对全球塑料价值链环境影响的研究通常集中在处置阶段，这被认为对环境和人类健康危害最大。然而，塑料的生产也对环境、健康和社会经济产生重大影响。我们表明，塑料的碳和颗粒物相关的健康足迹自 1995 年以来翻了一番，这主要是由于以煤炭为基础的经济体塑料产量的增长。煤基排放量自 1995 年以来翻了两番，造成 2015 年塑料相关碳和颗粒物相关健康足迹的近一半。 中国交通、印度尼西亚电子工业和印度建筑业的塑料相关碳足迹增加了 50 多- 自 1995 年以来翻了一番。2015 年，塑料造成了 4 次。占全球温室气体排放量的 5%。此外，全球 6% 的煤电用于塑料生产。欧盟和美国越来越多地消耗以煤炭为基础的经济体生产的塑料。2015年，欧盟和美国消耗的塑料所需劳动力的85%在国外就业，但80%的相关附加值是在国内产生的。由于高收入地区已将塑料生产的能源密集型步骤外包给以煤炭为基础的经济体，整个塑料价值链中的可再生能源投资对于塑料的可持续生产和消费至关重要。2015年，欧盟和美国消耗的塑料所需劳动力的85%在国外就业，但80%的相关附加值是在国内产生的。由于高收入地区已将塑料生产的能源密集型步骤外包给以煤炭为基础的经济体，整个塑料价值链中的可再生能源投资对于塑料的可持续生产和消费至关重要。2015年，欧盟和美国消耗的塑料所需劳动力的85%在国外就业，但80%的相关附加值是在国内产生的。由于高收入地区已将塑料生产的能源密集型步骤外包给以煤炭为基础的经济体，整个塑料价值链中的可再生能源投资对于塑料的可持续生产和消费至关重要。
主要的
塑料的全球需求已翻了两番过去四个十年1，预计在未来进一步增加，加强对环境和人类健康的影响2，3，4，5。塑料可持续生产和消费战略需要有关塑料价值链的信息6,7,8,9，例如化石资源开采和加工、树脂生产、塑料制品制造、塑料使用和报废处理.许多研究已经解决了(微)塑料污染的环境影响2,4,5，6，8，10，11，12，13，14和塑料焚烧7，15，16。少受到人们的重视，以塑料制作，它也具有可观的环境影响，例如那些引起的温室气体的释放(GHG)17，18，19，20吨的排放量。此外，塑料生产会导致健康影响，例如通过排放颗粒物 (PM) 和社会经济影响，例如通过雇用劳动力和创造附加值。
由于塑料的价值链跨越全球，塑料的生产国与最终消费国通常不同21。因此，一个国家的塑料消费造成的环境、健康和社会经济影响可能会发生在全球其他地方。多地区输入-输出(MRIO)分析允许这些影响到沿着全球价值链来评估22，23，24，25，26，27，28。然而，由于重复计算，在分析塑料等材料的累积影响时，标准 MRIO 分析结果的准确性受到限制29、30、31、32。例如，在评估初级塑料生产和塑料回收的累积温室气体排放(包括上游排放)时，会发生重复计算，因为一些初级塑料最终会被回收。在标准的 MRIO 分析32 中，这些初级塑料的排放被再次计算为塑料回收的上游排放(Caberard 等人31提供了详细解释)。
在本文中，我们应用了一种基于 MRIO 分析的增强方法，该方法可以防止重复计算29,30,31,33来评估 1995 年至 2030 年全球塑料生产对环境的影响，并将该方法扩展到评估煤炭燃烧的作用(方法)。我们评估全球塑料价值链中发生的温室气体排放，称为塑料的碳足迹。在此背景下，该研究强调了塑料生产的重要性，包括树脂生产、塑料产品制造和相关上游活动。此外，我们分析用作塑料生产燃料和原料的化石资源，这里称为塑料的化石资源足迹。为了评估贸易的作用，绘制了塑料生产区和消费区之间的联系。此外，我们分析了塑料全球碳足迹的未来演变，假设世界遵循国际能源署 (IEA) 对 2°C 或 6°C 情景的预测34,35.最后，本研究分析了 PM 对健康的影响、雇用的劳动力和在全球塑料生产链中创造的附加值，以概述健康和社会经济影响(方法)。
