固廢行業(yè)溫室氣體排放量化計算探討——填埋場篇

來源：《CE碳科技》微信公眾號

作者：中城環(huán)境 徐一雯

近期“碳”索系列，我們以不同固廢處理技術為例，為大家梳理目前相關的核算研究，并探索組織層面科學合理的溫室氣體核算方法。

上期文章中，我們探討了焚燒廠溫室氣體排放核算，本期我們將針對填埋場的溫室氣體排放核算進行介紹。

2021年，我國城市衛(wèi)生填埋場共有542座，填埋處理能力為26萬噸／日，生活垃圾填埋量占無害化處理總量的21％。

長期以來，填埋是我國生活垃圾主要處理方式之一，也是廢棄物領域溫室氣體排放主要來源。根據(jù)荷蘭環(huán)境評估署（PBL）統(tǒng)計，2019年垃圾填埋甲烷排放量占全球人類活動產(chǎn)生排放量的10％（廢棄物處理占比21％，為僅次于農(nóng)業(yè)、化石燃料的第三大排放源），是固體廢棄物處置最大的甲烷排放源。因此，科學評估衛(wèi)生填埋場溫室氣體排放具有重要意義。

一、現(xiàn)有研究梳理

如上所述，甲烷排放是填埋場重要的溫室氣體排放源。但與焚燒處理不同的是，填埋過程甲烷的生成與核算時間有關，這是部分研究人員開展核算時容易忽略和混淆的地方。直接來說，就是某年填埋的垃圾，會在此后很長的一段時間內(nèi)降解轉化為甲烷，并且垃圾降解速率隨時間而變化。因此，在核算填埋場甲烷排放時，不僅需要考慮當年垃圾的填埋量，還需要考慮填埋場已經(jīng)累計填埋的垃圾量。

另一方面，這也意味著我們在比較填埋處理碳排放強度時，理論上應該從大尺度的核算周期去考慮，比如有研究人員認為可以忽略填埋垃圾在進場40年后的甲烷排放，那么核算周期應至少是40年甚至更長時間尺度。

關于填埋碳排放核算的誤區(qū)

前段時間一篇關于《我國垃圾焚燒、填埋排放了多少溫室氣體》的推送文章引發(fā)了一些討論。其中提到2020年我國填埋場年末溫室氣體排放量達到70510萬tCO2e。而根據(jù)清華大學氣候院測算，2020年我國溫室氣體排放總量約137．9億tCO2e，那么僅填埋甲烷排放占比就達到5％，高于我國提交清單排放數(shù)據(jù)。

通過研究，我們發(fā)現(xiàn)這篇文章的核算存在一些問題，主要體現(xiàn)在忽略了甲烷生成隨時間而變化，簡單地采用排放因子法計算，使得核算結果偏大。文章用2011－2020年我國城市和縣城垃圾填埋場處理的垃圾總量（151207萬噸），乘以填埋排放因子（有填埋氣回收0．234 tCO2e／t，無填埋氣回收0．557 tCO2e／t），得到2020年填埋排放約為7億tCO2e。這里的問題一方面是采用的填埋排放因子來源于文獻研究中2005－2015年間的排放強度，并不是每年的排放強度，因此無法用此排放因子計算年度排放；另一方面，文章核算時使用的活動數(shù)據(jù)為2011－2020年我國填埋垃圾總量，而實際上2011年填埋的垃圾在2020年的排放量和2019年填埋的垃圾在2020年的排放量是不一樣的，因此無法用一個單一的排放因子來計算。基于上述分析，這篇文章對填埋處理溫室氣體排放是存在高估的情況的。

可以發(fā)現(xiàn)，填埋場甲烷核算是一個重點和難點。針對甲烷排放，IPCC提出了兩種估算方法：質量平衡法和一階衰減（FOD）法（表1），并指出不鼓勵采用質量平衡方法，因為其結果不如FOD方法估算精確。

