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随着人口增长、经济发展和城市化进程的推进,生活垃圾处理成为环境治理的一个重要问题。其中,我国保持着较高的城市化和国内生产总值增长率。我国当前超过400座城市出现了“垃圾围城”局面,全国垃圾存量占地累计达5×104 hm2,其中,广东、江苏、山东、浙江、福建等省的生活垃圾产生量保持着较高增长趋势[1-2]。
广东省作为全国第一经济大省,自1989年起,国内生产总值持续居全国第一位,经济总量占全国的1/8,已达到中等发达国家水平[3]。随着广东省经济的快速发展,人口的激增,群众生活水平的提高以及生活方式的多样化,其生活垃圾处理问题也逐渐受到关注[4-5]。广东省生活垃圾产生量每年以超过10%的速度增长(生活垃圾产生量是指生活垃圾清运量总和)。据中国统计年鉴[6],2020年,我国生活垃圾清运量达到2.4×108 t,其中广东省生活垃圾清运量达到3.1×107 t,占我国生活垃圾清运量的比例高达13.2%。根据近年生活垃圾清运量变化趋势,结合广东省人口发展趋势和生活垃圾分类工作进程等实际情况,预估2025年全省生活垃圾清运量可达1.6×105 t·d−1[7]。随着垃圾清运量的提高,如何有效处理生活垃圾已成为广东省面临的一个亟待解决的问题[8]。
本研究梳理了广东省2004—2020年生活垃圾产生和处理情况,分析了广东省生活垃圾主要处理方式的变化趋势及原因,提出了实现广东省城市生活垃圾处理可持续发展的建议,以期为广东省有关部门制定垃圾无害化处理政策与规划提供参考。
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生活垃圾的产生会受到人口和地区生产总值的影响。图1显示了广东省人均生活垃圾清运量与人均地区生产总值之间的关系。从图1可以看出,人均生活垃圾清运量在2014年前后的变化趋势不同。2004—2013年,广东省人均地区生产总值从2.1×104 元·(人·a)−1增至5.9×104 元·(人·a)−1(增长了1.8倍),人均生活垃圾清运量维持在171.4 ~201.7 kg·(人·a)−1,变化不大。2014—2019年,人均地区生产总值从6.4×104 元·(人·a)−1增至9.3×104 元·(人·a)−1(增长了45.3%),人均生活垃圾清运量从206.5 kg·(人·a)−1增至290.5 kg·(人·a)−1(增长了40.7%)。这说明,当人均地区生产总值低于某一个值时,对人均生活垃圾清运量影响不大。
广东省生活垃圾的产生量日益增大,相应地,生活垃圾处理能力也不断提高。如图2所示,2004—2019年,无害化处理量和处理率基本呈同步增加趋势,生活垃圾无害化处理水平逐渐提高。无害化处理量由2004年的7.6×106 t增加到2019年的3.4×107 t,增长4.4倍,年均增长率为10.6%。生活垃圾无害化处理率由2004年的48.2%提高到2019年的100%,已提前完成“十三五”时期城乡生活垃圾处理发展中的目标值,即2020年末,全省城市生活垃圾无害化处理率达到98%以上[11]。
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目前,生活垃圾的无害化处理方式主要有填埋、焚烧和以堆肥为主的其他方式[12]。广东省生活垃圾无害化处理方式构成如图3所示,其主要处理方式为填埋与焚烧。2004—2020年,填埋无害化处理量占无害化处理量的比例总体上呈波动下降趋势,由87.6%逐步下降到28.9%,降低了58.7%,并在2019年首次低于50%。焚烧无害化处理量占无害化处理量的比例总体上呈波动上升趋势,由12.4%增长到68.0%,增长了55.6%,并在2019年首次超过50%,成为主导处理方式。其中,2010—2011年,焚烧占比有所下降,最低降至22.5%。
2020年广东省拥有无害化处理厂118座,总处理能力达到1.4×105 t·d−1。图4反映了2004—2020年广东省无害化处理厂座数变化情况。2004—2020年,广东省生活垃圾无害化焚烧厂的数量呈波动增加趋势,由7座增加至57座,增长了8.1倍。其中,2010—2011年,焚烧厂数量有所下降,这与图3焚烧量占比下降趋势一致。其主要原因是,焚烧厂部分项目面临改造升级而停产,新增项目的增量不足以抵消技术改造和停产项目的减量[13]。2015年以后,广东省焚烧处理厂座数增长较快,由24座增加至57座,增加了2.4倍。填埋场数量基本呈增加趋势,尤其是2009—2015年,由19座快速增加至47座,增加2.5倍。2016年以后,增加速度放缓,与2018年相比,2020年填埋场的数量减少到48座。以堆肥为主的其他无害化处理厂的数量增加缓慢,至2020年仅为13座,这与浙江、江苏地区的情况相似。浙江有生活垃圾无害化处理厂76座,以堆肥为主的其他无害化处理厂仅有7座,其占生活垃圾无害化处理能力的比例仅为7.6%。江苏有生活垃圾无害化处理厂85座,以堆肥为主的其他无害化处理厂有14座,其占生活垃圾无害化处理能力的比例仅为4.7%。可见,经济发展比较快的省份在堆肥处理设施的投入比例不高。
