成果简介
近日，北京理工大学能源与环境政策研究中心唐葆君教授团队在环境领域顶刊《Environmental Science & Technology》上发表了题为“Strategies for improving carbon emission efficiency of municipal solid waste management system in western China: A transition toward environmental equity”的论文，该研究成果与成都理工大学商学院李茹教授共同完成。研究基于构建的温室气体排放与经济成本耦合模型，评估了中国西部地区2008-2023年城市固体废弃物管理系统碳排放效率，识别了多尺度空间格局下的系统性可再生能源贫困风险，揭示了环境公平性的空间差异，并构建了90种政策组合情景探讨碳排放效率的提升路径。结果表明，碳排放效率在西部地区呈现鲜明的“核心-边缘”时空演变格局，区域间差距持续扩张。结构失衡的废弃物能源化进一步加剧了系统性可再生能源贫困风险，并在多空间尺度上呈现“板块-轴带-斑块”的集聚形态，覆盖了约70%的无废城市试点。在单一环节优化中，废物能源转化技术具有最高的碳排放效率提升潜力，而在多环节协同优化中，强化源头分类回收策略则是提升系统可持续性的关键。本研究构建的区域一体化垃圾协同治理框架，为推动废物部门实现环境公平和能源正义的转型提供可复制的区域经验，对全球快速城市化的新兴经济体提供可参考的脱碳路径。
图片摘要
引言
实现多源固体废弃物协同资源化利用、促进气候中和的循环经济，是现代城市固体废弃物管理系统应对气候变化、污染与浪费、生物多样性丧失这三重地球危机的重要手段。作为全球最大的城市固体废弃物产生国，中国正在经历深刻的废物管理模式转型，城市固体废弃物焚烧处理设施逐步向县域地区下沉渗透，垃圾消纳压力正经历显著的地理空间转移，西部地区的垃圾焚烧产能扩张速率显著高于废物处置模式成熟的东部地区和全国平均水平。然而，突进的技术跨越加剧了区域设施规模扩张与实际消纳负荷之间的错配，导致系统性闲置和运营低效，使可再生能源贫困风险成为现代城市固体废弃物管理的主要威胁之一，并在多级行政层级与空间价值网络中持续传导，削弱了西部地区在追求循环经济雄心中的环境公平性与经济可负担性。本研究从多尺度空间视角，揭示了城市固体废弃物管理系统环境效率与能源正义的内生关联，进一步识别兼顾经济可负担性的资源化最优平衡策略，为全球面临废物能源转化产能扩张与效能滞后冲突的新兴经济体及地区实现环境公正的转型提供了关键的科学依据。
图文导读
城市固体废弃物管理系统的碳排放效率时空演变
图1. 西部地区城市固体废弃物管理系统碳排放效率的时空演变特征与脱钩状态检验。
通过深度耦合宏观经济约束与城市固体废弃物管理系统微观运行特征，本研究在构建的碳排放效率测算框架下识别到西部地区显著的“中心-边缘”效率时空演变格局，即高效率值的经济活跃区（如关中、成渝）与系统绿色发展水平滞后的边缘区域（如银川、贵阳）长期并存（图1）。碳排放效率快速提升的核心城市与周边县域之间差距呈现扩大趋势，废物价值链上的经济增益加速向发达核心区集聚，而过程性的环境与能源负担则不成比例地向欠发达地区溢出，陷入分配型能源贫困。温室气体排放冗余进一步量化了错配的环境代价，部分核心城市（如成都、乌鲁木齐）并未通过集聚效应实现最优配置，反而因负荷不匹配导致了高达189.71万吨和93.71万吨的碳排放冗余，由于缺乏公平的负荷分配机制，扩张产能造成系统性的效率损失。
系统性清洁能源贫困风险聚集
图2. 城市固体废弃物管理系统可再生能源贫困风险集聚。
本研究采用灵活形状的空间扫描计量方法，在多尺度框架下讨论城市固体废弃物管理转型过程中碳排放效率低下导致的潜在可再生能源贫困风险，并识别省级、市级、县级空间尺度的跨区域垃圾协同处置的风险聚集特征（图2）。多尺度空间扫描中，风险形态在省-市-县尺度呈现“板块-轴带-斑块”的层级解构，且在市县表现出高达89.7%的空间嵌套率与局部极化特征。水平空间网络视角下，县级尺度识别的136个显著高风险单元与市级高风险聚集簇空间嵌套率高达89.7%，更高分辨率下的簇内风险强度呈现明显的极化集聚。垂直行政体系视角下，市级高风险轴带在县级分辨率下分布不均，反映了静态设施布局与动态废物流供给之间的时空错配。一方面，物理空间的广域性约束了西部地区推进区域一体化垃圾综合治理，过大的县域间距导致赤峰（RR=99.6）等广域城市需要承担高昂运输成本，从而削弱边缘废弃物向中心设施汇聚的经济可行性。另一方面，行政边界的分割性构成跨区域协同处置网络的刚性约束，成渝-关中轴带内部具备区域服务功能的核心区县（RR>44）往往配置了远超本地需求的处置产能，一旦跨界协调调度受阻，系统将面临产能闲置与资产搁浅压力。
