综述：材料使用的科学目标：欧洲分析概念与方法的系统性综述

《Resources, Conservation and Recycling》：Science-based targets for material use: A systematic review of analytical concepts and approaches in Europe

　　

科学目标（SBTs）越来越多地被提出，旨在使原材料使用与环境和社会目标保持一致，然而，对于什么构成可持续水平的材料使用，目前尚无共识。本文综述了关于材料使用目标的科学文献（2000–2025年），并将其与对欧洲政策文件中资源使用和循环经济目标的专门审查相结合。研究人员确定了设定材料目标的三种主要方法：基于历史“安全”开采水平的回溯性边界；关注资源可及性和可用性的材料可用性方法；以及基于行星边界或可持续性情景的材料需求推导目标的影响导向方法。在情景分析进展的支持下，影响导向方法已变得最为突出，而回溯性边界在政策辩论中仍具影响力。欧洲政策清单揭示了广泛但高度异质性的材料和更广泛的资源目标。大多数目标是战略性的且不具约束力，集中于经济范围指标（例如，材料足迹或循环利用率），部门和次国家级目标较少，且在基线、参考年份和核算视角方面存在显著差异。研究人员发现，这些目标背后的科学基础往往未被清晰阐述。研究人员认为，材料领域的科学目标应依赖于明确与三种方法之一相关联的透明分析框架。

**1. 引言**
原材料的利用（金属、非金属矿物、生物质和化石能源载体）已成为环境政策的核心关注点，因为当前的采掘和消费模式正在驱动环境退化，并共同将人类推向地球安全运行空间之外，尤其是在欧盟等高收入地区。在此背景下，一些国家已在国家政策中提出了绝对的原材料削减目标，例如奥地利、比利时、芬兰、德国、荷兰，以及欧洲以外的澳大利亚。欧洲议会强调了制定与可持续性目标相一致的、可量化的材料使用目标的必要性。在第八个环境行动计划（EAP）中，欧盟旨在显著减少其材料和消费足迹，使其进入行星边界。民间社会行动者日益呼吁制定绝对削减目标。2020年循环经济（CE）行动计划承诺欧盟在行星边界内实现一种再生增长模式，目标是减少欧盟消费足迹，并在未来十年内将循环材料使用率翻倍。然而，目前尚不存在欧盟层面的绝对材料削减目标。
在政策制定中设定可量化的目标有助于创造方向性和聚焦行动，并允许政府随时间检查进展。一个科学目标（SBT）具有三个特征，即（1）在特定时间框架内实现它是一个生物物理可能性，（2）它可以被量化，因此，进展可以以绝对或相对术语衡量，并且（3）它由一个透明的分析原理支撑，以推导出特定的目标值（例如，与行星边界的关系、避免负面结果、伦理要求等）。虽然科学目标已在气候政策中得到应用，例如与大气中CO₂最大浓度450 ppm相关的两度目标，但就原材料使用而言，尚未达成此类共识。
由于材料流动的复杂性、不同的社会经济背景以及原生和二次资源市场之间的相互作用等因素，确定材料使用的最佳阈值仍然具有挑战性。为原材料使用定义科学目标的努力已由研究人员（例如，见Dudka等人，2025；Thomassen等人，2024）以及一些组织发起，例如，联合国环境规划署国际资源小组（IRP）、SYSTEMIQ或德国联邦环境局。尽管如此，缺乏国际共识以及推导原材料使用可持续水平的分析方法的差异，仍然是推导材料使用科学目标的障碍。
