《Advanced Science》：Climate Action Impacts on Steelmaking Emissions of Persistent Organic Pollutants Highlight a Gap Between the Paris Agreement and the Stockholm Convention
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为应对气候行动与持久性有机污染物控制治理脱节的问题，研究人员聚焦全球钢铁业，量化了2019-2050年不同气候情景下无意生产的POPs (UPOPs)排放、健康风险与癌症负担。研究发现，尽管气候行动可降低UPOPs排放，但癌症风险不平等问题持续存在，健康协同效益远低于碳减排效益。该研究为协同推进气候与污染物治理提供了定量依据。
全球变暖和持久性有机污染物是当前人类健康和地球稳定面临的两大紧迫环境威胁。然而，在应对这两大挑战时，国际社会似乎走在两条不同的轨道上：减碳行动由《巴黎协定》引领，而无意产生的持久性有机污染物的控制则依据《斯德哥尔摩公约》。这两套治理框架在目标、衡量指标和合规逻辑上存在差异，导致其行动并不天然协同。那么，一个至关重要的问题浮现出来：旨在应对气候变化的行动，将对全球无意产生的持久性有机污染物的排放、以及由此带来的人类健康风险与公平性产生何种影响？这种影响是协同增效，还是会引发新的、不均衡的健康负担？
为了回答这些问题，研究人员在《Advanced Science》上发表了一项开创性的研究。他们选择了全球钢铁行业作为绝佳的“透镜”，因为这个行业恰好处在这双重挑战的交汇点上。一方面，钢铁制造是温室气体排放的重要来源；另一方面，其生产过程，特别是以废钢为原料的电弧炉炼钢和铁矿烧结，是公认的UPOPs“排放大户”。研究人员巧妙地整合了工艺路线的UPOPs排放因子、以及在不同气候情景下（如常规发展情景、可持续发展情景等）全球钢铁产量和技术构成的预测数据，构建了一个从排放估算到健康风险量化的综合模型，旨在揭示气候行动如何重塑未来几十年全球钢铁业UPOPs排放的图景及其健康后果。
为开展此项综合性研究，作者团队主要应用了以下几种关键方法：1. 排放因子数据汇编与机制评估框架：系统收集了全球20多个国家和地区、超过100个钢铁厂现场测量的UPOPs排放数据，结合联合国环境规划署指南，确定了各类炼钢工艺的排放因子。对于缺乏直接数据的新兴低碳炼钢技术，则基于UPOPs形成的物理化学机制（如温度、氯含量、还原条件等），建立了机制评估框架进行估算。2. 多情景动态排放模型：整合国际能源署和“使命零碳钢铁”倡议发布的全球及区域钢铁产量、技术路径详细预测数据，采用自下而上的排放因子法，估算了2019年至205年五大气候情景下六种主要UPOPs的排放量。3. 多媒体稳态大气模型与终身吸入风险模型：建立了区域尺度的多媒体稳态模型，模拟UPOPs从排放到在大气中达到稳态浓度的过程，并耦合美国环境保护署等官方机构推荐的吸入单位风险值，计算了人群终身吸入暴露导致的额外癌症风险。4. 人口结构与癌症负担估算：结合威特根斯坦中心提供的、与气候情景一致的人口规模和年龄结构预测数据，以及各年龄组预期寿命，估算了由钢铁UPOPs排放导致的超额癌症病例数。
研究结果
2.1 钢铁制造过程中的UPOPs排放
研究确认，废钢电弧炉炼钢和铁矿烧结是UPOPs的主要排放源。其中，废钢电弧炉炼钢排放的二噁英类毒性当量因子几乎是烧结工序的两倍，且对其他UPOPs的排放也普遍更高。对于新兴低碳炼钢技术，研究表明并非所有技术都能带来碳与毒物的协同减排。例如，采用生物质炭或更高废钢比的技术可能因引入更多氯而增加UPOPs排放风险；而使用天然气或氢作为还原剂的直接还原铁、以及电解路线，则由于缺乏氯前体和不利的化学条件，UPOPs排放可忽略不计。
2.2 气候行动下的全球UPOPs排放
