Nature Sustainability | 揭示减缓气候变化与水资源短缺风险的协同路径

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原文信息

标题：Synergistic Pathways to Mitigate Climate and Water Scarcity Risks

减缓气候变化与水资源短缺风险的协同路径

作者：Haodong Lv, Jizhe Li, Kai Li, Jingli Fan, Jing Meng, Klaus Hubacek, Xian Zhang*

第一完成单位：中国21世纪议程管理中心

发表期刊：Nature Sustainability

发表日期：2026年6月19日

DOI：10.1038/s41893-026-01880-1

导读

中国21世纪议程管理中心首席科学家 张贤研究员团队在《Nature Sustainability》期刊上发表题为“Synergistic Pathways to Mitigate Climate and Water Scarcity Risks”的研究论文。本研究提出将碳捕集与封存技术（CCS）同强化深部咸水开采技术（EWR）相结合的CCS-EWR路径，构建高分辨率煤电源汇匹配模型，系统评估中国煤电部门在2025-2060年间的碳减排潜力、水资源增量、区域再分配效应与经济可行性，实现了从电厂、封存场址到区域水资源再配置的系统刻画，揭示了CCS-EWR将碳-水权衡转化为碳-水协同的技术机制与政策价值，为能源安全、气候变化减缓和水资源保障提供可量化的系统解决方案。

图1. 电力系统能-碳-水协同的概念框架

引言

能源安全、气候变化与水资源短缺相互交织，构成低碳转型过程中必须统筹应对的系统性挑战。煤电部门既是保障电力安全的重要基础，也是深度减排的关键对象；然而，传统碳捕集与封存技术在降低二氧化碳排放的同时，可能增加额外用水压力，尤其在水资源紧张地区形成新的环境约束。本研究通过整合中国煤电厂、发电机组、地质封存场址、候选管网、水资源禀赋和工业水价等多源高分辨率数据，构建了面向煤电部门的CCS-EWR源汇匹配与综合评估框架，系统识别了中国煤电低碳转型中兼具碳减排、水资源增量和经济可行性的协同路径。

结果分析

（一）CCS-EWR实现煤电减排与水资源增采协同

研究发现，到2030年，中国约461座煤电厂具备CCS改造条件，对应装机容量约567.4 GW，年CO2封存潜力可达1.6 Gt；2025-2060年，CCS累计减排潜力约为62.8 Gt。更重要的是，EWR累计取水量可达94.6 Gt，约相当于南水北调中线水源丹江口水库库容的3.3倍，也接近其十年调水总量；扣除CCS额外用水后，蓝水净增量仍可达到54.6 Gt。这表明，CCS-EWR可将煤电低碳转型中的碳-水权衡关系转化为碳-水协同关系。

图2. 2025-2060年CCS-EWR的取水量和耗水量变化

（二）CCS-EWR重塑区域水资源再分配格局

研究表明，CCS源汇匹配不仅决定CO2运输和封存路径，也会驱动水资源增量的空间再配置。2030年，绝对缺水地区通过CCS-EWR可获得约768.7 Mt/yr额外水资源，是最主要受益区域；安徽、河北、河南、江苏、新疆、内蒙古和湖北等省份表现出较高水资源获取潜力。结果表明，CCUS基础设施规划应同步纳入碳源分布、封存场址、水资源禀赋和区域产业用水需求。

图3. 基于高分辨率源汇匹配模型的CCS-EWR区域水资源再配置

（三）EWR显著提升CCS项目经济可行性

研究进一步发现，2030年EWR淡化成本约为0.46美元/吨水，低于部分跨流域调水和海水淡化方案。由于回收水可作为工业用水形成收益，EWR能够在一定程度上补偿CCS成本。在适当碳价和政策激励条件下，CCS-EWR年利润最高可达3.71亿美元，其中水资源紧张地区贡献主要收益。这说明，EWR不仅是CCS的水资源补偿环节，也可能成为推动CCS规模化部署的重要经济支撑。

图4. EWR提升CCS经济可行性的成本收益分析

结论

煤电转型正从单一减排转向能-碳-水协同，CCS-EWR提供了兼顾能源安全、碳减排和水资源保障的系统性方案。CCS水资源效应正从用水约束转向水资源补偿，是将EWR纳入CCS系统边界后，CO2封存可通过深部咸水置换形成工业可用水，进而抵消甚至超过CCS额外用水。这不仅改变了传统CCS“减碳但耗水”的单一认知，更揭示了碳封存与水资源增量之间的协同机制。值得注意的是，CCS-EWR的综合效益具有显著区域差异，应优先布局缺水且具备封存条件的地区，本地捕集、本地封存和本地增水更有利于形成工业用水补偿和区域可持续收益；而对于水资源相对丰富但封存条件不足的地区，则需强化节水技术、冷却系统优化和跨区域源汇协同，避免形成新的碳水权衡。

作者简介

通讯作者

张贤，博士、研究员，联合国科技促进发展委员会主席，中国21世纪议程管理中心首席科学家、气候变化处/国际合作处处长，中国可持续发展研究会气候变化工作委员会主任，长期从事气候变化、低碳技术与CCUS发展战略研究。在Nature Climate Change、Nature Reviews Clean Technology、Nature Sustainability、Nature Communications等国内外权威期刊发表论文150余篇，出版著作20余部，主持或参与国家、省部级及国际合作项目60余项。入选国家高层次人才特殊支持计划，国家万人计划“青年拔尖人才”，全球前2%顶尖科学家，担任第五次气候变化国家评估报告编写工作办公室秘书长、政府间气候变化专门委员会第七次评估报告（IPCC-AR7）主要作者协调人。

第一作者

吕昊东，博士，清华大学/中国21世纪议程管理中心博士后，北京物资学院经济学院/系统科学研究院助理教授/讲师，入选北京市科协青年人才托举工程。主要从事碳中和技术评估、气候变化与可持续发展等研究。在Nature Sustainability、iScience等国内外期刊上发表论文20余篇。作为研究骨干主持或参与国家和省部级项目10余项。参编研究报告/书籍8部，《第五次气候变化国家评估报告》专题报告主要作者。执笔多篇国家咨询报告被中办、国办采纳并获批示。

李吉喆，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院助理教授/讲师，研究方向为气候变化建模和低碳技术评估。主持国家自然科学基金青年科学基金项目、国家资助博士后研究人员计划等国家和省部级项目4项。累计发表学术论文20余篇，其中以第一作者（含共一）在Nature Sustainability，iScience等Nature和Cell子刊发表论文11篇。现担任IPCC AR7章节科学家、《第五次气候变化国家评估报告》专题报告六主要作者、Mission Innovation碳移除使命中方秘书处成员，npj期刊Environmental Social Science客座主编。

引用格式

Haodong Lv, Jizhe Li, Kai Li, Jingli Fan, Jing Meng, Klaus Hubacek, Xian Zhang, 2026. Synergistic pathways to mitigate climate and water scarcity risks. Nat Sustain. https://doi.org/10.1038/s41893-026-01880-1