《广东省城乡生活垃圾处理“十三五”规划》要求,2018年全省城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的比例要达到55%以上,2020年达到60%以上[11]。由图5可知,2018年该比例为50%,未达到规划要求;2019年达到55%,比设定目标年限延迟一年。2020年生活垃圾焚烧无害化处理能力占生活垃圾无害化总处理能力的比例为64%,达到了目标要求。尽管广东省垃圾焚烧能力持续增加,但与人口密度相近的发达省份和国家相比仍存在一定差距。比如,2020年江苏和浙江的焚烧无害化处理占比分别达到78.8%和76.5%。日本自1960年开始对生活垃圾进行焚烧处理,2017年焚烧率高达80.3%,成为日本处理垃圾的主要方式[14]。可见,在经济发展较好的省份或国家会更加注重提高生活垃圾焚烧处理能力。
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由以上分析可以看出,广东省垃圾处理方式已逐步由以填埋为主、焚烧为辅、其他为补充的旧格局,转变为以焚烧为主、填埋为辅、生物处理为补充的新格局[15]。这种新格局的形成与填埋、焚烧和堆肥等方法的优缺点,广东省的自然地理条件以及经济发展水平有一定的关系。
填埋法具有简单易操作、运行成本低的优势,但存在占用大量土地资源、资源化利用率低、封场后维护时间长、产生的垃圾渗滤液和填埋气体难处理等问题[16-19]。蔡博峰等[20]的研究结果表明,广东是人口大省,垃圾填埋量相对较多,恶臭影响的人口数量居各省(自治区、直辖市)第一。陈迪云等[21]的研究表明,广州市的李坑、兴丰2个填埋场周围地表水体和地下水都受到了渗滤液中的PAHs和PAEs的污染,附近居民水井的PAHs的总浓度远高于国际饮用水标准。2019年广东省人口达到1.2×108,约占全国人口的8.2%,而陆地面积约1.8×105 km2,约占全国陆地面积的1.9%,说明广东省人多地少。随着已有填埋场的逐渐封场,适合填埋的场址越来越少。目前,广州市生活垃圾填埋场日均垃圾接收量已接近满负荷。在这种情况下,广州市决定建设7个循环经济产业园,将焚烧、生化、填埋等以组团的形式集中在一起,打破以“填埋”为主的垃圾处理方式,建设以“焚烧为主、生化为辅、循环利用”的新格局,最终实现“垃圾零填埋”[22]。《广东省生活垃圾处理“十四五”规划》中指出[7],各地级以上城市以及具备焚烧处理能力的县(市),原则上不再新建原生生活垃圾填埋场,现有卫生填埋场主要作为垃圾焚烧产物最终处置场所以及垃圾无害化处理应急保障设施使用。广东省推进“无废城市”建设试点工作方案中也提到[23],到2023年底,无废试验区基本实现原生生活垃圾“零填埋”。因此,大规模原生垃圾填埋处理方式已逐渐不适应广东省部分城市的社会与经济发展需求。
堆肥本身是较为成熟的生活垃圾处理技术,但存在处理成本高,堆肥肥效低,无法适应农业的快速发展,特别是存在市场化推进困难等问题[24-25]。自2011年起,中国统计年鉴均未再出现生活垃圾堆肥相关数据,而以“其他”处理方式替代。《广东省生活垃圾处理“十四五”规划》指出[7],对于厨余垃圾资源化产品缺乏消纳途径的地区,厨余垃圾可经预处理后与现有生活垃圾焚烧处理设施协同处理。堆肥处理设施能力不足且具备焚烧处理条件的地区,可经预处理脱水干化后焚烧处理。基于上述原因,堆肥无害化处理方式发展缓慢,有被逐渐摒弃的趋势。在这种形势下,如果要发展堆肥处理方式,则需要解决好堆肥产品在农业、林业生产中应用受阻的问题及相关的产业政策问题。
焚烧法成本高,但因具有耗时短、占地面积小、运营过程中更绿色安全和余热可回收等优点而受到广泛认可。据统计,焚烧法处理可使生活垃圾减容85%以上,减重75%以上,符合减量化、无害化的目标。随着经济的发展,广东省逐渐能够承担焚烧法的高成本。根据图1、图4和图5可知,从2014年开始,广东省垃圾焚烧厂数量和焚烧占比均快速增加,此时广东省的人均地区生产总值达到6.4×104 元·(人·a)−1。与此同时,随着焚烧技术的逐渐成熟,以及给予焚烧发电适当经济补贴等国家政策,都加速了焚烧发电产业的发展[26-30]。从可利用热值角度来看,广东省生活垃圾热值较高,平均入厂生活垃圾热值基本在6 000 kJ·kg−1以上,入炉生活垃圾热值大于7 500 kJ·kg−1[31],高于焚烧最低热值限(3 344 kJ·kg−1)[32]。这些因素都促进了广东省采用焚烧的方式处理生活垃圾。当然,焚烧也存在一些问题,比如炉渣、飞灰的处理与资源化问题,还会产生二噁英和重金属等二次污染物。对此,解决方式也有很多,比如炉渣做建筑材料,飞灰用于生产水泥熟料,这些途径可实现资源化利用[33]。在焚烧前对生活垃圾进行必要的分类、分拣及预处理可有效降低二噁英和重金属的污染[34]。《广东省生活垃圾处理“十四五”规划》[7]中指出,广东省打造“焚烧为主、生化为辅、填埋兜底”的生活垃圾处理格局,到2025年底,焚烧处理能力占比要达到80%以上。因此,广东省将会全面提升生活垃圾焚烧处理能力。
