城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算研究綜述

梁 勇

（寧夏醫(yī)科大學(xué)管理學(xué)院，銀川 750004）

自20世紀70年代以來，全球氣候變暖已為世界各國學(xué)者關(guān)注的焦點。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2007年最新發(fā)布的第四次評估報告中指出，過去100年(1906～2005年)中,地表平均溫度已經(jīng)升高了0.74℃。國際科學(xué)界認為目前所觀測到的全球變暖現(xiàn)象，90%以上的可能性是來自于溫室的氣體排放[1]。地球上超過50%的人口居住在城市[2]，雖然城市地區(qū)只占地球總面積的2.4%[3]，但人為溫室氣體排放貢獻卻高達67%～80%[4]。遏制全球變暖必須減少人為溫室氣體的排放已成為國際社會的共識[5]。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化水平的提高，城市固體廢棄物排放量逐年增多，而城市固體廢棄物管理系統(tǒng)也是溫室氣體的一個不可忽視的排放源[6]。因此，如何準確地評估城市固體廢棄物溫室氣體排放情況就成為重要的基礎(chǔ)性研究工作，對于未來城市加強固體廢棄物管理工作，制定城市固體廢棄物溫室氣體減排目標(biāo)、政策和探尋減排對策是十分必要的，國內(nèi)外學(xué)者對此進行了大量的研究工作。

1.城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的演進與優(yōu)化

1.1 城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的演進

固體廢棄物管理系統(tǒng)是由固體廢棄物及其產(chǎn)生源、運輸、處理途徑、處置場所和管理程序等構(gòu)成的完整系統(tǒng)[7]。城市固體廢棄物管理系統(tǒng)已由早期的單目標(biāo)管理發(fā)展為多目標(biāo)管理。20世紀70年代，城市固體廢棄物管理研究重點在于如何通過廢棄物收集車輛的最優(yōu)化配置[8]和轉(zhuǎn)運站的選址[9]，實現(xiàn)公眾的健康和安全目標(biāo)。20世紀80年代，城市固體廢棄物管理研究重點轉(zhuǎn)移到經(jīng)濟方面，主要考慮如何實現(xiàn)成本最小化[10-11]。到了20世紀90年代，城市固體廢棄物管理的研究突出了多元化目標(biāo)，既包括經(jīng)濟方面（如處理成本及效益)也包括環(huán)境影響(如空氣污染、水污染等)和技術(shù)方面(如技術(shù)成熟度)。近10年來，在可持續(xù)發(fā)展思想的影響下，城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的研究逐漸強調(diào)可持續(xù)性目標(biāo)，在決策過程中將社會因素[12]和公眾參與納入其中[13-15]，產(chǎn)生了廢棄物集成管理模式[16]。

1.2 城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的優(yōu)化

為了實現(xiàn)城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的優(yōu)化，多目標(biāo)規(guī)劃、多準則決策、生命周期評估（LCA）、投入－產(chǎn)出分析(IOA)和系統(tǒng)動力學(xué)(SD)等方法被廣泛應(yīng)用。多目標(biāo)規(guī)劃主要應(yīng)用于廢棄物的選址和最優(yōu)化方案選擇方面[17-18]。多準則決策方法主要用于廢棄物管理的政策制定方面[19]、LCA 主要用來評估城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的環(huán)境影響[20-21]。IOA 方法主要是通過構(gòu)造投入產(chǎn)出表對區(qū)域固體廢棄物產(chǎn)生的影響及其與區(qū)域經(jīng)濟間的關(guān)系進行分析[22-23]。由于SD方法最為突出的優(yōu)點在于它能處理高階次、非線性、多重反饋和復(fù)雜時變的系統(tǒng)問題，所以國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用此方法對固體廢棄物管理問題進行研究。Dyson[24]等應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)理論預(yù)測快速發(fā)展的城市固體廢棄物產(chǎn)量。M.A.Sufian[25]等提出了系統(tǒng)動力學(xué)模型預(yù)測廢棄物的產(chǎn)生量、所需收集容量和固體廢棄物發(fā)電量。蔡林[26]建立了城市生活垃圾問題的系統(tǒng)動力學(xué)模型框架并進行了仿真模擬。畢貴紅[27]等基于可持續(xù)固體廢棄物管理思想，建立了城市固體廢棄物管理的動態(tài)仿真模型，并以昆明市為例，給出了不同政策組合下的固體廢棄物管理系統(tǒng)的動態(tài)仿真結(jié)果。

