張晨怡　董會(huì)娟　耿涌

關(guān)鍵詞 “雙碳”目標(biāo)；城市生活垃圾；時(shí)空分布；減排潛力；綠色低碳發(fā)展

中圖分類號(hào) X799. 3；X322 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2024）04-0023-13 DOI：10. 12062/cpre. 20231103

廢棄物處理是溫室氣體排放的主要來(lái)源之一，也是公認(rèn)的第三大CH₄排放來(lái)源，貢獻(xiàn)了全球16. 6%的CH4排放［1］。相較于CO₂，CH₄吸附熱量能力更強(qiáng)、增溫潛勢(shì)更高，因此，有效的CH₄減排可在短期內(nèi)降低溫室氣體濃度、控制全球溫升，而廢棄物處理部門(mén)在其中起到重要作用［2-3］。此外，通過(guò)廢棄物資源化回收利用，實(shí)現(xiàn)再生資源替代原生資源，也是溫室氣體減排的重要途徑。例如，回收利用1 t廢塑料，可避免1 t石油資源消耗和1 t垃圾焚燒，并帶來(lái)CO₂減排量5 t［4］。由此可見(jiàn)，廢棄物處理部門(mén)有著巨大的溫室氣體減排潛力，亟待引起足夠重視。城市生活垃圾是由城市居民在生活消費(fèi)中所產(chǎn)生的廢棄物，是城市可持續(xù)發(fā)展的巨大阻礙［5］。如今，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)加快，城市生活垃圾產(chǎn)生問(wèn)題愈發(fā)突出。基于此，有必要系統(tǒng)梳理中國(guó)城市生活垃圾處理碳排放現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，揭示其時(shí)空分布特征，并評(píng)估未來(lái)城市生活垃圾處理部門(mén)低碳發(fā)展路徑，為中國(guó)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供科學(xué)參考和政策支持。

1 文獻(xiàn)綜述

關(guān)于城市生活垃圾處理的溫室氣體排放核算，學(xué)界已經(jīng)開(kāi)展了一定研究，研究?jī)?nèi)容主要涉及兩方面：基于碳排放因子方法的區(qū)域生活垃圾處理溫室氣體排放核算和基于生命周期評(píng)價(jià)方法的固廢處理技術(shù)碳排放評(píng)估。

首先，對(duì)于區(qū)域生活垃圾處理溫室氣體排放核算，部分學(xué)者采用聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IntergovernmentalPanel on Climate Change， IPCC）《IPCC國(guó)家溫室氣體排放清單指南》給出的基于排放因子的溫室氣體核算方法，刻畫(huà)某一地區(qū)城市生活垃圾處理的歷史溫室氣體總體排放趨勢(shì)和分布特征。此類核算所需要的活動(dòng)數(shù)據(jù)通常為來(lái)自固廢處理廠的點(diǎn)源數(shù)據(jù)［6］或來(lái)自地區(qū)年鑒的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)［7］，并以國(guó)家［8］、區(qū)域［9］、省份［10］和城市［11］為研究目標(biāo)，使用本地特征化溫室氣體排放因子，核算城市生活垃圾處理的溫室氣體排放量。比如，Xiao等［12］評(píng)估了上海市2000—2017 年城市生活垃圾處理溫室氣體排放量，并結(jié)合LMDI分解法識(shí)別了碳排放的驅(qū)動(dòng)因素。其中，部分研究以核算特定種類的溫室氣體排放為目標(biāo)，也有研究聚焦單一廢棄物處理方式，以核算特定廢棄物處理方式下的溫室氣體排放量。例如，Zhao 等［13］量化了2002—2017年中國(guó)地級(jí)市和縣級(jí)市城市生活垃圾焚燒處理碳排放量和電力回收減排量；李易熹等［14］評(píng)估了2010—2020年廣東省城市生活垃圾填埋處理CH4排放量。

