想了解更多精彩物理内容？欢迎关注IOP出版社B站官方账号！我们将持续为大家带来前沿物理资讯、学术内容及精彩视频。扫码关注B站账号，不错过更多精彩内容！ 视频精选 《物理世界》（Physics World）与IOP出版社旗下旗舰期刊Report on Progress in Physics（ROPP）合作，为您带来一系列在线小组讨论。在这些讨论中，《物理世界》杂志的编辑与顶尖科学家围绕物理学领域的热门话题展开交流。 >>您可以在IOP出版社的B站账号查看视频回放。 >>也可以访问物理世界网站，注册参与最新研讨会。 Physics World LIVE: Medical Physics   Physics World LIVE: Quantum Metrology   Physics World LIVE: Space junk – and how to solve it   Physics World LIVE: How medical physics can exploit quantum technologies   Physics World LIVE: How quantum tech is boosting quantum fundamentals…

特刊详情 客座编辑 Prashun Gorai，美国伦斯勒理工学院 Qian Yang，美国康涅狄格大学 Victor Fung，美国佐治亚理工学院   主题范围 Bridging the gap between experimental and theoretical materials science for energy applications is a longstanding problem in the field. Recent advances in machine learning (ML) have provided many potential solutions to solving this problem, but the application of ML-based approaches has also revealed new challenges…

本篇研究来自中国科学院城市环境研究所陈伟强、宋璐璐课题组。本文揭示了基础设施人均存量与建成区面积之间的S型饱和关系，识别城市基础设施由增量扩张迈向存量优化的关键转折；构建了2000-2060年物质-能源-碳排放耦合评估框架，刻画六类基础设施和七种大宗材料的代谢与减排路径；识别了报废回收、集约利用和寿命延长三类循环经济策略的减排潜力，结果表明需求侧措施的减排潜力明显高于单纯提高报废回收率。 文章介绍 Decarbonization pathways of infrastructure material systems in the urban agglomeration on the west side of Taiwan straitsLihong Zhao, Guochun Huang, Jiaying Cong, Lulu Song（宋璐璐） and Wei-Qiang Chen（陈伟强） 通讯作者： 宋璐璐，中国科学院城市环境研究所 陈伟强，中国科学院城市环境研究所   研究背景： 道路、供水管网、排水管网等基础设施的建设与更新需要持续投入大量材料，并在原生材料生产、加工和回收过程中产生温室气体排放。随着城市发展由大规模新增建设逐步转向存量维护和更新，基础设施材料的需求结构、报废规模和再生材料供给将发生变化。现有研究对基础设施材料存量、未来流量及循环经济减排效应的长期耦合分析仍相对不足。本研究以海峡西岸城市群为例，构建基础设施物质-能源-碳排放耦合模型，分析2000-2060年材料代谢变化，并评估报废回收、集约利用和寿命延长等策略的温室气体减排潜力。   研究内容： 本研究以海峡西岸城市群的路灯、高速公路、城市道路、供水管道、天然气管道和排水管道六类基础设施为研究对象，采用物质-能源-碳排放耦合模型（IMAGINE Materials model），系统核算其中砂、碎石、水泥、钢、铜、铝和沥青七类大宗材料的代谢过程及其相关温室气体排放。在此基础上，研究重建了2000-2020年基础设施材料代谢的历史演变过程，并通过拟合人均基础设施产品存量与建成区面积之间的关系，预测2021-2060年基础设施存量、材料需求和报废量的变化。   研究发现： 1.基础设施材料存量增长呈现明显的阶段性。人均基础设施产品存量与建成区面积之间符合S型关系，即在城市扩张初期快速增长，随后增速放缓并趋于饱和。模型结果表明，多数城市将在2030-2045年进入存量饱和阶段，区域材料总存量预计于2036年前后达峰。未来基础设施材料流动将逐步由新增建设投入主导，转向维护更新与报废释放并重。 图1. 2000-2020年海峡西岸城市群材料存量的时间变化规律 图2. 基础设施产品存量与建成区面积的关系及材料存量预测 2.城市基础设施材料代谢阶段存在显著差异。福州、厦门等存量接近饱和的城市，应重点提高既有设施维护水平、延长使用寿命并完善报废材料回收；泉州、莆田等仍处于增长阶段的城市，应控制单位基础设施服务的材料投入并提高设施集约利用效率；龙岩等后发城市应在新增建设阶段采用减量化和可循环设计，以降低长期材料需求和碳锁定风险。 图3. 2021—2060年福建省的材料需求（流入量）与报废产生量（流出量） 3.需求侧措施的减排贡献高于单纯提高报废回收率。三类循环经济策略均可降低温室气体排放，但报废回收受到废旧材料释放规模和时间的限制，其减排潜力相对有限。提高基础设施集约利用水平和延长使用寿命能够直接减少新增材料需求，因此具有更大的累计减排潜力。研究表明，基础设施材料减碳需要协同实施需求侧管理和报废回收，而不能仅依赖末端循环利用。 图4. 不同循环经济策略的温室气体减排贡献与剩余排放 作者介绍 陈伟强…

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