再生骨料占供应比例将从2021年的4%提升至2050年的48%，于2046年超越机制骨料。建筑垃圾回收率将从13%提高到46%，填埋利用率从7%升至24%，综合回收填充率将达到70%。通过3R措施实施，初级骨料开采量可减少6.0 Gt，碳足迹降低30%以上。

Subnational disparities and shared saturation trends

省级分析显示显著的区域差异：浙江、江苏等发达省份2016-2020年人均消费达23.5-23.8吨/人，而经济总量相似的广东仅8.3吨/人。西藏等欠发达地区因基础设施建设和低人口密度，人均需求超过23吨/人。到2050年，22个省份的废物产生量将超过骨料需求，长三角城市群可实现基础设施骨料100%再生利用，并产生70.3 Mt/年的区域盈余。

讨论与结论

研究指出“砂石危机”本质上是区域性而非全球性问题，需要基于地方供需平衡的精准治理。中国从天然骨料到机制骨料的转型经验为其他地区提供了政策参考，但长途运输成本、尾矿利用污染风险等挑战仍需解决。未来需结合地理信息系统进行空间显性分析，并考虑海平面上升等气候风险对沿海基础设施的重建需求。

该研究首次通过省级尺度模型揭示了中国骨料代谢的拐点特征，为资源型产业循环转型提供了科学依据。随着全球城市化进程推进，中东、非洲、南亚等地区可能成为未来骨料主要市场，本研究建立的分析方法论将为这些地区的可持续发展提供重要借鉴。研究强调，基于证据的政策支持和本地化供需规划是解决砂石骨料行业可持续性挑战的关键。