在中国城市快速清洁能源转型中，应对大气重金属污染需要更多努力

为什么城市空气与清洁能源关系到日常生活

许多人现在认为清洁能源可解决空气污染和气候变化问题，但它对城市空气中另一种隐匿危害——铅、砷、镉等有毒金属——的影响知之甚少。这些金属附着在我们呼吸的细小颗粒上，能随风长距离传播，并在人体和生态系统中长期累积。本研究考察了数百个中国城市向更清洁能源迅速转型，当前如何改变这些金属的排放，以及未来几十年还可能取得多少额外进展。

研究者想要探明的问题

中国以惊人速度扩展风能、太阳能、水电和核电，同时努力削减多种污染物。然而，大多数关于清洁能源使用的统计数据仅在国家或省级层面公布，关于重金属排放的详细数据也很稀缺。为弥补这一空白，作者构建了一个大规模的城市层面图景，覆盖2005年至2021年间的331个城市。他们建立了一种新方法以估算每个城市实际消耗的清洁能源，并将其与基于机器学习的四种关键空气重金属的空间图相结合。借助这些工具，研究者评估了能源转型迄今已减少了多少金属污染，以及在不同经济与技术路径下，到2060年未来排放可能如何变化。

中国城市能源使用的变化

在16年间，中国城市的最终能源使用总量翻了一番多，但其构成发生了显著变化。煤炭、石油和传统热电的份额下降，而天然气和清洁能源增长了六倍以上。太阳能和风能增长最快，尤其是2015年以后，城市清洁能源使用从约5,700万吨标准煤增至3.58亿吨标准煤。这一转变在各地并不一致。受国家政策推动的工业城市显示出特别高的清洁能源占比，西北、西南和南部的一些省份有城市超过17%的最终能源来自清洁能源。相比之下，北方和东北的许多城市仍大量依赖化石燃料，而且几乎所有城市的交通部门在清洁能源使用方面都远落后于其他部门。

迄今为止减少了多少有毒金属污染

在2015年至2020年间，所研究的四种重金属的总排放量从约9,806吨下降到5,776吨。当作者分解造成这一变化的驱动因素时发现，工厂和发电厂更清洁的污染控制技术发挥了主导作用，贡献了超过净减排量的100%，因为这些技术改进必须抵消经济增长带来的增量。能源效率的提升也有所贡献。相比之下，向清洁能源的转移仅减少了大约258吨金属，占总体减排的约6.4%。不同类型城市的受益也差异很大：非资源型城市以及产业与服务平衡的城市在相对幅度上获益更多，而以服务为主或产业结构不平衡的城市收益较小，且一些地区尽管使用了更多清洁能源，某些金属的排放反而上升。

在不同选择下的未来情景

为探讨未来前景，研究构建了数十种情景，结合不同速度的清洁能源推广与不同的经济社会变化路径。在这些未来情景中，重金属排放总体在本世纪中叶大幅下降，但具体轨迹更多取决于经济增长与效率改进，而非仅由清洁能源转型决定。在能源转型按常规路径推进的情况下，到2060年，清洁电力转型将减少约520吨金属，约占总体减排的十分之一。如果城市大幅加速清洁能源部署，并与技术进步、效率提高和发展方式转变紧密配合，这一协同效益可提升至约1,650吨，约占减排的30%。2021年至2040年期间被识别为关键窗口期，大多数额外减排仍可在此期间实现。

为何有些城市更为关键

研究显示，不是所有城市对未来潜在减排的贡献都相同。展望2060年在最雄心勃勃的路径下，北部、东部和东北的城市预计将实现最大的金属排放下降，尽管这些城市迄今在清洁能源推进上往往慢于西北和西南地区。这种不匹配表明，将更多清洁电力输送到这些高排放地区，同时提升当地太阳能和风能发电，可能带来显著的健康利益。与此同时，以服务业为主及产业结构不均衡的城市似乎需要更有针对性的支持，因为即便在强有力的国家政策下，它们的预计减排仍较为有限。

这对更清洁更安全的城市空气意味着什么

对非专业读者而言，核心信息是：清洁能源扩张有助于减少城市空气中的有毒金属，但仅靠它不足以完全解决问题。目前的大部分进展来自更好的污染治理技术和更高的能源使用效率，而经济活动增长又在推高排放。展望未来，如果清洁能源转型比当前计划更快推进，并与技术改进、减少能源浪费和引导向污染较低的产业等强有力措施结合，将能带来更大的健康收益。简言之，清洁电力是解决方案的重要组成部分，但要实现重金属污染的深度削减，还需在城市如何生产、运输和使用能源方面进行更广泛的变革。

引用: Yang, G., Zhang, G., Cao, D. et al. Mitigating atmospheric heavy metal pollution requires added efforts amid rapid clean-energy transitions in Chinese cities. Commun Earth Environ 7, 422 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03436-9

关键词: 清洁能源转型, 重金属空气污染, 中国城市, 可再生能源, 城市环境健康