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食物消费是诱发非传染性疾病和气候变化的重要因素,其供给过程中消耗大量水和土地资源,同时排放大量温室气体。量化食物消费和浪费的环境影响,并通过膳食结构优化,调整食品消费结构对减缓气候变化、节约水和土地资源,实现星球和人体的双重健康具有重要意义。本研究基于食品调查数据计算了中国居民家庭食物消费和浪费量,结合生命周期文献数据核算其潜在的碳、水和生态足迹,并剖析食物消费和浪费行为的影响因素；通过蒙特卡洛支持的不确定性算法对中国成年男性和女性的膳食结构进行不确定性优化,求解出既满足中国居民营养需求同时使得碳足迹最小的膳食结构。研究结果如下：(1)在食物消费和浪费方面,中国家庭人均每年浪费和消费食物分别为16和415 kg,从生命周期角度相当于碳足迹40和1080kgCO2e、水足迹18和673 m3及生态足迹173和4956 gm2。从消费结构看,中国居民家庭的蔬菜、稻米和面粉三类食物的消费量最大,且各类食物的浪费量与其消费量具有明显的线性相关关系,相关系数R2为0.97；动物源食物的消费量与其相应足迹比例差异巨大,其消费量仅占食物消费总量的15%,相应碳足迹、水足迹和生态足迹却分别占足迹总量的34%、37%和44%；(2)在影响因素方面,三口之家的年人均食物消费量最多(455kg yr-1),单身家庭的食物消费量最少(369kg yr-1),但浪费量最大(20kg yr-1)；动物源食物的浪费量从低收入家庭的1-2 kgyr-1增长至高收入家庭的3-4 kg yr-1,相应的碳、水和生态足迹增加2-3倍；与英国、美国和澳大利亚等发达国家相比,中国家庭浪费蔬菜和谷物的比例最高,奶类和蛋类的比例最低,肉类和水产品的浪费状况与其他国家没有明显差异；(3)在膳食结构优化方面,纯数学优化的膳食求解结果可减少家庭食物消费碳足迹的46%,男性从3495减少至1898 g C02e d-1,女性从3075减少到1658 g CO2e-1,但食物多样性有限,饮食模式不具可实现性；通过增加约束条件,最优膳食结构调整可使成年女性减少碳足迹5-26%,男性减少7-28%；值得注意的是,碳足迹最低的膳食结构并不需要减少肉类和奶类食品的消费量,但需减少米饭、面粉和海鲜类的摄入。本研究表明,中国家庭通过减少终端食物浪费和膳食结构调整,实现既满足人口健康又有利于减缓气候变化的膳食模式是可能的。