生物质秸秆替代燃煤对农村建筑供暖的环境影响分析：基于碳中和目标的可行性研究

为应对农村建筑供暖高碳排放问题，中国研究人员以黑龙江省为案例，构建了生物质秸秆替代燃煤的评估模型。研究发现，生物质替代可使CO2 排放趋近于零，并显著降低SO2 (91.6%)、NOx (49.3%)和PM2.5 (8.3%)，仅需0.84%的现有生物质资源即可实现，为碳中和目标提供了可行路径。

　　

在全球气候变化加剧与化石能源枯竭的双重压力下，建筑供暖领域的低碳转型成为实现碳中和目标的关键战场。中国作为全球最大的碳排放国，其北方农村地区冬季供暖高度依赖煤炭，仅黑龙江省建筑碳排放就占全国总量的7.1%，其中供暖能耗占比超50%。这种传统模式不仅产生巨量CO₂
（年均105万吨），还释放SO₂
、NO_x
等污染物，严重威胁环境与健康。尽管中国政府已出台《北方地区清洁取暖规划》等政策，但如何实现农村分散式供暖的低碳转型仍缺乏量化研究。

针对这一挑战，哈尔滨工业大学的研究团队在《Science of The Total Environment》发表论文，首次构建了生物质秸秆替代燃煤的可行性评估模型。研究以"中国粮仓"黑龙江省为样本，整合2005-2020年秸秆资源数据与2011-2020年燃煤消耗记录，通过动态模拟预测2021-206年间的能源替代效应。团队创新性地将农业生物质交互影响纳入模型，使其可推广至其他生物质供暖系统评估。

研究方法包含三大关键技术：1）基于历史数据的秸秆可获得性分析；2）燃煤与生物质燃烧的污染物排放对比模型；3）考虑碳中和发展路径的动态情景模拟。研究选取黑龙江省作为典型案例，因其兼具丰富的秸秆资源（占中国总产量10%）与典型北方农村供暖特征。

分析结果揭示四大发现

1. 煤炭消耗波动规律：过去十年农村供暖燃煤量在40-70万吨间波动，平均55万吨，对应CO₂
   排放量105万吨/年。
2. 污染物减排效能：生物质替代使SO₂
   、NO_x
   和PM_2.5
   分别下降91.6%、49.3%和8.3%，CO₂
   排放呈渐进式下降至近零水平。
3. 资源需求可行性：最大生物质需求量仅占现有资源的0.84%，证实资源供给充足性。
4. 政策实施路径：模型显示逐步替代策略可在2060年前实现供暖系统碳中和。

讨论与结论
该研究突破性地量化了生物质供暖的环境效益，其建立的评估框架为政策制定者提供了三方面决策依据：首先，证实秸秆资源可支撑农村供暖的完全去煤化；其次，揭示生物质替代具有"减碳-治污"协同效应；最后，提出的动态模型可适配不同区域资源禀赋。研究团队特别指出，该成果对实现联合国可持续发展目标（SDG7清洁能源）具有实践意义，其方法论亦可拓展至其他可再生能源系统评估。值得注意的是，相比既往研究聚焦单一排放物，本文首次系统评估了CO₂
与多污染物（SO₂
/NO_x
/PM_2.5
）的协同减排效果，为复合型环境政策的制定提供了科学基础。

这项研究不仅为中国2060碳中和目标提供了农村供暖解决方案，其创新模型更为全球发展中国家生物质能源应用树立了范式。正如作者Yizhou Jiang所述，该成果"将生物质从单纯的能源载体提升为气候治理工具"，展现出环境科学在跨学科研究中的桥梁作用。未来研究可进一步整合太阳能-生物质混合系统（如Zhu et al.提出的方案），以优化可再生能源组合效能。