本文调查了（1）现有的推导材料使用目标的科学方法，以及（2）欧洲政策中当前与材料相关的和更广泛的资源目标，包括在范围、资源重点、实施状态、政策领域和核算视角方面的差异。它评估了欧洲材料使用和相关资源目标的最新进展，面向政策界和学术界，旨在总结当前关于材料目标设定的科学辩论，并提供欧洲更广泛资源目标的初步概览。本文结构分为两部分：第3.1–3.2节通过根据使用的分析方法对原材料目标设定方法进行分类并绘制文献中的主要方法，来审阅原材料使用的科学目标设定方法，而第3.3节则通过使用国家问卷筛选欧洲国家政策文件，以识别材料使用和更广泛的资源使用目标。

**2. 方法**
**2.1. 关于材料削减目标的文献综述**
目前似乎只有一项由Dudka等人（2025）进行的关于2002年至2022年金属和矿物资源材料削减目标的系统性文献综述可用，该研究使用Scopus搜索定义了矿物资源使用绝对边界的英文文章。此外，Thomassen等人（2024）提供了对选定研究的概述，重点关注循环经济环境中矿物、金属和化石资源的净可及性。
本文旨在通过以下方式补充这些先前的工作：（1）基于对科学文献和灰色文献的系统性文献综述，识别2000年至2025年间的额外相关文献（使用如下所述的更广泛的Google Scholar搜索）（第3.1–3.2节），以及（2）将材料削减目标分类为不同的方法（第3.3节）。
侧重于生物质（生物性）和 abiotic（非生物性）原材料（金属、非金属矿物、化石能源载体），因为它们在指标中通常被一并考察和捕获，例如材料足迹（原材料消费（RMC））或国内材料使用数据（例如，国内材料消费（DMC））。
研究人员使用Publish or Perish (PoP) 软件通过Google Scholar搜索，以捕获同行评审的和政策导向的灰色文献。使用了表1所示的关键词及其同义词（即指代关键词的替代术语）进行关键词搜索。使用PoP软件提取2000年至2025年3月29日期间每年由Google Scholar排名算法排名的前20篇论文的关键词搜索结果。然后，根据标题和摘要手动筛选了总共500篇潜在相关论文，最终得到60篇出版物，这些出版物接受了使用以下标准的深入手动筛选：（1）研究提供了原材料目标的综述、分析、开发或应用，（2）研究涵盖了全球目标或考察了区域、国家或部门层面的目标，并且（3）研究可用英文撰写或至少包含详细的英文摘要。经过此步骤，仅从Google Scholar分析中保留了16篇出版物。在筛选过程中，通过引文链接（即对初始搜索中确定的关键文章进行向后和向前引文追踪）以及查阅现有文献综述，识别了额外的文献。除了同行评审文献外，灰色文献也被添加到文献列表中。最终文献列表包括31篇出版物（表2）。对于选定的文献，收集了方法信息，并将研究分类为不同的目标设定方法。

**2.2. 欧洲资源使用目标清单**
研究人员从国家政策计划、立法和战略中汇编数据，并通过与欧洲环境信息和观测网络（Eionet）代表的协商进行验证。该分析涵盖了欧盟27国以及冰岛、挪威、瑞士、科索沃和土耳其；比利时在区域层面（弗拉芒、瓦隆、布鲁塞尔）进行了分析。列支敦士登未报告信息。虽然主要关注原材料，但研究人员也纳入了与废物、产品、水资源使用和环境足迹相关的目标，因为这些对欧洲资源和循环经济政策特别相关。因此，研究人员将其称为“资源使用目标”。与能源相关的目标被排除，因为它们通常属于气候和能源政策；然而，作为循环经济战略一部分报告的水资源使用目标被纳入。环境足迹目标——除领土目标外——也被纳入，以捕获生命周期和基于消费的影响，这与循环经济监测方法一致。
该分析遵循两步法：从欧洲循环经济和资源使用主题中心（ETC CE）的国家概况中汇编目标，并与国家代表进行验证。最终确定的国家汇编为评估提供了基础。研究人员关注实施期限在2020年至2050年之间、超越欧盟层面雄心的量化目标，包括草案和区域目标（截止日期：2025年5月31日）。目标被分类为具有约束力或非约束力，并归入八个类别，进一步细分为64个更具体的子类别。为避免重复计算，每个国家目标仅在最合适和最具体的“类型”下进行分类。由于政策细节有限，无法将国家目标系统地映射到文献中识别的分析方法。