在无额外政策的常规情景下，到2050年，大部分UPOPs的全球排放量将比2019年增长11%至97%。气候行动能有效遏制这一增长。在可持续发展情景下，到2050年，总UPOPs排放量将比常规情景下降30%至37%，且除多氯萘外，其他五种UPOPs排放量均能降至2019年水平以下。在更激进的气候政策下，减排效果更为显著。
2.3 气候行动下的区域UPOPs排放
当前，中国和欧盟是全球钢铁UPOPs排放的主要来源。在常规情景下，到2050年，新兴和发展中地区（如印度、中东、非洲）的排放量将激增至2019年的2至7倍，而中国的排放份额将相对下降。气候行动能缓和但无法逆转这一空间格局的转变。在可持续发展情景下，尽管印度、中南美洲等地的排放量比常规情景大幅下降，但相较于2019年，其2050年排放量仍将高出50%至500%，而传统产钢区的排放量则有超过20%的降幅。
2.4 全球与区域毒性排放结构的演变
在常规情景下，由于废钢电弧炉炼钢的成本优势，全球平均吨钢毒性排放因子到2050年将上升，其排放贡献占比从2019年的52%增至61%。气候行动通过促进直接还原铁-电弧炉等低排放路线的应用，能在一定程度上抑制排放因子的上升，但废钢电弧炉炼钢和高炉-转炉路线仍将是主要的排放贡献者。区域层面，在可持续发展情景下，中国、欧盟、印度等地2050年的吨钢毒性排放因子可比2019年降低10%至20%，但在中东地区，由于废钢电弧炉炼钢的扩张，排放因子反而上升。
3.1 气候行动对全球高风险区域和脆弱人群的影响
风险模型揭示了严峻的区域健康不平等。在常规情景下，到2050年，中东、中南美洲、印度和非洲的癌症风险将分别飙升至其2019年水平的160%、220%、360%和560%，印度将成为风险最高的地区。气候行动下，中国、欧盟和美国的风险有所下降，但不平等格局依然顽固存在。在可持续发展情景下，印度和非洲的风险仍分别是2019年的2.7倍和4.9倍。癌症负担估算显示，到2050年，印度将承受最大的超额癌症病例数。从人群特征看，女性因预期寿命更长，病例增量略高于男性；在年龄分布上，高风险地区（如非洲、印度）的负担越来越向中青年群体集中。
3.2 气候行动对区域健康负担不平等与协同减排效益的影响
研究进一步指出，气候行动带来的健康协同效益远落后于碳减排效益。在可持续发展情景下，到2050年，中国、印度、美国和欧盟的吨钢碳排放降幅均超过50%，但吨钢癌症病例的降幅分别仅为24%、12%、2%和1%。中东地区甚至出现“悖论”：吨钢碳排放下降52%，但健康负担却上升70%。非洲的错配最为严重，碳排放微增9%，但单位健康负担飙升120%。相比之下，只有中南美洲展现了较好的“碳-健康协同”，其健康风险降幅能达到碳减排水平的60%。
结论与讨论
本研究通过系统的定量分析，得出了几项核心结论：首先，气候行动本身虽能降低全球钢铁业的UPOPs排放总量，但无法自动解决甚至可能加剧健康风险的地理转移与不平等。风险正从传统钢铁生产中心（如中国、欧盟）向新兴地区（如印度、中东、非洲）系统性转移。其次，在技术层面，被寄予厚望的低碳技术（如废钢电弧炉炼钢）可能是UPOPs的“热点”排放源，而部分新兴技术（如氢基直接还原铁）则能实现碳与毒物的协同减排，但受成本和资源限制，其大规模部署缓慢。第三，从治理协同角度看，当前气候行动带来的健康协同效益（以癌症风险降低衡量）大约只有碳减排效益的一半，在某些地区甚至出现“降碳增毒”的背离现象。这凸显了当前以《巴黎协定》和《斯德哥尔摩公约》为代表的两套全球环境治理框架存在显著“脱节”。
这项研究的重要意义在于，它首次在全球和区域尺度上，量化评估了气候行动对钢铁行业UPOPs排放及相关健康风险的长期、系统性影响，揭示了单纯依靠气候政策可能无法实现环境健康公平的潜在风险。研究明确指出现有“碳中心”的转型路径存在盲区，亟需在技术研发（如强化废钢预处理、优化工艺抑制UPOPs生成）、风险管控（在高风险地区优先监测和保护脆弱人群）和全球治理（推动《巴黎协定》与《斯德哥尔摩公约》的指标互认、数据互联与政策协同）三个层面搭建桥梁。该研究为政策制定者提供了一个关键的定量依据，强调必须将“减碳”、“降毒”和“促进公平”作为平行的政策目标，通过设计“碳-健康”双重绩效框架，才能确保全球环境治理真正协同推进人类健康与公平。