目前我国已经开始实行垃圾分类制度,并于2017年3月发布了《生活垃圾分类制度实施方案》[35],将垃圾分为可回收物、有害垃圾、厨余垃圾和其他垃圾4大类。其中,厨余垃圾来源分散且数量庞大,占垃圾总量的比例超过50%[36-37]。广东省的生活垃圾成分以厨余类垃圾为主,据调查[38-39],广州市厨余垃圾占61%、塑料占17.5%、织物占4.3%、玻璃占3.0%;深圳市厨余垃圾占59.4%、塑料占14%、织物占3.9%、玻璃占5.0%。张海龙等[40]研究广东省中南部某市垃圾组成中发现,厨余类所占比例为39.8%~53.3%,橡塑类占16.5%~33.4%,纺织类占1.1%~5.2%,玻璃类占为1.1%~1.47%。如果分选出来的厨余垃圾仍然采用填埋或焚烧处理,那么垃圾分类就失去了意义[41]。因此,合理选择厨余垃圾的处理方式对于有效实现垃圾“减量化、资源化、无害化”至关重要。
广东省已建成17座大型厨余垃圾专业处理项目和一批小型处理设备,处理能力约5 300 t·d−1[42]。厨余垃圾处理方式主要有厌氧消化、好氧堆肥、饲养微小动物处理、三相分离协同焚烧和卫生填埋[43]。《深圳市生活垃圾分类管理条例》中指出,厨余垃圾应当主要采用产沼、制肥等生化处理方式进行资源化利用[44]。利用厌氧消化产沼气的方式具有碳排放低、二次污染少、运行成本低、适合集中大规模处理等优点[45-46],其减排效应显著,理想情况下厌氧消化碳减排效益是好氧堆肥的22倍[47]。因此,在深圳和其他类似的大城市,常用厌氧消化来处理厨余垃圾[48]。饲养微小动物处理项目主要采用黑水虻处理技术,其项目建设运营成本较低、产品销路好、价值高。惠州惜福厨余垃圾处理项目中的黑水虻每天能“吃掉”100 t左右的厨余垃圾,产出约10 t虫体蛋白和约15 t虫粪,烘干的虫体蛋白和虫粪的售价分别约为6 000 元·t−1和500 元·t−1[43]。因此,在广州、汕头和湛江的黑水虻试点项目不需要财政补贴也能正常运行。广东省推进“无废城市”建设试点工作方案中指出[23],珠三角所有城市推广可回收物利用、焚烧发电、生物处理等资源化利用方式。因此,生物处理法的比例有可能提高,并成为广东省部分城市垃圾处理的一个重要方向。
从“双碳”理念的角度来看,填埋处理的温室气体排放量明显高于焚烧和堆肥等方式。目前广州市温室气体排放增量主要来源于固体废物处理,其中90%以上来源于生活垃圾处理。广州市生活垃圾处理以填埋为主,填埋处理的温室气体排放量占垃圾处理温室气体排放总量的95%左右[49]。与填埋相比,垃圾焚烧可显著减少温室气体的排放量[50]。廖凌娟等[51]通过对比垃圾焚烧发电、填埋、堆肥的碳排放量和减排量得出,填埋碳排放量最大,其次是焚烧和堆肥。而垃圾焚烧发电减排量最高,达38.0%,卫生填埋减排量仅为14.9%。仲璐等[52]对生活垃圾处理的温室气体排放的计算结果显示,填埋、焚烧和堆肥每处理1 t垃圾产生的碳排放分别是1.7、0.5、0.2 t的二氧化碳当量。尽管堆肥的碳排放最低,但堆肥产品的推广应用困难在一定程度上限制了堆肥处理方式的发展。利用垃圾焚烧产生的热能发电,能实现垃圾的资源化,可以在一定程度上减少化石能源的使用,进而减少碳排放,符合“碳中和”发展理念。
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1)广东省生活垃圾的产生量日益增大,相应地,其无害化处理率不断提高,2019年基本达到100%。
2)广东省垃圾处理方式已逐步由以填埋为主、焚烧为辅、其他为补充的旧格局,转变为以焚烧为主、填埋为辅、生物处理为补充的新格局。2020年焚烧无害化处理能力占无害化总处理能力的比例为64%,达到《广东省城乡生活垃圾处理“十三五”规划》中的目标值(2020年达到60%以上)。
3)广东省要因地制宜选择技术先进、经济适用的垃圾处理技术。填埋方式逐步向焚烧发电等资源化利用程度较高的处理方式发展,有利于实现“双碳”目标。可适度超前建设垃圾焚烧处理设施,提高焚烧能力占比,使有条件的地区率先实现原生生活垃圾“零填埋”。基于垃圾分类以及厨余垃圾占比较大的实际情况,今后生物处理法有可能成为广东省部分城市垃圾处理的一个重要方向。对于厨余垃圾资源化产品缺乏消纳途径的地区,厨余垃圾可经预处理后与现有生活垃圾焚烧处理设施协同处理。
广东省生活垃圾处理方式变化趋势及其原因
Changing trend and its causes of domestic waste treatment methods in Guangdong Province
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摘要: 针对广东省生活垃圾处理存在的问题,通过收集和整理广东省生活垃圾产生和处理的相关数据及政府统计报告,分析了生活垃圾处理量和处理方式的变化趋势及其原因,并提出了相应建议,以供广东省有关管理部门参考。结果表明,广东省生活垃圾产生量从2004年的1.6×107 t增长至2020年的3.1×107 t,生活垃圾无害化处理率由42.8%提高到100%。广东省生活垃圾处理方式由填埋为主、焚烧为辅、其他补充的旧格局,转变为焚烧为主、填埋为辅、生物处理为补充的新格局。2020年,广东省生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理能力的比例为64%,已达到十三五规划中焚烧比例的要求。结合广东省的实际并基于碳中和的目标,广东省可适度超前建设垃圾焚烧处理设施,提高焚烧能力占比,引导有条件的地区率先实现原生生活垃圾“零填埋”。