原创 One Earth CellPress细胞科学

Earth science
资源开采和经济增长的紧密结合创造了令人难以置信的财富,但这是有代价的。切实施行循环经济势在必行。鉴于目前的经济系统惯性和激励结构,循环性不会自动产生;需要政策和新的激励措施,使这些复杂的网络与可持续发展目标保持一致。这是学术界、企业界和实践者之间跨学科研究的沃土,也是One Earth期待在未来几年特别关注的一系列研究。

开采。消费。丢弃。重复。这是我们以物质世界为核心的日常节奏,却也是我们应该迫切逃离的节奏。
我们的日常生活充斥着琳琅满目的商品、产品、东西。你身上的衬衫,离不开手的智能手机,以及你享用的每餐饭 – 制造它们的原材料无一不源于地球,并经过提炼、制造、供应的过程,从生产者逐步传递到消费者的手中。这种物质商品的线性流动为我们的经济提供了燃料,几十年来,资源开采和经济增长的紧密结合创造了令人难以置信的财富,但这是有代价的。
我们所采纳的“开采、制造和丢弃”的经济模式,在每个阶段,都会对自然世界产生深远的负面影响。它是环境退化的主要驱动力,造成了全球90%以上的生物多样性损失和水资源紧张,以及全球一半的温室气体排放,更不用说对空气、土壤和水珍贵自然资源的污染了。
土地退化、森林砍伐、水资源枯竭、有毒化学品的排放、空气中的颗粒物等等,都是资源开采和制造的结果。在产品生命周期的最后,当产品因为新的流行趋势被主观的认为超过了它们被设计的“用途”,或者因生产过剩导致的产品闲置,这些不再被我们需要的产品被弃置在各种垃圾填埋场,并最终流向逐渐成为人类垃圾汤的海洋中。
每年,超过5000万吨的电子设备被丢弃;与现有的1.5亿吨的垃圾一起,800万吨塑料流入海洋,;超过三分之一(13亿吨)的食物在垃圾箱、仓库或运输工具中腐烂(而世界上仍有10%的人在挨饿);还有75%的不需要的食物、未使用和未售出的纺织品被运往垃圾填埋场或被焚烧。
随着全球中产阶级的增加,需求持续增长。2000年以来,资源开采率逐年提高。如果保持现行经济模式,到2060年,资源开采量可能翻一番,达到令人担忧的1900亿吨/每年。这将需要相当于至少三个地球来维持我们许多人已经习惯的生活方式。
很明显,这样的未来是不可持续的。事实上,我们已经开始感受到影响。随着各种自然资源库存枯竭,不同资源的供应风险正在显现。大宗商品价格波动处于历史高位。全球经济已经变得过于依赖资源开采。正如Crona等人在其Commentary所讨论的,从海鲜的角度来看,随着对资源的需求持续上升,我们的供应体系可能会面临深刻的转变。这种转变也可能损害到迫切需要的减少碳排放的努力,从而加剧环境压力。
为了避免环境进一步恶化,并确保与生产和消费有关的环境外部性的负担不会不公平地分配,需要进行变革性的转变。目前,商品需求主要由高收入国家推动。世界上最富裕的国家平均消耗的材料是最贫穷国家的十倍。原材料是从低收入和中等收入国家提取和加工的,在这些国家造成的污染仍然存在。一旦这些货物在全球北方被消费和丢弃,废物就被送回全球南方处理。
如果没有立即的变革,过度开采地球有限的资源和浪费性的加工将危及每一个可持续发展目标(SDG)以及我们对可持续和公平未来的任何希望。唯一可行的解决办法是使经济增长与对自然资源的依赖脱钩,并采取更为循环的做法。
制造闭环
循环经济的概念已经有几十年的历史了,但是随着经济线性系统的有害影响,切实施行循环经济势在必行。在循环经济中,产品实际上是永存的,废物被消除了。材料、产品和系统的设计使货物的使用率大大提高。在这里,产品的生命没有尽头,只有轮回作为新一代产品的原料。消费者成为生产者。租用、修理、升级和退货服务取代了货物的永久销售。制造业的动力来自可再生能源。循环经济将从产品中获得更大的价值,促进经济繁荣,减少资源开采和排放。从纸面上看,这是一个无需考虑的问题。但实际上,它却从未被认真考虑过。事实上,根据2020年的循环差距报告,目前世界的整体循环率比两年前减少了0.5%。
好消息是,人们对这一问题的认识正在增强。资源枯竭和大宗商品价格波动正在扭转局势;全球南方国家,长期以来被全球北方用作废物倾倒地,对接受废物的抵制迫使北方重新考虑废物处理做法。Sarkis等人在他们的Commentary中也讨论到,新冠病毒暴露出的供应链脆弱性催生了我们对未来经济模式变革的更多考量。
然而,尽管一些公司正在开拓创新的循环经济模式,但现实世界中的例子仍然寥寥无几。这部分是由于我们巨大的全球价值和供应链的性质。为了获得竞争优势,企业长期以来一直在寻求在每一个可能的机会增加其原材料的价值。这导致了由无数参与者和合作伙伴组成的级联产品和复杂的制造和供应网络,每个参与者通常寻求增加自己的收入,而对整体经济链中的其他人几乎没有兴趣了解,或者没有足够的个人影响力来推动变革。在本期中,dos Reis等人探讨了巴西大豆供应链,以证明某些供应网络比其他供应网络更有弹性,因此更容易随着时间和空间重新配置,以响应可持续性要求。但并非所有商品都是如此。
为了成功实现循环经济,供应链合作伙伴必须考虑制造业上游和下游的整个价值链和产品的整个生命周期。逆向物流必须设计成产品。废物处理流应重新加工成更高价值的产品或原料。伙伴关系必须建立在信任的合作、透明度以及数据和信息的交换之上。包括人工智能、云计算和大数据分析在内的新兴技术正在揭示令人兴奋的机遇。在Moran等人的Commentary中,演示如何使用遥感和机器学习技术提高供应链影响数据的精度和准确性,从而实现更有针对性和有效的缓解措施。
但是,鉴于目前的经济系统惯性和激励结构,循环性不会自动产生;需要政策和新的激励措施,使这些复杂的网络与可持续发展目标保持一致。许多人都在呼吁以科学为基础的目标和门槛,以便在资源可用性和全球边界的背景下,更准确地评估企业绩效和可持续性。这是学术界、企业界和实践者之间跨学科研究的沃土,也是One Earth期待在未来几年特别关注的一系列研究。
目前,“开采、消费、废弃、重复”的鼓点还在继续,但变化的迹象也不断呈现。欧盟是一个人口稠密但资源贫乏的实体,正在大力投资循环经济概念。大型企业也开始展示他们的弹性供应链。重要的是,消费者越来越多地要求更透明、更环境友好、更可持续的产品。转型当然不会一蹴而就,但如果我们继续走目前的无限开采、无情弃置的线性道路,即使化石燃料能源系统完全转型,未来也不会有100亿人在我们的地球上过上可持续、公平的生活。


