中国城市尺度的生活垃圾资源潜力评估与温室气体排放核算

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城市是全球减缓气候变化和实现可持续发展目标的前锋。然而,不断增加的城市生活垃圾产量和相对滞后的垃圾处理技术,使得中国的城市面临着垃圾围城和气候变化的双重压力。科学评估我国城市生活垃圾的资源利用潜力及其温室气体排放对制定我国城市低碳和能源政策具有重要意义。现有我国城市生活垃圾资源潜力和温室气体排放的研究存在着核算精度较低和时效性不强等问题,影响了评估结果的准确性;且城市生活垃圾温室气体排放的驱动因素仍鲜有研究,制约着我国合理制定城市生活垃圾的相关管理和减排政策。本文以我国295个城市的生活垃圾为研究对象,首先构建了2006年到2017年期间我国生活垃圾城市级分辨率的活动数据清单,并基于地理信息系统在城市尺度上分析了我国生活垃圾的产生特征。接着针对不同城市的生活垃圾物理特性和垃圾处理系统的技术参数,绘制出城市级分辨率的生活垃圾资源潜力和发电潜力地图。然后运用温室气体清单编制方法,细致地核算了我国长时间序列城市层面的生活垃圾填埋、焚烧和堆肥产生的甲烷、二氧化碳和一氧化二氮排放。最后通过建立对数平均迪式分解(LMDI)模型识别了城市生活垃圾温室气体排放变化的驱动因素。结果显示,2006年到2017年期间,我国城市生活垃圾的资源潜力从737.05 PJ增长到1071.97 PJ,若这些城市生活垃圾的填埋和焚烧处理均用作发电,可产生14.05TWh~57.81 TWh的电力,占我国电力生产总量的0.49%~0.87%。在城市尺度上,资源潜力由“北多南少”演变为“东多西少”,发电潜力“东多西少”的不均匀分布特征愈发显著。76.98%城市的生活垃圾资源潜力呈现增长趋势,保山、莆田、漳州、长沙、赣州、菏泽、海口、南宁、惠州和抚州的生活垃圾资源潜力的年均增长率排名前十。城市生活垃圾温室气体排放的核算结果表明,2006年到2017年期间,我国城市生活垃圾的温室气体排放从39.34 Mt CO2e增加到109.79 Mt CO2e,占我国CO2排放总量的0.64%~1.13%。91.67%城市的生活垃圾温室气体排放呈现增长趋势,福州、揭阳、内江、昆明、武汉、运城、朔州、兰州、惠州和保山的生活垃圾温室气体排放的年均增长率排名前十。2017年,大城市的生活垃圾温室气体排放占全国总排放的52.86%,19个一线和新一线城市的生活垃圾温室气体排放占全国总排放的36.61%,服务型城市的平均排放量高于工业城市。驱动因素分析的结果表明,核算期内我国城市生活垃圾温室气体排放的增长主要由人均产出效应驱动(贡献率为65.09%),单位GDP垃圾处理强度效应促进了生活垃圾温室气体的减排。基于研究结果,本文建议北京、上海和深圳等发达城市增加固体废弃物产业的投融资激励,创新垃圾处理技术加强环境治理,同时建议兰州等西部城市改善废弃物处理结构,促进垃圾焚烧项目建设。综上,本文量化了我国城市级分辨率的生活垃圾资源利用潜力,构建了长时间序列城市尺度的生活垃圾温室气体排放清单,可为我国自下而上制定城市生活垃圾的可持续管理政策提供数据支撑和科学依据。
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