**3. 结果与讨论**
**3.1. 材料削减目标设定的方法**
在深入研究的31篇出版物中，有3项研究包含材料目标设定的文献综述，其余28项研究讨论或应用了不同的目标设定方法。从提供目标文献综述的研究来看，Dudka及其同事综述了2000年至2022年间的出版物，并区分了以下三种边界类型学：（1）回溯性（相对于过去参考状态的削减目标），（2）储备导向型（将原材料需求与剩余储量进行比较），以及（3）生态系统导向型（通过检查对其他行星边界的影响来间接定义材料边界）。作为补充，专注于材料可用性目标的Thomassen等人区分了四种定义原材料开采安全运行空间的方法：（1）将材料储量与年开采量联系起来，（2）假设一个安全的历史原材料开采率，（3）将原材料的有关环境影响与其他行星边界联系起来，以及（4）情景分析，例如基于气候保护或更广泛的可持续性转型路径。此外，Bahn-Walkowiak和Steger综述了资源政策目标，而Watari等人综述了在材料使用科学目标背景下的金属情景，但未根据不同的科学目标设定方法对它们进行区分。
基于文献综述，并遵循Dudka等人和Thomassen等人讨论的目标类型学，研究人员将文献综述中发现的目标分类为以下三种材料目标方法类型（另见表2）：
（1）**回溯性方法（安全的历史原材料开采率）**：回溯性目标设定方法通过参考过去的开采或消费水平来定义材料使用边界，而不考虑可及储量或环境阈值等因素。这些目标通常提出相对于选定历史基准年的削减。此类方法基于被认为环境“安全”的历史开采率设定目标。其基本原理是预防性的：材料流在其整个生命周期中会在多个地点造成环境和社会压力，因此这些累积的压力应被限制。然而，文献中提到了多种不同的材料使用基准年，这直接影响了绝对材料目标。例如，Buczko等人认为，从环境角度来看，1970年可作为材料使用的全球基准年，而注意到其他作者提议将1950年作为基准年。Hickel等人基于Bringezu的工作评估了不同国家/地区的材料使用水平，该工作概述了通过假设全球资源消费必要减半或回到2000年水平而得出的可能目标走廊。Bringezu建议将2050年材料总消费量限制在2000年每年550亿吨的水平。然而，根据Thomassen等人的说法，例如，为何2000年水平被视为可持续水平仍不清楚。例如，Schmidt-Bleek建议，为实现自然资源使用的公平和可持续的全球分配，工业化国家需要将其资源消费减少约十倍，以便发展中国家可以大幅增加其使用量，同时全球整体资源开采量下降。这是作为一种必要去物质化规模的估计标尺，而非精确推导的阈值。自那以后，全球趋势并未遵循这一路径：全球材料使用量自2000年以来几乎翻了一番，而高收入国家的材料使用量保持稳定且处于非常高的水平。对上述方法的批评指出，此类尝试（1）未将材料使用与特定的环境影响及相关阈值的超越联系起来，（2）未与向更循环和气候中和社会的过渡（包括由此产生的资源使用具体对策）建立联系，并且（3）缺乏对这些必要对策规模的系统性观点，导致政策建议不足，这指出了与科学目标核心标准（如生物物理可行性、可量化性和透明的分析原理）的差距。确实，选择过去特定时间点的原理并不总是清晰，且可能缺乏明确的环境正当性。Dudka等人发现，这种回溯性方法“并非基于科学，而是基于任意选择”。使用回溯性方法的材料聚合水平通常较高（即四个原材料类别层面：生物质、化石能源载体、金属矿石和非金属矿物）。然而，此类方法在文献中很普遍，研究人员共识别出8项使用回溯性方法的研究（表2）。