对于厨余垃圾资源化产品缺乏消纳途径的地区,厨余垃圾可经预处理后与现有生活垃圾焚烧处理设施协同处理。本研究结果可为广东省有关部门制定垃圾无害化处理政策与规划提供参考。Abstract: In view of the existing problems of domestic waste treatment in Guangdong Province, through collecting and sorting out the related data and government statistical reports on the generation and treatment of domestic waste in Guangdong Province, this paper analyzed the changing trend and reasons of the amount and treatment method of domestic waste, and put forward corresponding suggestions for the reference of the relevant administrative departments in Guangdong Province. The results showed that the domestic waste generation increased from 16.0 million tons in 2004 to 31.0 million tons in 2020, and the harmless treatment rate increased from 42.8% up to 100%. The treatment mode of domestic waste in Guangdong Province has changed from the old pattern of landfill as the main, incineration as the auxiliary and other supplements to the new pattern of incineration as the main, landfill as the auxiliary and biological treatment as the supplement. In 2020, the incineration and treatment capacity of domestic waste in Guangdong Province accounted for 64% of the harmless treatment capacity, which has reached the requirement of incineration ratio in the 13th Five-Year Plan. Based on the reality of Guangdong Province and the goal of carbon neutrality, Guangdong Province can build waste incineration facilities in advance, increase the proportion of incineration capacity, and guide the regions where conditions permit to take the lead in realizing “zero landfill” of native domestic waste. For the areas where there is no way to consume the food waste resource products, the food waste can be processed together with the existing domestic waste incineration treatment facilities after pretreatment. The results of this study can provide reference for the relevant departments in Guangdong Province to formulate the policy and planning of waste harmless treatment.
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《中华人民共和国土壤污染防治法》规定“省级人民政府生态环境主管部门应当对风险管控效果评估报告、修复效果评估报告组织评审,评审认为达到土壤污染风险评估报告确定的风险管控、修复目标且可以安全利用的地块方可移出建设用地土壤污染风险管控和修复名录。”因此,对于已达到土壤污染风险评估报告确定的风险管控、修复目标的建设用地地块,方可进行进一步的开发建设,并在“环境安全”前提条件下进行开发利用。我国已处于全面推进土壤污染防治的加速发展阶段,但仍缺乏对污染地块安全开发利用及模式构建方面的研究。本研究依托国家重点研发专项“场地土壤污染成因与治理技术”子课题“京津冀及周边焦化场地污染治理与再开发利用技术研究与集成示范”之“场地污染治理修复与安全开发利用新模式”的研究任务,旨在解决如何定义“污染地块安全开发利用模式”、如何评价开发利用的安全性这一问题,以期为建设用地土壤污染风险管控和修复提供参考。