其次，對(duì)于垃圾處理技術(shù)碳排放的評(píng)估，學(xué)者通常利用生命周期評(píng)價(jià)方法評(píng)估不同城市生活垃圾處理技術(shù)處理單位垃圾所產(chǎn)生的溫室氣體排放量，進(jìn)而結(jié)合情景分析對(duì)減排潛力進(jìn)行評(píng)估和比較［15-16］。例如，Liu等［17］通過(guò)考慮不同的城市生活垃圾分類和處理策略，模擬了5種典型城市生活垃圾處理技術(shù)組合情景，并從生命周期的角度分析了碳元素和能量流動(dòng)情況；李昕遙等［18］構(gòu)建生命周期評(píng)價(jià)模型，核算了2017—2021年蘇州市推行分類前后的生活垃圾碳排放量。在此類研究中，食物垃圾和焚燒垃圾處理的生命周期全球變暖潛勢(shì)通常被單獨(dú)評(píng)估［19-20］。比如，Beylot 等［21］通過(guò)氣候變化潛勢(shì)等9 個(gè)指標(biāo)，從生命周期角度評(píng)價(jià)了法國(guó)焚燒部門(mén)的環(huán)境績(jī)效；Liu等［22］運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)法，估算出2020年中國(guó)餐廚垃圾處理產(chǎn)生的CO2排放量為3 750萬(wàn)t。

通過(guò)梳理現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，城市生活垃圾處理溫室氣體排放研究?jī)?nèi)容比較豐富，已涵蓋不同研究地區(qū)和時(shí)間尺度，既包括對(duì)于區(qū)域碳排放的宏觀核算研究，也有聚焦具體處理技術(shù)的案例分析研究。然而，該領(lǐng)域的相關(guān)國(guó)內(nèi)研究普遍關(guān)注單一區(qū)域，如：全國(guó)、河北省、上海市等，很少有研究細(xì)化到中國(guó)所有地級(jí)及以上城市尺度進(jìn)行空間特征分析。此外，預(yù)測(cè)未來(lái)不同減排情景對(duì)城市生活垃圾處理的溫室氣體減排潛力的研究仍然缺乏，有待開(kāi)展更加詳盡的預(yù)測(cè)研究以更有效地指導(dǎo)固廢處理部門(mén)的減排及碳中和?；诖耍狙芯繉⑻岣邤?shù)據(jù)精度，采用IPCC碳排放核算方法，通過(guò)構(gòu)建中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市的城市生活垃圾處理數(shù)據(jù)清單，刻畫(huà)2006—2021年全國(guó)及各地級(jí)及以上城市的城市生活垃圾處理溫室氣體排放的時(shí)空分布?xì)v史特征，進(jìn)而結(jié)合灰色預(yù)測(cè)模型和情景分析，預(yù)測(cè)2030年和2060年全國(guó)及典型城市的城市生活垃圾處理減排潛力，并提出我國(guó)城市生活垃圾處理部門(mén)低碳發(fā)展優(yōu)化路徑和政策建議。

2 研究方法

主要分為4個(gè)步驟：①收集2006—2021年中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市的城市生活垃圾產(chǎn)生量等數(shù)據(jù)，以及碳排放因子的區(qū)域差異化取值。②基于IPCC碳排放核算模型，計(jì)算2006—2021年各城市來(lái)自城市生活垃圾處理的溫室氣體排放量。③構(gòu)建灰色預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)31個(gè)直轄市和省會(huì)城市的城市生活垃圾產(chǎn)生量。④設(shè)定城市生活垃圾處理情景，并結(jié)合碳排放核算模型和上述預(yù)測(cè)結(jié)果，測(cè)算2030年和2060年城市生活垃圾處理溫室氣體排放量。

2. 1 生活垃圾處理碳排放核算方法

以IPCC 碳排放核算模型為核算框架，主要核算填埋、焚燒、堆肥和厭氧消化4種固廢處理方式的直接溫室氣體排放，考慮到數(shù)據(jù)可獲得性、復(fù)雜性以及研究對(duì)象，未將廠房運(yùn)營(yíng)和運(yùn)輸車輛等間接溫室氣體排放納入系統(tǒng)邊界。此外，還考慮了由于焚燒發(fā)電、堆肥以及物質(zhì)回收帶來(lái)的溫室氣體排放減排抵消效應(yīng)，定義填埋、焚燒和生物處理的直接溫室氣體排放為溫室氣體總排放，將扣除上述抵消效應(yīng)的溫室氣體排放定義為溫室氣體凈排放，并將CH₄、N₂O等非CO₂排放根據(jù)全球變暖潛勢(shì)值轉(zhuǎn)換為CO₂當(dāng)量。