（2）**材料可用性和可及性方法**：几项研究将原材料的可用性和可及性视为一个需要保护的独特领域——在生命周期评估（LCA）术语中称为“保护领域”（AoP）。基于耗竭的评估方法已在生命周期影响评估（LCIA）中广泛使用。最近，开发了几种方法来解决LCIA中矿物资源可及性降低和耗散的问题。在LCA中如何评估非生物资源耗竭尚未达成科学共识。在文献综述中，研究人员共识别出6项研究，这些研究考察了在目标设定背景下评估材料可用性和可及性的方法（表2）。在此背景下，可用性是存在的资源总量，而可及性是指资源中可持续可用的部分以及可以提供这些资源的速率——受到开采约束、技术/能源需求和损失/耗散的限制。例如，Thomassen等人考察了在循环经济中，多少矿物、金属和化石资源的开采可以被视为环境可持续。作者通过评估考虑生态圈和技术圈中可用资源的净可及率来量化开采极限。类似地，Baabou等人考察了允许在未来保持资源可用性的最大耗散率。耗散是材料流中不可回收的部分，因此永久不可用。在Baabou等人的研究中，建筑部门的铁、铜和锰的耗散率超过了承载能力（CC），而铝则远低于该水平。几项研究考察了原材料需求与可用储量或最终可开采资源之间的比较。综述的研究在原材料覆盖范围上差异很大，从对单个元素的分析和特定金属的评估，到涵盖多种材料的更广泛综述，甚至包括对多达42种金属的全面评估。文献中报告的定量见解高度异质，许多研究仅提供概念性讨论，而其他研究则提供依赖于材料或年份的估计；值得注意的是，一些分析预测，为满足1.5°C气候目标，碲（Te）、硒（Se）和镝（Dy）等元素在大多数模拟情景下可能面临物理短缺。
（3）**影响导向方法（材料使用与其他行星边界相关联）**：此类别包括间接定义原材料使用边界的方法，即通过材料使用对其他行星边界或环境/社会经济目标的影响，从而估计保持在特定边界内所需的材料需求。这也涵盖了基于此方法，研究在实现其他目标（如气候保护、应对三重地球危机和可持续发展目标（SDGs））的目标情景中原材料需求的研究。在科学综述中，此类别最为突出，共识别出14个文献来源（表2）。
*原材料使用对其他行星边界的影响*：此方法通过将材料目标与其他行星边界（例如气候变化或淡水使用）相关联来设定。它根据国家人口或另一下缩放方法（如祖父条款）分配全球环境空间的份额，然后使用当前排放份额将该份额的一部分分配给特定资源使用。例如，使用此方法计算了德国的金属开采预算，结果得出远低于当前生产和消费水平的资源预算。Li等人研究了磷消费足迹，并将其与当前磷行星边界进行了比较。
*可持续性情景中的原材料使用*：此方法通过保持在现有行星边界内的可持续性情景分析来定义可持续资源使用。该方法模拟未来的生产和消费模式，以确定安全的开采率。例子包括Watari等人为推导出保持在气候目标内的金属开采数字所做的工作，Vélez-Henao和Pauliuk使用体面生活标准（DLS）概念计算相应材料需求的工作，或联合国环境规划署国际资源小组（IRP）与气候目标一致的去耦合情景。Dittrich等人认为，基于各国当前降低原材料消费（RMC）的最佳实践，并假设完全替代化石燃料而不增加其他材料的使用，到2030年可能达到人均8吨的水平。UNEP IRP基于不同的去耦合分析，概述了2050年可能的材料目标（RMC）为每年人均6–8吨。2024年全球资源展望的全球可持续性转型情景估计，到2060年全球材料足迹约为每年人均12吨。综合情景分析的进展日益能够将材料考量纳入全球气候和可持续性评估。例如，Deetman等人和Van der Voet等人提出了一个分析框架，将生命周期评估（LCA）与物质流分析（MFA）联系起来，以评估金属供应和需求情景的综合环境影响。