1. 污染地块安全开发利用模式的产生背景、核心内容与类型
1.1 污染地块安全开发利用模式的提出
对工矿企业遗留用地进行再开发利用是城市可持续发展的重要途径。城市化进程的快速推进使得城市建设用地需求大幅增加。在土地资源紧缺背景下,污染地块再开发利用不仅可推动经济发展和改善城市生态环境,还可促进低效废弃地再利用、优化土地利用结构、盘活存量土地资源。2012年,原环境保护部制定了《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》(环发〔2012〕140号),使得污染地块开发利用得到了国家层面的进一步关注。2016年,国务院颁布并实施《土壤污染防治行动计划》,提出“到2020年,污染地块安全利用率达到90%以上,到2030年污染地块安全利用率达到95%以上”的目标要求,“污染地块安全利用”得以正式提出。
1.2 各地相关技术导则的提出及核心内容
在我国土壤污染防治法律、法规和标准等各类文件中,尚未正式提出过“污染地块安全开发利用模式”这一术语。2018年,原环境保护部会同相关部委共同发布的《土壤污染防治行动计划实施情况评估考核规定》提出了“污染地块安全利用率”的计算方法。根据该方法,“污染地块安全利用”所针对的是经过修复并通过效果评估、获取了建设工程规划许可证的污染地块,也就是说,若该污染地块对人群健康的风险在可控范围内,则可投入开发建设和利用。该计算方法从程序上阐释了“安全”的定义,但并未从技术上给出“安全”的概念和内涵。查阅近年来土壤污染治理修复、开发利用模式等方面的文献资料后发现,相关研究多为对修复模式的分析,而对污染地块安全利用模式、污染地块安全开发模式方面的讨论与探索还较少。
2016年龙涛[1]在《基于风险管控的污染地块修复模式概述》中提出了“污染地块修复模式”的概念,并指出“污染地块修复模式”是污染地块风险控制的总体策略,是为控制、削减地块风险、保证土地安全再利用所采用的工程和管理的总体思路。“修复模式”的具体形式包括原地修复、异地修复、异地处置、自然修复、污染阻隔、居民防护和制度控制,以及以上方法的有机结合。该文还进一步分析了基于污染源削减的修复模式(异地修复、异地处置,以及原地修复和监控自然修复等具体模式)、基于暴露途径阻隔与受体防护的修复模式(具体包括污染阻隔、人群防护与制度控制,以及改变用地方式)等2大类模式,提出在确定好修复模式后再进一步比选和确定具体的修复技术。2019年,生态环境部发布的《建设用地土壤污染修复技术导则》(HJ25.4-2019)中提出了“修复模式”这一术语。根据该导则,“修复模式”是指“对地块进行修复的总体思路,包括原地修复、异地修复、异地处置、自然修复、污染阻隔、居民防护和制度控制等,又称修复策略”。2020年,北京市生态环境局发布了《建设用地土壤污染修复方案编制导则》(征求意见稿),提出进行“修复策略”的研究和确定,定义“修复策略”为“根据地块条件、地块概念模型、地块修复目标,确定地块修复策略。地块修复策略应明确修复方式(包括治理修复和风险管控方式中的任意一种及其组合)、修复介质与范围、目标污染物、修复目标值/风险管控目标。2019年11月,生态环境部组织召开了土壤环境管理新闻发布会。在会上,重庆市等地探索了“源头治理-途径阻断-制度控制-跟踪监测”的风险管控模式;北京市等地探索了“合理规划-管控为主-有限修复”的安全利用模式,江苏省苏州市等地探索了“原位为主-控制开挖-防控异味”的修复模式等。基于以上导则和会议材料的表述,可将修复技术模式理解为某种技术或某几种技术的有机组合。在组合过程中,应突出其技术特点和防控重点。
综上所述,“模式”总体上可理解为一套综合解决对策(或者叫做策略)。据此再对“污染地块安全开发利用模式”这个词语进行分析,其含义是将“污染地块”转变为“可开发利用地块”,其目标或者说衡量标准是“安全”[2],因此,在实现“安全性”目标情况下采取的所有对策(策略),就是“污染地块安全开发利用模式”。因此,对污染地块“安全”性的理解便成为模式研究的核心内容。
1.3 安全开发利用的类型
污染地块要实现“安全”开发利用,覆盖的范围和影响因素是多样化的。这是由地块污染特点和地块修复的特点决定的。首先,土壤污染的隐蔽性、不均一性等特点决定了土壤污染状况的调查是贯穿在地块从调查评估到修复工程实施等全周期过程中的,不仅仅是在前期调查评估阶段才开展土壤环境的调查。其次,作为污染载体的土壤本身具有不均一性,这直接影响了土壤修复后的效果也具有一定的不确定性和不均一性。此时修复技术的合理选择就非常重要,与技术相关的技术方法、工程参数、技术集成等就成为技术选择阶段非常重要的内容。由此,对污染地块“安全”开发利用的理解,可分为广义和狭义2种类型[3]:广义的“安全”性需要覆盖修复工程实施的全过程;狭义的“安全”性重点是指修复技术的比选确定和工程实施阶段。2种不同理解形成了2种不同的污染地块安全开发利用模式,即广义和狭义2种模式。
