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近百年来，全球气候正在发生以变暖为主要特征的显著变化。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发表的评估指出：人类排放大量的温室气体是造成全球变暖的主要原因。垃圾填埋气体中的CH4和CO2是重要的温室气体，CH4对温室效应的贡献仅次于CO2，但其全球增温潜势GWP是同等量CO2的21倍。全世界每年CH4排放量大约5亿t，其中2200万～3600万t来自垃圾填埋场。相对于其它来源的甲烷而言，控制填埋场CH4排放的低碳管理是减缓CH4排放量增长的有效措施。
城市生活垃圾收运及处理是城市碳循环的重要环节。生活垃圾在收集转运过程中导致能源的消耗和CO2的排放，垃圾中有机成分在处理过程中碳经过不同的循环转化。不同生活垃圾收运模式及低能耗和不同碳循环转化模式及优化对低碳生态城市的发展模式具有重要意义。
山东省章丘市作为华东地区具代表性的中小城市，2009年被评为全国综和实力百强县，但随着经济发展和城市人口攀升，生活垃圾产生量持续增加。2009年城区总人口为23万人，生活垃圾年产生量8.4万t。笔者以章丘市为例，基于节能减排，对生活垃圾收运系统的节能低碳管理潜力和垃圾处理系统的减量化等系列低碳管理潜力分别进行估算。
1章丘市生活垃圾碳排放现状估算
1.1生活垃圾收运及处理现状
章丘市城区84个街道基本采用铁质方箱收集生活垃圾，通过转运站和垃圾运输车运至位于城东的生活垃圾填埋场，平均运距4km。
卫生填埋场总占地4.27hm2，总库容75万m3，为V类填埋场。2001年9月正式投入使用，设计使用年限15a，平均处理规模230t/d。
1.2生活垃圾收运油耗碳排放估算
章丘市生活垃圾密度为0.4t/m3，垃圾收运车为10m3，实际载重量约4t。直接运输需要58次往返，根据经验值估算及实际油耗校核，年总油耗为2.01×104L。
柴油每升换算成质量系数n为0.85kg/L，含碳量为20.2kg/GJ，CO2排放因子t为74.07kg/TJ。单位质量柴油完全燃烧排放的CO2质量转化系数计算得3.185，即1kg柴油CO2排放量为3.185kg。经计算，章丘市2009年的生活垃圾收运过程中的CO2排放量为54.4t。
1.3填埋气体增温潜势估算
用IPCC缺省方法进行填埋气体产生量估算。
式中：ECH4为每年甲烷产生量（t/a）；MSW为每年生活垃圾清运总量（t/a）；η为生活垃圾填埋率（％）；MCF为甲烷修正因子（比例），根据章丘市填埋场管理现状取0.8；DOC为垃圾中可降解有机碳的含量（％）；DOCF为垃圾中可降解有机碳的分解百分率（％），推荐值为0.5；F为填埋气体中甲烷含量（默认值为0.5）；16/12为碳转化为甲烷的系数；R为甲烷回收量（t/a）；OX为氧化因子（比例）。
根据章丘市垃圾成分（表1）确定模型中参数取值。
表1 2009年章丘市生活垃圾成分和物理特性
章丘市垃圾含水率为40%左右，代入公式（2）进行修正计算：
根据公式（1）得填埋气体中CH4的产生量约3360t，按照30%收集率，经修正后得1881.6t。公式（1）中默认填埋气体体积甲烷和二氧化碳各占1/2，根据甲烷和二氧化碳常态下的密度换算可得CO2产生量为4831.0t。折算后相当于44344.6t CO2的全球增温潜势。
2章丘市生活垃圾低碳管理措施及效率分析
2.1收运系统优化
结合章丘市垃圾产生量及运距，采用转运及直运相结合的收运方式。对距填埋场较近的区域采用小车直接运输；其余较远部分设压缩转运站，生活垃圾经压实后体积可减少60%-70%，密度可达0.9t/m3以上，经转运后由大车运至填埋场；另外根据环卫设施分布，运用GIS技术，通过VRP数学建模，优化生活垃圾运输方案，减少迂回运输，提高运输工具的利用率，研究改进运载方法等，减少资源消耗，提高了收运效率。