2.城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算

2.1 城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算規(guī)范和標(biāo)準

1992年通過的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（以下簡寫為《公約》）中明確規(guī)定，各締約方應(yīng)在公平的基礎(chǔ)上，根據(jù)它們“共同但有區(qū)別的責(zé)任”原則和各自的能力，為人類當(dāng)代和后代的利益保護氣候系統(tǒng)，發(fā)達國家應(yīng)率先采取行動對付氣候變化及其帶來的不利影響?！豆s》同時也要求所有締約方提供溫室氣體各種排放源和吸收匯的國家清單，制訂、執(zhí)行、公布國家計劃，包括減緩氣候變化以及適應(yīng)氣候變化的措施，促進與氣候變化有關(guān)的教育、培訓(xùn)和提高公眾意識等。溫室氣體排放核算是制定減排政策和行動的前提與基礎(chǔ)。國家標(biāo)準化組織（ISO）于2006年3月1日正式公布了溫室氣體管理與查驗活動關(guān)系密切的ISO 14064系列標(biāo)準[28]，為各國政府與產(chǎn)業(yè)界提供了推動各類溫室氣體減量與排放交易等相關(guān)計劃的標(biāo)準化規(guī)范與工具。IPCC自1995年起到2007年，針對國家溫室氣體盤查計劃，分別發(fā)布了：1995國家溫室氣體盤查指南、修正的1996年國家溫室氣體盤查指南、國家溫室氣體盤查優(yōu)良做法指南和不確定性管理(2000年)、土地利用與土地使用變化及森林(LULUCF)優(yōu)良做法指南(2003年)以及IPCC 2007國家溫室氣體盤查指南等盤查指導(dǎo)方法[29-32]，為國際或地區(qū)提供能源、工業(yè)、土地利用及廢棄物等溫室氣體排放量的盤查與計算的方法。世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(WBCSD)與世界資源研究院(WRI)，為了給企業(yè)界提供一個進行溫室氣體盤查的通用性標(biāo)準，在1998年共同發(fā)起了溫室氣體盤查議定書倡議行動(GHG Protocol Initiative)，并在2001年公布了一套企業(yè)溫室氣體會計與報告的標(biāo)準[33]。隨后在2004年5月又發(fā)布了修定版的《溫室氣體盤查議定書—企業(yè)會計與報告標(biāo)準》，除了內(nèi)容更為豐富以外，還提供案例與說明幫助使用者如何進行盤查工作。鑒于人類活動增加了原本在自然界循環(huán)的二氧化碳及其他溫室氣體的濃度，使得全球溫度持續(xù)增高造成不穩(wěn)定的氣候而威脅了人類、經(jīng)濟以及生態(tài)系統(tǒng)，世界觀察研究所(World Watch Institute)于2009年出版了《氣候變化參考指南》(Climate Change Reference Guide)，為企業(yè)、政府和個人，采取必要的政策與行為提供參考[34]。全書的內(nèi)容主要分為：氣候變化的源頭(source of climate change)、氣候變化的測量(measuring climate change)、溫室氣體增長的結(jié)果(consequences of greenhouse gas buildup)、氣候外交(climate diplomacy)以及氣候變化詞匯(climate change glossary)等，供盤查分析時參考使用。

作為《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方，中國政府對氣候變化問題給予了高度重視，積極認真的履行自己所承擔(dān)的各項義務(wù)。早在20世紀90年代，我國就設(shè)立了國家氣候變化對策協(xié)調(diào)小組。1998年，國家氣候變化對策協(xié)調(diào)小組辦公室開始與全球環(huán)境基金(GEF)協(xié)商開展“中國準備初始國家信息通報的能力建設(shè)（ECPINC）”的項目，并于1999年正式簽署了項目文件。根據(jù)國家氣候變化對策協(xié)調(diào)小組的決定，國家發(fā)展和改革委員會負責(zé)組織編制中國氣候變化初始國家信息通報。溫室氣體排放清單是國家信息通報必須包括的重要內(nèi)容。溫室氣體排放清單編制共分為能源、工業(yè)生產(chǎn)的工藝過程、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市廢棄物等幾個子專題[35]。“中國城市廢棄物溫室氣體排放清單編制”專題于2001年10月正式啟動。在過去的相關(guān)研究項目中，對城市固體廢棄物溫室氣體排放的計算中所采用的方法多為IPCC推薦的參考方法，其參數(shù)也多為指南中的缺省值。這種方法與中國的實際情況差距較大，將不可避免的產(chǎn)生巨大誤差，必然影響清單的精度和質(zhì)量。該專題研究小組在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對1994年我國城市垃圾處理和廢水處理系統(tǒng)溫室氣體排放進行分區(qū)研究，并在分區(qū)研究的基礎(chǔ)上利用IPCC指南推薦的計算方法和中國實際的有關(guān)參數(shù)計算我國1994年城市垃圾和廢水處理系統(tǒng)的溫室氣體排放量。經(jīng)過三年的努力，于2004年完成了經(jīng)過國務(wù)院批準的《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》并在2004年12月在《公約》第十次締約方大會上向《公約》秘書處正式提交了《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》[36]。

