防尘网行业的脱碳路径

《Resources, Conservation and Recycling》：Decarbonization pathways for the dust-proof nets industry

　　中国防尘网行业集成MFA-LCA框架。全生命周期耦合核算温室气体、微塑料和毒性影响。多情景脱碳路径揭示能源、材料循环利用与回收策略。协同优化实现环境与经济效益同步提升。引言空气污染已成为许多发展中国家最紧迫的环境挑战之一，对过早死亡和生态系统退化有重大贡献（Lelieveld等，2015；Lyu等，2023），同时通过增加医疗支出和降低生产力造成巨大经济损失。空气质量差阻碍了可持续发展，特别是在中国和印度等人口密集的城市地区（Yang等，2023）。作为回应，各国政府已实施措施来遏制颗粒物（PM）污染。例如，中国在2017年实施了一项政策，强制要求所有建筑垃圾、物料堆和暴露表面用防尘网（DPN）覆盖。研究表明，DPN的PM2.5控制效率超过93%（Li等，2021）。在区域层面，结合卫星遥感和空气质量模型的分析表明，从2017年到2021年，DPN覆盖政策惠及约2.54亿人，累计避免约26,800例过早死亡（Chen等，2024）。这些定量发现不仅证实了DPN在局部抑尘方面的高效能，还强调了其对全国空气质量改善的可衡量贡献。然而，尽管DPN在抑制扬尘方面提供了环境效益，但其大规模应用带来的可持续性问题日益凸显。DPN主要由石油或其他化石燃料制成的高密度聚乙烯（HDPE）制造（Plastics Europe，2022）。这些产品覆盖面广，但通常由于风化、机械损伤和施工过程中频繁更换等因素，使用寿命较短。使用过程中及处置后的损耗会产生微塑料颗粒（Thompson等，2024）。这显著增加了处置阶段的压力。尽管HDPE在填埋环境中难以降解（美国环境保护署，2020），但它们占用填埋空间，并可能将有害化学物质渗入水资源（Chen等，2021；Tejaswini等，2022）。焚烧可将塑料体积减少90%以上，同时实现能量回收（Cheng和Hu，2010；Kaur等，2023；Kumar和Samadder，2017），但存在空气污染风险（Bersuder等，2020；Elvevoll等，2022），并排放温室气体（Bottini等，2025）。这些末端处置方法均不能减少对新塑料及相应化石燃料的依赖。此外，由于回收体系不完善（Nixon等，2024）和处置不当，DPN的末端管理普遍存在不足（Schneider等，2025）。因此，在DPN对空气污染的治理效益与生产和处置过程中的资源消耗及气候影响之间，存在复杂的相互关系，需要深入评估。目前，针对这一特定问题的研究尚属空白。物质流分析（MFA）是一种系统方法，通过界定空间和时间边界来追踪物质的转化和转移模式（Bao等，2010），已被广泛应用于分析塑料材料的长期流动特征和存量分布（Cimpan等，2023；Schneider等，2025）。它已被用于塑料物质流分析，以量化塑料消费、废物产生和回收水平（Chu等，2023；Cimpan等，2023）。生命周期评估（LCA）也常用于评估塑料材料在整个生命周期中的环境绩效（Ahamed等，2021；Gu等，2025）。尽管上述方法拥有成熟的理论框架，但其集成耦合应用大多局限于塑料价值链（Amadei等，2025）、消费品（De Meester等，2019）和传统建筑材料（Rincón等，2013）。目前，考察建筑施工抑尘策略的LCA研究仅集中在水喷淋和化学抑尘剂（Raymond等，2021），忽视了防尘网的大规模部署场景。同时，一系列MFA工作量化了塑料物质在建筑行业的流动动态（Mohammadiziazi和Bilec，2023；Schmidt等，2026）。然而，DPN仍然被排除在现有的物质流核算框架之外，这一空白源于其巨大的消费量、空间分散的部署和相对较短的使用寿命。