长按识别上图中的二维码或
点击文末“阅读原文”查看本期全部内容
本期 One Earth提到 ,资源开采和经济增长的紧密结合创造了令人难以置信的财富,但这是有代价的。切实施行循环经济势在必行。鉴于目前的经济系统惯性和激励结构,循环性不会自动产生;需要政策和新的激励措施,使这些复杂的网络与可持续发展目标保持一致。这是学术界、企业界和实践者之间跨学科研究的沃土,也是One Earth期待在未来几年特别关注的一系列研究。
我们特意为大家精选了发表在 One Earth 2020年7月刊的18篇文章,供大家详细了解。

商品贸易是全球经济的核心,但也与社会环境影响有关,例如破坏森林,特别是在生产国。了解商品的地理来源模式以及地方和行动者之间的商业关系如何影响土地利用动态、社会经济发展和环境退化,这一点至关重要。本文提出了一个概念和方法来分析商品供应链的地理粘性,即供应网络配置随时间和扰动的维持。研究者发现,市场份额最大的巴西大豆贸易商表现出更为顽固的地理采购模式,并且生产地和贸易商之间的供应网络配置在随后几年变得越来越具有粘性。理解贸易粘性对于供应链的责任至关重要,因为它直接影响到零森林砍伐承诺的有效性。

2. 原创研究:关键稀土元素与全球风电野心不匹配
风力发电需要在全世界迅速扩张以稳定我们的气候。然而,人们越来越担心稀土元素(主要是钕、镨和镝)的供应与全球风电扩张之间的冲突。本文提供了一个动态的,技术丰富的,区域性的方法来探索到2050年在四个公认的气候情景下世界十个地区之间的冲突。分析发现,在2050年雄心勃勃的全球风力发电目标的推动下,可再生能源需求的大幅增长,如果不将再生产扩大11至26倍,就无法实现。从长期来看,材料回收和效率、生产扩张和技术创新有助于缓解再供应短缺。然而,现有的全球再供应结构,加上日益加剧的地缘政治和环境限制,可能会抑制风电的快速扩张,这就要求全球合作,以发展可持续和负责任的稀土供应链。

3. 原创研究:强烈的气候变暖将显著增加农田氨挥发并威胁粮食安全和生态系统健康
农田施肥造成的氨(NH3)损失具有显著的环境和经济后果。利用一个综合模型,该研究表明,在气候变暖的情况下,到本世纪末,仅由于气候变化,美国农田NH3排放量将增加约80%,对农作物生产、空气质量和生态系统健康构成严重威胁。作者发现,将气候适应性农业管理实践与可实现的缓解措施相结合,可以完全抵消气候变暖导致的NH3排放增量,并改善作物产量、空气质量和生态系统健康。

