科研进展 | 王书肖、吴清茹团队揭示部门间转移如何重塑全球大气汞排放动态

汞是一种具有全球迁移能力的高毒性污染物。一旦进入环境，汞可以在大气、水体、土壤和生物之间长期循环，并通过食物链富集，对人体健康和生态系统构成持续威胁。长期以来，全球大气汞排放主要采用分部门独立核算方式，未能充分考虑部门间的内在关联。事实上，汞会随着原料、产品、副产品、废物在产业链中持续流动：上游汞输入与使用的减少能够降低下游排放，而大气污染末端控制设施捕集的汞也可能进入其他部门并再次释放。只有追踪完整汞流向，才能厘清全球排放变化的驱动因素，以及不同控制措施的实际净效益。

本研究构建了一个覆盖社会经济系统汞全生命周期的全球多区域、多部门、跨介质汞流向模型（图1），系统追踪汞从开采与进口，经燃料和原料输入、工业生产、产品使用、部门间转移，直至废物处理处置和最终环境排放的完整路径。相较于传统分部门独立排放清单，该模型基于物质流分析和质量守恒原理，将不同国家、行业及排放介质连接起来，不仅能够识别各部门的直接排放，还可追溯汞随产品和废物向下游转移所引发的再排放，从而揭示源头减量、末端控制和废物管理对全球及区域排放变化的级联影响。

研究表明，全球大气汞排放变化由两条汞流动路径共同塑造：有意用汞源头减量沿产业链放大减排效益，而工业和燃烧部门末端控制后的废物转移与再利用抵消了部分减排效益。2017年《关于汞的水俣公约》生效以来，全球大气汞排放减少主要驱动力来自汞矿开采减少、添汞产品淘汰和用汞工艺进步等。这种源头变化并不只是减少上述环节的直接排放，还沿着产业链产生持续、跨年际的下游效应，如添汞产品生产与使用减少带来的废弃物汞负荷下降，进而降低垃圾焚烧等废物处理处置产生的汞排放。然而，与有意用汞不同的是，随着化石能源消费和相关工业活动的增加，工业和燃烧部门的无意汞输入有所上升。尽管末端污染控制设施减少了相关部门向大气的直接汞排放，但被捕集的汞并未从社会经济系统中消失，而是更多地进入飞灰、石膏、污泥和硫酸等废物及工业副产品。这些废物和工业副产品的跨部门转移及处理处置，抵消了末端控制措施的减排效益。

区域层面上，全球汞减排呈现出显著的不均衡性。欧洲、北美和东亚部分国家在限制原生汞矿开采、淘汰添汞产品和优化用汞工艺，以及加强工业和燃烧部门污染控制等措施的推动下，大气汞排放总体下降。其中，有意用汞减少不仅降低了本地直接排放，还通过减少废弃添汞产品而降低了废物处理处置相关环节的排放。相比之下，南亚、东南亚和非洲部分国家受能源消费、工业生产原材料投入增长的影响，工业和燃烧部门的汞输入及排放仍在增加，末端控制能力不足进一步限制了减排效果。拉丁美洲部分国家则持续受到手工和小规模炼金用汞的影响，排放下降相对有限。即使在总体实现减排的地区，控制路径也存在差异：部分发达经济体更多面临能源端汞输入等源头控制问题，而工业规模较大的国家还需关注飞灰、脱硫石膏等副产品再利用引起的跨部门转移和再排放。区域差异表明，全球汞治理不能采用统一路径，而应根据各地区的主要汞输入来源、产业结构、末端控制水平及废物去向，分别强化源头替代、工业减排、含汞废物稳定化处置和跨境协同治理。