全球生物资源消耗的绝对可持续性边界评估：基于生命周期评价与多区域投入产出分析

《Resources, Conservation & Recycling Advances》：Evaluation of global biotic resource consumption against absolute boundaries

本研究针对当前生物资源消耗是否处于可持续水平的科学问题，通过整合绝对边界与生命周期影响评价(LCIA)方法，评估了1995-2022年全球生物资源消耗状况。研究人员采用Exiobase多区域投入产出模型，结合五种绝对边界和四种LCIA方法，发现大多数边界已被突破。研究强调了建立统一的科学基础边界的重要性，为生物资源的可持续管理提供了方法论支撑和实践指导。

　　

随着全球人口增长和气候变化压力加剧，人类对生物自然资源的依赖日益增强。生物资源不仅为人类提供食物、能源和健康等基本需求，还在减缓温室气体排放和保障粮食安全方面扮演关键角色。然而，当前生物资源的消耗是否处于可持续水平，以及如何科学评估其消耗状况与地球承载能力的关系，成为可持续发展领域亟待解决的重要科学问题。

传统上，生物资源的可持续性评估多依赖于质量基础的指标，但这些指标往往无法准确反映资源消耗对生态系统产生的实际影响。此外，现有的绝对边界提案在资源覆盖范围、指标选择和保护价值基础上缺乏共识，导致评估结果的可比性和科学性受到限制。正是在这一背景下，来自法国圣埃蒂安矿业学校的研究团队在《Resources, Conservation 》期刊上发表了他们的最新研究成果。

研究人员采用了一套系统的方法论框架，将生命周期影响评价(LCIA)方法与绝对边界概念相结合。他们首先回顾并筛选了现有的五种全球生物资源绝对边界提案，包括联合国环境规划署(UNEP)和Bringezu等提出的边界方案。随后，研究团队选择了四种代表性的LCIA方法：CEENE(自然环境中提取的累积?)、太阳能需求(SED)、基于NPP(净初级生产力)的方法和基于HANPP_LUC(土地占用导致的人类净初级生产力占用)的方法。

研究的关键创新在于将Exiobase多区域投入产出(MRIO)模型与LCIA方法相结合，实现了从1995年至2022年全球生物资源消耗的全面评估。通过构建绝对可持续性比率(ASR)，研究人员能够量化当前消耗水平与可持续边界的差距。

在技术方法层面，研究团队采用了多步骤的分析策略：首先对绝对边界进行资源覆盖分解和映射；其次筛选并适配LCIA方法至Exiobase框架；然后基于消费核算方法量化全球生物资源消耗；最后通过特征化矩阵将边界和消耗转化为可比较的LCIA指标。

研究结果显示，无论采用质量基础还是LCIA基础的控制变量，大多数现有边界都已被突破。从时间趋势看，全球生物资源消耗在1995年至2011年间增长了1.3倍，考虑至2022年的预测后增长达到1.7倍。到2011年，消耗水平已经超过了最具雄心的2050年边界，预测表明到2022年连相对宽松的"减半情景"边界也将被突破。

区域分析揭示了显著的空间异质性。中国、印度和非洲地区(WF)是生物资源消耗的主要贡献者，2011年占全球消耗的36%。而从人均视角看，卢森堡(15.3吨/人)与印度(1.6吨/人)之间的差距超过11倍，且这一差距在预测期内持续扩大。边界收敛路径分析表明，实现可持续性需要工业化国家大幅减少人均消耗，同时允许发展中国家适度增加消耗。

不同LCIA方法揭示了各自独特的环境影响格局。CEENE和基于NPP的方法强调了非洲地区(WF)耕地占用的重要性，而HANPP_LUC方法则因考虑实际NPP而显示出更复杂的地理分布特征。值得注意的是，基于HANPP_LUC的方法在某些地区显示出负值影响，表明这些地区的土地生产力超过了参考状态，这一发现对方法的适用性提出了重要问题。

从核算视角看，消费基础的核算方法重新分配了区域责任。欧盟在考虑跨境影响后成为仅次于非洲地区的第二大贡献者，凸显了国际贸易在生物资源消耗中的重要作用。产品层面分析表明，食品相关产品是环境影响的主要驱动因素，在不同LCIA方法中贡献率从29%到64%不等。

研究的讨论部分深入剖析了现有边界方案的局限性。这些边界大多基于规范性减排目标而非生物物理推导，其环境相关性存在不确定性。质量基础的控制变量无法体现生物资源消耗的影响路径，而资源核算方法(RAM)衍生的控制变量则过度关注可用性而忽视了生物资源的特定脆弱性。

研究人员建议，未来应基于明确的保护价值定义科学基础的边界，并开发能够更好捕捉生物资源特异性和地理变异性的控制变量。同时，需要重新定义供应链，将生物资源消耗引导至潜在环境影响较低的地区。

这项研究的重要意义在于为生物资源的绝对可持续性评估提供了方法论框架，揭示了当前消耗模式的不可持续性，并指出了实现可持续性的路径方向。通过将LCIA方法与多区域经济模型相结合，研究为政策制定者提供了更科学的决策支持工具，有助于在全球范围内实现生物资源的公平和可持续利用。然而，研究也指出，要建立真正科学基础的生物资源边界，仍需在保护价值定义、控制变量选择和空间分辨率提升等方面进行深入探索。