中国水泥行业碳与大气污染物的协同减排潜力：基于物质-能量流视角

针对中国水泥行业低碳转型与超低排放技术协同效应不明的问题，研究人员通过耦合物质-能量流方法，构建了全生命周期评估框架。研究发现CO2eq、Hg、SO2等排放量较既往研究高出9%-60%，揭示了福建等省份通过水泥贸易转移超50%排放量的现象，并证实燃料替代与能效提升可贡献27%CO2eq和15%-43%大气污染物协同减排，为行业双碳目标实现提供关键路径。

　　

在全球气候治理与大气污染防治的双重压力下，中国作为世界水泥产量占比超50%的基建大国，其水泥行业的减排成效直接影响"双碳"目标实现。然而，现有研究存在两大盲区：一是对采矿、运输、电力等上游环节排放的忽视，二是碳与大气污染物评估体系的割裂。这种认知缺口导致行业难以制定协同控制策略，特别是在《关于汞的水俣公约》实施背景下，亟需建立全链条排放图谱。

针对这一科学难题，海南大学（根据基金编号22306049等推断）的研究团队创新性地融合物质流与能量流分析方法，构建了覆盖"采矿-生产-贸易-使用"全链条的耦合评估框架。该研究首次系统量化了中国水泥行业CO₂当量(CO₂eq)、汞(Hg)、二氧化硫(SO₂)、细颗粒物(PM_2.5)、氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)的协同排放特征，相关成果发表于《Journal of Cleaner Production》。

研究采用三大关键技术：1) 基于单元过程的自下而上法追踪各生产环节排放；2) 质量平衡法核算C-Hg-S元素流动；3) 多情景模拟预测2060年减排潜力。样本数据涵盖全国31个省份的水泥生产、贸易及能源消耗数据，特别纳入了既往研究忽略的采矿甲烷逃逸、跨省水泥贸易等关键参数。

【C-Hg-S耦合流动特征】研究发现水泥行业输入352Mt碳、158t汞和5763kt硫，其中石灰石原料贡献51.7%碳和56.1%汞输入。值得注意的是，省际水泥贸易导致排放空间转移，福建、江苏、浙江等水泥输入大省将超50%的使用端排放转嫁给生产省份，这种"隐性排放"机制使全国总排放量不降反增。

【全周期排放重构】与传统研究相比，新框架揭示的CO₂eq等污染物排放量普遍高出9%-60%，主要源于：采矿环节贡献12.1%CO₂eq排放，运输电力环节贡献4.5%-7.7%的SO₂/PM_2.5排放，废弃物协同处置贡献4.4%NOx排放。这些被长期忽视的排放源对精准施策至关重要。

【协同减排路径】情景分析显示，到2060年通过燃料替代（如生物质能）与能效提升可实现1262Mt-CO₂eq减排，同时带来15%-43%的多污染物协同削减。相比之下，原材料环节减排潜力有限，证实生产过程优化才是协同控制的关键抓手。

该研究突破性地建立了水泥行业多污染物协同评估方法论，其创新价值体现在三方面：首次量化了贸易驱动的排放空间转移效应，揭示了燃料环节"一措多效"的协同机制，为制定《汞的水俣公约》履约策略提供了数据支撑。研究建议未来政策应重点关注跨省排放责任划分，优先部署燃料结构调整等高效协同技术，这对实现"美丽中国"与"双碳"目标的协同推进具有重要实践意义。