此外，在中国"双碳"目标背景下，明确新兴环境管理产品的碳足迹具有重要的现实意义。作为一种典型的环境管理材料，DPN的生产和消费与城市建筑进程和环境监管要求密切相关。因此，系统评估全产业链的资源消耗和碳排放，可以为理解环境管理政策与气候减缓目标之间的协同关系提供关键科学依据。LCA是量化产品全生命周期环境负担的常用工具，但主流评估框架很少包含塑料污染，导致塑料商品的环境风险被低估。将塑料污染纳入LCA首先要求量化环境中的塑料泄漏。先前的LCA研究已针对功能单位量化了塑料泄漏（Loubet等，2022），此类质量流可通过MFA进行表征（Kawecki和Nowack，2019；Schwarz等，2023）。在生命周期影响评估（LCIA）中，通过整合污染物的环境归宿和毒性效应的特征化因子来量化单位污染物的生态损害（Huijbregts等，2001）。尽管微塑料的归宿和影响参数已确立（Croxatto Vega等，2021；Maga等，2022），但相应的特征化因子（CF）仍然缺失于ReCiPe 2016等核心LCIA模型。这一空白阻碍了塑料污染与化学污染和气候变化等其他环境压力因素之间的直接比较。为应对这些研究空白，本研究开发了一个结合MFA和基于LCA的碳核算方法的集成框架。该框架旨在系统评估中国DPN在整个生命周期中的资源消耗和环境影响。同时，利用特征化因子（CF）量化DPN释放的微塑料的生态毒性潜力。本研究旨在识别行业内的关键排放热点，并在此基础上提出切实可行的低碳发展策略。章节摘要方法论本研究开发了一个覆盖全产业链的DPN集成MFA-LCA框架，如图A1所示（见附件信息）。以2021年为基准年，研究首先系统核算了DPN行业的资源消耗、环境排放和使用中的存量。然后，绘制了到2060年的脱碳路径。DPN行业的生命周期链主要涵盖四个阶段：原材料生产、制造加工、中国DPN行业物质流分析中国DPN行业2021年的MFA结果如图1所示。从消费角度看，2021年DPN国内总消费量达到51.3万吨，但不同部门之间存在显著差异。建筑业是最大消费部门，使用量为24.4万吨，占国内总消费量的47.6%。农业和工业部门紧随其后，分别占28.8%和20.6%，其他部门微塑料排放的生态风险分析在本研究中，利用特征化因子（CF）量化DPN释放的微塑料对METP、FETP和TETP指标的环境影响，如图5a所示。结果显示，微塑料相关的生态毒性影响为：METP为4.30×10? t 1,4-DCBe，FETP为1.86×10? t 1,4-DCBe，TETP为7.06×10? t 1,4-DCBe。图5b展示了DPN在生产、加工、运输、使用和处置阶段这三种生态毒性指标的对比。总体而言，结论本研究采用混合MFA-LCA方法，制定了一条路线图以降低中国DPN行业的能源使用、温室气体排放和塑料污染。结果表明，在持续增长的抑尘需求驱动下，中国DPN的使用量预计将呈现稳步增长趋势，到2060年可能达到176万吨。在基准年（2021年），生命周期温室气体排放约为614万吨CO?e，并伴随以下环境影响：TETP为CRediT作者贡献声明Wang Xuan：撰写初稿、可视化、资源、方法论、形式分析、数据整理。Chen Xinyu：撰写与审阅和编辑、验证、软件。Wang Siqi：撰写与审阅和编辑、项目管理、调查。Aviso Kathleen B.：撰写与审阅和编辑。Tan Raymond R.：撰写与审阅和编辑。Wang Fang：撰写与审阅和编辑、验证、监督、形式分析。Jia Xiaoping：撰写与审阅和编辑、方法论、资金获取，利益冲突声明我们声明，我们没有任何商业或关联利益，这些利益与所提交的工作存在利益冲突。致谢作者感谢国家自然科学基金（52270184）提供的资金支持。Wang Xuan | Chen Xinyu | Wang Siqi | Aviso Kathleen B. | Tan Raymond R. | Wang Fang | Jia Xiaoping