現代社會中，經濟發展離不開資源消耗，人們在創造財富的同時，對資源的大量使用會引發氣候變化、生物多樣性喪失和環境污染等三重全球危機。為應對全球挑戰，學術界提出通過核算“物質足跡”指標，從全生命周期和貿易視角，了解國家或者區域經濟活動需求所帶來的資源消耗。
近年來，在國家自然科學基金委員會（以下簡稱自然科學基金委）與聯合國環境規劃署合作研究項目（以下簡稱項目）支持下，清華大學循環經濟研究院教授朱兵課題組與國際團隊合作，首次提出一套系統的國家以下區域和行業尺度的物質足跡核算方法，為未來進一步開展物質資源管理和環境治理相關研究奠定了堅實基礎。
“國家自然科學基金支持我們在多邊國際合作環境下取得一定的前沿科學創新成果，促進我們在國際科學組織中發揮作用，還支持了我們團隊多位青年人才在國際科學組織環境下得到培養鍛煉。”朱兵告訴《中國科學報》，“作為中國學者，我們鼓足干勁，力爭在國際博弈背景下，用科學支撐全球資源環境治理。”
面向需求 投身前沿
“綠水青山就是金山銀山”“保護生態環境就是保護生產力，改善生態環境就是發展生產力”等理念逐漸深入人心。然而，一些行業的發展仍然需要向自然界大量索取，致使人們付出高昂的環境代價。
“資源效率”在科學上的定義為“單位資源消耗所產生的經濟、社會、生態和環境等有益效果的相對數量”。近年來，聯合國環境規劃署指出，由于高收入國家往往將物質需求及相關影響通過貿易直接或間接地轉移到發展中國家，因此，簡單地使用傳統資源消耗指標計算的資源效率并不能準確描述各國、各地區消耗資源所帶來的經濟收益與環境影響。
以消費者視角為基礎的物質足跡指標應運而生。朱兵介紹，科學家希望通過核算這一指標，從全生命周期視角，系統地追蹤國家或區域經濟活動的最終需求所導致的原生資源消耗。這包括化石資源、生物質、金屬資源以及非金屬資源等的消耗。
“足跡”二字的內涵讓科學家們相信，在全球緊密的貿易聯系和環境責任分配被充分考慮的情況下，這一新指標能夠更客觀、準確地反映全球化背景下經濟體完整的資源消耗情況。
“我們強調的是核算時不僅要計算某個地區的資源消耗，還要把這一地區消費行為在其他地區所產生的資源消耗算進來。”朱兵舉例說，如一輛在中國制造但最終被銷往美國的汽車，其生產過程中消耗的資源將計入美國的物質足跡。
近年來，物質足跡迅速躋身國際科學研究前沿，并用于評價國家層面資源利用量。長期致力于循環經濟研究的朱兵深知，我國學者在這一前沿領域實現高水平科技自立自強，對國際博弈下的中國至關重要。
強烈的使命感和責任感促使他毫不猶豫地投身物質足跡研究，力爭為我國走好生態文明建設的道路貢獻科技力量。
創新模型 填補空白
朱兵看到，像中國這樣的經濟體，僅有國家層面的評價對了解和描述國家真實資源需求還遠遠不夠。“我國國土面積大，廣袤內部區域存在較大差異，需要考慮資源利用的公平性，這是資源管理政策精細化的要求。”他向《中國科學報》介紹。
于是，朱兵萌生出一個念頭——盡快提出一套系統的國家以下區域尺度和行業尺度的物質足跡核算方法。
2017年，朱兵帶領的由清華大學、中國科學院地理科學與資源研究所、華東理工大學師生組成的研究團隊，與聯合國環境規劃署國際資源委員會（IRP）的國際專家組成國際合作研究團隊，獲批“中國區域物質足跡核算與應用研究：基于環境拓展的多區域投入產出分析和物質流分析”項目。
團隊成員認為，來自IRP的全球數據資源、專家資源及獨特的合作機會將在研究工作中發揮重要作用。
隨著該項目的推進，研究團隊在構建模型時發現，在傳統環境拓展的投入產出（EE-IO）模型下，當前學術界常用的“等比例的區域貿易結構假設”方法難以充分體現國家以下尺度在國際貿易上的結構差異，從而導致模型結果發生偏誤。
面對這一挑戰，朱兵帶領課題組下定了啃“硬骨頭”的決心。“有國家自然科學基金的支持，我們有信心在基礎原創方法上闖出一條新路。”他說。
當時，在中方課題組提出基于區域貿易數據重構貿易結構的思路后，朱兵立即安排博士生前往荷蘭萊頓大學環境科學研究所，與合作者阿諾德·圖克教授團隊進一步開展討論、商定方案。經過反復的線下線上討論和高強度工作，聯合研究團隊依次解決了多個模型和數據問題，終于成功攻克了這個難題。
