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中国城市生活垃圾碳排放时空演变特征与减排路径初探

中国城市生活垃圾碳排放时空演变特征与减排路径初探

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作者：崔雯婧中国环境科学研究院

学位级别：硕士

城市生活垃圾是人口增长、快速城市化和经济发展的副产物。目前,大多数国家和城市仍以填埋、焚烧等传统方式处理城市生活垃圾。城市生活垃圾处理是继能源活动、工业生产过程、农业活动之后的第四大温室气体排放源,虽然其温室气体排放量... 详细信息

城市生活垃圾是人口增长、快速城市化和经济发展的副产物。目前,大多数国家和城市仍以填埋、焚烧等传统方式处理城市生活垃圾。城市生活垃圾处理是继能源活动、工业生产过程、农业活动之后的第四大温室气体排放源,虽然其温室气体排放量占比不高,但是处理过程中产生的甲烷、氧化亚氮等温室气体全球变暖潜势很高,对人类健康和气候变化产生负面影响。鉴于此,本文首先收集《中国统计年鉴》、《中国城乡建设统计年鉴》等权威数据库中的相关基础数据指标,采用“IPCC 2006指南”的一阶衰减模型对中国2004-2021年城市生活垃圾碳排放进行量化,从时间序列和空间分布两个角度探究中国近20年的城市生活垃圾碳排放特征;进而采用Kaya恒等式和LMDI因素分解模型,划分四个时间区间解析国家尺度和八大地理区域尺度的城市生活垃圾碳排放量变化及其影响因素,探讨各影响因素对城市生活垃圾碳排放变化的贡献水平;进一步地,设定在不同社会经济水平下的静态情景（包括基线、低碳和高碳情景）,采用简化LMDI因素分解模型探究城市生活垃圾碳排放的未来发展轨迹及可能出现的达峰时间,提出蒙特卡洛动态模拟与静态情景相结合的城市生活垃圾碳排放推演预测方法,模拟未来碳排放峰值区间。以上研究工作将为中国废物管理部门提供详实客观的数据支撑。本研究所得主要结果如下:（1）从时间序列角度看,中国2004-2021年城市生活垃圾碳排放量呈显著增加趋势,2004年中国城市生活垃圾碳排放量1597.48万吨CO2 eq,2021年中国城市生活垃圾碳排放量16301.50万吨CO2 eq,增长922.10%;从空间分布角度看,地理位置位于东南沿海地区、社会经济发展成熟的省份城市生活垃圾碳排放量高,地理位置位于西北内陆地区、社会经济发展落后的省份城市生活垃圾碳排放量低;从垃圾处理结构角度看,2004-2021年中国卫生填埋法处理城市生活垃圾的单位碳排放量为0.67万吨CO2 eq,焚烧法的单位碳排放量为0.40万吨CO2eq,生物堆肥法的单位碳排放量为0.10万吨CO2 eq,卫生填埋法是单位碳排放量最高的处理方式。（2）国家尺度下,“垃圾处理碳排放强度效应”和“经济效应”是驱动城市生活垃圾碳排放增长的关键,近20年对碳排放量增长的贡献水平依次为49.82%,46.10%;“能源使用强度效应”和“垃圾处理结构效应”是抑制城市生活垃圾碳排放量增长的显著因素,近20年对碳排放量抑制的贡献水平依次为-44.65%,-14.61%。经济效应和城市化与人口效应始终是影响城市生活垃圾碳排放量增长的正向指标,但2016年以来的对碳排放的影响程度下降23.59%。八大地理区域尺度和省级尺度的城市生活垃圾碳排放量因素解析总体趋势与国家尺度相同,不同地区之间存在细微差别。（3）在三类静态情景下（基线、低碳和高碳情景）,城市生活垃圾未来碳排放发展轨迹均鲜明地呈现“倒U型”的曲线特点。基线情景下,城市生活垃圾未来碳排放将于2042年达到峰值,峰值为21481.74万吨CO2eq;低碳情景下,城市生活垃圾未来碳排放将于2039年达到峰值,峰值为20037.50万吨CO2eq;高碳情景下,城市生活垃圾未来碳排放将于2054年达到峰值,峰值为26035.24万吨CO2 eq。基于十万次蒙特卡洛动态模拟情景的结果显示,动态基线情景下,城市生活垃圾碳排放峰值区间为21240（±11190）万吨CO2 eq;动态低碳情景下,城市生活垃圾碳排放峰值区间为17823（±4914）万吨CO2 eq;动态高碳情景下,城市生活垃圾碳排放峰值区间为25498（±10141）万吨CO2 eq。本文在一定程度上丰富了中国城市生活垃圾碳排放清单、影响因素分解以及碳减排情景模拟的理论方法与实证研究,为预测中国城市生活垃圾碳排放的未来发展轨迹与达峰峰值区间提供借鉴与数据支撑。

关键词：城市生活垃圾碳排放 LMDI模型静态情景分析动态情景分析

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