科研动态

近日，南方科技大学环境科学与工程学院副教授沈惠中团队在国际权威期刊One Earth发表题为“Operational efficiencies reduce emission intensity of online shopping in China by one-third between 2000 and 2023”的研究论文。该研究首次系统量化了1990–2023年中国零售业全供应链的二氧化碳排放，揭示网购碳排放强度在此期间下降三分之一，凸显中国在绿色零售转型中的实质性进展。研究进一步评估了关键减排措施的潜力，为全球零售业低碳发展提供可借鉴的“中国方案”。

电子商务作为数字化的核心载体，被联合国视为推动发展中国家可持续发展的重要引擎。中国拥有全球最大的电商市场，为评估购物模式转型对碳排放的影响提供了独特样本。然而，既有研究普遍忽略空运与包装两大高排放环节，且多采用静态分析框架，难以捕捉供应链技术动态演进（如电动物流车、高铁货运等）对排放强度的影响。为此，本研究构建了覆盖1990–2023年、涵盖网购和传统购物全供应链的动态碳排放核算体系，并解析其驱动机制与未来减排路径（图1）。

图1 网购和传统购物供应链示意图及评估边界。箭头表示商品运输的方向，并标注了相应的运输或出行方式。虚线表示消费者与电商之间的信息流

研究以线上销售份额（Online Sales Share, OSS）表征网购渗透率，发现OSS在2000到2023年间从近0%（2000年）增长到44% （2023年；见图2）。空间上呈现“沿海高、内陆低”的梯度格局。回归分析表明，人均可支配收入、互联网普及率及距电商市场的省际平均距离共同解释了OSS空间变异的86%。

图2 网购和传统购物的时空变化。(A) 1990–2023年传统购物与网购零售额的年度趋势。 (B) 线上销售份额（OSS）的省级空间分布。(C) OSS预测模型与观测值的关系。(D) 16类商品OSS变化热图（2000–2023年）

2023年，网购平均碳强度为0.227 kgCO₂/件（90%置信区间：0.191–0.269），高于传统购物的0.182 kgCO₂/件（0.127–0.256；见图3）。差异源于关键环节的结构特征：

1. 长途运输：网购碳强度（0.094 kgCO₂/件）为传统购物（0.020 kgCO₂/件）的4.7倍，主因是约6%的货物依赖航空运输——其单位排放强度是地面运输的7.7倍以上；

2. 末端配送：得益于高度集约化（平均430件/车次），末端配送强度（0.013 kgCO₂/件）仅为传统购物出行的约十分之一；

3. 消费者出行：传统购物中34%的出行依赖私家车，导致其出行环节贡献72%的总排放（0.131 kgCO₂/件）；

4. 包装：网购包装排放（0.105 kgCO₂/件）显著高于传统购物塑料袋（0.014 kgCO₂/件），主因是瓦楞纸箱的广泛使用。

值得注意的是，中国私家车使用比例（34%）远低于美国（>90%），且末端配送效率（平均430件商品或166件包裹/车次）显著高于美国（94件包裹/车次）和英国，体现了“中国速度”背后的环境协同效益。

图3 2023年传统购物（左）与网购（右）六个环节的碳强度对比。误差线表示90%置信区间

2000年代初，网购碳强度曾为传统购物的4倍以上（见图4）。但2000–2023年间，受益于运营效率提升（包括快递集约化、数据中心能效优化、航空燃油效率改进），其强度下降34%；同期，传统购物因私家车使用激增，碳强度上升169%（见图4–图5）。尽管强度下降，零售总排放仍从1990年的0.7 Mt飙升至2023年的80.7 Mt，其中网购贡献47%（37.6 Mt），传统购物占53%（43.2 Mt；见图4）。

图4 购物碳强度与总排放的历史趋势。(A) 传统购物与网购的碳强度变化（1990–2023年）。(B) 购物碳排放变化（1990–2023年）

图5 购物碳排放的驱动因素。网购（A）与传统购物（B）碳排放的驱动因素。LMD：最后一公里配送；LDT：长途运输；CST：消费者购物出行

在SSP2基准情景下，结合预测模型，若无干预，网购的碳排放量到2060年将占零售总排放的91%（图6–图7）。研究提出三项协同减排策略：

1. 高铁替代航空货运：利用现有高铁网络替代50%航空货运，可减少15%零售总碳排放；

2. 循环包装推广：以可循环包装箱替代50%一次性瓦楞纸箱，可减排17%；

3. 避免城际购物：减少50%的城际购物，可减排20%；

4. 出行方式优化：优化出行效率或将私家车出行转为步行/骑行，可降低1.2%–2.5%的排放。

若综合实施上述措施，2060年零售总碳排放可削减52%–53%；若实现100%替代，减排潜力高达85%。

图6 SSP2情景下至2060年购物碳排放与线上销售份额（OSS）预测。（A）2023–2060年购物碳排放预测，以及传统购物、网购和转型相关影响的贡献。（B）2023–2060年OSS预测。阴影区域表示90%置信区间

图7 零售业实现2060年低碳发展机遇。HSR：高速铁路

尽管零售规模扩张是驱动行业排放增长的主导因素，但过去二十余年中，线上购物通过运营效率持续提升降低了单位碳排放强度。同时，预测模型表明，依托高铁货运、循环包装等协同措施，线上购物具备巨大的减排潜力，这表明网购转型是零售业低碳发展的可行路径。

南方科技大学为论文第一单位，南科大与香港理工大学联合培养博士生许瑞斌为论文第一作者，南科大环境科学与工程学院沈惠中为通讯作者。该研究工作在南方科技大学/北京大学陶澍院士、香港理工大学王韬讲席教授、中山大学王鹏教授等专家的悉心指导下完成，并获得了国家自然科学基金、国家科技部、土壤污染防治与安全全国重点实验室、北京大学碳中和研究院等机构的项目资助。南方科技大学科学与工程计算中心为本研究提供了计算资源支持。