进一步地，通过将空间扫描的可再生能源贫困高风险聚集区与中国“十四五”时期无废城市建设清单列出的西部地区36个城市相叠置，研究得到风险聚集簇与建设清单空间匹配格局（图2c、2d）。市级尺度下，约69.44%的西部无废城市落入显著高风险区（P<0.05<>），显著高风险聚集簇中约74.15%的城市尚未纳入无废城市建设清单，整体处于韧性城市固体废弃物管理系统建设起步阶段。县级尺度下，同一高风险城市簇仍表现出显著的空间非均衡，处置压力表现出从高能级中心向基础设施韧性较低的边缘区县发生空间溢出的趋势，边缘单元承受了与其能源回收效益不匹配的不成比例风险负担。
影响系统可持续发展水平空间分异的驱动因素
图3. 城市固体废弃物管理系统碳排放效率主要驱动因素探究。
资源利用技术（X7）作为影响系统绿色发展水平空间分异的主要驱动因素，解释了发生在垃圾资源化产业（如垃圾焚烧发电厂）中的技术依赖性（图3）。西部地区较低的人口比例影响了产业上游劳动密集型企业的生活垃圾收集效率，劳动力规模（X3）同样解释了这一空间分异。在与X3交互作用时，技术投资水平（X4）和垃圾处理成本规模（X5）的q值由0.174和0.026分别提升至0.868和0.863，表明适当扩大劳动力规模以匹配当地城市生活垃圾管理系统的技术改进和运维管理，有助于提升系统间协同效应。
多情景下的城市生活垃圾管理系统碳排放效率提升策略
图4. 多情景西部地区城市生活垃圾管理系统碳排放效率提升潜力及敏感性分析。
在双层“梯度优化”情景框架下，该研究对源头分类回收、处理结构优化、废物能源转化三个处置环节不同政策干预程度下90种情景的系统碳排放效率进行了测算（图7）。在单一环节优化中，废物末端资源化展现出最显著的效率提升潜力，平均效率值约为0.583，其次是处理结构优化（0.312）和源头减量化（0.256）。处理结构优化与废物能源转化的双重协同使碳排放效率提升幅度达到0.696（约为基线情景的2.5倍），而整合了源头减量、结构调整与技术升级的多阶段协同情景则实现了系统的整体最高效率（平均值达0.725）。这意味着，尽管技术依赖型发展模式在短期内提效显著，但要实现系统向最优均衡状态的长期演进，必须超越对单一末端设施的路径依赖。
小结
城市废弃物能源化转型要求基于正义视角制定绿色政策框架，避免资源禀赋较差或过度依赖单一技术路径的城市陷入经济可负担性危机。在全生命周期视角下的动态权衡将有助于提升城市系统韧性，即在追求源头减量这一最高优先级目标的同时，构建源头分类与末端产能之间的精确匹配机制，通过全产业链的协同增效，规避因局部优化导致的系统整体效能损失。结果表明，推动无废城市建设在区域一体化垃圾综合治理网络中的引领带动作用，将有助于实现废物部门碳中和目标，需要基于效率响应特征差异化制定西部地区城市固体废弃物管理系统管理策略，在“低效高潜”型、“能源替代”型、“系统协同”型和“投入冗余”型城市间搭建功能互补、协同增效的合作治理机制。
本研究构建的区域一体化协同治理框架旨在有效推动城市固体废弃物管理实现环境公平、经济可负担的转型，同样符合当前世界提倡的遵循废物等级的优先管理框架。这不仅为中国同类地区提供了科学范式，也为全球具有相似特征区域在平衡环境卫生、能源安全与气候目标的三难困境中提供了可操作的中国方案。
论文详情：Bao-Jun Tang; Jingyi Zhao; Ru Li*; Ke-Jia Yang; Lu Chen; Fanjie Luo, Strategies for improving carbon emission efficiency of municipal solid waste management system in western China: A transition toward environmental equity. Environmental Science & Technology (2026). DOI: 10.1021/acs.est.5c14017.
原文下载地址：https://pubs.acs.org/10.1021/acs.est.5c14017.