2. 污染地块安全开发利用的2种模式及其确定
2.1 广义的污染地块安全开发利用模式
污染地块要实现以“安全”为根本目标的风险管控或修复是一个复杂的系统工程,需要从污染地块的规划定位开始,涵盖污染调查、风险评估、方案编制、工程实施、效果评估、后续跟踪管理等全过程,并确保“安全性”目标赖以实现的制度性保障。相关活动包括工程监理、环境监理和效果评估等,故“安全”与否与每个过程都有关联性。因此,覆盖污染地块安全修复全过程的模式是广义的安全性模式。该模式由7个方面构成:合理的规划定位、精细的污染调查、科学的风险评估、最优的修复策略、耦合式的环境修复与风险管控工程、有效的二次污染防治、后期持续的监管监测等。若要实现污染地块安全开发利用和相应的模式,必须从这7个方面共同发力、环环相扣、缺一不可,其中前一内容为后一内容的前提和基础。
1)实施合理的规划定位。这是实现污染地块安全开发利用的方向引领。结合地块利用历史、现实状况、确定污染地块的规划定位,以规划为统领,实现污染地块安全开发利用。
2)开展精细的污染调查。这是实现污染地块安全开发利用的重要基础。通过污染识别、详细调查,以及必要的补充调查,精准明晰土壤及地下水的污染因子、范围及程度。
3)实施科学的风险评估。这是实现污染地块安全开发利用的安全保障。根据地块环境污染特征及周边敏感点分布特征,结合污染地块未来的规划用途,评估地块安全利用对人体健康和生态环境安全的风险,得出该地块风险可接受条件下的管控目标。
4)筛选最优的修复策略。这是实现地块安全开发利用的技术支撑。结合污染地块区域特征、开发定位、污染物类型、污染物分布特征等因素,筛选出某种或者某几种修复技术,确定最优的修复策略。
5)实施耦合式的环境修复与风险管控工程。这是实现地块安全开发利用的关键举措。根据预定的修复(管控)目标,结合水文地质条件特点、工程实施周期、预算经费等要求,通过比选确定并实施一套适用于特定污染地块的风险管控与修复的综合工程措施。
6)开展全面有效的二次污染防治。这是实现污染地块安全开发利用的内在要求。污染地块安全开发利用过程中不能形成新的污染是《土壤污染防治法》提出的重要要求。当前我国开展污染地块修复或管控活动中,各级环境监管部门均将二次污染防治监管作为工程项目监管的重要内容。通过环境监理和工程监理的实施,督促工程实施方切实落实各方面二次污染防治各项措施,以确保不会形成二次污染。
7)落实后期持续合理的监管监测。这是实现地块安全开发利用的持续性保证。为确保工程实施后稳定实现预期的修复目标,以及采用自然修复方法(如自然衰减法)进行管控的方法,都需要在工程实施达到一定的目标之后继续开展一定的工程、管理、监测、评估等方面的措施,以保障“安全利用”目标的持续实现。
2.2 狭义的污染地块安全开发利用模式
2.2.1 定义
狭义模式主要集中在技术方案比选和工程实施阶段,突出实现“安全利用”目标的修复或者管控技术选择的方法和策略。目前,国内相关政策文件、相关文献中尚未见对狭义的“污染地块安全开发利用模式”的阐释。结合当前我国土壤环境修复所处历史阶段和当前我国土壤环境管理的特点,本研究将狭义的污染地块安全开发利用模式定义为:以土地未来规划用途为先导,结合土壤和地下水污染特征以及特定的水文地质条件特点,采取适合于分位、分期、分区、分层的多种修复与管控技术组合,从技术、工程、管理等3个层面,实现技术可靠性、经济合理性、二次污染绿色性、工程实施高效性和跟踪监管持续性等5个方面的特点要求,使污染物浓度减少或毒性降低或完全无害化,从而形成一套包含修复策略和技术特点在内的综合性污染地块治理修复或风险管控的总体技术策略。
综上所述,狭义的污染地块安全开发利用模式即表现为总体技术策略。该策略包括2个方面,即修复策略和技术特点,并共同构成模式的内涵。
1)修复策略。即“分位、分期、分区、分层”(以下简称“四分”)的修复策略[4]。即在充分分析不同污染物类型的基础上,开展分类、分期、分区、分层的修复策略的设计和实施。一个污染地块明确好如何分位、如何分期、如何分区、如何分层后,形成特定污染地块的修复策略,该修复策略即可形成狭义的“污染地块安全开发利用模式”的第1层含义。
2)技术特点。技术特定可以从5个方面进行衡量和判断,即技术可靠性、经济合理性、二次污染绿色性、工程实施高效性、跟踪监管持续性。这5个方面共同构成了“污染地块安全开发利用模式”的第2层含义。
2.2.2 修复策略
总体修复策略即是在充分分析污染物类型和特点的基础上,确定分位、分期、分区、分层等4个方面的具体选择。污染物类型的不同直接决定了管控或者修复技术类型的差异。污染物包括有机污染物、无机污染物等类别。其中,有机污染物还需进一步区分为挥发性、半挥发性、有机农药、石油烃类等。另外,还需注意高密度非水相液体(DNAPL物质,如三氯乙烯(TCE)、三氯乙烷(TCA)、四氯乙烯(PCE)等)和低密度非水相液体(LNAPL物质,如汽油、柴油等烃类油品物质);无机污染物则需进一步区分为六价铬、砷、汞等类型。
1)分位。原位或者异位,或者原位异地等。这是首先应考虑的问题。需要结合修复周期、难易程度、平面布置等因素,选择是在地块范围内的原位修复或者原位异地,还是地块范围外进行异位修复。