2. 2 垃圾產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法

常用的垃圾產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型包括回歸模型和時(shí)間序列模型［26-28］?；貧w模型基于自變量和因變量的相互關(guān)系實(shí)現(xiàn)因變量的預(yù)測(cè)，而時(shí)間序列模型根據(jù)研究數(shù)據(jù)在時(shí)間上的演變規(guī)律和趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)據(jù)。作為一種經(jīng)典的時(shí)間序列分析方法，灰色預(yù)測(cè)模型具有所需數(shù)據(jù)信息少、預(yù)測(cè)精度高、簡(jiǎn)便易操作等優(yōu)勢(shì)［29］。因此，本研究通過(guò)構(gòu)建灰色預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)垃圾產(chǎn)量預(yù)測(cè)。

灰色預(yù)測(cè)模型表達(dá)式為GM（n， x），即用n 階微分方程對(duì)x 個(gè)變量建立模型。本研究假定未來(lái)城市生活垃圾產(chǎn)生量增長(zhǎng)遵循歷史增長(zhǎng)規(guī)律，通過(guò)目標(biāo)地區(qū)的城市生活垃圾產(chǎn)生量時(shí)間序列數(shù)據(jù)，以城市為單位逐一構(gòu)建GM（1，1）的灰色預(yù)測(cè)模型，以評(píng)估未來(lái)各目標(biāo)地區(qū)2030年和2060年的城市生活垃圾產(chǎn)生狀況。建模過(guò)程如下［30-31］。

（5）利用模型的解析表達(dá)式，預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)刻的數(shù)據(jù)值，通過(guò)不斷代入不同的時(shí)間k，可以得到未來(lái)多個(gè)時(shí)刻的預(yù)測(cè)值。

2. 3 情景設(shè)定

目前，中國(guó)主要垃圾處理技術(shù)包括：填埋、焚燒、堆肥和厭氧消化。本研究基于國(guó)家“零填埋”目標(biāo)和上海垃圾分類政策執(zhí)行情況，假定不同情景下的城市生活垃圾處理方式，以評(píng)估4種典型的生活垃圾管理策略［32］，具體見(jiàn)表1。在“雙碳”目標(biāo)的影響下，電網(wǎng)和制造業(yè)脫碳是必然趨勢(shì)。因此，充分考慮上述情況，將電網(wǎng)和制造業(yè)脫碳納入情景框架。比如，能源結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)化石能源向各種可再生能源轉(zhuǎn)型，這一過(guò)程將帶來(lái)巨大的溫室氣體減排潛力。本研究參照中國(guó)電力部門(mén)碳中和目標(biāo)［33］，設(shè)定未來(lái)電網(wǎng)的可再生能源結(jié)構(gòu)比例。在制造業(yè)中，生物基塑料因具有較大的溫室氣體減排潛力而備受重視。另根據(jù)國(guó)際倡議［34-36］，本研究假設(shè)生物基塑料的占比將在2030年和2060年分別達(dá)到30%和60%。

2. 4 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究綜合考慮數(shù)據(jù)可獲得性，選取2006—2021年為樣本區(qū)間，以中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市為研究對(duì)象（表2），所涉及的研究數(shù)據(jù)主要包括兩類：其一為活動(dòng)數(shù)據(jù)，即城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)和數(shù)量，來(lái)源為《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》［38］，數(shù)據(jù)分析中所用到的人口和GDP數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》［39］。其二為排放因子，各因子取值來(lái)自城市生活垃圾溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)［40］，其中包括電網(wǎng)和制造業(yè)脫碳過(guò)程中所涉及的排放因子變化。由于數(shù)據(jù)口徑存在差異，香港、澳門(mén)、臺(tái)灣暫不列為本研究的研究對(duì)象。

3 研究結(jié)果

3. 1 中國(guó)城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)時(shí)空變化特征

本研究分析了2006—2021年中國(guó)城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)的演化趨勢(shì)。圖1展示了2006年、2011年、2016年以及2021年中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市采用衛(wèi)生填埋、焚燒及其他方式（主要涉及堆肥、厭氧消化等生化處理）處理城市生活垃圾的比重。

