引用格式: Zhao, C., Wang, Y., Lian, Z., Zhang, Z., Ma, S., Matsubae, K. 2024. Agricultural plastic pollution in China: Sources, supply chain drivers, and mitigation strategies. Sustainable Horizons 11, 100102.
近期，日本東北大学松八重一代教授和张政阳助教团队与英国伦敦大学学院、北京师范大学、兰州大学团队等在 Sustainable Horizons 联合发表研究文章，探讨了中国农业塑料污染的现状、来源、减轻潜力及经济权衡，并提出了未来研究的方向。
研究背景
Background
Graphical Abstract
中国每年的农业塑料污染量达到570千吨，污染主要源自农业生产中广泛使用的地膜、特定的果蔬生产方式以及地理分布因素。地膜在农业生产中起到保温、保湿、除草等作用，但使用后若不及时回收，便成为土壤和水源中的污染源。同时，果蔬生产过程中对塑料包装和薄膜的大量使用，也加剧了污染问题。农业塑料污染对环境和生态系统构成了严重威胁。塑料残留物在土壤中积累，影响土壤肥力和作物生长；在水源中，它们或释放有毒物质，威胁水质；这些塑料还易被生物误食，损害生物多样性。
近年来，随着对农业塑料污染问题的认识加深，世界各国的研究者开始致力于深入了解农业塑料的毒性排放、转移、分解过程，以及其对环境和生态系统的影响，同时也在积极探讨减轻农业塑料污染的策略和经济权衡，以期找到可持续发展的农业解决方案。
研究方法
Method
农业塑料污染是指与农业活动相关的塑料因损坏、降解或丢弃等原因而泄漏或损失，最终进入陆地或水生环境。为了深入探究中国农业塑料污染的现状，研究团队收集了全国各省份的农业塑料使用数据和损失情况，涵盖了塑料地膜、化肥袋、农药容器等多种农业塑料产品。为了更精确地分析农业塑料污染，研究团队构建了一个估算框架，充分考虑了不同塑料产品的使用寿命、适用性和数据的可获得性（图1）。在此基础上，团队结合各省的农业活动水平、塑料使用强度和残留率，对各省的农业塑料损失进行了详细估算。此外，研究还采用了嵌套的中国-全球多区域投入产出（Multi-regional input-output, MRIO）数据集，通过梳理农业塑料污染背后的复杂供应链关系，以全面分析国内和国际贸易及消费对中国农业塑料污染的影响。
Fig. 1. Framework for estimating agricultural plastic pollution in China.
研究团队还进一步探讨了减轻农业塑料污染的潜力及其经济成本，设定了两种减轻污染的情景：一是使用更厚的地膜，二是使用聚丁二酸乙二酯-对苯二甲酸乙二酯（Polybutylene adipate-co-terephthalate, PBAT）基生物降解塑料膜，并评估了这些情景下污染减轻的潜力和相关经济成本。
结果与讨论
Result and Discussion
研究发现，蔬菜、果树种植及水产养殖是中国农业塑料污染的主要来源，省份间污染水平差异明显，新疆、山东、福建等省份的污染情况尤为严重（图2）。使用20µm的厚地膜相比10µm的标准地膜能显著提高回收率，降低残留。而PBAT基生物降解塑料膜虽成本较高，但在部分省份减污效果较好。
Fig. 2. Source (a) and spatial pattern (b) of Chinese agricultural plastic pollution.
在评估减轻污染策略的效果时，必须兼顾经济成本与地区的可接受性（图3）。为了推动环保农业塑料的使用，建议政府出台相关政策进行鼓励，并加强监管以确保政策的实施。此外，跨部门协作和信息公开对于理解和应对农业塑料污染至关重要。通过跨部门合作，可以更全面地理解污染问题，制定更有效的解决方案。而信息公开则能增强透明度，让社会各界共同参与到监督和减轻污染的行动中来。
Fig. 3. Domestic and international final demand drivers by location (a) and sector (b) of agricultural plastic pollution in China.
总结与展望
Summary & Prospect
本研究揭示了中国农业塑料污染的严重性和主要来源，以及使用不同方法减轻污染的潜力和经济权衡。结果表明，不同地区的农业塑料污染程度和减轻潜力存在差异。尽管一些策略有助于减轻污染，但相关的经济成本也需要被纳入考虑范围。为了平衡环境保护和经济发展，未来需要更深入地研究农业塑料污染的长期生态影响，继续探索更具成本效益的污染减轻方法，如改进农业实践、推广循环农业等，并加强政策引导和支持。
研究团队建议，应加强国际合作，共同应对全球性的农业塑料污染问题，推动全球农业的可持续发展；鼓励政策制定者采取积极措施，如提供补贴、税收优惠等，以鼓励农民使用更环保的农业塑料产品；加强农业教育和培训，提高农民对农业塑料污染问题的认识和责任感；推动建立农业塑料回收和再利用体系，以减少塑料浪费和污染。未来的研究应促进不同学科之间的合作，如环境科学、经济学、社会学等，以更全面地理解和应对农业塑料污染问题。
致谢
Acknowledgement
This work was funded in part by the JST–COI–NEXT program [grant number: JPMJPF2110]. We are grateful to W. Takayanagi for the creation of graphical abstract. C.Z. gratefully acknowledge financial support from China Scholarship Council.
Chuan Zhao: Postdoctoral Researcher at Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University. His main research interest is environmental impact assessment related to microplastic pollution and its management.
Yafei Wang: Professor at School of Statistics and Institute of National Accounts, Beijing Normal University. Her main research interests are data analytics and data science.
Zhongmin Lian: Young Research Fellow at Lanzhou University; received M.Sc. from University of Chinese Academy of Sciences and Ph.D. from Beijing Normal University. Topics interested include migration and transformation of the environmental contaminants at different scales and their ecological and environmental effects.
Zhengyang Zhang: Assistant professor at Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University. Her main research interests are around supply chain analysis of agricultural and mineral resources along with waste management.
Shijun Ma: Doctoral degree candidate at The Barlett School of Sustainable Construction, University College London. His-main research interest is the municipal solid waste informatics.
Kazuyo Matsubae: Professor at Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University. Her main research interests are industrial ecology, particular expertise in materials flow of phosphorus, and input-output analysis .
東北大学（Tohoku University），简称東北大，本部位于日本宫城县仙台市，日本国立大学之一，世界知名研究型大学，日本东北地方最高学府，涵盖文、理、工、医、农各科。東北大是日本旧帝国大学、指定国立大学、超级国际化大学计划A类、八大学工学系联合会、学术研究恳谈会、世界顶级科学研究中心计划、卓越研究生院计划、领先研究生院计划、研究大学强化促进事业、日本海洋创新联盟、核能人才培养联盟、大学宇宙工学联盟、JUNBA、RENKEI、JANET、Mirai、环太平洋大学联盟、东亚研究型大学协会、亚洲大学生集体行动交流计划成员。
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