城市固体废物管理的技术目前的状况，挑战以及未来的前景

（Shamshad Khan , Raheel Anjum , Syed Turab Raza , Nazir Ahmed Bazai , Muhammad Ihtisham ）

摘要：城市固体废物（MSW）可以作为产生它的文明的一种映射，对人类和环境的健康有负面影响。在全球范围内，随着电子消费产品和塑料在全球范围内的普及，越来越多的垃圾被人们遗弃，现在这些垃圾的成分比以往任何时候都要复杂。同时，世界正在迅速城市化。这些变化给城市带来了在社会和环境层面一部分的管理垃圾的负担。在全球范围内，已经进行了广泛的研究，以建立一个包括处理在内的全面的城市固体废物管理系统。本文的主要目的是研究中国东部沿海八个地区的城市固体废物。通过这次审查，我们发现山东、广东、浙江和福建等省的城市固体废物产生量正在增加，但在其他东部沿海城市、省份和特区却在下降。此外，中国的城市固体废物处理中，52%采用了填埋、45%采用了焚烧，3%采用了堆肥技术，导致其使用效率明显低于发达国家。中国的城市废物管理系统的有效性必须得到改善。此外，本评论还探讨了中国城市垃圾管理的问题和前景，以及加强城市垃圾管理制度的建议。

1.介绍

固体废物的产生是人类活动不可避免的后果，其处置不当对人类和环境健康都有负面影响。随着电子消费产品和塑料在全球范围内的普及，越来越多的垃圾被人们遗弃，现在这些垃圾的成分比以往任何时候都要复杂。为保护其居民免受垃圾之害的城市面临着来自这两个方面的挑战。废物（垃圾、废物、弃物、废品）是一个难以定义的概念，取决于谁来定义它。工程师将MSW定义为从家庭和商业部门丢弃的废物，以及对所有者来说已经过期的产品。社会学家认为，垃圾是一种真正代表了文明的证据，'人们所拥有和丢弃的东西 '比他们的生活方式更清楚、更有信息量、更准确。根据生态学家的说法，自然界中没有废物，根据工业生态学家的说法，废物是“放错位置的好东西，就像一头猪在客厅而不是在谷仓里”。处理垃圾的方式反映了它的意义；垃圾运输者认为垃圾没有价值，而收集可回收元素的收集者则认为它是矿石。无论对垃圾有什么样的解释，它的存在和传播是不可否认的。

图1. 由于废物管理不善而造成的污染源

由于人口流动，废物一般逐渐集中在大都市地区。废物生产往往随着收入水平的提高、城市化和人口的增加而增加。在世界人口持续增长的同时，世界人口的构成也在迅速变化。全球正在经历极端水平的城市化，其中大部分增长发生在低收入国家的中小城市。来自20个发展中国家和转型期国家的10亿新客户，其消费能力相当于整个美国的消费市场，正在迁入城市化速度最快的城市。肉类、车辆、电力和其他消费产品都被这些日益富裕的人口大量消费。为了制造这些产品，更多的自然资源被利用，而由于消费的增加，产生了更多的垃圾。2016年，中国产生的城市固体废物占全球的10%以上（NBSC，2016），而且城市固体废物的产生量还在继续增加。据中华人民共和国 “国家统计局”2009年的报告，全国产生的城市固体废物总量约为1.57亿吨。其含水量在2018年增加到2.28亿吨，并逐渐接近美国（2015年为2.62亿吨）(EPA, 2015)。2018年，中国东部沿海地区的省份产生的MSW占全国MSW的47%以上(Ding et al., 2021)。由于城市化水平的不同，东部沿海地区各省的MSW产生量也不同。此外，由于各地区在生活习惯和物质需求方面的差异，导致中国MSW的内容和特点相对复杂。

产品使用过后的废物影响空气、水、人类健康，并导致气候变化。不当的废物管理会对环境产生各种影响（图1）。当垃圾被露天倾倒时，有机和无机污染物会破坏周围的水体。它还对人类健康构成威胁，因为它吸引了传染病菌，并使那些生活在含有害成分的垃圾附近的人面临一定危害。垃圾焚烧还会产生众多的污染物，包括多氯二苯并对二恶英（PCDD）和多氯二苯并呋喃（PCDF）。持久性有机污染物（POPs）是一种广泛混合的毒素，对人类和环境健康有不利的影响。有机废物在填埋场分解时释放甲烷气体，这是废物管理产生最重要的温室气体（GHG）的来源之一。政府气候变化专门委员会指出，固体废物占全世界温室气体排放的5%以下，尽管废物管理可能是温室气体的净产生者，但这个估计是不确定的。由于垃圾对人类和环境有害，垃圾管理通常是城市的责任，城市也负责为其人们提供公共设施。世界范围内的垃圾生产模式，如不断增长的垃圾规模和种类，加剧了这个问题，使垃圾管理上升为 “世界上最大的挑战之一”。

