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作者及发表信息

本研究由Min Dai（复旦大学）、Mingxing Sun（中国科学院地理科学与资源研究所）、Bin Chen（复旦大学）等来自多个国际机构的学者合作完成，通讯作者为Yutao Wang（复旦大学）。论文《Country-specific net-zero strategies of the pulp and paper industry》发表于Nature期刊，补充信息发布于Nature官网（DOI: 10.1038/s41586-023-06962-0）。

学术背景

研究领域：本研究属于工业碳中和（industrial carbon neutrality）与林业碳核算（forest carbon accounting）交叉领域，聚焦全球造纸业的净零排放路径。

研究动机：造纸业是全球温室气体排放的重要来源，其碳排放涉及森林管理、能源消耗、废弃物处理等多环节。然而，现有研究缺乏国家尺度的系统性分析，尤其是发展中国家因森林砍伐（deforestation）和人工林扩张（forest plantation expansion）导致的碳排放未被充分量化。

研究目标：
1. 量化10个重点国家（如印尼、巴西、澳大利亚等）造纸业全生命周期的历史碳排放；
2. 评估不同减排措施（如可持续森林认证、能源效率提升等）对实现2050年净零目标的贡献；
3. 提出国家差异化的碳中和策略。

研究流程与方法

研究分为四个核心环节，覆盖造纸业全生命周期（S1-S4阶段）：

1. 森林碳排放核算（S1阶段）

• 研究对象：10个具有显著森林砍伐问题的国家（如印尼、巴西、墨西哥等），时间跨度为1961–2019年。
  
• 关键参数：
  
  • 森林碳储量（Carbon Stocks, CS）：基于生物量（AGB/BGB）、枯落物（dead wood and litter）及土壤有机碳（SOC）数据，结合IPCC方法与高分辨率地图（如Langner et al. 2014）计算。
    
  • 泥炭地碳排放（Peatland Carbon Loss）：针对东南亚国家（如印尼、马来西亚），采用Page et al. (2011)的泥炭地退化排放模型（95 t CO₂/ha/yr）。
    
  • 可持续森林管理认证率（Certification Rate）：整合FSC（Forest Stewardship Council）和PEFC（Programme for the Endorsement of Forest Certification）的认证面积数据，通过插值法补全历史缺失值。
    
• 创新方法：开发了国家尺度的人工林扩张导致的毁林率（deforestation rate）动态模型，结合Pendrill et al. (2019)的数据进行外推。
  

2. 生产过程碳排放（S2-S3阶段）

• 研究对象：九类纸制品生产过程中的能源消耗与化学排放。
  
• 关键方法：
  
  • 黑液（Black Liquor）能源回收：视为碳中性（carbon neutral）过程；
    
  • 能源结构优化：对比B2DS（Beyond 2°C Scenario）与基准情景（BAU）的减排潜力。
    

3. 废弃物管理碳汇（S4阶段）

• 研究对象：填埋（landfill）、焚烧（incineration）及回收（recycling）环节的碳排放与碳汇。
  
• 关键参数：
  
  • 甲烷捕获率（Methane Capture Rate）：分历史（未捕获）与未来（高捕获率）情景；
    
  • 非能源回收（Non-energy Recovery）：如土壤改良剂等用途的碳固定效应。
    

4. 情景分析与敏感性检验

• 情景设计：2,160种组合（如能源结构、废弃物处理技术等），筛选典型情景（如“最佳措施”与“中等措施”）。
  
• 敏感性分析：重点检验认证率对碳排放的影响（如Extended Data Fig. 4b）。
  

主要结果

1. 森林碳排放的时空特征：

   • 印尼因泥炭地退化成为最大排放国（>150 Mt CO₂-eq/yr），巴西、澳大利亚紧随其后；
     
   • 1980–2000年为全球排放峰值期，菲律宾、泰国近年排放趋近于零。
     

2. 减排措施效果：

   • 可持续认证：认证率提升10%可使澳大利亚、智利等国的森林碳排放降低5–15%；
     
   • 能源转型：B2DS情景下，中国造纸业2050年减排潜力达81.82 Mt CO₂-eq。
     

3. 国家差异化策略：

   • 发达国家（如加拿大、瑞典）：依赖现有可持续林业与高回收率；
     
   • 发展中国家（如印尼、巴西）：需优先遏制泥炭地退化与非法砍伐。
     

结论与价值

科学价值：
- 首次构建了国家尺度的造纸业全生命周期碳核算框架，填补了发展中国家数据空白；
- 揭示了人工林扩张与泥炭地退化的隐性碳排放机制。

应用价值：
- 为《巴黎协定》下的国家自主贡献（NDCs）提供行业减排路径；
- 指导企业供应链可持续认证（如FSC/PEFC）的政策制定。

研究亮点

1. 方法创新：融合高分辨率生态区划数据与动态认证率模型，提升核算精度；
   
2. 跨学科整合：结合林业科学（如碳储量估算）与工业工程（如能源效率分析）；
   
3. 政策导向性：提出“认证率+能源转型+废弃物管理”三位一体的减排策略。
   

其他重要内容

• 数据公开性：补充表格（S1-S15）提供了30国的完整参数，支持后续研究；
  
• 局限性：部分发展中国家可持续管理数据依赖假设，需未来实地验证。
  

（报告字数：约2000字）