中国煤炭行业空气污染物与碳足迹的时空异质性及2035年协同减排路径研究

这篇研究通过生命周期评估(LCA)框架，量化了中国12,378个煤矿2013-2022年间CO2、SO2、NOx等9种排放物的时空特征，揭示了技术配置差异导致1.67-27.59倍的设施级排放强度变异，并预测2035年能源转型情景下通过加强逃逸甲烷(CH4)回收可实现40-50%减排，为煤炭行业"双碳"目标提供数据支撑。

　　

Highlight

本研究基于动态设施级技术特征数据集，首次系统量化了中国煤炭行业全生命周期9种排放物(CO₂/SO₂/NO_x/CH₄/NMVOC/PM_2.5/PM₁₀/CO/N₂O)的时空分异规律，揭示了技术配置差异导致的排放强度显著变异，其中甲烷(CH₄)排放强度差异高达27.59倍，为行业精准减排提供靶点定位。

生产模式

研究整合了2013-2022年中国12,378个在运营煤矿的官方数据，涵盖产能、年产量等关键指标。这些煤矿分布在25个省份（除广东、海南等5地区外），通过地理编码匹配矿区坐标，构建了空间分辨率为0.1°×0.1°的网格化排放清单。

研究框架

采用生命周期评估(LCA)方法，系统边界涵盖能源供应（电力/柴油等）、材料消耗（混凝剂PAC等）、煤炭开采（井工/露天）及废弃物处理全过程。通过208种技术组合的蒙特卡洛模拟，量化了不同地质条件对排放强度的决定性影响。

技术配置的排放强度

数据分析显示：

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  CO₂排放强度差异达5.23倍（0.0114-0.0595吨/吨煤）

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  CH₄排放呈现极值分化（0.00093-0.0257吨/吨煤）

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  矿井规模扩大产生显著集约效应，但地质条件复杂地区出现反弹效应

结论

研究发现省级技术结构升级导致19个省份出现空气污染物与碳排放的拮抗效应。预测表明，2035年能源转型情景下，通过提升逃逸甲烷回收率可实现40-50%的CH₄协同减排，而单纯产能调控可能导致其他污染物反弹。