研究結(jié)果顯示，中國(guó)城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)正在不斷發(fā)生變化。2006年，衛(wèi)生填埋是主導(dǎo)的垃圾處理方式，90%的城市衛(wèi)生填埋比例超過(guò)90%，超過(guò)一半的城市僅依賴填埋處理垃圾，而焚燒和生化處理等方式的應(yīng)用相對(duì)較少。然而，也有部分城市如江蘇鹽城、浙江溫州和嘉興等，已開(kāi)始全面采用焚燒方式處理生活垃圾。2011年，諸多城市減少了衛(wèi)生填埋的比例，垃圾焚燒的比例開(kāi)始上升，但仍有90%的城市衛(wèi)生填埋比例超過(guò)80%。這意味著，盡管處理方式有所轉(zhuǎn)變，但焚燒并未成為主流方式，單一依賴填埋的城市仍占多數(shù)。其后10年間，中國(guó)城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，具體表現(xiàn)為垃圾焚燒和填埋比例的迅速升降以及其他處理方式占比的穩(wěn)步提高。2016 年，已有25% 的城市衛(wèi)生填埋比例低于30%，同時(shí)，25%的城市垃圾焚燒比例超過(guò)70%。此時(shí)，以焚燒為唯一處理方式的城市增加至48個(gè)，主要分布在江蘇、浙江、安徽、福建、湖北、湖南和四川等省份。2021年，這一變化趨勢(shì)更為明顯。50%的城市采用衛(wèi)生填埋的方式處理的垃圾不到5%，而50%的城市垃圾焚燒比例達(dá)到90%。隨著垃圾分類政策在全國(guó)推廣和濕垃圾技術(shù)革新，生化處理等其他方式也得到了更廣泛的應(yīng)用，25%的城市通過(guò)這種方式處理超過(guò)10%的城市生活垃圾。這種轉(zhuǎn)變主要得益于政府和公眾對(duì)固廢處置的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響的認(rèn)知提升，尤其是近年來(lái)中國(guó)實(shí)施的垃圾零填埋政策，進(jìn)一步加速了這一進(jìn)程［41］。

3. 2 中國(guó)城市生活垃圾處理碳排放時(shí)空分布特征

為探究中國(guó)城市生活垃圾處理碳排放的時(shí)空變化趨勢(shì)和區(qū)域差異性，本研究基于城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，核算了2006—2021年中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市生活垃圾處理產(chǎn)生的溫室氣體排放量。同時(shí)，對(duì)2006年、2011年、2016年和2021年這4個(gè)關(guān)鍵年份的高碳排放城市進(jìn)行了深入分析。

結(jié)果顯示，中國(guó)城市生活垃圾處理總碳排放量隨時(shí)間變化的過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一階段，總碳排放量從2006 年的2 796. 53 萬(wàn)t 攀升至2019 年的7 940. 66 萬(wàn)t；2019年之后為第二階段，碳排放量保持平穩(wěn)波動(dòng)。從城市角度分析（圖2），城市生活垃圾處理總碳排放量排名前30的城市主要集中在直轄市、省會(huì)城市、副省級(jí)城市，以及東南部的部分主要城市。上述城市通常是擁有較大人口規(guī)模和較高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的超大、特大和大城市。與全國(guó)總碳排放量演化趨勢(shì)相同，大部分城市也經(jīng)歷了城市生活垃圾處理總碳排放量變化的兩個(gè)階段。第一階段，各城市的碳排放量普遍呈快速上升趨勢(shì)。作為中國(guó)城市生活垃圾處理碳排放最多的城市，北京的碳排放量在2006 年、2011 年和2016 年分別為205. 78 萬(wàn)t、226. 25萬(wàn)t和283. 92萬(wàn)t。北京、上海和廣東深圳一直是中國(guó)城市生活垃圾處理碳排放量最高的城市，廣東廣州、重慶、四川成都和浙江杭州等城市也持續(xù)產(chǎn)生較高的碳排放量，并位列前10，上述城市均為中國(guó)的超大或特大城市。關(guān)于城市生活垃圾處理碳排放結(jié)構(gòu)，廣東深圳、廣東東莞、湖北武漢和云南昆明等南部城市較早采用焚燒處理方式，在2006年和2011年，上述城市垃圾焚燒處理碳排放量已在總碳排放量中占有較高比例。然而，陜西西安、遼寧沈陽(yáng)、湖南長(zhǎng)沙、新疆烏魯木齊等城市，依然長(zhǎng)期依賴衛(wèi)生填埋作為主要的生活垃圾處理方式，在處理方式轉(zhuǎn)型方面起步較晚。第二階段，城市生活垃圾處理碳排放情況發(fā)生了顯著變化，此階段，深圳、上海和重慶成為碳排放量最高的城市，而部分城市的總碳排放量出現(xiàn)下降。例如，北京的碳排放量在2018年達(dá)到峰值288. 46萬(wàn)t，到2021年已下降至171. 39萬(wàn)t；上海的碳排放量在2018年達(dá)到峰值269. 73萬(wàn)t，而次年下降40萬(wàn)t。總碳排放量下降的城市主要為北京、陜西西安、遼寧沈陽(yáng)、天津、山東青島、山東濟(jì)南等北方的超大、特大城市，以及上海、浙江杭州、江蘇蘇州、江蘇南京、江蘇無(wú)錫、安徽合肥等長(zhǎng)三角地區(qū)城市。上述城市的人口規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸穩(wěn)定，且穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)從填埋處理到焚燒處理的轉(zhuǎn)型。另有部分城市的碳排放持續(xù)攀升。例如，重慶、四川成都、湖北武漢、廣東東莞、湖南長(zhǎng)沙等新興超大、特大城市，城市快速發(fā)展驅(qū)動(dòng)了城市代謝，帶來(lái)更多的城市生活垃圾處理碳排放；河南鄭州、遼寧大連、吉林長(zhǎng)春、黑龍江哈爾濱等填埋處理量占總處理量比例較高，對(duì)應(yīng)單位處理量的排放量同樣較高。此外，海南?？诤蛷V西南寧等城市首次進(jìn)入碳排放前30名城市之列，而內(nèi)蒙古包頭和新疆烏魯木齊則退出前30名。此類現(xiàn)象揭示了城市生活垃圾處理碳排放主要受到處理方式和城市發(fā)展水平的影響。

