钢铁行业（ISI）在社会发展中扮演着至关重要的角色。作为一个能耗和污染密集型行业，它在2019年的工业CO₂排放中占据约25%的份额。随着时间的推移，全球粗钢产量也经历了巨大的增长，从1960年的347Mt增加到2020年的1879Mt。1996年后，中国成为全球最大的钢铁生产和消费国，其产量的迅速增长显著增加了排放的规模。同时随着生产工艺的不断进步，曾经主导的炼钢工艺，如平炉炼钢（OHF），逐渐被转炉炼钢（BOF）所取代，同时电炉炼钢（EAF）的比例也在逐年上升。这些变化导致了全球钢铁行业排放特征的显著变化，本研究计算了过去60年的钢铁行业排放，分析了污染物排放变化趋势以及主要驱动因素。

       本研究基于排放因子法，计算了1960-2019年全球范围国家尺度钢铁行业的污染物排放。本研究将国家分为了四种类型并用技术分类方法来描述排放因子随时间的变化，生产工艺涉及烧结、球团、高炉炼铁、平炉炼钢、转炉炼钢和电炉炼钢，污染物包括PM_2.5, PM₁₀, TSP, BC, OC, SO₂, NO_x, CO, CO₂, PCDD/Fs和11种重金属。并且评估了工艺转变和末端控制在减排中的贡献，并对未来的排放情景做了预测。

       研究结果显示，2019年全球钢铁行业排放了2.7Tg的PM_2.5和2548Tg的CO₂。SO₂、NO_x和PCDD/Fs等气态污染物主要来源于烧结过程，炼钢过程是颗粒物的主要来源，而CO₂主要来源于炼铁过程，此外电炉炼钢是很多重金属的主要来源。区域上，东亚、南亚和东南亚是钢铁行业排放热点（图1），东亚排放了46%的PM_2.5、59%的NO_x和64%的CO₂。

       PM_2.5排放表现出了波动趋势。在1970年之前和2000年之后，其增长主要是由于钢铁产量的增加所驱动。然而，这两个时间段之间，随着炼钢工艺的转型，OHF被BOF所取代，导致PM_2.5排放出现下降趋势。自2000年以后，随着去除效率的提高，PM_2.5排放的增速相对产量的增速较小。与此同时，SO₂和NO_x排放量与钢铁产量的增长有关，特别是在21世纪初期，出现了迅速增长。然而，随着中国和其他新兴经济体的去除效率提高，导致SO₂和NO_x排放量显著减少。

       这项研究综合评估了过去60年全球钢铁行业污染物排放趋势变化，揭示了提高去除效率和生产过程转型在温室气体和空气污染物的历史排放和未来减排方面的重要作用。

       南方科技大学为本论文第一通讯单位，课题组科研助理张津建为论文第一作者，沈惠中副教授为通讯作者，其他合作单位包括北京大学、清华大学、英国伦敦大学学院和剑桥大学。该研究得到了国家自然科学基金、深圳市城市环境健康风险精密测量与预警技术重点实验室、深圳科技计划、广东省科技厅、广东省教育厅、能源基金等项目的支持。计算资源由南方科技大学科学与工程计算中心提供。

        文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c05474