清華新聞網(wǎng)10月22日電 砂石是現(xiàn)代社會(huì)城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施物理骨架的重要組成。根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境署國(guó)際資源委員會(huì)數(shù)據(jù)，當(dāng)前全球每年消耗1000億噸左右的物質(zhì)資源，砂石占其中近一半，是消費(fèi)量最大的物質(zhì)資源。砂石資源可分為天然砂石、機(jī)制砂石、再生砂石等，其中天然砂石的開(kāi)采規(guī)模遠(yuǎn)超自然補(bǔ)給速度，帶來(lái)顯著生態(tài)環(huán)境影響，成為全球資源可持續(xù)性的重要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。然而，學(xué)術(shù)界與公眾對(duì)砂石的認(rèn)知多停留在“砂石危機(jī)”的定性層面，缺乏對(duì)其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的代謝規(guī)律、供需結(jié)構(gòu)演變及未來(lái)轉(zhuǎn)型路徑的深度洞察。中國(guó)近幾十年經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展催動(dòng)了對(duì)砂石的大規(guī)模采掘和利用，已成為全球最大砂石消費(fèi)國(guó)。在資源約束與環(huán)境壓力雙重趨緊背景下，科學(xué)研判中國(guó)砂石需求長(zhǎng)周期軌跡與供給側(cè)轉(zhuǎn)型路徑，不僅關(guān)乎國(guó)家資源安全與生態(tài)文明建設(shè)，更是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的必然要求。
清華大學(xué)化工系、循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院朱兵教授團(tuán)隊(duì)與英國(guó)牛津大學(xué)牛津馬丁學(xué)院保羅·貝倫斯（Paul Behrens）教授等團(tuán)隊(duì)合作，于10月21日在《自然·通訊》（Nature Communications）在線(xiàn)發(fā)表了題為“中國(guó)砂石資源下降的需求與循環(huán)轉(zhuǎn)型的前景”（Declining Demand and Circular Transition Possibilities of Sand, Gravel and Crushed Stone in China）的研究論文。
該研究開(kāi)創(chuàng)性地構(gòu)建了覆蓋中國(guó)31個(gè)省份、區(qū)分30余種終端用途的高分辨率中國(guó)砂石資源社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝模型（CHAMPS），系統(tǒng)揭示了1978年至2050年間中國(guó)砂石資源代謝的歷史、現(xiàn)狀與未來(lái)?；谘h(huán)經(jīng)濟(jì)理念，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)定了包括強(qiáng)化使用、輕量設(shè)計(jì)、延長(zhǎng)壽命與改善回收在內(nèi)的多類(lèi)情景，以測(cè)算砂石產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型所能取得的成效。
圖1.1978-2050年中國(guó)砂石資源供給側(cè)分布（1978-2020為歷史數(shù)據(jù)，2021-2050為全部循環(huán)經(jīng)濟(jì)舉措情景下模型測(cè)算數(shù)據(jù)）
研究識(shí)別出中國(guó)砂石資源代謝系統(tǒng)在研究期內(nèi)橫跨歷史與未來(lái)的70多年間存在三大轉(zhuǎn)折。首先是供給結(jié)構(gòu)的歷史性轉(zhuǎn)變，即從2005年前高度依賴(lài)天然砂石（占比超80%）轉(zhuǎn)向以機(jī)制砂石為主導(dǎo)（2020年占比約80%）；其次是2015年砂石需求達(dá)到約188億噸的峰值，此后步入中長(zhǎng)期下降通道；最后是未來(lái)由原生砂石“增量開(kāi)采”邁向再生砂石“存量循環(huán)”的根本性轉(zhuǎn)型。模型結(jié)果表明，隨著建筑存量逐步飽和，通過(guò)實(shí)施系統(tǒng)性的循環(huán)經(jīng)濟(jì)策略，到2050年，再生砂石有望滿(mǎn)足全國(guó)砂石總需求的48%，成為與機(jī)制砂石并列的主要來(lái)源，砂石消費(fèi)量也將下降至峰值水平的50%左右。這不僅是供給端的重構(gòu)，更標(biāo)志著砂石產(chǎn)業(yè)將從資源依賴(lài)型發(fā)展模式邁向循環(huán)導(dǎo)向型的新范式。此外，研究還揭示了顯著的省際差異。東部沿海富裕省份的人均砂石存量已接近飽和，而部分西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的需求增長(zhǎng)仍將持續(xù)一段時(shí)間。這種區(qū)域異質(zhì)性凸顯了因地制宜制定政策的重要性。
圖2.2050年中國(guó)砂石資源物質(zhì)流圖（全部循環(huán)經(jīng)濟(jì)舉措情景）
研究指出，面對(duì)需求下降和資源循環(huán)潛力增大的新形勢(shì)，中國(guó)迫切需要制定和實(shí)施更積極的行業(yè)政策與更精細(xì)的骨料標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)砂石產(chǎn)業(yè)向綠色、低碳、循環(huán)的方向轉(zhuǎn)型。這一研究成果不僅為中國(guó)砂石資源的可持續(xù)管理提供了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)，也為其他經(jīng)歷快速城鎮(zhèn)化、面臨類(lèi)似資源環(huán)境挑戰(zhàn)的經(jīng)濟(jì)體提供了重要借鑒。
清華大學(xué)化工系2023屆博士畢業(yè)生任子?。ìF(xiàn)就職于中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司）和挪威科技大學(xué)能源與過(guò)程工程系博士后、兼職助理教授蔣萌為論文第一作者，朱兵和保羅·貝倫斯為論文通訊作者，清華大學(xué)為第一完成單位。清華大學(xué)化工系副教授陳定江，環(huán)境學(xué)院教授徐明，化工系2022屆博士畢業(yè)生劉琳、2023級(jí)碩士生李春龍參加了該研究工作。論文的合作者還包括德國(guó)卡塞爾大學(xué)教授斯特凡·布林格祖（Stefan Bringezu）和克萊門(mén)斯·莫斯特（Clemens Mostert）、挪威科技大學(xué)教授埃德加·赫特維奇（Edgar Hertwich）、中國(guó)人民大學(xué)教授周文戟、北京建筑大學(xué)教授李飛、東北大學(xué)教授王鶴鳴等。
研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目以及化學(xué)工程與低碳技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-64349-3
供稿：化工系
編輯：李華山
審核：郭玲
