城市的报答温室气体排放量约占全球温室气体排放总量的70%，报答甲烷（CH4）排放量约占全球CH4排放总量的60% [1?2] 。生涯垃圾填埋 。ㄔ毯郎盥癯『头钦娴睦愕钩 。┡欧诺腃H4来自城市生涯垃圾的厌氧生物降解，在全球各城市中普遍存在 。尤其是在一些特大城市中，填埋场排放的CH4占城市总CH4排放量的比例超过50% [3] 。CH4拥有很高的全球增温潜势（GWP），其温室效应在100 年功夫跨度上比二氧化碳（CO2）强28倍，在20年功夫跨度上比CO2强80倍[4] 。结合国当拘匿气象变动专门委员会（IPCC）的最新汇报强调，目前的温室气体减排政策及措施不及以在21世纪内将全球气温升幅节造在1.5 °C以内 。因而，正确估算和降低填埋场的CH4排放量就显得尤为沉要[4] 。在格拉斯哥进行的结合国气象变动大会（COP26）上，150多个国度签署了《全球甲烷承诺》，其指标是到2030年将全球CH4年排放量较 2020 年削减30% [5] 。
鉴于推动生涯垃圾源头分类处置（以进行堆肥、点火、厌氧降解）的进展缓慢，在不久的将来，填埋仍将是重要的生涯垃圾处置步骤 。全世界约有300 000~500 000个在运行或关关的填埋场，每年接管生涯垃圾约1.5 × 109 t，累计贮存生涯垃圾约1 × 1011 t [6] 。近年来，全球填埋场每年排放的CH4可达30~50 Tg [2] 。由于垃圾产生量随着城市化过程的加快、人丁的增长和经济的发展不休激增，将来填埋场的排放量可能会出现持续上升的趋向[6] 。在本文中，我们着沉强调了与填埋场CH4排放有关的两个最关键问题 。首先，排放量拥有高度不确定性且往往被低估，这将导致减排战术产生误差 。其次，与其他排放水平相近、减排成本更高的排放源[7]——如化石燃料出产、畜牧业和交通运输 [8]——相比，填埋场减排在温室气体减排规划中受到的关注和优先水平都异常低 。
成立精确的分场地、分城市的CH4排放清单是降低填埋场CH4排放的先决前提 。然而，通过使用目前的地基技术（蕴含通量室法[9]和移动分析平台[10?11]）进行自下而上的实地丈量必要相当的经济和人力成本 。目前，IPCC选取的主流估算步骤是一阶衰减（FOD）模型，该模型已在《结合国气象变动框架协议》（UNFCCC）下的196个国度和地域得到宽泛使用 。FOD模型蕴含了两个关键的参数：垃圾衰变率（k，功夫?1）和CH4产生潜力（L0，单元质量生涯垃圾产生的CH4量），各填埋场凭据现场前提从参数的默认值中进行选择以推算相应的年排放量 。 固然基于FOD模型的清单法排放量估算单一易用且已被宽泛利用，但其正确性往往不及[12] 。在其官方文档中，IPCC认可默认k值的不确定性领域在-40%~+300%之间[13]，并建议凭据本地情况进行调整 。即便使用一样的清单法进行估算，由分歧机构估算的美国全国年排放量也相差约150% [14] 。同样，多家钻研机构汇报了中国21世纪第一个十年和第二个十年的全国年排放量，其中最高和最低估算值相差170% [15?20] 。我们不用穷举分歧国度清单法排放量估算的差距就足以得出结论：IPCC当前模型为了钻营合用性而就义了其正确性 。 现实上，传统的清单式自下而上的步骤正面对着一种使用大气反演建模的自上而下的步骤的挑战 。这种新步骤利用高分辨率卫星[21]和无人机[22]丈量大气中的CH4浓度，并反向推算特定场地的CH4排放量，这有望为我们提供比清单法[23]更为正的确时的排放量估算 。当前汇报的大气反演了局已经揭示了清单法的估值（4个国度31个场地中的30个）存在分歧水平的低估，其领域从+4%到+737%不等[3,24?26]，如图1（a）所示 。将图1（a）中低估百分比的10分位数（+17%）和90分位数（+377%）表推到全球填埋场，其了局显示在全球领域内被低估的排放量可能达到10~150 Tg/a 。