4. 前瞻文章:处于十字路口的中国 – 中国海产品生产和消费变化分析
中国是全球海鲜生产、消费和贸易的重要参与者。鉴于这种主导地位,中国人对吃什么海鲜,以及如何和在哪里采购海鲜的选择,对中国和世界其他国家来说都越来越重要。这一观点使用跨学科的方法来探讨这一问题,并讨论了可能的轨迹和对未来建模工作、全球环境可持续性和海产品供应的假设的影响。本研究通过对现有统计数据的审查,概述了中国2030年预计的国内海产品生产和消费,并结合中国的主要政策目标、消费趋势和主导政治叙述对这些数据进行了定性评估。分析显示,到2030年,中国的海鲜消费量可能超过国内产量。为了解决海产品缺口,中国可能会尝试增加国内淡水和近海水产养殖,增加海产品进口,可能扩大远洋渔业,并在海外投资海产品生产。
长按识别上图中的二维码阅读论文
5. 前瞻文章:生物塑料的意外副作用:碳、土地和水的足迹
塑料对环境的影响已成为一个重要的政治和学术课题。塑料的主要应用之一是包装,这是一种使用寿命极短的产品,会导致各种各样的环境问题。从这一角度来看,我们将着眼于用生物塑料替代欧洲包装用石化塑料的潜在环境后果(温室气体排放量、土地和水足迹)。这项研究是基于对生命周期影响评估研究的回顾和评估这种替代的足迹的额外计算。结果表明,目前看来用生物塑料代替所有的石化塑料包装是不可行的,因为这将不可避免地导致土地和水资源的大量增加。除非我们找到减少塑料需求的方法,否则阻止塑料污染的大部分努力可能证明是暂时的和不充分的。

6.前瞻文章:开发基于细胞的鱼类技术需要一个更加开放的方法 – 从斑马鱼开始
全球对鱼类的需求正在上升,预计在未来几年还会增加。然而,由于野生动物资源枯竭、自然资源需求和环境影响的担忧,捕捞渔业和鱼类养殖的传统方法是否能够满足这一增长的需求还存在不确定性。一个提议的补充解决方案是直接从鱼细胞中制造出与细胞型鱼相同的肉。超过30家企业正在竞相广泛地开发基于细胞的肉类,但该领域缺乏共享科学知识的基础,这可能会延缓进展。本文建议采取一种以研究为重点、更加开放和协作的方法来开发以瘦鱼为目标的细胞型鱼肉,斑马鱼是一种不太可能但非常有吸引力的加快研发的候选品种。尽管仍有大量的工作要做,但基于细胞的肉类技术将被证明是一种更有效、资源消耗更少的生产瘦肉精的方法。

7.前瞻文章:整合生命周期和影响评估以绘制食品的累积环境足迹
供给不断增长、日益富裕的人口,同时限制粮食生产的环境压力,是社会面临的主要挑战。了解粮食生产的位置和规模是应对这一挑战的关键,因为各种粮食生产类型的压力差别很大。将生命周期评估中的数据和模型与人类活动累积环境影响图(以下简称累积影响图)相结合,提供了一种强有力的方法,可以在空间上以一致和全面的方式绘制粮食生产的累积环境压力图。然而,这些方法尚未结合起来。通过综合生命周期评估和累积影响绘图方法,我们为全面和累积地绘制与粮食生产系统相关的环境压力(如温室气体排放、空间占用和淡水利用)提供指导。这种空间方法能够量化当前和未来潜在的环境压力,这是决策者制定更可持续的粮食政策和做法所必需的。

8.前瞻文章:科学与工业合作:是走辅路还是高速公路通向海洋可持续未来?
科学家与私营部门合作建立一个可持续的海洋有着巨大的、尚未开发的潜力。这种合作的重要性是国际对话和声明中经常强调的,这一点已纳入可持续发展目标,并得到著名商界领袖和科学家的支持。但是,不加批判地拥抱科学与工业的合作是无益的,对海洋科学家积极参与私营部门所能带来的好处和陷阱进行坦率的反思也很少。从这一角度来看,我们借鉴我们在世界不同地区与海洋工业合作的集体经验,反思这对我们的工作产生了怎样的影响,这些合作产生了哪些影响,以及为使这种伙伴关系变得更加普遍而需要克服的障碍。在这样做的过程中,我们希望帮助新一代的海洋科学家探索与工业界的合作,作为开发和扩大海洋可持续性解决方案的途径。

