城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算研究综述

梁 勇

（宁夏医科大学管理学院，银川 750004）

自20世纪70年代以来，全球气候变暖已为世界各国学者关注的焦点。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年最新发布的第四次评估报告中指出，过去100年(1906～2005年)中,地表平均温度已经升高了0.74℃。国际科学界认为目前所观测到的全球变暖现象，90%以上的可能性是来自于温室的气体排放[1]。地球上超过50%的人口居住在城市[2]，虽然城市地区只占地球总面积的2.4%[3]，但人为温室气体排放贡献却高达67%～80%[4]。遏制全球变暖必须减少人为温室气体的排放已成为国际社会的共识[5]。随着社会经济的快速发展和城市化水平的提高，城市固体废弃物排放量逐年增多，而城市固体废弃物管理系统也是温室气体的一个不可忽视的排放源[6]。因此，如何准确地评估城市固体废弃物温室气体排放情况就成为重要的基础性研究工作，对于未来城市加强固体废弃物管理工作，制定城市固体废弃物温室气体减排目标、政策和探寻减排对策是十分必要的，国内外学者对此进行了大量的研究工作。

1.城市固体废弃物管理系统的演进与优化

1.1 城市固体废弃物管理系统的演进

固体废弃物管理系统是由固体废弃物及其产生源、运输、处理途径、处置场所和管理程序等构成的完整系统[7]。城市固体废弃物管理系统已由早期的单目标管理发展为多目标管理。20世纪70年代，城市固体废弃物管理研究重点在于如何通过废弃物收集车辆的最优化配置[8]和转运站的选址[9]，实现公众的健康和安全目标。20世纪80年代，城市固体废弃物管理研究重点转移到经济方面，主要考虑如何实现成本最小化[10-11]。到了20世纪90年代，城市固体废弃物管理的研究突出了多元化目标，既包括经济方面（如处理成本及效益)也包括环境影响(如空气污染、水污染等)和技术方面(如技术成熟度)。近10年来，在可持续发展思想的影响下，城市固体废弃物管理系统的研究逐渐强调可持续性目标，在决策过程中将社会因素[12]和公众参与纳入其中[13-15]，产生了废弃物集成管理模式[16]。

1.2 城市固体废弃物管理系统的优化

为了实现城市固体废弃物管理系统的优化，多目标规划、多准则决策、生命周期评估（LCA）、投入－产出分析(IOA)和系统动力学(SD)等方法被广泛应用。多目标规划主要应用于废弃物的选址和最优化方案选择方面[17-18]。多准则决策方法主要用于废弃物管理的政策制定方面[19]、LCA 主要用来评估城市固体废弃物管理系统的环境影响[20-21]。IOA 方法主要是通过构造投入产出表对区域固体废弃物产生的影响及其与区域经济间的关系进行分析[22-23]。由于SD方法最为突出的优点在于它能处理高阶次、非线性、多重反馈和复杂时变的系统问题，所以国内外学者应用此方法对固体废弃物管理问题进行研究。Dyson[24]等应用系统动力学理论预测快速发展的城市固体废弃物产量。M.A.Sufian[25]等提出了系统动力学模型预测废弃物的产生量、所需收集容量和固体废弃物发电量。蔡林[26]建立了城市生活垃圾问题的系统动力学模型框架并进行了仿真模拟。毕贵红[27]等基于可持续固体废弃物管理思想，建立了城市固体废弃物管理的动态仿真模型，并以昆明市为例，给出了不同政策组合下的固体废弃物管理系统的动态仿真结果。

2.城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算

2.1 城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算规范和标准

1992年通过的《联合国气候变化框架公约》（以下简写为《公约》）中明确规定，各缔约方应在公平的基础上，根据它们“共同但有区别的责任”原则和各自的能力，为人类当代和后代的利益保护气候系统，发达国家应率先采取行动对付气候变化及其带来的不利影响。《公约》同时也要求所有缔约方提供温室气体各种排放源和吸收汇的国家清单，制订、执行、公布国家计划，包括减缓气候变化以及适应气候变化的措施，促进与气候变化有关的教育、培训和提高公众意识等。温室气体排放核算是制定减排政策和行动的前提与基础。国家标准化组织（ISO）于2006年3月1日正式公布了温室气体管理与查验活动关系密切的ISO 14064系列标准[28]，为各国政府与产业界提供了推动各类温室气体减量与排放交易等相关计划的标准化规范与工具。IPCC自1995年起到2007年，针对国家温室气体盘查计划，分别发布了：1995国家温室气体盘查指南、修正的1996年国家温室气体盘查指南、国家温室气体盘查优良做法指南和不确定性管理(2000年)、土地利用与土地使用变化及森林(LULUCF)优良做法指南(2003年)以及IPCC 2007国家温室气体盘查指南等盘查指导方法[29-32]，为国际或地区提供能源、工业、土地利用及废弃物等温室气体排放量的盘查与计算的方法。世界可持续发展工商理事会(WBCSD)与世界资源研究院(WRI)，为了给企业界提供一个进行温室气体盘查的通用性标准，在1998年共同发起了温室气体盘查议定书倡议行动(GHG Protocol Initiative)，并在2001年公布了一套企业温室气体会计与报告的标准[33]。随后在2004年5月又发布了修定版的《温室气体盘查议定书—企业会计与报告标准》，除了内容更为丰富以外，还提供案例与说明帮助使用者如何进行盘查工作。鉴于人类活动增加了原本在自然界循环的二氧化碳及其他温室气体的浓度，使得全球温度持续增高造成不稳定的气候而威胁了人类、经济以及生态系统，世界观察研究所(World Watch Institute)于2009年出版了《气候变化参考指南》(Climate Change Reference Guide)，为企业、政府和个人，采取必要的政策与行为提供参考[34]。全书的内容主要分为：气候变化的源头(source of climate change)、气候变化的测量(measuring climate change)、温室气体增长的结果(consequences of greenhouse gas buildup)、气候外交(climate diplomacy)以及气候变化词汇(climate change glossary)等，供盘查分析时参考使用。