基于執(zhí)行第一次國家信息通報能力建設(shè)項目所積累的經(jīng)驗和教訓(xùn)，我國于2008年啟動準備第二次國家信息通報能力建設(shè)項目，該項目編制了一個較為完整的國家溫室氣體清單，包括擴大溫室氣體報告種類和排放源，降低清單的不確定性，初步建立國家溫室氣體清單數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使清單數(shù)據(jù)管理更為科學(xué)、編制具有可持續(xù)性。其中，“廢棄物處置溫室氣體清單編制”子項目由中國環(huán)境科學(xué)研究院承擔(dān)。項目最終將向《公約》締約方大會提交第二次國家信息通報[37]。在上述工作的基礎(chǔ)上，國家發(fā)展與改革委員會于2010年9月又下發(fā)了《國家發(fā)改委辦公廳關(guān)于啟動省級溫室氣體排放清單編制工作有關(guān)事項的通知》，要求各省、自治區(qū)、直轄市啟動省級溫室氣體2005年清單的編制工作。同時，為了積累省級清單編制經(jīng)驗，根據(jù)《關(guān)于編制省級2005年溫室氣體清單（試點省份）及其他省份能力建設(shè)課題工作方案》的內(nèi)容，國家發(fā)改委確定廣東、湖北、遼寧、云南、浙江、陜西、天津七個省市作為編制2005年溫室氣體排放清單試點省市，先行開始編制。 7個試點省份要在2011年6月編制出溫室氣體排放總量、分量、下降幅度、排放強度等主要指標(biāo)排放表，完成溫室氣體排放清單初稿，并在2011年年底完成報告[38]。

2.2 城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算的影響因素

由于固體廢棄物管理系統(tǒng)在實際運行過程中會因城市的差異而改變[39]，所以城市固體廢棄物中的每一種物質(zhì)會因其處理方式的不同而有著不同的溫室氣體排放量。 Seo[40]等研究發(fā)現(xiàn)，在固體廢棄物處理方法中，對環(huán)境的影響主要有全球變暖潛勢（global warming potential）、富營養(yǎng)化以及酸化等，其中，對全球變暖的貢獻度最大。Erikson[41]等應(yīng)用LCA方法，對城市有機廢棄物處理的環(huán)境影響進行了研究，結(jié)果顯示能源獲取及使用對環(huán)境具有顯著的影響。Batoold[42]等也應(yīng)用LCA方法，針對巴基斯坦拉合爾市固體廢棄物管理系統(tǒng)，設(shè)計了7項固體廢棄物基準及假設(shè)處理方案，探討各方案廢棄物處理方法在溫室氣體排放量上的貢獻度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基準方案的廢棄物收運加上掩埋處理所產(chǎn)生的溫室氣體貢獻量最大，而采用假設(shè)的將有機廢棄物沼氣化處理、資源回收及掩埋場沼氣回收廢棄物處理方案，因避免了大量CO2的排放，是最有利于環(huán)境的廢棄物處理方案。Vikash[43]等應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)模型定量分析城市固體廢棄物的甲烷排放，強調(diào)了通過政策及能量回收來減少甲烷的排放對溫室效應(yīng)的影響的必要性。劉舒生[44]等基于固體廢棄物管理系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，設(shè)計了包括固體廢棄物排放統(tǒng)計指標(biāo)和排放管理指標(biāo)的統(tǒng)計指標(biāo)體系。李國柱[45]等采用錫爾系數(shù)對我國區(qū)域工業(yè)固體廢棄物排放進行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物排放量呈現(xiàn)區(qū)域間差異逐漸縮小,組內(nèi)差異逐漸擴大的趨勢。國務(wù)院發(fā)展研究中心課題組[46]應(yīng)用產(chǎn)權(quán)理論和外部性理論,建立了一個界定各國歷史排放權(quán)和未來排放權(quán)的理論框架,并據(jù)此提出一個將各國“共同但有區(qū)別的責(zé)任”明晰化、將所有國家納入全球減排行動的后京都時代解決方案。臧秀清[47]等提出了在我國目前的廢棄物管理狀況下減少溫室氣體排放的措施。陳移峰[48]等針對填埋、堆肥、焚燒這三種常見的垃圾處理方式,提出了收集并利用填埋沼氣發(fā)電、將有機垃圾高溫堆肥改為厭氧消化、回收并利用沼氣發(fā)電、垃圾焚燒回收能源的溫室氣體減排措施。通過分析項目流程與邊界,得到了垃圾處理溫室氣體減排項目的減排基準線和溫室氣體減排量的計算公式。