此外，通過(guò)對(duì)各城市的生活垃圾處理凈碳排放量進(jìn)行篩選和排名（圖3），發(fā)現(xiàn)凈碳排放與總碳排放的結(jié)果存在較大差異。從全國(guó)范圍來(lái)看，城市生活垃圾處理凈碳排放量經(jīng)歷了先增長(zhǎng)后下降的過(guò)程。2006年、2011年、2016年和2021年的排放量分別為2 456. 42萬(wàn)t、3 499. 08萬(wàn)t、4 426. 03萬(wàn)t和2 538. 82萬(wàn)t。從城市角度分析，和總碳排放量相同，北京、上海和廣東深圳為凈碳排放量最高的城市，大部分城市也經(jīng)歷了類似先升后降的過(guò)程。然而，達(dá)峰時(shí)間和總碳排放量相比明顯提前，部分城市甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了負(fù)碳排放。例如，北京城市生活垃圾處理凈碳排放量在2008年達(dá)到峰值259. 56萬(wàn)t；上海在2010年達(dá)到峰值171. 81萬(wàn)t，之后凈碳排放量逐年下降，2021年實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾處理凈碳排放量-3. 63萬(wàn)t。2021年，全國(guó)城市生活垃圾處理凈碳排放格局發(fā)生了巨大變化。湖北武漢、重慶和四川成都成為全國(guó)城市生活垃圾處理凈碳排放量最高的城市，而北京、上海、江蘇南京和山東濟(jì)南則退出前30名。相反，諸多以填埋為唯一垃圾處理方式的三四線城市進(jìn)入了榜單，如河北邯鄲、廣西柳州、廣東江門(mén)和黑龍江大慶。上述結(jié)果表明垃圾焚燒和生化處理在減少碳排放方面具有顯著效果，因此推動(dòng)城市生活垃圾處理方式轉(zhuǎn)型對(duì)減少碳排放至關(guān)重要。

參考國(guó)家相關(guān)規(guī)劃［42］，本研究將中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市劃分為超大城市、特大城市、大城市和中小城市4個(gè)組別（表2），以進(jìn)一步探究2021年不同組別之間城市生活垃圾處理碳排放與人口、經(jīng)濟(jì)的關(guān)系（圖4）。結(jié)果顯示，超大城市的總碳排放量遠(yuǎn)高于特大城市，其次是大城市和中小城市；且具有相似人口規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的城市，碳排放量也處于相似水平，呈現(xiàn)隨城市人口規(guī)模擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升，城市生活垃圾處理碳排放顯著增加的變化規(guī)律，該變化規(guī)律可能是通過(guò)影響城市生活垃圾產(chǎn)生量和處理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，特大城市的人均碳排放和碳排放強(qiáng)度的整體水平最高，而中小城市的人均碳排放和碳排放強(qiáng)度相對(duì)較低?？偠灾?，特大城市的人均碳排放和碳排放強(qiáng)度整體超過(guò)大城市，大城市的排放結(jié)果略高于中小城市；而超大城市雖然擁有更高的人口規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，其人均碳排放和碳排放強(qiáng)度卻整體低于特大城市。這可能由于超大城市居民的人均生活垃圾產(chǎn)生量和生活垃圾產(chǎn)生強(qiáng)度降低，且往往已經(jīng)基本落實(shí)“零填埋”政策，單位生活垃圾碳排放減少。也在某種程度上證明了庫(kù)茲涅茨曲線在城市生活垃圾處理碳排放中存在的可能性，但仍需要更多數(shù)據(jù)和更為深入的定量分析來(lái)佐證。

