固废行业温室气体排放量化计算探讨——填埋场篇
来源：《CE碳科技》微信公众号
作者：中城环境 徐一雯
近期“碳”索系列，我们以不同固废处理技术为例，为大家梳理目前相关的核算研究，并探索组织层面科学合理的温室气体核算方法。
上期文章中，我们探讨了焚烧厂温室气体排放核算，本期我们将针对填埋场的温室气体排放核算进行介绍。
2021年，我国城市卫生填埋场共有542座，填埋处理能力为26万吨／日，生活垃圾填埋量占无害化处理总量的21％。
长期以来，填埋是我国生活垃圾主要处理方式之一，也是废弃物领域温室气体排放主要来源。根据荷兰环境评估署（PBL）统计，2019年垃圾填埋甲烷排放量占全球人类活动产生排放量的10％（废弃物处理占比21％，为仅次于农业、化石燃料的第三大排放源），是固体废弃物处置最大的甲烷排放源。因此，科学评估卫生填埋场温室气体排放具有重要意义。
一、现有研究梳理
如上所述，甲烷排放是填埋场重要的温室气体排放源。但与焚烧处理不同的是，填埋过程甲烷的生成与核算时间有关，这是部分研究人员开展核算时容易忽略和混淆的地方。直接来说，就是某年填埋的垃圾，会在此后很长的一段时间内降解转化为甲烷，并且垃圾降解速率随时间而变化。因此，在核算填埋场甲烷排放时，不仅需要考虑当年垃圾的填埋量，还需要考虑填埋场已经累计填埋的垃圾量。
另一方面，这也意味着我们在比较填埋处理碳排放强度时，理论上应该从大尺度的核算周期去考虑，比如有研究人员认为可以忽略填埋垃圾在进场40年后的甲烷排放，那么核算周期应至少是40年甚至更长时间尺度。
关于填埋碳排放核算的误区
前段时间一篇关于《我国垃圾焚烧、填埋排放了多少温室气体》的推送文章引发了一些讨论。其中提到2020年我国填埋场年末温室气体排放量达到70510万tCO2e。而根据清华大学气候院测算，2020年我国温室气体排放总量约137．9亿tCO2e，那么仅填埋甲烷排放占比就达到5％，高于我国提交清单排放数据。
通过研究，我们发现这篇文章的核算存在一些问题，主要体现在忽略了甲烷生成随时间而变化，简单地采用排放因子法计算，使得核算结果偏大。文章用2011－2020年我国城市和县城垃圾填埋场处理的垃圾总量（151207万吨），乘以填埋排放因子（有填埋气回收0．234 tCO2e／t，无填埋气回收0．557 tCO2e／t），得到2020年填埋排放约为7亿tCO2e。这里的问题一方面是采用的填埋排放因子来源于文献研究中2005－2015年间的排放强度，并不是每年的排放强度，因此无法用此排放因子计算年度排放；另一方面，文章核算时使用的活动数据为2011－2020年我国填埋垃圾总量，而实际上2011年填埋的垃圾在2020年的排放量和2019年填埋的垃圾在2020年的排放量是不一样的，因此无法用一个单一的排放因子来计算。基于上述分析，这篇文章对填埋处理温室气体排放是存在高估的情况的。
可以发现，填埋场甲烷核算是一个重点和难点。针对甲烷排放，IPCC提出了两种估算方法：质量平衡法和一阶衰减（FOD）法（表1），并指出不鼓励采用质量平衡方法，因为其结果不如FOD方法估算精确。
此外，作为废弃物减排项目常用的基准线情景，CDM方法学也对填埋处置的甲烷排放核算进行了规定，核算方法参考Emissions from solid waste disposal sites（最新版为08．0版），也提出通过FOD方法估算甲烷排放。这是因为IPCC清单指南是针对国家层面年度排放，而CDM项目是针对减排量的年度／月度核算，因此能够反映垃圾降解随时间变化趋势的FOD方法必然是更加准确的。但这也不意味着质量平衡法就无法使用，两种方法均有其适用的场景和范围，总结如下。
表1 填埋场甲烷排放核算方法对比
基于上述背景，我们将目前针对填埋处置温室气体排放核算研究整理如下。
表2 不同研究生活垃圾填埋处置温室气体排放核算结果对比
可以发现，不同文献核算目的不同，纳入核算的排放源与采用的核算方法也不一样。大部分针对于填埋处理的核算关注于填埋气泄漏排放，也有部分研究把填埋场内渗沥液处理、化石燃料使用等环节纳入核算，此外，还有部分研究从LCA层面考虑了填埋场建设阶段和关停后温室气体排放。
在本篇文章中，我们将重点关注运营阶段以填埋项目为核算单元的温室气体排放。在接下来的内容中，我们将进一步探讨排放源与核算方法的选择。
二、关于填埋场温室气体排放核算的思考
参考上篇文章中对于焚烧厂温室气体排放源的划分，根据ISO 14064－1，通过对填埋场工艺进行系统分析，我们梳理了填埋场温室气体排放源如下表所示。
表3 生活垃圾填埋场温室气体排放源梳理
在辨析哪些排放源纳入核算时，参考上篇文章中列出的重要性评估准则，结合填埋场的运营特点，我们初步提出了确定填埋场重大排放源的两项准则：
（1）重大温室气体排放应能体现填埋场运营效果；
（2）重大温室气体排放核算时应能够获得相对准确的数据，且估算排放量占填埋场整体温室气体排放（不考虑减排效益）的比例不应低于1％。
根据准则（1），在“其他间接排放”中，考虑到生活垃圾和原材料上游运输距离和车辆燃料使用种类等因素不由填埋场控制，因此其他车辆运输排放可以不纳入核算范围。
根据准则（2），“直接排放”中“其他温室气体排放”指填埋场降解过程中产生的非甲烷挥发性有机化合物（NMVOC）以及较少量的氧化亚氮（N2O）、氮氧化合物（NOx）和一氧化碳（CO）。其中，IPCC指出N2O的排放可忽略不计，而研究表明填埋气中VOC的含量很低（＜0．1％，v／v）。因此为了简化核算过程，可忽略这部分排放。
基于此得到填埋场核算温室气体排放源如下：
图1 生活垃圾填埋场温室气体排放源（示意）
上文提到，填埋过程中垃圾可降解组分转化为甲烷的排放是填埋场重要的排放源。针对其核算，我们建议采用FOD方法，并根据本地数据对其中的缺省值进行更新。这是因为随着运营时间的延长，垃圾填埋量逐渐增多，填埋气的产生情况也不一样，而FOD方法可以较好地展示甲烷生成随时间的变化趋势，使得核算结果更加精确。
IPCC已经发布了采用FOD方法计算甲烷排放的电子表格，感兴趣的读者可以登录官网查询并下载使用，为了获得更符合本地情况的结果，建议结合国家和地方的实际数据对部分缺省值进行更新。
以上是我们对于研究现状的总结，及基于填埋场项目对核算范围进行的思考，欢迎大家多多提出意见，共同交流探讨！
本期内容到这里就结束了，下期我们将介绍有机垃圾处理温室气体核算相关的内容。此外，针对具体项目的核算案例也在我们未来的计划中，欢迎大家持续关注。
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原文标题 : 固废行业温室气体排放量化计算探讨——填埋场篇
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