交通電動(dòng)化被普遍視為實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的關(guān)鍵路徑，但也會(huì)顯著推高對礦產(chǎn)資源的需求，并在礦業(yè)開采、材料生產(chǎn)、加工制造等全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量資源消耗和生態(tài)擾動(dòng)，進(jìn)一步加劇環(huán)境負(fù)擔(dān)。現(xiàn)有對汽車轉(zhuǎn)型資源環(huán)境影響的相關(guān)研究，多局限在溫室氣體排放單一維度，對于物質(zhì)足跡的研究也多受限于產(chǎn)業(yè)鏈和礦山數(shù)據(jù)庫時(shí)空精度，對非直接消耗（如剝離表土、尾礦）物質(zhì)足跡和產(chǎn)業(yè)鏈隱性物質(zhì)流跨境轉(zhuǎn)移刻畫不充分。

為此，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院劉剛教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合日本東北大學(xué)等國內(nèi)外合作者，以全球最大的新能源汽車生產(chǎn)與消費(fèi)國——中國為例，構(gòu)建全球礦山站點(diǎn)數(shù)據(jù)庫與基于全生命周期的總物質(zhì)需求（TMR）核算框架，量化隱性物質(zhì)流的規(guī)模、空間分布及跨境轉(zhuǎn)移，為汽車轉(zhuǎn)型進(jìn)程中全球物質(zhì)足跡和生態(tài)環(huán)境影響減緩與資源效率提升策略提供依據(jù)。

研究收集并整理了1784個(gè)礦山站點(diǎn)數(shù)據(jù)，涵蓋11種金屬、3種能源資源和13種非金屬礦物；數(shù)據(jù)維度包括礦石品位、礦山廢物、產(chǎn)量與地理位置，其中10種金屬及煤炭實(shí)現(xiàn)礦山層級分辨率。產(chǎn)品側(cè)覆蓋12類乘用車（內(nèi)燃機(jī)汽車、純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車等），并在供應(yīng)鏈尺度細(xì)化至1126個(gè)產(chǎn)品條目，同時(shí)納入28個(gè)國家的國際貿(mào)易數(shù)據(jù)。在礦山、礦物與產(chǎn)品三個(gè)層級分別計(jì)算總物質(zhì)需求（TMR）系數(shù)，即每單位礦石、半成品或車輛所需的從巖石圈提取的總物質(zhì)量。方法上采用迭代式生命周期清單方法，結(jié)合 Ecoinvent、MiLCA 等數(shù)據(jù)庫，逐層追溯材料投入至最終產(chǎn)品。

圖 1 . 系統(tǒng)定義圖和礦點(diǎn)分布圖

研究結(jié)果表明：新能源汽車的總物質(zhì)需求（TMR）顯著高于傳統(tǒng)燃油車，每輛新能源汽車觸發(fā)的隱性物質(zhì)流為傳統(tǒng)燃油車的3倍以上。2019 年中國乘用車生產(chǎn)系統(tǒng)隱性物質(zhì)流規(guī)模約為最終使用資源的35倍，僅約3%的開采物質(zhì)進(jìn)入最終制造汽車；其中約 48% 的隱性物質(zhì)流發(fā)生在制造國之外，主要包括智利（10%）、澳大利亞（7%）、秘魯（6%）和南非（5%），凸顯了全球汽車電動(dòng)化轉(zhuǎn)型中物質(zhì)效率提升的必要性。

研究匯編的全球礦山數(shù)據(jù)庫和構(gòu)建的基于全生命周期的 TMR 量化框架，對探索全球不同電池與整車技術(shù)路線及關(guān)鍵工藝的隱性物質(zhì)流高分辨率解耦，并系統(tǒng)刻畫其規(guī)模、空間分布格局與轉(zhuǎn)移機(jī)制提供了數(shù)據(jù)和方法基礎(chǔ)。相關(guān)結(jié)果可為電動(dòng)化轉(zhuǎn)型中統(tǒng)籌溫室氣體減排與其他環(huán)境目標(biāo)、制定針對性減緩策略提供依據(jù)，從而提升資源效率與環(huán)境公平，推動(dòng)更全面、更公平的交通可持續(xù)發(fā)展。

圖2. 中國乘用車產(chǎn)業(yè)鏈的TMR系數(shù)、物質(zhì)投入和物質(zhì)效率

圖3. 2019年中國乘用車產(chǎn)業(yè)鏈總物質(zhì)流

圖4：2019年中國乘用車產(chǎn)業(yè)多區(qū)域TMR物質(zhì)足跡分布

研究以 Global hidden material flows triggered by China’s vehicle supply chain far exceed eventual material use為題，于 2025 年 10 月發(fā)表在 Nature Communications。北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院劉剛教授、劉仟策博雅博士后和日本東北大學(xué)Kazuyo Matsubae教授為論文共同通訊作者，日本東北大學(xué)王彬澤博士（曾為北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院訪問博士生）為第一作者，劉剛教授團(tuán)隊(duì)已畢業(yè)博士生歐陽鋅（現(xiàn)為日本東京大學(xué)博士后）、陳伍（現(xiàn)為南丹麥大學(xué)副教授）及日本東北大學(xué)張政陽助理教授為論文合作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（72334001）、教育部哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究重大攻關(guān)項(xiàng)目（23JZD018）、日本學(xué)術(shù)振興會(huì)等資助。