3. 3 中國(guó)城市生活垃圾處理減排潛力分析

本研究針對(duì)4 種城市生活垃圾管理策略（BAU、S1、S2、S3），評(píng)估了中國(guó)31個(gè)直轄市和省會(huì)城市在“雙碳”目標(biāo)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)2030年和2060年的碳排放情況。2020年，中國(guó)城市生活垃圾處理的總碳排放量為7 322萬(wàn)t，凈碳排放量為2 502萬(wàn)t。據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，2030年垃圾處理的總碳排放量將達(dá)到6 575萬(wàn)～9 942萬(wàn)t，4種情景之間的碳排放量差異并不顯著。然而，在凈碳排放方面，4種情景之間的差異較大，BAU情景下的凈碳排放量最高，達(dá)到2 612萬(wàn)t；而在S2情景下，可以實(shí)現(xiàn)-4 471萬(wàn)t的負(fù)排放。2060年，中國(guó)城市生活垃圾處理的碳排放量將大幅增長(zhǎng)，總碳排放量將高達(dá)1. 5億～2. 2億t，凈碳排放量將在-0. 4億～1. 0億t范圍內(nèi)。

2030年，31個(gè)直轄市和省會(huì)城市在生活垃圾處理碳排放方面呈現(xiàn)出與全國(guó)一致的規(guī)律（圖5）。從碳排放總量角度分析，4種城市生活垃圾管理策略無(wú)明顯優(yōu)劣，重慶、四川成都、山東濟(jì)南和湖北武漢為排放量最高的地區(qū)，僅有甘肅蘭州實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾處理碳達(dá)峰。從凈碳排放角度分析，不同情景下的碳排放量差異較大，BAU 情景的凈碳排放量往往高于垃圾“ 零填埋”情景（S1），無(wú)垃圾分類情景（BAU/S1）的凈碳排放量遠(yuǎn)大于垃圾分類情景（S2/S3）。此外，在垃圾二分類情景下（S2），大多數(shù)城市的總凈碳排放量為負(fù)值，即實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾處理部門(mén)的碳中和；而在垃圾四分類情景下（S3），所有城市生活垃圾處理總凈碳排放均可實(shí)現(xiàn)碳中和。隨著未來(lái)電網(wǎng)的脫碳，焚燒發(fā)電的減排效益仍然存在，但將會(huì)大大降低。相比之下，可回收物回收才是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期減排的關(guān)鍵。

與2030年相比，2060年大多數(shù)城市的城市生活垃圾處理碳排放量增長(zhǎng)迅速。然而，新疆烏魯木齊、內(nèi)蒙古呼和浩特、河北石家莊和青海西寧的碳排放量增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，甘肅蘭州的碳排放量甚至出現(xiàn)下降，主要是由相關(guān)城市生活垃圾排放增長(zhǎng)慣性決定的。在總碳排放方面，4種情景的碳排放量差距依然不大，不存在一種具有明顯減排優(yōu)勢(shì)的情景。在凈碳排放方面，通過(guò)可回收物回收實(shí)現(xiàn)固廢處理碳減排依然占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在垃圾二分類情景下（S2），半數(shù)城市可以實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放；在垃圾四分類情景下（S3），各城市的凈碳排放量均低于100萬(wàn)t，僅占總碳排放量的4%。這表明，隨著制造業(yè)逐步脫碳，可回收物帶來(lái)的碳減排效益逐漸減小。因此，不應(yīng)完全依賴發(fā)電、制肥、資源回收等減排途徑實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾處理部門(mén)的碳減排，而應(yīng)采取更多有效的策略來(lái)應(yīng)對(duì)城市生活垃圾處理碳排放。相較于歷史城市生活垃圾產(chǎn)生量增長(zhǎng)趨勢(shì)，未來(lái)中國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量增長(zhǎng)將趨于平穩(wěn)甚至出現(xiàn)下降，因此，未來(lái)城市生活垃圾處理實(shí)際碳排放量和本研究的預(yù)測(cè)結(jié)果相比，存在上下浮動(dòng)的可能，但不同情景下的結(jié)果比較對(duì)于政策制定具有一定參考價(jià)值。