结果
塑料的全球碳足迹和价值链分析
自 1995 年以来，塑料的碳足迹翻了一番，2015 年达到 2 GtCO2 -当量(CO2e)，占全球温室气体排放量的 4.5%(扩展数据图1)。塑料碳足迹增加的主要驱动力是用于塑料生产的煤炭燃烧增加，包括树脂生产、塑料产品制造和相关上游活动(图1a、b)。由于塑料生产的煤基排放量自 1995 年以来翻了两番，塑料生产占塑料碳足迹的大部分 (96%)，而生命周期结束阶段，包括回收、焚烧和垃圾填埋场，占了一小部分(6%，2015 年，扩展数据 图1)。因此，2015 年全球塑料生产的碳足迹几乎占到了煤炭排放量的一半，这主要是由于煤炭用于树脂生产和制造塑料产品的电力和热供应(图1a、b)。2015 年，全球 6% 的煤电用于塑料生产。
由于对煤炭的依赖增加，塑料的化石资源足迹，包括用作塑料生产燃料和原料的化石资源，自 1995 年以来增加了两倍(图2a)。2015 年，为全球塑料生产燃烧的化石燃料总共释放了 1.7 GtCO2e(图1b，88%)。用作塑料生产原料的化石资源中所含的碳占另外 890 MtCO2e(这意味着如果 2015 年生产的所有塑料都在没有能源回收信用的情况下燃烧，则会释放这一数量)。因此，作为塑料生产燃料 (1.7 GtCO2e)燃烧的化石碳是塑料中作为原料燃烧的化石碳(890 MtCO2e)。我们的结果进一步表明，如果 2015 年生产的所有塑料都被焚烧，这将使塑料的年碳足迹增加 19%(350 MtCO2e，减去能源回收的信用额度36)。虽然焚烧是俗称塑料的温室气体排放量7，8，15，我们的研究结果显示，即使在所有的塑料被燃烧的最坏的情况下，仍然会出现在生产阶段温室气体排放量的主要份额。
中国、印度尼西亚和南非等以煤炭为基础的新兴经济体的塑料产量增长是塑料碳足迹增加的主要驱动力(图1)。自 1995 年以来，从生产和消费的角度来看，中国与塑料相关的碳足迹增加了两倍多(图1b-d)。2015 年，全球 40% 的与塑料相关的碳足迹和 60% 以上的相关煤炭排放量是在中国造成的。在印度尼西亚，用于塑料生产的煤炭开采自 1995 年以来增加了 300 倍(图2b)。2015 年，印度尼西亚开采的煤炭总量的 15% 用于国内或国外的塑料生产。2015 年，印度尼西亚国内温室气体排放总量的 10% 以上归因于塑料生产。南非与塑料相关的碳足迹自 1995 年以来增加了十倍，其中 95% 是由 2015 年国内煤炭消耗造成的。原因是南非使用煤炭不仅提供电力和热力，而且还用作塑料生产的原料37。中国和南非生产的塑料几乎有一半出口到欧盟和美国(图1c、d)。
欧盟和美国等高收入地区对低收入地区生产的塑料的需求不断增加，尤其是在中国等以煤炭为基础的经济体，它们对塑料全球碳足迹的增加做出了重大贡献(图 1 和图 2)。1和3以及扩展数据图3)。由于塑料生产外包给低收入地区，欧盟的塑料相关碳足迹增加，尽管其国内与塑料相关的温室气体排放量有所减少(扩展数据图4)。2015 年，欧盟三分之二的塑料相关碳足迹是在国外排放的，主要是在环境政策不太严格的低收入地区。澳大利亚、加拿大和美国在国外造成的与塑料相关的碳足迹的比例甚至更高(2015 年超过 80%，图3b)。自 1995 年以来，美国在国外产生的与塑料相关的碳足迹翻了两番，而与塑料相关的国内温室气体排放量有所下降(扩展数据图5)。因此，美国在国外引起的塑料相关碳足迹的比例从 1995 年的 39% 增加到 2015 年的 78%。