最終，他們通過從大量包含地區和行業信息的貿易數據中提取省域貿易結構的方法，成功重構了中國省域物質足跡的EE-IO模型。相關研究成果發表于《環境科學與技術》。
此后，朱兵和阿諾德·圖克課題組繼續攻關。2019年，他們在美國《國家科學院院刊》上發表論文，首次報道了中國省域和行業尺度的物質足跡，揭示了中國物質足跡的空間異質性，闡明了中國各省份、各經濟部門對資源消耗的跨區域驅動，填補了國家以下尺度全區域物質足跡的研究空白。
該研究中省域物質足跡核算結果表明，與人們的經驗認識相反，在我國一些相對不發達的西部省份，人均物質足跡高于工業化程度更高和更富裕的東部省份。針對這一現象，研究團隊與公共管理研究學者合作，通過將物質足跡分拆為投資驅動和消費驅動，揭示了中國省域物質足跡和人類發展水平之間的關系，及其與世界其他國家的異同。
研究團隊認為，我國中西部相對不發達地區較高的物質足跡來源于近年來大量的固定資本投資。這些投資往往被用于修建房屋、鐵路、公路、工廠等基建和工業項目。這一結論體現出中國不同地區處于不同的發展階段，同時表明我國西部大開發戰略成效顯著。相關研究成果發表于細胞出版社旗下期刊《一個地球》（One Earth）。
學者們也從這項研究中獲得啟示，即研究者、決策者以及公眾應當深刻地認識到經濟增長與資源消耗“脫鉤”的必要性，合力推進資源效率提升和區域協同，最終實現高質量發展。
國際合作 發出“中國聲音”
在項目實施過程中，朱兵體會到國家自然科學基金給予他的強大力量。
“首先是自然科學基金委前瞻性、戰略性地與聯合國環境規劃署牽手，共同支持中外科學家在相關領域開展合作研究。”朱兵說，“同時，在自然科學基金委組織的公平、公正的高水平專家評審中，專家們的建設性意見促使我調整完善研究計劃，并貫徹到項目科研過程中。自然科學基金委國際合作局與地球科學部兩個部門從不同角度進行協同管理，讓該項目執行目標清晰、管理有序。”
更重要的是，在國家自然科學基金的助力下，朱兵代表中國學者走上國際舞臺，成為全球科技治理實踐中不可或缺的“中國力量”。
回顧朱兵的科研生涯，他在赴日本攻讀博士學位期間，就開展過國際合作。博士學習期間、博士畢業后，他都在研究性國際組織國際應用系統分析研究學會（IIASA）任職。
“這一段國際工作經歷讓我有機會學習和接觸與氣候變化相關的研究，并強化可持續發展的全球視角。”朱兵說。
回國后，朱兵在清華大學從事相關研究。2008年，清華大學依托化工、環境、材料3個院系成立了跨學科的循環經濟研究院，朱兵擔任常務副院長，他正式將研究方向從能源氣候變化轉到循環經濟上來。
為保持與世界科學前沿的高質量交流，朱兵注重在相關國際組織中發揮更直接的作用。回國后他繼續在IIASA擔任客座研究員、資深研究員，還曾承擔自然科學基金委與IIASA的國際合作項目。
聯合國環境規劃署于2007年成立的全球科學政策平臺IRP是他重點關注的目標之一。“IRP專門向聯合國等國際組織以及各國政府和產業部門提供全球資源管理的高端科學咨詢和政策建議，是向世界發出‘中國聲音’的重要平臺。”他表示。
2016年初，當朱兵看到自然科學基金委發布的項目指南后，立刻聯合IRP專家就區域物質足跡核算研究共同提出項目申請。當年11月，他收到該項目獲批的通知，幾乎同一時間受邀作為觀察員列席IRP活動。2017年1月，項目研究工作正式開始，當年底朱兵正式當選IRP委員。
在朱兵看來，項目的申請和執行促進了他與IRP的相互了解和互動，進而促成了他在IRP專家委員會任職，而成為IRP委員則進一步加深了該項目的國際合作深度。
在國家自然科學基金支持下，朱兵課題組的青年學者也得到成長。比如，項目主力成員之一的蔣萌獲得自然科學基金委資助，參加了IIASA青年科學家暑期項目（YSSP）。這讓他有機會在經驗豐富的科學家的直接指導下開展工作，收獲頗豐。
面向未來，朱兵期待繼續按照科學-政策的研究范式，加強資源效率與低碳發展協同的基礎研究，力爭在針對重點資源和產業的資源-環境-經濟關聯系統模型上有所突破。