第一作者：孙德林（2020届硕士，大连理工大学环境学院）

通讯作者：张芸（大连理工大学环境学院）  全燮（大连理工大学环境学院）

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日前，大连理工大学环境学院张芸教授团队在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Integrated Analysis of the Water−Energy−Environmental Pollutant Nexus in the Petrochemical Industry”（石化行业水−能源−环境污染物耦合关系的综合分析）的研究论文。该研究首次建立了用于识别和量化石化行业水−能源−环境污染物耦合关系（WEEN）的“3M (Model, Material and energy flow analysis, Matrix)”综合分析方法，为工业WEE（Water−Energy−Environmental Pollutant）耦合系统研究及其指导节水、节能、减污改造提供了理论依据和案例参考。

石化行业的节水、节能、减污是中国工业环境管理和可持续发展的重要目标，石化行业生产的特点使得生产过程中的水、能源和环境污染物存在着显著的协同和制约关系，因此，在评估节水、节能、减污潜力和筛选最佳可行清洁生产技术方案时，需要将水、能源和环境污染物看作一个整体，充分考虑三者间的耦合关系，以寻求整个系统的协同效益。

本研究建立了一种系统的、分层次的“3M”综合分析方法用于识别和量化石化企业WEEN耦合关系，其创新体现在：

（1）现有研究聚焦在单一层面的耦合关系，本研究首先填补了要素层面耦合关系的研究空白，并进一步建立了“3M”综合分析方法，将系统、要素、装置三个层面的耦合关系集成在同一个框架中，为节水、节能、减污潜力分析和技术决策提供了更全面的视角和方法。

（2）Nexus意味着相互作用，即“作用”和“反作用”，现有的Nexus研究专注于水和能源子系统对污染物子系统消极的单向“作用”（水能消耗排污、污染物处理消耗水能），却忽视了污染物子系统对水和能源子系统积极的“反作用”（污染物的利用助力节水节能）。本研究充分考虑了WEE三个子系统间的相互作用（积极、消极、作用、反作用），为Nexus研究提出了新见解。

（3）Nexus研究正在趋于复杂化和抽象化，但在将Nexus理念应用于解决实际生产问题时，简洁、直观、易操作的决策工具却成了当务之急。本研究创新地设计了一个WEEN分析矩阵及三个量化指标，基于此实现了识别、量化和分析三级耦合关系并得出改善潜力和改造策略，这些复杂的分析过程被集成到了一个矩阵工具中，极大地提高了其在企业应用时的易操作性。本研究也通过案例分析过程强调“将复杂、抽象的Nexus问题简化以指导实际生产”的研究思路。

本研究强调了石化生产过程中存在着显著的WEEN耦合关系，该关系可用于识别节水、节能、减污潜力环节和确定最优清洁生产改造路径。同时，部分结果揭示了传统认知和分析方法的局限性，提倡石化行业的评估和优化方法向系统性综合分析转变。