本文摘要:摘要:核算和評估固體垃圾產生和處理及其N2O排放具有重要的現實和指導意義.本研究以中國為例(20082017年),建立了固體垃圾產生、處理和N2O排放核算框架.結果表明,10年間中國固體垃圾產生量上升了34.6%,年均6.13億t,生活垃圾(48.6%)和工業日用品垃圾(24.6%
摘要:核算和評估固體垃圾產生和處理及其N2O排放具有重要的現實和指導意義.本研究以中國為例(2008—2017年),建立了固體垃圾產生、處理和N2O排放核算框架.結果表明,10年間中國固體垃圾產生量上升了34.6%,年均6.13億t,生活垃圾(48.6%)和工業日用品垃圾(24.6%)是主要貢獻源;處理格局仍以填埋為主(占53.0%),焚燒為輔(25.5%);堆棄(42.5%)和焚燒(31.2%)是固體垃圾處理中N2O氣體的主要排放源,堆肥占21.9%,填埋處理排放最少(4.4%);固體垃圾處理產生的滲濾液逐年增加,滲濾液排放的N2O占固體垃圾處理N2O排放總量的41.7%,生活垃圾產生的滲濾液是其主要排放源.加大垃圾分類處理和資源化利用力度,加強農村生活垃圾處理處置能力、減少垃圾堆棄量及提高垃圾處理技術對固體垃圾的產生及其N2O排放減排至關重要.
關鍵詞:固體垃圾;生活垃圾;處理方式;溫室氣體;N2O
1引言(Introduction)
固體垃圾的產生、處理及其環境影響已成為全球關注的問題之一.固體垃圾的產生量及其處置能力與社會經濟發展水平、人口增長、城市化水平和生產、生活方式密切相關(TheWorldBank,2018).目前,全球每年約產生112億t固體垃圾,且處于持續上升態勢,全球大約有30億人缺乏有效的垃圾處理設施(UNEP,2011).在人口增長、城市化進程和消費增長的刺激下,固體垃圾的產生及其管理不足已經成為公共衛生、社會經濟發展和生態環境領域的重大問題,而這些問題在發展中國家更為顯著(Guetal.,2015;蔡祖聰等,2018).
中國城市生活垃圾清運量增加迅速,由1998年的1.13億t增至2018年的2.28億t(國家統計局,2009—2018a),且以3.64%的年均速度持續增加,預計2030年將達到3.49億t,約是北美地區生活垃圾產生量(2.89億t·a-1)的1.2倍(TheWorldBank,2018).持續增加的固體垃圾產生量帶來的環境污染和健康風險必將隨之加大,能否有效解決這些問題已成為影響社會經濟可持續發展的重要因素之一.
固體垃圾中很多成分均含有不同比例的碳氮元素,如餐廚垃圾、紙張、絲織品、塑料、涂料、木家具等(IPCC,2006).固體垃圾管理及處置不足會導致大量的碳、氮通過各種途徑流失到大氣和水體,進而引發一系列環境問題,包括土壤酸化、大氣污染、溫室效應、水體硝酸鹽污染和富營養化等(IPCC,2006;Guetal.,2015),這些問題在發展中國家更為嚴重.我國作為世界上最大的發展中國家和人口最多的國家,固體垃圾產生及其環境潛在風險問題更引人關注(Guetal.,2015;Luoetal.,2020).
2014年我國溫室氣體排放總量高達111.86億tCO2⁃eq,其中,垃圾處理貢獻了1.8%,排放量高達1.95億t·a-1(生態環境部,2019).Zhao等(2020)報道,中國固體垃圾氮通量約為11.2Tg·a-1,約占中國2010年陸地生態系統氮通量(61.3Tg)的18.3%(Guetal.,2015).因此,如何減少和降低固體垃圾產生量,有效處理固體垃圾管理和處理過程中碳氮流失問題,更好地建設“無廢城市”,已經成為生態學家和環境科研人員在21世紀面臨的重大挑戰.
目前,固體垃圾的相關研究已引起了國內外學者的廣泛關注,但主要集中在城市和農村生活垃圾產生特征及處置模式(韓智勇等,2017;魏瀟瀟等,2018)、生活垃圾治理政策(夏艷清,2016)、園林綠化垃圾產生特征(陳浩天等,2018)、垃圾不同處理過程中溫室氣體排放(Liuetal.,2017;Zhouetal.,2018)及餐廚垃圾資源化(霍文冕等,2010)等方面.這些研究僅僅在局部尺度上展開,而且缺少對畜禽產品加工過程副產物、寵物糞便、家庭居民消費工業產品垃圾及污泥等固體垃圾的核算和分析.