4 結(jié)論與討論

4. 1 主要結(jié)論

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國(guó)面臨巨大溫室氣體減排壓力，城市生活垃圾處理是溫室氣體尤其是CH4排放的重要來(lái)源之一，其減排潛力應(yīng)得到關(guān)注。本研究構(gòu)建了中國(guó)各地級(jí)及以上城市生活垃圾處理數(shù)據(jù)庫(kù)，基于IPCC碳排放計(jì)算，方法分析了2006—2021年297個(gè)地級(jí)及以上城市的城市生活垃圾處理結(jié)構(gòu)和溫室氣體排放情況，并結(jié)合灰色預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)了2030年和2060年全國(guó)31個(gè)直轄市與省會(huì)城市的城市生活垃圾處理溫室氣體排放情況，主要結(jié)論如下。

（1）垃圾處理結(jié)構(gòu)：2006年，中國(guó)絕大多數(shù)城市以填埋為唯一垃圾處理方式；近年來(lái)，焚燒逐步替代衛(wèi)生填埋，此變化始于中國(guó)東部和南部省份。在推行垃圾分類政策后，生化處理等其他方式得到推廣應(yīng)用。

（2）排放演化趨勢(shì)：中國(guó)城市生活垃圾處理的碳排放總量持續(xù)增長(zhǎng)，2019年總碳排放量達(dá)到7 940. 66萬(wàn)t，其后趨于穩(wěn)定；北京、上海和廣東深圳總碳排放最高。由于城市生活垃圾處理方式轉(zhuǎn)變和城市發(fā)展水平變化，城市生活垃圾處理凈碳排放和總碳排放差異逐漸明顯。2021年，廣東深圳、上海和重慶成為總碳排放量最高的城市，湖北武漢、重慶和四川成都成為凈碳排放最多的城市，很多三四線城市進(jìn)入高凈碳排放榜單。此外，雖然城市生活垃圾處理碳排放隨城市人口規(guī)模擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升而增加，但在超大城市，人均碳排放和碳排放強(qiáng)度的平均水平均低于特大城市。

（3）未來(lái)排放預(yù)測(cè)：2030年，中國(guó)城市生活垃圾處理總碳排放量在不同情景下將達(dá)到6 575萬(wàn)～9 942萬(wàn)t，在直轄市與省會(huì)城市中，僅甘肅蘭州可以實(shí)現(xiàn)垃圾處理碳排放達(dá)峰；對(duì)于凈碳排放，不采取垃圾分類（BAU/S1）和采取垃圾分類（S2/S3）的情景之間差異較大，垃圾二分類情景下（S2）大部分城市可以實(shí)現(xiàn)碳中和，垃圾四分類情景下（S3）所有城市都可以實(shí)現(xiàn)碳中和。2060年，由于電網(wǎng)和制造業(yè)脫碳，發(fā)電、資源回收等方式帶來(lái)的碳減排效益將明顯降低。

4. 2 政策建議

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，城市生活垃圾處理產(chǎn)生的碳排放量可能會(huì)繼續(xù)增加或保持高位。為此，提出以下城市生活垃圾“三步走”分級(jí)管理策略。