通过以上低碳收运管理措施，每年可节约近1/2的燃油消耗，估算年CO2减排量为25.2t。
2.2减量化措施
2.2.1减少一次性物品和包装垃圾的产生量
章丘市如果推进包装废弃物回收及发展绿色包装，生活垃圾将会得到初步减量，按公式（3）计算减量效率：
R=∑ab[x+（1-x）y]。（3）
式中：a为包装垃圾比例；b为垃圾年产生量；x为包装垃圾回收比例；y为可降解包装物比例。
据规划，章丘市包装垃圾比例为12%，包装垃圾回收比例为45%；可降解包装物比例为30%。经计算生活垃圾可减量约0.62万t。
2.2.2实行净菜进城
实行净菜进城可使得30%的非食用蔬菜剩余物留在产地。根据章丘市的经济发展水平，确定净菜进城目标。厨余垃圾比例预测以现有数据为基础，按公式（4）计算减量效率：
R=∑abxyz。（4）
式中：a为蔬菜占厨余垃圾比例取80%；b为蔬菜垃圾减量率取15%；x为净菜进城目标；y为厨余垃圾比例；z为垃圾年产量（万t）。
据规划，章丘市净菜进城目标为50%，厨余垃圾比例为45％。经计算，章丘市实施净菜进城减量措施后，生活垃圾可减量约0.23万t。
2.2.3生活垃圾分类回收
抽样调查表明：我国生活垃圾中有一大部分的垃圾是可回收利用的废纸、废玻璃、废塑料和废金属。分类收运、分类处置方式在系统配套完整条件下可实现从源头分类放置、分类收集、分类清运、全过程分类。根据章丘市的可回收垃圾占有比例为16％，回收率50%，则生活垃圾减量约0.68万t，其中纸类约为0.22万t，织物约为0.06万t，塑料约为0.31万t，金属、玻璃一般认为几乎不产生填埋气体，故忽略。
2.3推广新型生活垃圾处理技术
2.3.1生活垃圾机械-生物预处理技术
欧美发达国家把垃圾机械-生物预处理视为可降解有机物的再生利用、减量化和垃圾资源化的最佳途径。章丘市生活垃圾含水率高，厨房类有机物含量高，适宜采用生物预处理减量，垃圾减量率一般在30%-40%。采用减量公式（5）：
R=∑xyz。（5）
式中：x为垃圾年产生量（万t）；y为预处理目标；z为预处理减量率。
经计算，生活垃圾可减量约0.76万t。
2.3.2填埋气体有组织收集利用技术
章丘市填埋气体产生量较小，建议与地理位置靠近的几个填埋场一起，将填埋气体收集打包，转交给有资质的专业公司加以利用。若章丘市卫生填埋场的填埋气体有组织收集率提高到60%，代入公式（1）估算减排潜力为32256t CO2当量。
另外，可采用填埋气体集中收集通过填埋气体火炬焚烧的方式，每一单位CH4转化为CO2即降低了20倍温室效应潜势，CO2减排当量同样为32256t。
2.3.3填埋场覆盖材料选取
章丘市填埋场选用氧化性良好的土壤和覆盖材料可以很好地减少甲烷的产生量。将公式（1）的氧化因子修正到0.1，代入计算的CH4产生量为2116.8t，修正后为1693.4t，减排量为188.2t，折合CO2减排当量为3952.2t。
3章丘市生活垃圾碳减排潜力估算
根据公式（1）计算，确定垃圾中各成分的参数见表2，可分别得出相应数据见表3。
4结论
1）以章丘市为例，研究垃圾卫生填埋过程中的碳减排问题，对于全国各中小城市实现低碳经济、构建生态城市有着重要的指导意义。针对章丘市目前的现状，结合生活垃圾收集、运输和最终处理3个环节，综合来看，生活垃圾源头减量最为可行，但需要强大的公众支持；运输系统的优化最为经济，实实在在地减少了油耗；而推广新型生活垃圾填埋技术则需大量的前期投资，目前章丘市的填埋场已经建设了近10a，就现状而言利用价值不大。
2）章丘市生活垃圾管理体系正朝着低碳、综合、全面发展，由于地域、经济、技术及管理体制限制了章丘市生活垃圾的源头减量、收运路线的优化和填埋气体的利用，同时城市生活垃圾管理基础薄弱，不利于章丘市低碳管理系统的建立与发展，必须打破限制，加强信息和资料的收集，完善基础设施，以促进城市环卫发展良好循环。
3）章丘市处于经济蓬勃发展的阶段，目前填埋场库容不足，填埋压力很大，可以考虑在旧填埋场封场后，将其纳入新填埋场设计规划方案中，以发展章丘市低碳经济。
参考文献略