图1 垃圾填埋场可能被低估的CH4排放量及其对区域 CH4减排战术的影响 。（a）27个垃圾填埋场确当前清单法估算值（每年Gg CH4排放量，Gg CH4/a，使用IPCC模型推算）与汇报的大气反演了局（Gg CH4/a）[3,24?26]相比的低估百分比（Qu %） 。Qinversion和 Qinventory 别离代表使用反演法和清单法估算的排放量 。（b）前五大排放源确当前清单法估算值[29]和潜在低估值[低估值的不确定性领域起源于（a）中低估百分比的10分位数和90分位数] 。（c）经济合作与发展组织（OECD）国度、非洲、中南美洲、中东、非OECD亚洲以及非OECD欧洲和欧亚地域的填埋场在思考和未思考被低估的CH4排放的情况下，CH4边际减排成本的差距 。列国的边际CH4减排成本（美元每吨CO2排放当量，USD/t CO2-eq）和各地域的具体国度列表均来自美国环保署（EPA）的非二氧化碳温室气体数据工具 。
前五大排放国的排放量约占所有被低估的排放总量的50% [图1（b）[27]] 。作为生涯垃圾产生的两个最重要国度，美国和中国也是填埋场CH4排放量最大的两个国度 。美国的填埋场通常具备优良的治理 。针对填埋气排放，美国有一项名为Landfill Methane Outreach Program（LMOP）的综合汇报机造 。同时，美国环保署（EPA）也在改进清单法的短处，并尝试与遥感技术进行结合[28] 。2023年11月，中国生态环境部也初次系统性地提出了加强对垃圾填埋场CH4排放的监测和治理[29] 。值妥贴心的是，只管印度是世界上人丁最多的国度，但无论是在EDGAR数据库（印度排名第7位）[27]还是在EPA非二氧化碳温室气体数据库（印度排名第9位）[30]中，印度均不在前五大排放国之列 。从印度的垃圾产生量仅次于美国和中国方面来看，这似乎有悖常理 。一个潜在的原因是印度的城市生涯垃圾中食品垃圾所占比例较高，由于此类垃圾的可降解有机碳含量较低（食品垃圾DOC = 0.15） 。此表，由于印度的相当一部门垃圾不是集中填埋处置的，其没有被纳入填埋场排放量估算 。将来我们还必要更多的原位丈量数据和严格的评估来验证印度目前的排放量估算 。
由于自下而上和自上而下的估算之间存在巨大差距，因而，我们有必要对IPCC的模型进行沉新评估[31]，并在可能的情况下对其进行改进 。首先，IPCC的模型参数必要改进，其推荐的k值和L0值必要进行本地化 。事实证明，k值和L0值会随着具体地址的温度、降水、垃圾组分、场地设施、运营和垃圾治理政策变动而产生显著变动，其超出了IPCC建议的领域[32] 。美国的钻研人员成立了加利福尼亚州垃圾填埋场甲烷清单模型（CALMIM）[12]，这是一个尝试改进模型的范例 。其次，IPCC模型的使用往往会因不正确、不齐全或过期的场地信息而碰壁 。因而，为了对每个场地随功夫变动的环境和运行情况进行纪录，我们建议成立城市和国度级数据库，如LMOP数据库 。第三，鉴于目前的技术可用性和经济前提限度，只有将自下而上和自上而下的步骤结合起来才是可行的，而非仅仅侧沉于其中一种步骤 。自下而上的步骤能够凭据自上而下的了局加以改进[33]，反之亦然 。只管新兴的卫星遥感技术为确定“超等排放源”[34]的排放量提供了高效的步骤，但主流的地基丈量[35?36]也应得到加强并作为一项沉要的参考 。因而，将来的工作沉点应放在成立一个自上而下与自下而上结合且协调的估算步骤 。
