第一作者：朱婧雨，罗镇懿，孙婷婷
通讯作者：费璕瑺，仝欢欢，殷珂
第一作者通讯单位：南京林业大学
论文DOI：10.1038/s43016-023-00710-3
成果简介
日前，南京林业大学生物与环境学院殷珂团队与南洋理工大学费璕瑺、JFE工程公司的仝欢欢博士，在农林科学顶级学术期刊NatureFood上发表了题为"Cradle-to-graveemissionsfromfoodlossandwasterepresenthalfoftotalgreenhousegasemissionsfromfoodsystems"的研究论文。该文章的参与者还包括清华大学王笑楠教授与新加坡国立大学李文譞博士。该研究对供应链和垃圾管理系统中的食品损失与浪费(FLW)导致的温室气体排放进行了量化，并且对可通过政策和技术干预措施实现的温室气体减排进行了评估。
引言
大约有三分之一的食物在供应链中被丢失或浪费。FLW引发的温室气体排放有两个主要来源，一是来自损失或浪费的食品生产(包括储存、加工、分配和消费)的排放，二是来自FLW管理的排放(即垃圾管理系统)。垃圾填埋场处理(LFD)和垃圾场处理(DSD)是最常见的垃圾管理方法，而堆肥(COM)和厌氧消化(AD)环境效益较好，是很有前途的替代方案。
FLW隐含的从生产阶段到垃圾管理的温室气体排放尚未得到量化，人们对FLW管理所产生的温室气体排放量的全球分布知之甚少。本文中我们构建了一个全球粮食系统中FLW的物质平衡模型，包括国家和区域层面，估计了FLW通过不同供应链和垃圾管理阶段的温室气体排放——即"从摇篮到坟墓"。在整个研究过程中，我们确定并讨论了供应链和垃圾管理阶段减排的有利切入点。
图文导读
全球和特定国家的FLW隐含的温室气体排放量
图12017年全球食品系统中食品质量和温室气体排放量。a)7个区域和4种食品类别之间的食品质量和温室气体排放量；b)各食品类别的FLW供应链内隐含的温室气体排放量；c)FLW质量在各区域中所占的比例（%）。
2017年，全球食品系统在四种食品类别(谷物、豆类和其他产品，根茎类和油料作物，蔬菜和水果，肉类和动物产品)中产生了18.6±12.6GtCO2e。其中，肉类和动物产品排放量占据主导作用(11.53±8.12GtCO2e)。2017年，FLW供应链内隐含的温室气体排放量约为6.45±4.82GtCO2e(图1a)。
此外，我们计算出FLW垃圾管理隐含的温室气体排放量为2.84±1.03GtCO2e。FLW供应链内隐含的温室气体排放和与垃圾管理相关的温室气体排放总量占全球食品系统温室气体排放总量的一半(18.6±12.6GtCO2e)。中国、印度、美国和巴西的FLW温室气体排放占主导地位，这四个国家总共产生了全球供应链内隐含的温室气体排放的44.3%和垃圾管理相关的温室气体排放的38.0%。
由饮食驱动的供应链排放和废物管理
各区域的饮食模式对食物管理有影响，全球FLW供应链内隐含的温室气体排放中只有2.4%来自蔬菜和水果(图1b；FLW%=43.6-67.6wt%，图1c)，而肉类和动物产品占73.4%(图1b；FLW%=35.0-57.4wt%，图1c)。与肉类和动物产品的FLW供应链内隐含的大量排放相比,谷物、豆类和其他产品在所有地区垃圾管理相关的排放量中占主导地位，占总处理相关排放量的49.5-75.1%。值得注意的是，亚洲地区内谷物、豆类和其他产品的垃圾管理相关排放占到全球的35.4%。这些发现表明，植物性饮食对FLW温室气体排放的影响是显著的，但高度依赖于地区。
社会经济因素对FLW温室气体排放的影响
图2各国家各食品部门的GDP与温室气体排放量之间的相关性。a)FLW供应链内隐含的排放量；b)FLW垃圾管理相关的排放量；c)FLW物流相关的温室气体排放量。物流相关的排放代表从收获到零售的8个供应链阶段的温室气体排放。
垃圾管理相关的排放与东亚和东南亚地区、拉丁美洲和加勒比地区以及欧盟、北美洲和大洋洲地区的人均GDP呈负相关(图2b)，表明经济发展与这些地区的FLW温室气体排放有关。
人均温室气体排放量与人均GDP的比值(kgCO2eUS$−1)可以指代当地技术发展水平，当排放量与GDP比值越高，表示技术水平越高。当这一比例下降到约0.2kgCO2eUS$−1时，垃圾管理相关的排放量随着人均GDP的进一步上升而急剧下降，出现一个技术驱动的拐点(图2b)。但这种技术水平和排放量之间的趋势并没有出现在FLW供应链隐含的温室气体排放与GDP的相关性中(图2a)。除东亚和东南亚地区外，FLW物流中引发的温室气体排放与GDP呈正相关。
减排策略的结果
图3FLW温室气体减排策略的结果。a)FLW产量减少50%；b)，c)肉类和动物产品消费减少50%；d)FLW垃圾管理的进步，包括是否同时减少50%肉类和动物产品消费(根据2017年FLW的温室气体排放数据计算并与之进行比较)。
在全球范围内，将FLW产量减半将实现每年供应链内隐含排放减少3.23GtCO2e(图3a)。同样减少了进入垃圾管理的FLW，也将进一步减少垃圾管理的年度温室气体排放1.42GtCO2e(图3a)。与减半FLW产量的策略相比，肉类消费减半将导致供应链内隐含的排放量的减少(2.13GtCO2e，图3b)，而且肉类消费的减少(由谷物及蔬菜水果等补足日常需求的热量)将导致垃圾管理有关的方面排放增加219MtCO2e。
垃圾管理技术在限制FLW温室气体排放方面还发挥着另一个重要作用。50%AD或50%COM补充LFD的FLW管理技术的进步，将导致13.7%，14.8%的减排(图3d)。相对于2017年基线情景中垃圾管理相关的排放量，50%AD管理技术场景为46.8%-50.9%，50%COM管理技术场景为41.0%-48.2%(图3d)。如果与肉类消费减半的策略相结合，技术进步措施将不会获得额外的减排量(图3d)。
小结
基于所建立的全球FLW隐含的温室气体排放数据库，本文探讨了食品供应、物流基础设施和FLW垃圾管理系统中FLW及其排放的现状，报告了不同阶段FLW排放的分布，并且研究了各种政策和技术干预措施下的减排情况。在我们对各项减排策略的结果估算中，考虑了影响FLW减排的社会经济因素，如收入水平、饮食和技术可用性。研究表明，"从摇篮到坟墓"的食物损失和浪费所排放的温室气体占全球食物系统的温室气体排放总量的一半，供应链中的肉类和动物产品在降低温室气体排放方面起着重要作用，而谷物类垃圾管理相关排放较为显著。FLW隐含的温室气体排放依赖于地区，因此制定相关减排策略需要因地制宜。
第一作者：朱婧雨，硕士，现就读于南京林业大学生物与环境学院
罗镇懿，硕士，现就职于上海汽车集团股份有限公司
孙婷婷，硕士，现就读于南京林业大学生物与环境学院