市政当局和居民采用各种方法、法规和做法来限制垃圾的有害影响，并找到有价值的可回收物。废物管理分为六个组织功能：废物产生、废物源头处理、收集、运输、处理和转化以及处置。这些活动的组成部分往往不变的，即使它们在不同的地方有不同的内容。废物产生者以两种方式之一处理废物：将其存放在容器中或将其分解为基本部分。之后，一个正式或非正式的收集者可能会收集垃圾并将其运送到另一个可以处理和再利用的地方。

例如，厌氧消化可以将有机废物转化为电能，通过代谢过程转化为液体燃料、堆肥以及腐殖质。它可以作为动物饲料或直接用于农业领域。任何加工后留下的废物或未转化为产品的废物都可以通过管理或非管理的方式进行处置。影响废物管理决策的两个指导原则是废物金字塔和综合废物管理。自20世纪90年代初以来，废物等级制度一直在推动废物管理政策，确定应首先采用哪些废物管理技术。以下是按照环境友好性的顺序排列的。减少废物、回收、再利用和堆肥以及回收能源和废物处理都是可能的解决方案。近年来，该金字塔被批评为缺乏科学基础，执行困难，没有考虑到具体的地方因素，而这些因素应该决定哪些技术是合适和可取的。“综合废物管理”已经发展成为垃圾管理的一种新的解决方案。它包括一系列在生态上和社会上可持续的、社会上可接受的处理垃圾的想法。“综合废物管理”是指一个完整的废物管理战略，它考虑到社区的所有垃圾，并努力在这个过程中减少以下所有的液体、固体和气体排放。综合废物管理，就像废物等级制度一样，并没有规定解决方案，因为它依赖于管理的灵活程度和当地情况的敏感性。相反，它包含一些概念，使各地能够根据自己的条件建立自己的网络。创建全面的废物管理系统是大多数城市的优先事项。

本研究试图研究城市固体废物和环境的整体状况，重点是对中国城市固体废物管理施加的环境限制。本文的总体目标是 (i) 确定中国城市固体废物的产生、组成和数量；(ii) 评估收集、回收、处理和处置城市固体废物的各种技术 (iii) 对中国目前城市固体废物管理的挑战和障碍进行研究；(iv) 为未来城市固体废物管理的机会和挑战建立一个愿景。

2. 固体废物及其对环境的影响

固体废物的产生和处理会向环境释放污染物，导致气候变化，并对人类和环境健康产生严重影响。在讨论其后果之前，我们必须首先了解这些排放物的性质。

2.1固体废物的污染物排放

固体废物对环境有影响，因为它的产生和管理会向空气、土地和水排放污染物。用于减少废物的环境影响技术也对环境产生影响。

2.2气候变化和废物管理

气候变化威胁着生物多样性和人类安全，并造成温度上升、热浪、海洋变暖和冰川融化等一系列影响。虽然现在废物管理对全球温室气体排放的贡献很小，但它有可能在未来成为一个净来源。可以用一个例子来证明这种可能性。废纸将被一个运作良好的回收系统收集并从废物流中分离出来，然后用这种材料制作新的纸张。这种回收技术的温室气体优势有三个来源。(i) 通过用原生纸代替回收纸，必须采伐更少的树木。保留下来的树木可以作为温室气体的来源。(ii) 用再生纸制造的纸张比用原材料（树木）制造的纸张使用更少的能源。(iii) 收集的纸张不再被视为垃圾，避免了与运输和处置有关的排放。同样的纸张以不适当的回收方法收集，如用卡车收集混合废品，在这个过程中造成了能源的损失。而回收这些纸张的好处是可以忽略不计的。由于被弄脏的纸张无法回收，收集的纸张被丢弃，因此没有达到上述的好处。废物处理技术的应用方式决定了其产生的温室气体的数量。

垃圾部门对缓解气候变化的贡献可以有多种形式。减少垃圾的产生（包括减少收集、运输和处理）和增加回收利用都有助于减少间接温室气体排放。厌氧垃圾消化、增加垃圾填埋场气体收集和垃圾填埋场气体发电都是减少温室气体排放的废物管理策略的例子。尽管缺乏精确的数据，废物管理对气候变化的影响是模糊的，但通过废物再利用进行材料和能源的替代最有可能减少温室气体。垃圾填埋场是废物行业中最重要的温室气体来源，因为其厌氧环境促进了甲烷的产生。发达国家的垃圾填埋场甲烷排放已趋于稳定，但在新兴国家，随着人口、消费的增加和垃圾填埋场扩张，垃圾填埋场甲烷产量正在上升。从垃圾填埋场转移垃圾应该是社区试图最大限度地减少废物管理的温室气体排放的一个目标，因为垃圾填埋场限制了废物再利用并产生甲烷。