被低估的CH4排放量对决策者造订经济有效的战术以削减温室气体排放拥有深远影响 。对于蓬勃国度（重要是经济合作与发展组织国度），传统概想以为，在减排成本低于约100美元/t CO2-eq（美元每吨CH4排放量的CO2当量，基于GWP）时，填埋场技术上可行的CH4减排量是有限的[37] 。这重要是由于假定蓬勃国度的填埋场具备优良的设计和治理前提，约有50%的被视为“残存”的CH4排放量很难解除 。然而，一旦我们将被低估的CH4排放量——其可能不是“残存”——思考在内，这些场地的减排潜力就会显著增长 。例如，某垃圾填埋场估计每年排放4 Gg的CH4，其中有50%的“残存”排放量，现有更精确的测定了局显示其现实排放量为6 Gg 。若是我们能够通过矫捷的气体网络打算、改进的气体网络系统、有效的排放监测和日；∩枋┦鼗さ却胧┮缘图跖懦杀净蚓涣慵跖懦杀窘獗坏凸赖2 Gg排放量解除，则技术上可行的减排潜力将从总排放量的50%增长至67% 。在这种情况下，边际减排成本曲线将产生变动[图1（c）]，这批注我们能够在不增长边际成本的情况下提高CH4减排量 。
通常来说，发展中国度的填埋场基础设施欠佳，因而，与蓬勃国度相比，其拥有更高的减排潜力，即当前的减排量较低[图1（c）] 。假定减排措施的效能维持不变，若将被低估的CH4排放量纳入思考，这会使发展中国度的边际减排成本曲线向右移动 。曲线向右移动批注，在成本一样的情况下，我们能够削减比目前预期更多的CH4排放量 。因而，为了缩幼当前排放量与减排指标之间的差距，存在各类经济和技术前提限度的发展中国度有理由提高填埋场减排的优先级，并将其作为一项经济有效的战术 。填埋场采气并资源化利用的项目预期投资回收期通常在十年以内[38?39] 。发展中国度还必要思考碳排放的整个性命周期 。除了在填埋场领域内进行改进表，改进本地的垃圾治理措施，如引入垃圾分类和“无废城视妆等战术，也可有效削减填埋场的温室气体排放量[40] 。
在确定情况复杂的填埋场的CH4减排措施时，我们应对技术可行性和经济效益做进一步考量 。我们有必要凭据填埋场的整个性命周期内可实现的累积CH4减排量来推导出更为精确的边际减排成本曲线，并对可能使用的CH4减排技术进行鉴别和分析[41] 。此评估过程应由以下步骤组成：①推算减排技术的总成本和全性命周期减排潜力；②确定可能的减排技术组合和不兼容的组合；③对数据进行处置并对其尺度化；④推导出相应的减排成本曲线 。
至关沉要的是，我们必须意识到填埋场是一个巨大的碳库，而CH4排放只是碳转化和运输的一个蹊径 。填埋场中的碳还存在于固相（固体垃圾）和液相（渗沥液），从持久来看，这两种状态还存在多种运输和转化蹊径[42] 。例如，固体垃圾会（通过风、地表水、填埋场塌方、拾荒者和垃圾开采）泄露出场地并（通过点火、浸出、侵蚀和生物降解）产生转化；而渗沥液则会经历物理、化学和生物降解、泄露、泵出及后续处置[43] 。我们有必要将关注的天堑从垃圾-大气界面扩大到整个填埋场及其左近地域，从推算填埋场气体碳排放的概想逐步发展为对场地的总碳预算的治理 。
在本文中，我们呼吁对当前垃圾填埋场CH4排放量估算步骤进行沉新评估和改进 。我们建议凭据具体填埋场信息更新宽泛使用的IPCC模型中的排放参数，这必要结合卫星遥感和地面丈量的了局来对不正确的排放量估算进行改进 。其次，我们强调若将被低估的CH4纳入考量，可能扭转目前填埋场的温室气体边际减排成本，从而揭示了新的减排机缘 。在蓬勃国度，改进垃圾填埋场治理能够较低成本降低CH4泄漏 。在发展中国度，由于自身便拥有很高的减排潜力和规模经济效益，优先削减填埋场的CH4排放可有助于实现将来的减排指标 。对于政策造订者和治理者，应采取因地造宜的具体措施来缓解与拔除物有关的温室气体排放 。
参考文件
起源： Engineering
作者：王曜, 周传斌, 楼紫阳, 张后虎, Abid Hussain, 詹良通, 殷柯, 方明亮, 费璕瑺
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