9.前瞻文章:扩大可持续性转型的解决方案
可持续性转型的主要挑战是扩大成功的解决方案。向上扩展需要公共、私人和民间社会行动者联合起来,使他们的动机一致。提升规模的途径可能包括利用主导企业的市场力量,将成功的举措纳入公共政策,或通过私人努力加强政府主导的变革。各行为体同意合作利用其互补能力,例如,政府政策促进私人行动,市场激励奖励进步行为体,而政府制裁则惩罚落后者,行为者承担政策周期的不同任务,大型参与者吸收和传播先锋努力。为了实现持久的影响,提高解决方案的规模以实现可持续性,必须在关键参与者之间持续保持激励的平衡。本文确定了成功扩大规模的一般经验教训,这些经验教训提供了关于激励行动者、设计持久成功的合作以及纳入发展中国家关切的重要性的见解。

10.反思文章:面向欧盟的可持续食品体系:来自社会科学的见解
欧洲科学院政策咨询(SAPEA)是欧盟委员会科学咨询机制的一部分,它发表了一份证据审查报告,总结了为欧盟寻求可持续食品体系的社会科学研究。本文对其主要发现进行反思,并梳理出该文件为科学家和决策者提出的基本问题。

11.评论文章:从卫星到供应链:将地球观测与经济决策联系起来的新方法
全球供应链将消费对环境和社会的影响转移到偏远地区。这种不透明性挑战了许多可持续性目标。为了帮助企业和政府实现更可持续的供应链,新方法正在使用空间数据和机器学习技术,将地球观测数据与传统经济工具联系起来。

12.评论文章:克服无知的傲慢:气候冲击的COVID-19供应链经验教训
2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行的影响让我们想起了我们对无知的傲慢。社会遭受了苦难。我们也伤痕累累。但终归是正在变得开明。COVID-19的教训能帮助我们避免在未来的气候冲击中重蹈覆辙吗?本文从供应链的视角出发,讨论如何通过务实的行动来提高对气候冲击的恢复力。

13.评论文章:电子废物的来源和流向
在十年到二十年内,消费者每年丢弃的电子设备的总数量可能超过1亿吨。然而,在电子产品的开采和制造过程中,“上游”会产生更多的污染和废物。避免和减少污染和浪费必须在消费者拿到设备之前就开始。

14.评论文章:使时尚可持续:浪费与集体责任
时尚是一个不断发展的行业,但对廉价、快速时尚的需求却有着很高的环境足迹。一些品牌通过创新来减少浪费,提高回收率,并鼓励升级换代。但如果我们想让时尚更具可持续性,消费者和产业必须携手合作。
长按识别上图中的二维码阅读论文
15.评论文章:COVID-19与气候紧急事件:全球农产品系统是否存在共同的起源和解决方案?
2019年冠状病毒(COVID-19)大流行和气候紧急状况是人类社会不可持续性和不健康星球复原力下降的毁灭性症状。在这里,作者讨论了COVID-19和气候紧急事件是否有相同的潜在原因,因此有着共同的解决方案,以及它们是否根源于一个正在崩溃的全球农产品系统。

16.评论文章:整合生物医学、生态学和可持续性科学来管理新出现的传染病
全球化通过国际贸易和运输加速了微生物的动员。人口的增长、连通性的增加和快速的城市化都加剧了人畜共患疾病大流行的风险。全球问题需要全球性的解决方案,特别是在生物医学科学、全球生态学和可持续性方面的国际研究的协调。

17.声音:使购买力与可持续生产和消费保持一致
政府和企业有机会通过将购买力转向对环境负责的供应网络,引导向可持续消费和生产的过渡。但这需要关于复杂的全球供应网络的可靠信息。政府和企业需要哪些信息和决策支持工具来推动这一转变?

18.视觉地球:急转
用艺术家的话说,塑料是人类世、首都新世的地质标志,更深刻的说法是,直立人时代:“孤独的时代”(E.O.威尔逊)。塑料的生产、传播和无情的来世促成了地球目前的第六次大灭绝。Swerve(急转)艺术作品包含了500多块漂泊的海洋塑料,它们是从世界各地的海滩和海洞中费力地取出的。它的标题预示着一场即将到来的气候危机,2019年的飓风Michael(迈克尔)在登陆南卡罗来纳州默特尔海滩的艺术博物馆前最后一刻突然转向近海,这件作品就是在那里安装的。



Volume 3 Issue 1
Jul 24, 2020
关于One Earth
作为Cell Press细胞出版社旗下地球科学类的首本期刊,One Earth的创刊标志着我们正式涉足环境科学研究。作为Cell的姊妹刊,One Earth致力于发布顶级原创研究,并通过专业的编辑团队提供公平、快速和严格的同行评审流程(长按识别下图中的二维码访问One Earth期刊主页,了解更多详情)。