另外,固體垃圾處置過程中產生的滲濾液量也在急劇增加,由此帶來的潛在環境污染風險也亟待進行評估.已有研究指出,廢物滲濾液釋放的N2O排放因子已高于農田N2O排放因子(Wangetal.,2017a;2017b),但目前這方面問題還沒有引起足夠的重視.本研究基于2009—2018年中國相關部門的統計數據,結合文獻數據,核算和分析我國固體垃圾產生和處理的變化及其N2O溫室氣體排放特征.以期為我國固體垃圾減量化、資源化和無害化績效評估,以及固體垃圾處置對生態環境影響評估等提供數據支持,并對從國家層面上制定固體廢棄物管理的針對性措施提供指導.
2材料與方法(Materialsandmethods)
2.1概念界定及種類來源
本文對固體垃圾的界定和估算參考蔡祖聰等(2018)編著的《中國氮素流動分析方法指南》,將固體垃圾界定為“人類日常生活生產中產生的最終進入垃圾收納和處理系統的固態、半固態廢棄物質”,大體可分為工業日用品、農業和生活固體垃圾三大類.
本文所指的工業日用品主要是指在工廠中生產的、可直接被人類消費的終端工業產品,如合成纖維、塑料、合成橡膠、合成樹脂、粘合劑、涂料等,因工礦企業的采礦廢石、冶煉廢渣、爐渣、金屬切削碎塊、建筑用磚、瓦、石塊等不進入市政垃圾收納和處理系統,故本文不涉及此類垃圾;農業固體垃圾包括農作物秸稈、畜禽糞便及畜禽宰殺后骨頭和皮毛副產物等,因農作物的秸稈、畜禽糞便大都作為有機肥進入農田生態系統,故本文不涉及此類垃圾;生活垃圾就是城市和農村地區的生活垃圾.此外,還包含園林綠化產生的綠化垃圾、污水處理廠產生的污泥及居民飼養寵物產生的寵物糞便垃圾.
因此,本文所指固體垃圾具體包括以下種類:①畜禽產品加工垃圾,主要指畜禽產品加工過程中產生的未被循環利用的非食物部分、骨頭和皮毛副產物及死淘畜禽尸體部分;②居民家庭生活垃圾,包括城市和農村地區產生的生活垃圾;③居民家庭消費的日用品垃圾;④園林綠化垃圾,主要指園林綠化中草坪和樹木的修剪物、枯枝落葉、雜草等綠化垃圾;⑤寵物糞便垃圾,本文主要統計寵物貓和狗(其他寵物如烏龜、蜥蜴、倉鼠等數據量較小且沒有直接的數據,故本文僅估算貓、狗糞便垃圾);⑥污水處理中產生的污泥.
2.2計算方法及數據來源
2.2.1固體垃圾產生量
本文固體垃圾產生量為以上各種類固體垃圾產生量之和。一般認為農村生活垃圾除餐廚垃圾用作飼料部分外,其余全部用于堆棄處理.近年來,隨著我國農村基礎設施和環境治理投入的加大,我國農村生活垃圾無害化處理率不斷增長(住房和城鄉建設部,2009—2018).李志龍(2016)調研了我國16個省市126個村莊的農村生活垃圾處理狀況,得到農村生活垃圾無害化處理中填埋和焚燒率分別為85.7%和22.5%.
目前沒有關于我國農村地區生活垃圾填埋、焚燒及其他處理的具體數據.因此,本文中的農村生活垃圾填埋和焚燒比例分別用農村生活垃圾無害化處理率與農村生活垃圾無害化處理中的填埋和焚燒率之積代替,填埋和焚燒之外的生活垃圾假設都被堆棄(比例分別為13.8%、3.6%和82.5%)(李志龍,2016).
3結果與討論(Resultsanddiscussion)
3.1中國固體垃圾排放特征
中國固體垃圾產生量近10年來發生了巨大變化.2008—2017年中國固體垃圾產生總量(GSW)由2008年的5.23億t增至2017年的7.03億t,增長了1.3倍,年均6.1億t,相當于全球每年城市生活垃圾產生量(20.1億t·a-1)的30.3%(TheWorldBank,2018).GSW以年均3.4%的速度增長,預計2030年將達到10.73億t,約是北美地區年均生活垃圾產生量(2.89億t·a-1)的3.7倍(TheWorldBank,2018).