3.研究中存在的主要問題

分析國內(nèi)外研究進展可知，國外學(xué)者對于城市固體廢棄物管理系統(tǒng)及其溫室氣體排放問題都進行了廣泛的研究，并取得了許多重要的成果。而我國城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放的研究則顯滯后，研究成果很少，盡管清單編制工作具備了一定基礎(chǔ)，但仍然面臨不少挑戰(zhàn)。

（1）還缺乏系統(tǒng)、規(guī)范的城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算的研究方法和操作流程。受到數(shù)據(jù)獲取和統(tǒng)計口徑差異的限制，國外的城市固體廢棄物溫室氣體清單方法在中國的適用性較差。要科學(xué)有效地開展溫室氣體的研究和核算，準確掌握城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體的排放結(jié)構(gòu)、排放量和排放特征，摸清溫室氣體增減變化及發(fā)展趨勢，提高城市固體廢棄物溫室氣體清單研究成果的國際可比性，必須盡快建立與國際接軌的中國城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放清單。

（2）數(shù)據(jù)采集和處理難度大困難多。由于我國地域遼闊、人口眾多、經(jīng)濟發(fā)展水平差異大等國情的特殊性，在采集和處理城市固體廢棄物相關(guān)數(shù)據(jù)時所涉及到資料量龐大而繁雜。有些數(shù)據(jù)，無論在國家層面還是省級層面，確定都比較困難；某些在國家層面比較容易確定的數(shù)據(jù)，在省級層面可能比較難以確定，比如能源方面的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理方面，重復(fù)統(tǒng)計、遺漏和準確性評估等都是不容易處理的問題。盡管這些問題并非中國所獨有，但卻是無法回避的重要問題。

（3）排放因子的測定工作嚴重滯后。城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體的排放因子需要去實測，樣品采集工作量大，受到人員和經(jīng)費等諸多因素的限制，此項工作進展緩慢。

4.未來研究展望

綜上所述，作為溫室氣體研究領(lǐng)域的重點和熱點之一，中國城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算研究在未來的發(fā)展空間非常廣闊，近期的研究應(yīng)著重在以下幾個方面。

（1）城市固體廢棄物管理系統(tǒng)演進過程及其實施現(xiàn)況評價。從固體廢棄物管理系統(tǒng)的內(nèi)外部特征入手，全面系統(tǒng)地分析我國城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的演進過程，并對現(xiàn)行的城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的運作流程進行適宜性評價。

（2）城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算方法。參照國際溫室氣體核算的發(fā)展趨勢，結(jié)合我國城市的發(fā)展特征，建立本土化的城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放核算方法學(xué)，在此基礎(chǔ)上，盡快建立與國際接軌的分類別的中國城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放清單。

（3）城市固體廢棄物管理系統(tǒng)對溫室氣體排放的影響。分析收運、回收、焚化、堆肥及掩埋等城市固體廢棄物管理系統(tǒng)與溫室氣體排放的關(guān)聯(lián)性，研究城市固體廢棄物的物理組成類別和管理系統(tǒng)不同處理單元對溫室氣體排放量的影響。

（4）城市固體廢棄物管理系統(tǒng)溫室氣體排放量的校正及系數(shù)的確定。IPCC建立的國家溫室氣體排放核算方法，雖然具有快速與便捷等優(yōu)點，但在《京都議定書》允許的排放量交易制度下，根據(jù)IPCC指南估算的排放量與實際的排放量是否相符尚有爭議。因此，為了減少核算方法的不確定性，開發(fā)符合實際排放量的估算校正系數(shù)計算模型，確定合理的排放量校正系數(shù)。

（5）溫室氣體減排條件下城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的優(yōu)化模式及溫室氣體減排機制。預(yù)測未來不同發(fā)展情景下城市固體廢棄物的產(chǎn)生量和物理組成類別，揭示城市固體廢棄物管理系統(tǒng)與溫室氣體減排的內(nèi)在機制，提出溫室氣體減排條件下城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的優(yōu)化模式及相關(guān)政策建議。

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