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應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，聚焦減緩全球變暖

城市固體廢物對可持續(xù)性發(fā)展和氣候變化的挑戰(zhàn)已經(jīng)為人所知。預(yù)計到2020年底，人類活動將導(dǎo)致全球地表溫度比工業(yè)化前水平上升1.1°C。盡管專家們長期以來一直呼吁應(yīng)開展可持續(xù)的固體廢物管理，國際能源署也于20年前發(fā)出了行動呼吁，但實(shí)際進(jìn)展甚微。許多發(fā)達(dá)國家開始優(yōu)先采用轉(zhuǎn)化能源的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)垃圾填埋，但選擇這一做法主要是由于空間限制和考慮降低能耗成本而不是為了減排。

廈大馬校團(tuán)隊收集來自全球43個產(chǎn)生最高城市固體廢物的國家和地區(qū)（約占2016年全球城市固體廢物產(chǎn)生量的86%）數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，模擬了2020年至2050年的溫室氣體排放，并對這些國家和地區(qū)實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的可能性進(jìn)行了評估，填補(bǔ)了數(shù)據(jù)空白。研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)管理路徑下，2020年至2050年，城市固體廢物將排放320到350億噸CO2當(dāng)量的溫室氣體，超過了《巴黎協(xié)定》規(guī)定的1.5°C或2.0°C的升溫限制下的110到270億噸CO2當(dāng)量的排放預(yù)算。根據(jù)當(dāng)前的政策執(zhí)行情況，到2100年，地表氣溫將上升約2.6°C。

廈大馬校團(tuán)隊對如何管理全球固體廢物甲烷排放以緩解全球變暖的問題進(jìn)行了有力的探討。研究指出，固體廢物行業(yè)近90%的甲烷排放可以通過已經(jīng)存在的技術(shù)避免。因此，各國固體廢物管理部門可以重點(diǎn)通過升級廢物處理流程（如分離、收集和處理）和倡導(dǎo)推動行為模式轉(zhuǎn)變（包括飲食、消費(fèi)等模式）來減少排放。

研究還指出，為緩解全球變暖，2020年至2050年累積溫室氣體排放路徑與實(shí)現(xiàn)以Gt CO2-we表示的1.5°C和2°C目標(biāo)的IPCC累積排放預(yù)算有關(guān)。研究提出了在以Mt CO2-eq表示的全球甲烷承諾方面減少甲烷排放量的實(shí)施路徑。

提出運(yùn)用政策工具，填補(bǔ)研究領(lǐng)域空白

現(xiàn)有的固體廢物處理途徑包括填埋、回收、焚燒、堆肥和轉(zhuǎn)化為沼氣?；谏鲜鲅芯堪l(fā)現(xiàn)，廈大馬校團(tuán)隊評估了低、中、高收入國家和地區(qū)4種減緩變暖途徑，并探討了通過這些途徑在2020年至2050年間減少溫室氣體排放的累積影響。這包括：厭氧消化有機(jī)廢物并利用其產(chǎn)生的生物甲烷（減排70%）、減半廢物產(chǎn)生（減排63%）、堆肥有機(jī)廢物（減排57%）以及改建填埋場添加沼氣捕獲系統(tǒng)（減排27%）。研究發(fā)現(xiàn)，每種途徑對實(shí)現(xiàn)該行業(yè)升溫限制目標(biāo)都有著積極的貢獻(xiàn)，但它們都不能達(dá)到《巴黎協(xié)定》規(guī)定的1.5°C的升溫限制。因此，必須系統(tǒng)實(shí)施多種解決方案。高收入國家和地區(qū)產(chǎn)生大量來自加工和包裝商品固體廢物，應(yīng)專注于減半廢物產(chǎn)生。而中低收入國家和地區(qū)所產(chǎn)生的固體廢物中有機(jī)物含量較高，應(yīng)專注于厭氧消化。廈大馬校團(tuán)隊提出的廢物管理做法具有可擴(kuò)展性，可廣泛實(shí)施，通過針對不同收入水平的國家和地區(qū)群體量身定制，以確保不同國家和地區(qū)能夠根據(jù)其具體情況采取更為有效的減緩變暖戰(zhàn)略舉措。

此外，研究還表明，最小化溫室氣體排放的關(guān)鍵杠桿是減少城市固體廢物的體積并開展有機(jī)廢物的可持續(xù)管理。然而，要迅速克服實(shí)施這些解決方案所遇到的行為和組織障礙，則需要從倫理、環(huán)境和財務(wù)的角度對社區(qū)、工業(yè)和政府進(jìn)行教育和激勵。廈大馬校團(tuán)隊提出了三類政策性建議，一是加強(qiáng)直接監(jiān)管，制定并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律；二是使用經(jīng)濟(jì)手段，實(shí)施激勵或懲罰舉措；三是運(yùn)用社會工具，加強(qiáng)利益相關(guān)者之間的溝通。

迄今為止，全球尚未有研究聚焦改善固體廢物管理并探討其在緩解全球變暖程度中的作用，以及對其在實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5°C和2°C路徑目標(biāo)或全球甲烷承諾條款方面的貢獻(xiàn)開展全面分析。廈大馬校團(tuán)隊的研究結(jié)果闡明了全球固體廢物系統(tǒng)作為催化劑在保持地球系統(tǒng)限度中的重要作用，率先在該學(xué)術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行先行探索。

志不求易事不避難，師生攜手實(shí)現(xiàn)突破

該論文的第一作者為廈門大學(xué)馬來西亞分校新能源科學(xué)與工程系碩士生許正軒（Hoy Zheng Xuan），通訊作者為其導(dǎo)師溫國紳副教授（Ts. Dr. Vincent Woon Kok Sin），合作者有廈門大學(xué)馬來西亞分校數(shù)學(xué)系曾文強(qiáng)副教授（Dr. Chin Wen Cheong）、捷克布爾諾理工大學(xué)Fan Yee Van博士和韓國淑明女子大學(xué)Yoo Seung Jick教授。

許正軒表示，堅持和決心是成功的關(guān)鍵。這次橫跨43個國家和地區(qū)的研究為團(tuán)隊帶來了巨大挑戰(zhàn)。在早期階段，研究團(tuán)隊為彌補(bǔ)數(shù)據(jù)不足尋找了多種解決方案。與此同時，也對各種假設(shè)保持高度謹(jǐn)慎，嚴(yán)格檢查以減少建模中的不確定性。許正軒還表示，合作是克服困難的基石。與導(dǎo)師和合作者們集思廣益、碰撞交流是科研過程中最寶貴的一環(huán)。團(tuán)隊成員多維度專業(yè)知識和多元視角對于駕馭復(fù)雜性研究和改進(jìn)方法至關(guān)重要。

論文通訊作者溫國紳副教授表示，盡管推進(jìn)研究時遇到諸多挑戰(zhàn)，但整項研究令人振奮。作為研究者很享受頭腦風(fēng)暴的過程：新想法不斷涌現(xiàn)，再由團(tuán)隊共同驗(yàn)證其可行性，同時在文章修改過程中收到了Science雜志編輯和審稿人給予的積極反饋。

廈門大學(xué)馬來西亞分校溫國紳副教授研究團(tuán)隊（后排左三為溫國紳副教授，前排左四為許正軒）

該研究得到馬來西亞高等教育部基礎(chǔ)研究資助計劃（FRGS/1/202/TK0/XMU/02/2）和廈門大學(xué)馬來西亞分校研究基金（XMUMRF/2019-C4/IENG/0022）的資助。