（1）對(duì)于以填埋為主要垃圾處理方式的城市，建議加速實(shí)現(xiàn)從填埋到焚燒的垃圾處理方式轉(zhuǎn)型，這一轉(zhuǎn)型可以直接降低城市生活垃圾處理的碳排放總量。2020年，國(guó)家出臺(tái)了《關(guān)于城鎮(zhèn)生活垃圾補(bǔ)短板的實(shí)施方案》，首次提出到2023 年基本實(shí)現(xiàn)原生生活垃圾“零填埋”［41］。其后，各地紛紛提出措施積極響應(yīng)，目前已經(jīng)有26個(gè)省級(jí)行政區(qū)提出垃圾“零填埋”目標(biāo)。截至2021年，中國(guó)50%的城市基本實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾“零填埋”，仍有25%的城市以填埋為城市生活垃圾主要處理方式，處理超過(guò)70%的垃圾。由此可見(jiàn)，很多地方尚未實(shí)現(xiàn)垃圾處理方式轉(zhuǎn)型，甚至未將“零填埋”作為城市生活垃圾管理指標(biāo)。比如，新疆和青海的大部分城市，垃圾處理方式仍然以填埋為主，且沒(méi)有提出“零填埋”目標(biāo)，但新疆和青海都出臺(tái)了垃圾分類行動(dòng)方案。實(shí)際上，前端投放和末端處理設(shè)施不匹配的垃圾分類政策是沒(méi)有意義的。因此，對(duì)于上述地區(qū)，地方政府需要出臺(tái)相關(guān)法規(guī)政策，進(jìn)一步提高焚燒、堆肥、厭氧消化等末端處理設(shè)施的能力建設(shè)，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)原生生活垃圾“零填埋”，為生活垃圾分類政策的推廣奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)垃圾“零填埋”的城市，本研究提倡盡快推進(jìn)生活垃圾分類工作。遵循“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”理念，盡量保證可回收物的原級(jí)循環(huán)，可以有效避免在原生資源開(kāi)采和產(chǎn)品制造過(guò)程中產(chǎn)生額外碳排放［43-44］。本研究量化了垃圾分類回收對(duì)于城市生活垃圾處理部門(mén)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要意義，尤其是在短期內(nèi)帶來(lái)的顯著減排效果。2016年起，中國(guó)先后多次推出有關(guān)生活垃圾分類的規(guī)劃方案［45-48］；2019年，上海開(kāi)始實(shí)施《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》，正式將垃圾分類納入法治框架［49］。目前，雖然中國(guó)297個(gè)地級(jí)及以上城市均已實(shí)施垃圾分類政策，20個(gè)省份和173個(gè)城市出臺(tái)了地方性法規(guī)［50］，但其實(shí)很多地區(qū)垃圾分類工作還不到位。同時(shí)，本研究對(duì)比了中國(guó)已實(shí)行生活垃圾分類的重點(diǎn)城市和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的可回收物分出比例，發(fā)現(xiàn)2018 年歐盟可回收物比例達(dá)到48. 3%，遠(yuǎn)高于2020年中國(guó)的8%～37%［37］，這也從某種程度上證明了中國(guó)生活垃圾分類工作仍有待進(jìn)一步落實(shí)。為提高可回收物的回收利用率，首先，應(yīng)在城市層面出臺(tái)強(qiáng)制性垃圾分類法規(guī)條例，用政策約束垃圾分類行為；其次，可以在現(xiàn)有生活垃圾分類政策的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充垃圾分類量化管理指標(biāo)和可回收物回收利用指標(biāo)，使得生活垃圾分類目標(biāo)切實(shí)可行。最后，可以著力構(gòu)建完整可追溯的可回收物生產(chǎn)、使用、回收體系，并以押金制等經(jīng)濟(jì)刺激手段作為輔助，以確保可回收物的回收數(shù)量和質(zhì)量，增加可回收材料的資源化回收利用［51-52］。

（3）對(duì)于已經(jīng)全面實(shí)施垃圾分類政策的城市，需要進(jìn)一步控制垃圾的產(chǎn)生量，落實(shí)垃圾的源頭減量。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著電網(wǎng)和制造業(yè)脫碳，發(fā)電和回收等減碳途徑的貢獻(xiàn)有限，這更要求探索更多方式以實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾處理部門(mén)“雙碳”目標(biāo)。雖然預(yù)防固廢產(chǎn)生被賦予了垃圾治理的最優(yōu)先次序，但是國(guó)內(nèi)少有政策關(guān)注垃圾源頭減量工作。為此，政府應(yīng)著力在全社會(huì)樹(shù)立綠色低碳消費(fèi)觀念，同時(shí)，指導(dǎo)企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造材料最小化［53-54］。

此外，建議未來(lái)應(yīng)考慮各地社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和政策規(guī)劃，構(gòu)建城市生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測(cè)模型，以進(jìn)一步提高城市生活垃圾產(chǎn)生量和碳排放預(yù)測(cè)精度。

（責(zé)任編輯：李琪）