作为《联合国气候变化框架公约》缔约方，中国政府对气候变化问题给予了高度重视，积极认真的履行自己所承担的各项义务。早在20世纪90年代，我国就设立了国家气候变化对策协调小组。1998年，国家气候变化对策协调小组办公室开始与全球环境基金(GEF)协商开展“中国准备初始国家信息通报的能力建设（ECPINC）”的项目，并于1999年正式签署了项目文件。根据国家气候变化对策协调小组的决定，国家发展和改革委员会负责组织编制中国气候变化初始国家信息通报。温室气体排放清单是国家信息通报必须包括的重要内容。温室气体排放清单编制共分为能源、工业生产的工艺过程、农业、林业和城市废弃物等几个子专题[35]。“中国城市废弃物温室气体排放清单编制”专题于2001年10月正式启动。在过去的相关研究项目中，对城市固体废弃物温室气体排放的计算中所采用的方法多为IPCC推荐的参考方法，其参数也多为指南中的缺省值。这种方法与中国的实际情况差距较大，将不可避免的产生巨大误差，必然影响清单的精度和质量。该专题研究小组在调查研究的基础上，对1994年我国城市垃圾处理和废水处理系统温室气体排放进行分区研究，并在分区研究的基础上利用IPCC指南推荐的计算方法和中国实际的有关参数计算我国1994年城市垃圾和废水处理系统的温室气体排放量。经过三年的努力，于2004年完成了经过国务院批准的《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》并在2004年12月在《公约》第十次缔约方大会上向《公约》秘书处正式提交了《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》[36]。

基于执行第一次国家信息通报能力建设项目所积累的经验和教训，我国于2008年启动准备第二次国家信息通报能力建设项目，该项目编制了一个较为完整的国家温室气体清单，包括扩大温室气体报告种类和排放源，降低清单的不确定性，初步建立国家温室气体清单数据库管理系统，使清单数据管理更为科学、编制具有可持续性。其中，“废弃物处置温室气体清单编制”子项目由中国环境科学研究院承担。项目最终将向《公约》缔约方大会提交第二次国家信息通报[37]。在上述工作的基础上，国家发展与改革委员会于2010年9月又下发了《国家发改委办公厅关于启动省级温室气体排放清单编制工作有关事项的通知》，要求各省、自治区、直辖市启动省级温室气体2005年清单的编制工作。同时，为了积累省级清单编制经验，根据《关于编制省级2005年温室气体清单（试点省份）及其他省份能力建设课题工作方案》的内容，国家发改委确定广东、湖北、辽宁、云南、浙江、陕西、天津七个省市作为编制2005年温室气体排放清单试点省市，先行开始编制。 7个试点省份要在2011年6月编制出温室气体排放总量、分量、下降幅度、排放强度等主要指标排放表，完成温室气体排放清单初稿，并在2011年年底完成报告[38]。

