基于代谢过程的城市生活垃圾管理调控优化研究

The waste management has undergone an evolution from end-of-pipe treatment to resource management in the rapid urbanization process in China. Chinese cities were in great need to find a waste management solution consistent with natural geographic conditions, economy, culture and lifestyle. The incoming policy assessment has become a challenge to city researchers. The research was conducted in the framework of economy-wide material flow accounting and analysis. Material flow analysis, lifecycle assessment and spatial statistics were applied in the research. The environment-health impacts and system dynamics model were built to explore the influencing factors of waste generation and channels, and identify the characteristics and spatial heterogeneity both in waste metabolism and its environment and health impacts. An optimization of waste treatment was put forward based on resource and environment constraint. The research focused on the municipal solid waste flow metabolism mechanism in diverse urbanization gradients, traced the environment and health changes in the waste flow. The research was of theoretical significance and practical value in tackle with double challenges in end-of-pipe technology update and resource management as well as better understanding the interaction between urbanization and regional environment.

在快速城市化背景下，我国生活垃圾的管理模式正在从末端管理到资源管理演变。城市亟待寻找与城市的自然地理条件，经济基础、文化和生活习惯等相适应垃圾管理方案，使得与之相关的评价具有紧迫性和重要性。本研究以经济系统的物质流分析（EW-MFA）为框架，采用物质流分析、全生命周期评价和空间分析等方法，建立垃圾代谢系统动力模型，探索影响生活垃圾代谢流量与渠道的机制，识别城市生态系统中垃圾代谢和环境健康负荷的结构特征与空间异质性，提出基于代谢过程的环境减排和资源高效利用的垃圾处理优化方案。在城市化梯度上对生活垃圾的代谢机制和流通渠道进行分析，在城市系统中追踪物质流变化的环境健康影响，对于解决我国现阶段的生活垃圾管理在末端治理技术升级和未来资源化管理的双重挑战，更好地理解城镇化与区域生态环境的作用机制，具有理论意义和实践价值。

本研究以经济系统的物质流分析为框架，开展了问卷调查和采样工作，完成生活垃圾代谢网络建立和物质流分析。在此基础上，建立生活垃圾处理的全生命周期环境影响分析和资源环境影响空间分异机制，并探索生活垃圾管理优化方案。通过空间抽样选取居住小区进行采样，结果表明家庭生活垃圾产量呈不均衡分布，生活垃圾处理处置所产生的环境效应显示出显著的空间效应，城市核心区的环境影响远高于近郊区和远郊区。随着大规模的城市更新，单位制住区单位制住区和过渡住区的单位制特征将逐步消失，向商业住区的方向转变。与此同时，家庭生活垃圾的产生机制也将出现从经济驱动型、家庭结构驱动型到生活习惯驱动型的更迭与转变，与社会经济条件相关的垃圾代谢将随之发生改变。.本研究运用基于问卷调查的结构方程模型，识别影响居民参与废弃物分类行为的因素，研究表明，最重要的影响因素是知识，其次是社会激励，最后才是制度因素。居民具有较好的垃圾分类知识，邻里具有较好的环境友好行为，具有较好的参与垃圾分类行为的倾向。这个方法能够深入了解多元变量之间的因果关系，量化各种因素对未来垃圾管理政策的影响程度，这一结果可使决策者更好地提出促进公众参与到垃圾回收的有效途径。.随着居民生活水平进一步提高，生活垃圾组分将进一步变化，建立遗传粒子算法模型，选择增温潜势，人体毒性、土地面积和处理费用四个指标，提出基于代谢过程优化的环境减排和资源高效利用的垃圾处理优化方案。填埋、焚烧和堆肥五种处理技术的在城市的最优比例15.3%、52.7%、32.0%。