可以預計隨著中國社會經濟的發展和人口數量的增加,固體垃圾產生量將多越來越多.產生的固體垃圾在堆存及處置過程中一部分會以CO2、CH4、N2O、氨揮發、NOx等污染氣體的形式流失到大氣環境中,一部分會滲透進地下水系統,其余將積累在垃圾填埋和堆棄處理等場所,再次造成二次環境污染.因此,核算分析固體垃圾產生變化特征有助于進一步評估固體垃圾產生趨勢及其環境效應,也可為固體垃圾處置、污染防控和管理決策提供科學依據.
綜上,固體垃圾處理量及處理方式顯著地影響N2O氣體排放.有研究報道,垃圾分類可以減少垃圾處置量的60%(李歷銓等,2019).按此推算,我國固體垃圾處置量將從2017年的7.03億t減至2.81億t,約為2010年我國固體垃圾處置量(5.76億t)的48.9%,其N2O排放量將從2017年的1439.54萬t減至577.88萬t,可減排N2O約861.66萬t.核算和分析固體垃圾產生量變化特征及不同處理過程中N2O排放特征有助于科學理解固體垃圾溫室氣體排放過程及其與不同處理方式的關系,減少其對生態環境的潛在影響,對從國家層面上制定固體垃圾管理的針對性措施有重要的指導意義.
4結論(Conclusions)
1)中國固體垃圾產生量變化較顯著,總體呈持續上升趨勢,從2008年的5.22億t增加到2017年的7.03億t.居民生活垃圾(GDg)和家庭消費日用品垃圾(GIw)是中國固體垃圾產生足跡的主要部分(分別占48.6%和24.6%),是固體垃圾減排的重點.從變化趨勢看,園林綠化垃圾產生量(GLg)、家庭消費日用品垃圾產生量(GIw)、污水處理過程中產生的污泥量(GSl)是影響固體垃圾產生量(GSW)年際變化的主要因素.因此,固體垃圾減排除了要關注GDg和GIw外,也要注重GLg和GSl的管理和控制.
2)固體垃圾產生量中的53.0%和25.5%分別被進行填埋和焚燒處理,18.4%為堆棄處理,堆肥僅占3.2%.值得注意的是,固體垃圾填埋和堆放過程產生的滲濾液量逐年增加,產生量約為2059.47億L·a-1;其中,74.2%源自填埋處理,25.8%源自堆棄處理.
環境保護論文范例:生活垃圾轉運站智能化自控方案
但由于填埋處理產生的滲濾液大都經過處理后排入污水系統進行二次處理,因此,堆棄滲濾液造成的環境污染風險更大.在固體垃圾產生量和處置投入、處理能力不斷提高的前提下,不僅需逐步加大環境友好的處理方式,更要全面提高各個處置過程的規范化管理及提高處理工藝,才能應對因社會經濟發展發展導致的廢棄物產生量不斷增長及其環境污染問題帶來的挑戰.本文研究成果可為固體垃圾管控及降低處理過程環境風險、提高我國整體生活環境質量的優化方案提供參考.
參考文獻(References):
蔡祖聰,谷保靜,等.2018.中國氮素流動分析方法指南[M].北京:科學出版社
陳浩天,張地方,張寶莉,等.2018.園林廢棄物不同處理方式的環境影響及其產物還田效應[J].農業工程學報,34(21):247⁃252
春建偉,劉鴻雁,梁順文,等.2009.深圳市園林綠化垃圾的產生和收集現狀及處置對策[J].環境衛生工程,(1):52⁃54
旦增,布多.2012.西藏拉薩市市區生活垃圾物理特性分析[J].西藏大學學報:自然科學版,27(1):20⁃27GuB,JuX,ChangJ,etal.2015.IntegratedreactivenitrogenbudgetsandfuturetrendsinChina[J].
ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences(PNAS),112(28):8792⁃8797谷保靜.2011.人類⁃自然耦合系統氮循環研究—中國案例[D].杭州:浙江大學
作者:趙永強1,2,∗,羅麗麗1,周慶生1,張陽子3
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