类似地，UNEP IRP开发了与气候和可持续性目标相一致的物资格局，允许量化未来目标设定中可能使用的材料走廊。全球环境展望（GEO-7）也包括了对实现联合国可持续发展目标（SDGs）所需材料的一项专门评估。针对塑料等特定材料的情景建模也存在。欧盟项目如CircEUlar和CIRCOMOD也将材料方面整合到气候建模中。总的来说，这些方法提供了对未来材料需求、环境影响和减缓潜力的基于情景的估计，从而识别出材料走廊和杠杆点，以将资源使用与气候和可持续性目标保持一致。此外，越来越多的研究考察了人类需求的观点，并在开发最低材料阈值时利用“体面生活标准（DLS）”的概念。Streeck等人最近的一项研究表明，社会材料库存的适度扩张可以普遍实现DLS。

**3.2. 参与不同目标评估框架的作者和机构**
不同的机构和作者推进了关于三种不同目标设定方法的讨论。图2可视化了作者、其机构以及他们所贡献的方法论方法之间的合作网络。网络揭示了围绕关键方法论主题的不同聚类。伍珀塔尔气候、环境与能源研究所（WI）在“回溯性”方法中成为一个主要枢纽，显示与其附属研究人员（特别是Bringezu和Lettenmeier）的重复和强关联。相比之下，材料可用性聚类——包括安特卫普大学、法国地质调查局（BRGM）等——似乎与网络的其他部分脱节，表明材料可用性研究沿着更专业化的轨迹发展，不同方法论领域之间的作者或机构合作有限。相比之下，影响导向方法显示出更大的互连性。诸如日本国立环境研究所（NIES）和伍珀塔尔研究所（WI）等机构充当连接多个方法论领域的桥梁。总体而言，该网络说明了少数高度连接的机构如何充当跨学科锚点，而其他机构则贡献于更专注和独立的方法论发展流。如上所述，影响导向方法，特别是与情景构建相关的方法，在文献中也最为突出，由其较大的节点大小所示。

**3.3. 欧洲国家的资源目标**
所有参与验证过程的32个欧洲国家都报告了其资源目标。共分析了398个目标，涵盖20种不同的资源/产品/废物类型。对欧洲范围内目标采纳的整体模式进行了分析。在欧洲，大多数国家覆盖了多个目标类别，至少每个类别有一个目标，但在这些目标是否构成具有法律约束力的目标或仅仅是非约束性承诺方面存在相当大的异质性。产品制造、废物预防和废物再利用、回收和再生是欧洲国家最常涉及的目标类别，就发现的目标总数而言，且目标数量最多的时期是2026–2035年。例如，瓦隆尼亚（比利时）和法国都采用了超过20个目标，涵盖了表3中的大部分类别，而捷克共和国和丹麦设定的目标很少。大多数具有约束力的国家目标集中在“产品制造”类别，在此领域中，它们比非约束性承诺更为普遍。相比之下，“资源使用/效率”类别则呈现出相反的模式：只有两个国家（法国和瑞士）拥有约束性目标。对目标严格性、状态和资源重点的比较显示，虽然几乎所有目标（>98%）都已被采纳，但约67%的目标仍停留在提案或战略层面（约束性：“非约束性”），只有32%已转化为具有法律约束力的规定。在资源和废物重点方面，几个目标针对混合废物流，其次是总体原材料和产品级目标。许多目标也针对特定的材料和废物流。在资源使用和效率目标按目标类型划分的分析中，该类别中的目标类型以生产率和效率改进以及材料循环利用率（CMUR）的增加为主，其次是材料使用的绝对削减目标。这表明宏观层面的去耦合仍然是核心政策叙事，相对去耦合指标优于绝对削减指标。在整个欧洲国家样本中，绝对材料削减目标约占所有资源使用和效率目标的约20%，这些目标主要用作嵌入循环经济战略或可持续性计划中的战略引导信号，很少作为具有约束力的法律。