2.3 健康和废物管理

废物对公众健康有直接的影响，这种影响既是局部的也是多样的。由于废物处理不当和技术管理不足，人们受到废物的影响。由于缺乏适当的废物管理，垃圾收集吸引了传染病，堵塞了排水管，并产生了蚊子的栖息地。露天焚烧垃圾会释放一些有害的化学物质，直接损害人的身体。非法排放有毒废物使接触者处于危险之中。然而，即便是最先进的废物管理方法，也会带来健康问题。在垃圾填埋场附近工作和生活会出现婴幼儿出生异常相关的问题，接近焚化炉会出现与癌症相关的问题，吸入堆肥作业附近的空气与呼吸系统问题有关。从健康的角度来看，消除露天倾倒和垃圾焚烧是一个优先事项。

废物对人和公共健康有各种影响；废物管理不当对穷人的影响比对富人的影响更大。贫困增加了人们居住在垃圾附近或在垃圾行业工作的可能性，导致人们更频繁地接触垃圾。固体废物行业的员工比一般人遭受更多的伤害和感染，以及职业危险。由于他们通常缺乏防护服，并在不受控制的环境下工作，非正式垃圾工人面临更大的危险。迫切需要更多地研究城市固体废物和健康之间的关系，特别强调欠发达国家的非正规回收人员的职业健康。

2.4废物和生态健康管理

土地使用模式的改变，如废物管理和处理，改变了与人类共存的动物和植物的生态系统。另一方面，有毒化学品排放对植物群和野生动物有更直接的影响。其中最有害的是医疗、电子和商业有毒材料，所有这些材料在被丢弃或在公共场所焚烧时会直接释放到环境中。

在某些地方，塑料污染每年都会大量进入水中，导致一些地区的塑料与其他海洋垃圾的比例为6:1这种长期浪费的后果很严重。塑料被至少267个物种食用或缠绕，导致发病率和死亡人数增加。塑料会积累并附着持久性有机污染物，浓缩污染物，并作为食物毒素。最后，当塑料垃圾沉淀时，它可以阻碍沉积物的气体交换，并作为入侵物种的载体。由于大量的垃圾和多样进入海洋的途径，很难确定水中有多少MSW，或者它来自哪里。需要进一步研究，以确定管理有害的MSW对海洋生物、生态旅游和世界渔业的未来影响。

图2. 2009年至2018年中国城市生活垃圾的产生量，以及与之相关的填埋、焚烧和堆肥的处理量，与消费垃圾的总处理率相比。消费性废物的处理率。(A）2009-2018年东部沿海省份（B）及其省会城市或特区（C）的MSW产生量

3. 中国的MSW管理、处理和资源利用

3.1MSW的情况

根据中国国家统计局（NBS）在2018年制作的研究报告，中国拥有全球最大的沿海人口（近8times;10⁸居民），其中城市居民约占人口的60%。沿海城市对于中国经济和城市化的持续发展至关重要。本研究涵盖的城市包括浙江、天津、山东、广东、江苏、辽宁、上海和福建等省（或特区）的城市，这些城市的GRP在2018年估计相当于1000times;10⁹元人民币。

如图2A所示，从2009年到2018年，中国城市固体废物的产量持续增加，其中最明显的增长发生在2013年之后。2018年达到2.28亿吨（平均每人每天0.45公斤）（表1），东部沿海八省和特区的城市固体废物创造量占全国总量的一半以上（1.07亿吨）（NBSC，2018）。东部沿海地区的城市固体废物产量也在上升（图2B）。2018年广东产生了3035万吨MSW，其次是浙江（1475万吨）、山东（1701万吨）和江苏（1718万吨）（表1）。在东部沿海省份（和特区），地区产生的城市固体废物（MSW）的地理分布与经济、人口和城市化发展的区域差异有关。2009-2018年期间，辽宁的城市固体废物产生量保持稳定，但在上海，从2013年到2016年，城市固体废物产量有所下降。这可能是由于上海在2014年5月开始推广城市固体废物分类和减量。

表1 东部沿海省份和特区的地区生产总值（GRP）和城市生活垃圾数量（QMSW），以及全国范围内的QMSW产量

3.2城市固体废物管理规则和条例

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》是中国主要的固体废物法律，于1995年实施（最近于2020年修订）。近年来，源头分离已变得越来越重要。城市固体废物分类符号（GB/T19095-2008）》和《城市固体废物分类与评价标准（CJJ/T102-2004）》作为中国国家法律和法规应运而生。广州市城市生活垃圾分类管理暂行办法》是中国第一部关于城市生活垃圾分类和管理的正式指南，于2010年4月1日生效。

近年来，垃圾分类在中国获得了更多关注。城市固体废物的可回收性从2006年的12.1%上升到2011年的17%，然后2015年下降到15.6%。因此，2017年3月30日，《国务院关于转发住房和城乡建设部垃圾分类制度实施方案的通知》确立了到2021年生活垃圾再利用率不低于35%的目标，46个主要城市将把生活垃圾和有毒垃圾分为预定的类别。最近，各城市加快了垃圾分类的采用。上海于2019年1月31日颁布了《上海市城市垃圾管理条例》，并将于2019年7月1日合法生效，这表明上海已经进入垃圾分类的 “强制时代”。杭州、广州、厦

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