此外，作為廢棄物減排項目常用的基準線情景，CDM方法學也對填埋處置的甲烷排放核算進行了規(guī)定，核算方法參考Emissions from solid waste disposal sites（最新版為08．0版），也提出通過FOD方法估算甲烷排放。這是因為IPCC清單指南是針對國家層面年度排放，而CDM項目是針對減排量的年度／月度核算，因此能夠反映垃圾降解隨時間變化趨勢的FOD方法必然是更加準確的。但這也不意味著質量平衡法就無法使用，兩種方法均有其適用的場景和范圍，總結如下。

表1 填埋場甲烷排放核算方法對比

基于上述背景，我們將目前針對填埋處置溫室氣體排放核算研究整理如下。

表2 不同研究生活垃圾填埋處置溫室氣體排放核算結果對比

可以發(fā)現(xiàn)，不同文獻核算目的不同，納入核算的排放源與采用的核算方法也不一樣。大部分針對于填埋處理的核算關注于填埋氣泄漏排放，也有部分研究把填埋場內(nèi)滲瀝液處理、化石燃料使用等環(huán)節(jié)納入核算，此外，還有部分研究從LCA層面考慮了填埋場建設階段和關停后溫室氣體排放。

在本篇文章中，我們將重點關注運營階段以填埋項目為核算單元的溫室氣體排放。在接下來的內(nèi)容中，我們將進一步探討排放源與核算方法的選擇。

二、關于填埋場溫室氣體排放核算的思考

參考上篇文章中對于焚燒廠溫室氣體排放源的劃分，根據(jù)ISO 14064－1，通過對填埋場工藝進行系統(tǒng)分析，我們梳理了填埋場溫室氣體排放源如下表所示。

表3 生活垃圾填埋場溫室氣體排放源梳理

在辨析哪些排放源納入核算時，參考上篇文章中列出的重要性評估準則，結合填埋場的運營特點，我們初步提出了確定填埋場重大排放源的兩項準則：

（1）重大溫室氣體排放應能體現(xiàn)填埋場運營效果；

（2）重大溫室氣體排放核算時應能夠獲得相對準確的數(shù)據(jù)，且估算排放量占填埋場整體溫室氣體排放（不考慮減排效益）的比例不應低于1％。

根據(jù)準則（1），在“其他間接排放”中，考慮到生活垃圾和原材料上游運輸距離和車輛燃料使用種類等因素不由填埋場控制，因此其他車輛運輸排放可以不納入核算范圍。

根據(jù)準則（2），“直接排放”中“其他溫室氣體排放”指填埋場降解過程中產(chǎn)生的非甲烷揮發(fā)性有機化合物（NMVOC）以及較少量的氧化亞氮（N2O）、氮氧化合物（NOx）和一氧化碳（CO）。其中，IPCC指出N2O的排放可忽略不計，而研究表明填埋氣中VOC的含量很低（＜0．1％，v／v）。因此為了簡化核算過程，可忽略這部分排放。

基于此得到填埋場核算溫室氣體排放源如下：

圖1 生活垃圾填埋場溫室氣體排放源（示意）

上文提到，填埋過程中垃圾可降解組分轉化為甲烷的排放是填埋場重要的排放源。針對其核算，我們建議采用FOD方法，并根據(jù)本地數(shù)據(jù)對其中的缺省值進行更新。這是因為隨著運營時間的延長，垃圾填埋量逐漸增多，填埋氣的產(chǎn)生情況也不一樣，而FOD方法可以較好地展示甲烷生成隨時間的變化趨勢，使得核算結果更加精確。

IPCC已經(jīng)發(fā)布了采用FOD方法計算甲烷排放的電子表格，感興趣的讀者可以登錄官網(wǎng)查詢并下載使用，為了獲得更符合本地情況的結果，建議結合國家和地方的實際數(shù)據(jù)對部分缺省值進行更新。

以上是我們對于研究現(xiàn)狀的總結，及基于填埋場項目對核算范圍進行的思考，歡迎大家多多提出意見，共同交流探討！

本期內(nèi)容到這里就結束了，下期我們將介紹有機垃圾處理溫室氣體核算相關的內(nèi)容。此外，針對具體項目的核算案例也在我們未來的計劃中，歡迎大家持續(xù)關注。

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       原文標題 : 固廢行業(yè)溫室氣體排放量化計算探討——填埋場篇