中国是世界上主要的二氧化碳排放国和水资源消耗国，其中工业部门约占全国碳排放的50%和工业用水的20%，是实施减碳和节水政策的关键部门。为了解决这两大问题，中国政府于2012年制定了水资源“三条红线”政策，并于2020年承诺2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。在碳中和背景下，不同地区间碳减排成本差异会重塑产业竞争力和产业结构，进而可能会导致地区间的产业转移、减排和节水效应。然而，目前尚不清楚碳中和目标驱动的产业结构和能源结构转型会如何影响工业用水。
北京大学环境科学与工程学院与国际应用系统分析研究所（IIASA）、生态环境部环境规划院、北京师范大学、中国社会科学研究院的联合研究团队使用水-能耦合的中国省级IMED|CGE模型，结合省级工业部门用水强度清单，评估了在有和没有碳中和目标的两种情景下，对未来多部门碳排放、经济指标和工业用水影响，揭示了2060年我国省级层面碳中和与用水红线目标的链式联级协同及权衡效应。研究发现，碳中和目标的实现主要归功于能源密集型行业和第三产业的碳减排，其中，电力部门和金属冶炼金属制品业贡献了约一半的减排量。另外，实现碳中和有望使全国工业用水量相比基准情景减少24%，从而达到国家工业用水总量目标。约一半的节水来源于电力部门，尤其是南方地区电力部门冷却技术的升级以及火电厂的逐步淘汰减少了大量用水。然而，在省级层面，大陆31个省（市、自治区）中有9个在2060年可能难以实现工业用水目标。一方面，产业结构调整以及由此产生的溢出效应在省内和省际均会带来风险，这表明仅仅依靠用水强度控制和碳减排的共同效益进行用水管理不足以实现用水总量目标，因此对总用水量进行限制是非常必要的。另一方面，对于水资源丰富的地区，过于严格的用水上限也可能会限制当地经济的结构和发展。
图：碳中和与水红线目标相关关系。实现碳中和将使2060年全国工业用水降低24%至119 km3，低于2017年用水量，预计将实现全国水红线目标。
该研究还同时探讨了水资源的后“三条红线”年代（2030年以后）的工业用水政策建议，提出要制定相比2030年更严格的全国工业用水总量目标和更多样化、差异化的省级用水目标；利用和促进关键部门的协同效益，在实现碳中和的同时达成更高的水资源优化配置目标。
研究成果以“Achieving carbon neutrality enables China to attain its industrial water-use target”为题（链接：https:// doi.org/10.1016/j.oneear.2022.01.007）于2022年2月10日在线发表于One Earth。环境科学与工程学院博士研究生刘晓钰和戴瀚程研究员为论文的共同第一作者，刘永研究员为通讯作者，合作者包括Yoshihide Wada教授、Taher Kahil教授、倪晋仁院士、陈彬教授、陈岩博士、潘晨博士等。该研究得到国家自然科学基金（72073003, 51721006等）、国家社会科学基金（21AZD060）、111引智基地（B20009）和IIASA YSSP项目（51811540348）的支持。