2)分期。由于污染类型不同、治理修复资金制约、技术成熟性不同、开发建设紧迫性不同等因素,将一个污染地块划分为不同区域,形成不同的分期修复方案。不同的分期方案也会在一定程度上影响技术选择,随着行业技术不断进步,选用的技术和装备也会不断升级。
3)分区。考虑不同的污染物类型、不同等级的污染程度等因素,从而形成水平方向上不同的分区。针对不同区域采用不同的管控技术或修复技术。
4)分层。纵向方向上考虑土壤性质的不同、污染类型不同、污染程度不同、开发利用深度不同等因素,从而形成不同的污染分层。不同层级上采用不同的修复或者管控技术。
从分位、分期、分区、分层等4个层面确定出相应的方案后,共同构成一个完整的修复策略方案,从而即可形成一定的“污染地块安全开发利用模式”[5]。
2.2.3 内涵
“污染地块安全开发利用模式”的内涵应具有下述5个方面的特征,或认为可从以下5个方面进行评价。
1)技术可靠性。指采取的污染土壤和地下水风险管控技术或者修复技术的可靠性和有效性,应能够实现预期的管控目标或者修复目标。
2)经济合理性。指处置单位污染土壤(地下水)的总体综合单价(包含设备购置(或租赁)、材料药剂、原辅材料消耗、人工费用等)、某一修复(管控)技术的总体综合单价,总体在合理范围和经济社会可承受范围内。
3)二次污染控制绿色性。指大气污染、废水污染、固体废物污染、噪声污染、恶臭污染等不同环境要素污染控制技术的达标性,以及修复过程中不会引发产生新的大气、水体、固体废物和地下水中的污染物和对周边环境的污染问题。
4)工程实施高效性。指项目合同管理、实施变更管理的有效性、项目成本控制和项目工期控制等主要方面的有效性。
5)跟踪监管持续性。指制定的跟踪监督计划具有全面性、合理性和可操作性;全面落实计划的各项要求;在资金上对计划的落实并给予必要保障;通过跟踪监管,污染物控制有效。
2.3 影响模式确定的主要因素
不同污染地块之间的差异性较为明显,即便是同一地块内部也存在较为明显的不均一性。污染地块在进行安全开发利用模式设计和选择,也就是进行分位、分期、分区、分层方案设计时,要充分考虑对模式选择和设计的主要影响因素,从而确保设计的模式具有科学性、合理性、可行性和操作性。
通过工程实践分析,笔者认为影响模式确定的因素主要包括未来开发利用用途、土壤(地下水)污染特征、水文地质特点、工程实施周期、周边环境敏感点分布等5个方面。不同影响因素的含义及影响作用见表1。实际工程项目在实施过程中,应对每一个影响因素进行逐一分析,确定在每个因素下的分位、分期、分区、分层方案,然后将5个因素进行综合考虑。当出现有不一致甚至矛盾的时候,需进一步细化分析利弊,确定主要影响因素,根据主要影响因素的影响结果而定,同时分析可能造成的负面影响,提出相应防护和应对措施[6]。
表 1 污染地块安全开发利用模式选择的主要影响因素Table 1. The main influencing factors of safe development and utilization mode of contaminated land影响因素 含义 作用 未来用地规划用途 一类用途、二类用途及一类与二类的混合用途。对大型污染地块,还需在此基础上进一步分析文教、商业、住宅、科教、娱乐、绿化等不同类型。 不同类型的用途在很大程度上决定了分区、分期等方案的确定,以及管控与修复技术的筛选和确定,是影响模式选择的首要因素。一般情况下未来规划用途类型不一致的区域在进行分区时应归为不同的区域。 土壤和地下水污染特征 水平和垂直方向上的污染分布、浓度分布、分区特点、分层特点、污染扩散途径和趋势等。 污染特征决定了分区、分层、分期等方案的选择和设计,以及修复(管控)技术的选择,是影响模式选择和确定的核心因素。风险评估过程中,确定出管控目标后,应在水平和纵向方向上分别确定出挥发性、半挥发性、重金属,以及特定类型的污染范围,基于水平和纵向上的污染范围,再进行一定的合并,从而形成了分层、分区结果。 水文地质特点 指地层结构和土工参数,如粒径、渗透系数、塑性指数等),地下水流场、水位变化和水流流向、流速等。 影响分层的主要影响因素。不同特点的水文和地质条件和特点,在很大程度上影响到分层结果。不同层上的水文地质特点,应划分为不同层级。工程实践中,为了提高工程操作性,有时将一定的层级进行合并。 工程实施周期 修复工程实施的时间长短 很大程度上影响了原位、异位修复策略,以及修复技术类型的选择。若修复周期较短,总体选择异位修复方式;若修复周期在可接受的范围内,一般情况下优先考虑原位修复。 周边环境敏感点分布 待修复土壤和地下水周边500~1 000 km,各类环境敏感点的分布、距离,以及敏感点对修复工程实施的诉求和敏感要求。 土壤和地下水污染调查过程中,应充分分析修复过程对周边环境敏感对象的影响,以及敏感对象对土壤和地下水环境修复过程中的诉求。这些直接影响分位、分期、分区、分层方案的选择,以及具体修复技术的选择。总体而言,需要分析不同敏感对象的影响和诉求,从诉求出发选择适宜的方案。如敏感人群距离较近,且土壤污染物对人体影响较大,社会敏感度较高,一般考虑异位修复,或者技术较为成熟的原位修复技术,这时相应的二次污染防治设施和舆情监控必须到位。 3. 污染地块开发利用“安全性”评价方法