许多此类目标与现有欧盟政策框架紧密对齐或建立在其基础上，在某些情况下，国家提高了雄心水平、缩短了时间表或扩大了部门和资源范围。这些绝对削减目标的例子包括基于消费的“材料足迹”上限和某些关注国内材料使用的目标。尽管绝对削减目标在欧洲国家中可见，但研究人员对相关政策文件的解读表明，其科学推导通常未详细阐述。在大多数情况下，战略为材料足迹或国内材料使用设定了量化目标，而未解释用于推导这些参考值的原理，即它们是否源于基于“安全”历史开采率的回溯性上限方法、材料可用性或可及性约束方法，或基于行星边界和/或可持续性情景的影响导向方法。例如，德国的国家循环经济战略（NKWS）是一个部分例外，引用了UNEP IRP的去耦合研究，从而表明了一个影响导向的情景原理。另一个例子是瑞士的可持续发展战略，旨在“大幅减少材料足迹，并与《巴黎气候协定》中设定的1.5度目标保持一致”，这也指向了影响导向的原理。然而，对于通过国家咨询确定的许多材料目标，其背后的科学原理并未被清晰阐明，这使得将这些政策目标与本文第一部分概述的三种科学方法联系起来变得困难。对资源使用和效率目标按核算视角、范围、政策重点和政策类型的分析显示，领土框架更为常见，尽管一些国家采用足迹型目标来更好地捕获进口嵌入的材料或更广泛的资源需求。经济范围的范围占主导地位，存在一些部门目标和地区级目标。循环经济是占主导地位的政策重点，占总目标的39%，而战略是目标所体现的最常见的政策类型，占50%。大多数目标仍然是战略性的，而非法律规定的。

**4. 结论**
**方法**：研究人员识别了设定全球原材料目标的三种主要方法，即回溯性、材料可用性和影响导向方法，其中影响导向的、情景驱动的工作成为最突出和相互关联的方法。这与其他研究小组发现的材料目标设定的广泛分析框架一致。尽管在不同方法中，仍然没有公认的“科学基础”材料边界，但可以使用越来越多的方法工具箱来近似不同材料群体和政策背景的目标。总体而言，研究人员的评估表明，影响导向的、情景驱动的方法目前似乎为在政策实践中开发和操作化材料使用的科学目标提供了最有希望的途径。UNEP IRP建议通过使用与气候、生物多样性、土地退化和污染目标明确相关的全球、国家和其他治理层面的路径来设定材料使用目标，根据国家收入和消费模式进行区分。研究人员还发现，材料科学目标设定的研究和机构合作迄今为止是集群化的：回溯性目标由少数关键参与者主导，材料可用性工作相对孤立，而影响导向方法则充当一个连接性的、日益核心的领域。
**政策目标**：从政策角度看，欧洲国家层面的政策文件已包含众多资源使用和循环经济目标，但这些目标在国家间和政策领域间仍然高度异质，且通常未经过上述科学评估。目标丰富的管辖区与仅有少数承诺的国家并存。大多数目标是战略性的（非约束性）；约束性目标集中在特定领域和少数国家。次国家级和部门或产品特定目标也正在出现。领土指标占主导地位，但基于足迹的绝对上限式目标已在几个国家和次国家级实体中引入。占主导地位的政策叙事仍然侧重于相对去耦合，而绝对材料削减目标较少见，且很少被写入法律。政策文件中识别出的材料削减目标，与本研究中综述的科学文献中报告的范围已基本一致。
**展望**：研究人员建议，在可行的情况下，欧洲材料目标应明确与文献中发现的资源目标设定三种分析方法之一相关联，并辅以对关键假设的简要一致性和敏感性检查。未来的研究应侧重于深入分析，包括对国家政策制定者的调查，以系统地将绝对材料削减目标与科学方法联系起来。此外，更好地将原材料方面整合到欧盟基于模型的情景量化中，将进一步支持材料领域的科学目标设定，特别是在气候保护路径中以及与SDGs监测相结合，而UNEP IRP等全球建模和数据收集工作有助于使欧洲目标与国际努力保持一致，并增强其一致性和可比性。