图1. 期刊封面
自20世纪中叶以来，全球塑料产量已从约200万吨增长至约4.3亿吨，塑料已逐渐成为现代人类社会经济和生活的基础材料。然而，由于不可持续的生产和消费方式，全球迄今生产的塑料中只有不到8%得到回收利用，大量塑料以废物形式泄漏到环境中，构成了全球性的微塑料污染。更值得关注的是，塑料中有多达4000种以上具有环境和健康危害性的塑料添加剂，这些有害化学品在各类塑料制品的生命周期中持续释放进入环境，对生态系统和人体健康构成长期潜在的危害。同时，塑料行业也是全球气候变化的重要贡献者，约占全球能源相关CO2排放量的7%，预计到2050年碳排放量将增加一倍。鉴于全球塑料污染规模和范围持续攀升，成为加剧全球环境污染、气候变化和生物多样性丧失等三重地球危机的重要因素之一，2022年第五届联合国环境大会（UNEA）通过历史性决议——“终结塑料污染：制定具有国际法律约束力的文书”，启动制定全球塑料公约的进程，旨在系统推动塑料行业向可持续生产和消费转型。
塑料源于化学工业，其可持续转型必然主要取决于绿色和可持续化学的发展。自上世纪90年代以来，基于“十二原则”的绿色化学迅速发展，衍生出E因子（E-factor）等一系列基于产率和原子经济性的化学品制造评估标准，成为推动化学工业可持续发展的主要力量。然而，塑料所带来的全球性化学品污染问题、废物管理问题和气候变化问题，已经超出了绿色化学的范畴。绿色化学相对侧重化学品危害性及其替代等技术和工艺层面，无法全面衡量当今化学工业所面临的更广泛和多维的可持续性问题。近年来，可持续化学（Sustainable Chemistry）的理念与实践日渐兴起，其在绿色化学的基础上涵盖了化学品全产业链的可循环性、气候效应等更广泛的维度。目前，逐步迈向可持续化学正逐渐成为全球化学工业的主流方向，但是如何建立如绿色化学那样有效推动行业可持续发展的可持续化学评估方法（Metrics)，却是迄今学术界和工业界尚未系统性解析和明确的一个关键性问题。
本研究创新构建了一套可持续化学评估方法，以生命周期评估和动态物质流分析方法为基础，通过构建并定量融合化学品足迹（Chemical Footprint）、可循环性（Circularity）和气候影响（Climate Change）这三项核心指标，提出“可持续化学指数（Sustainable Chemistry Index，SCI）”，并运用该评估方法对中国塑料行业开展了可持续化学评估。结果显示，在2000至2020年间，中国塑料行业开始受塑料生产和消费的快速增长驱动，SCI持续下降；此后随着塑料废物管理改善，尤其是废塑料进口量大幅下降，SCI下降趋势有所放缓；PET纺织品、PE和PP包装是影响可持续化学水平的关键产品类别，增塑剂、阻燃剂是影响塑料最大的化学品类别。
图2. 可持续化学评估框架
图3. 塑料行业可持续化学发展趋势
情景分析表明，若延续现有趋势，塑料行业的可持续化学水平将持续恶化。在多种塑料污染控制策略中，从当前及可预见的塑料生产和消费走势来看，降低塑料消费对提升可持续化学发展水平效果最为显著，其根本原因在于该策略从源头减少了温室气体和有害化学品排放。通常认为，采用生物基塑料或加强回收是降低塑料污染、提高塑料行业可持续性的重要途径。然而，本研究表明，控制塑料中的有害化学品（塑料添加剂）的使用是提高塑料行业可持续性的关键因素。推动生物基塑料替代或减少有害化学品使用，仅能在一定程度上延缓SCI下降；在缺乏对有害化学品严格管控的情况下，盲目促进塑料回收可能引发“跷跷板效应”，即在减少废弃阶段有害化学品排放的同时，因有害化学品被无意回收而增加其在全生命周期中的环境排放。只有当同步加强有害化学品管控并提升废物无害化管理水平时，塑料回收的积极作用才能充分显现。本研究创新提出了一套可持续化学评估方法，量化评估不同策略对塑料可持续发展的影响，揭示出塑料中的有害化学品控制构成塑料行业可持续发展的关键因素，为全球塑料公约及各国塑料污染控制策略制订提供了科学依据。
图4. 不同情景下塑料行业可持续化学发展趋势
以上成果以“Towards sustainable plastics: a sustainable chemistry assessment”为题发表于国际绿色化学与可持续发展领域权威期刊Green Chemistry，并被选为当期封面文章（Front Cover），课题组2022级博士研究生陈嘉喆为论文第一作者，刘建国研究员为论文通讯作者。该研究主要在国家重点研发计划（2024YFC3908805）和国家自然科学基金（22476003）资助下完成。
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/gc/d5gc03504j