污染地块是否实现“安全修复”是一个非常重要的问题。2018年12月,生态环境部发布了《污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则》(HJ 25.5-2018)。该导则指出通过效果评估的技术方法来判断污染地块中目标污染物是否实现了预定的风险管控修复目标值。若达到了修复(管控)目标值的要求,即认为该地块得到了安全修复,并可从省级污染地块风险管控与修复名录中退出。然而,上述评判方法仍有其局限性,即主要考虑的是目标污染物修复后的浓度,或者管控后的工程效果,评价因素较为单一,评价方法也有一定的不确定性和随机性。本研究通过对污染地块安全开发利用模式的分析可以看出,“安全性”评价应是一个多因素的综合评价体系,应结合对该模式内涵的分析,构建出全面、综合反映“安全性”的指标体系,通过该指标体系的评价,从而更好地分析和判断地块修复后的“安全程度”。
根据上述对“安全修复”内涵特点的分析,“安全”开发建设中的“安全性”评价指标体系的构建见表2。该指标体系共计包括5个一级指标、10个二级指标,并指出各指标名称、指标含义、指标分值和相应的评价方法。
表 2 污染地块开发利用“安全性”评价指标体系框架Table 2. The framework of “safety” evaluation index system for the development and utilization of contaminated land一级指标及总分值 二级指标 二级指标含义 二级指标分值 评价要求 评价方法 总体修复策略(20分) 分位策略 选择原位修复还是异位修复,或者是二者的组合。在原位修复中,选择是原址原位还是异址原位。 10分 综合考虑场地修复周期、修复的难以程度、厂区内平面布置、修复后土壤的去向等因素,选择和确定出适宜和最佳的分位策略,在原位修复(原址、异址)、异位修复中做成合理、可行的选择。 专家评价法 分期策略 将一个地块分解为若干子地块,区分时间上的先后顺序,分不同时间段分别进行修复(管控)。 10分 综合考虑分期开发利用、治理修复资金的制约、技术成熟性等因素,选择和确定出适宜和最佳的分期策略,即合理、科学确定出分期修复方案,明确各期范围,可以有效避免分期修复之间的相互影响和干扰。 专家评价法 空间修复策略(30分) 分层策略 在纵向方向上,将污染地块进行分层,不同层级上采用不同的修复(管控)技术。 15分 综合考虑纵向方向上土壤不同性质和结构、污染物浓度的不同、未来开发建设需求等因素,设计适宜、合理的分层方案,提出不同层的厚度、土壤性质、污染浓度范围等。 专家评价法 分区策略 在水平方向上,将污染地块进行分区,不同区间范围采用不同的修复(管控)技术。 15分 综合考虑水平方向上污染物的分布特点(如有机污染物、无机污染物或者混合型污染物),设计适宜、合理的分区方案。 专家评价法 技术性(30分) 技术可靠性 采用的修复(管控 )技术对目标污染物浓度降低或者控制污染物不扩散、不渗漏等污染物控制目标的有效性、稳定性等 10分 根据上述总体修复策略和空间修复策略,在充分分析污染物特性的基础上,比选和确定适宜的修复技术或者技术组合。技术方案应具有较好的成熟性、可靠性,应能有效去除土壤中污染物,实现预定的管控或者修复目标。 数值对比法 污染控制绿色性 修复(管控)过程中产生的二次污染物的产生控制性,以及产生出来的污染物的达标排放性和对人体健康、生态环境危害的最小化。 10分 修复过程中尽量不产生新的二次污染物,对产生出来的污染物应 采取有效的工程和管理措施,使其满足达标排放的要求,以及满足对人体健康、生态环境的危害性最小。 专家评价法、数值对比法 经济合理性 修复(管控)工程的投资与处置费用与经济社会发展水平的适应性 10分 技术在建设投资和运行成本两方面构成的综合成本上可接受,具有较好的市场竞争能力。 数值对比法 工程实施(10分) 工程实施高效性 工程项目组织管理水平 10分 项目合同管理、实施变更管理的有效性、项目成本控制和项目工期控制等主要方面的有效性 数值对比法、专家评判法 修复后管理(10分) 跟踪管理持续性 污染地块完成修复或者管控,从省级风险管控与修复名录中退出后继续实施的地块管理。 10分 制定的跟踪监督计划具有全面性、合理性和可操作性;有固定的跟踪管理技术人员;跟踪管理成效落实。 专家评判法 运用上述方法,可对我国已经通过效果评估后的修复(管控)工程项目进行评价。上述指标中,“总体修复策略”下的2个指标实施和应用较好。“空间修复策略”下的2个指标虽然通过相关技术规范的规定在实际工程中得到了应用,但由于受到前期污染调查和风险评估精度的影响,尚需在分层和分区策略上进一步朝着精细化方向发展。“技术性”中的“污染控制绿色性”是我国“双碳”战略下污染地块风险管控与修复的重要发展方向,在修复材料、装备使用等方面都应将绿色性放在更加突出的位置上进行考量。“修复后管理”中由于我国尚缺乏相应的制度要求和技术规范性文件的支撑,所以污染地块退出省级名录后如何有效实施后续监管尚需在实践中不断探索和总结。
上述指标体系需在应用过程中不断进行完善,尤其是需要结合地块具体情况和特点,在本指标框架体系下进一步建立可量化或者定性评价的三级评价指标,以解决当前我国污染地块仅有效果评估这一单一的评价手段的现实问题。
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