2.2 城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算的影响因素

由于固体废弃物管理系统在实际运行过程中会因城市的差异而改变[39]，所以城市固体废弃物中的每一种物质会因其处理方式的不同而有着不同的温室气体排放量。 Seo[40]等研究发现，在固体废弃物处理方法中，对环境的影响主要有全球变暖潜势（global warming potential）、富营养化以及酸化等，其中，对全球变暖的贡献度最大。Erikson[41]等应用LCA方法，对城市有机废弃物处理的环境影响进行了研究，结果显示能源获取及使用对环境具有显著的影响。Batoold[42]等也应用LCA方法，针对巴基斯坦拉合尔市固体废弃物管理系统，设计了7项固体废弃物基准及假设处理方案，探讨各方案废弃物处理方法在温室气体排放量上的贡献度，结果发现基准方案的废弃物收运加上掩埋处理所产生的温室气体贡献量最大，而采用假设的将有机废弃物沼气化处理、资源回收及掩埋场沼气回收废弃物处理方案，因避免了大量CO2的排放，是最有利于环境的废弃物处理方案。Vikash[43]等应用系统动力学模型定量分析城市固体废弃物的甲烷排放，强调了通过政策及能量回收来减少甲烷的排放对温室效应的影响的必要性。刘舒生[44]等基于固体废弃物管理系统的各个环节，设计了包括固体废弃物排放统计指标和排放管理指标的统计指标体系。李国柱[45]等采用锡尔系数对我国区域工业固体废弃物排放进行分析,结果发现工业固体废弃物排放量呈现区域间差异逐渐缩小,组内差异逐渐扩大的趋势。国务院发展研究中心课题组[46]应用产权理论和外部性理论,建立了一个界定各国历史排放权和未来排放权的理论框架,并据此提出一个将各国“共同但有区别的责任”明晰化、将所有国家纳入全球减排行动的后京都时代解决方案。臧秀清[47]等提出了在我国目前的废弃物管理状况下减少温室气体排放的措施。陈移峰[48]等针对填埋、堆肥、焚烧这三种常见的垃圾处理方式,提出了收集并利用填埋沼气发电、将有机垃圾高温堆肥改为厌氧消化、回收并利用沼气发电、垃圾焚烧回收能源的温室气体减排措施。通过分析项目流程与边界,得到了垃圾处理温室气体减排项目的减排基准线和温室气体减排量的计算公式。

3.研究中存在的主要问题

分析国内外研究进展可知，国外学者对于城市固体废弃物管理系统及其温室气体排放问题都进行了广泛的研究，并取得了许多重要的成果。而我国城市固体废弃物管理系统温室气体排放的研究则显滞后，研究成果很少，尽管清单编制工作具备了一定基础，但仍然面临不少挑战。

（1）还缺乏系统、规范的城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算的研究方法和操作流程。受到数据获取和统计口径差异的限制，国外的城市固体废弃物温室气体清单方法在中国的适用性较差。要科学有效地开展温室气体的研究和核算，准确掌握城市固体废弃物管理系统温室气体的排放结构、排放量和排放特征，摸清温室气体增减变化及发展趋势，提高城市固体废弃物温室气体清单研究成果的国际可比性，必须尽快建立与国际接轨的中国城市固体废弃物管理系统温室气体排放清单。

（2）数据采集和处理难度大困难多。由于我国地域辽阔、人口众多、经济发展水平差异大等国情的特殊性，在采集和处理城市固体废弃物相关数据时所涉及到资料量庞大而繁杂。有些数据，无论在国家层面还是省级层面，确定都比较困难；某些在国家层面比较容易确定的数据，在省级层面可能比较难以确定，比如能源方面的数据。在数据处理方面，重复统计、遗漏和准确性评估等都是不容易处理的问题。尽管这些问题并非中国所独有，但却是无法回避的重要问题。

（3）排放因子的测定工作严重滞后。城市固体废弃物管理系统温室气体的排放因子需要去实测，样品采集工作量大，受到人员和经费等诸多因素的限制，此项工作进展缓慢。

4.未来研究展望

综上所述，作为温室气体研究领域的重点和热点之一，中国城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算研究在未来的发展空间非常广阔，近期的研究应着重在以下几个方面。

（1）城市固体废弃物管理系统演进过程及其实施现况评价。从固体废弃物管理系统的内外部特征入手，全面系统地分析我国城市固体废弃物管理系统的演进过程，并对现行的城市固体废弃物管理系统的运作流程进行适宜性评价。

（2）城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算方法。参照国际温室气体核算的发展趋势，结合我国城市的发展特征，建立本土化的城市固体废弃物管理系统温室气体排放核算方法学，在此基础上，尽快建立与国际接轨的分类别的中国城市固体废弃物管理系统温室气体排放清单。

（3）城市固体废弃物管理系统对温室气体排放的影响。分析收运、回收、焚化、堆肥及掩埋等城市固体废弃物管理系统与温室气体排放的关联性，研究城市固体废弃物的物理组成类别和管理系统不同处理单元对温室气体排放量的影响。

（4）城市固体废弃物管理系统温室气体排放量的校正及系数的确定。IPCC建立的国家温室气体排放核算方法，虽然具有快速与便捷等优点，但在《京都议定书》允许的排放量交易制度下，根据IPCC指南估算的排放量与实际的排放量是否相符尚有争议。因此，为了减少核算方法的不确定性，开发符合实际排放量的估算校正系数计算模型，确定合理的排放量校正系数。

（5）温室气体减排条件下城市固体废弃物管理系统的优化模式及温室气体减排机制。预测未来不同发展情景下城市固体废弃物的产生量和物理组成类别，揭示城市固体废弃物管理系统与温室气体减排的内在机制，提出温室气体减排条件下城市固体废弃物管理系统的优化模式及相关政策建议。

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