科学家说|上海垃圾分类成效究竟如何，理化性质发生怎样的改变？用数据说话！
中外科学家跟踪评估了上海在2019年至2020年的对城市固体垃圾的分类效率、分类后的垃圾的物理化学特质以及整个垃圾处置系统的碳排放
上海市从2019年7月开始全面实施强制垃圾分类，并取得了巨大的进步。但是针对垃圾分类的实际效果，社会上仍有不同声音。
为了调查上海实施强制性垃圾分类政策后的整体状况和遇到的挑战，来自上海大学、上海市地质调查研究院以及南昆士兰大学的研究者（以下简称研究者）跟踪评估了上海在2019年至2020年的对城市固体垃圾的分类效率、分类后的垃圾的物理化学特质以及整个垃圾处置系统的碳排放。调研成果和评估结论发表在了最新一期的《Envrionment Management》，标题为“Implementation effect of municipal solid waste mandatory sorting policy in Shanghai”。该文章提供了上海实施垃圾分类以来全面而详细的对比数据，以及相应的建议。
数据收集及样本采样
研究者共从以下几个途径进行了数据收集和采样：
从《上海统计年鉴》中收集了1986年至2018年的总城市固体垃圾产量、人口以及GDP。
从2019年一月至2020年六月的垃圾分类后的总量以及生物化学特质的数据来自于上海环境工程设计院以及其内部期刊。
垃圾焚烧厂的飞灰以及炉底灰采样于上海的两座城市固体垃圾焚烧厂，采样时间为2019年六月至2019年12月。
各类垃圾数量的变化
在实施新政策的一年间，每日收集产生的厨余垃圾、可回收垃圾以及有害垃圾量都有显著提升，分别提升了38.59%、70.34%以及1122.22%。相对的，收集产生的其他垃圾减量了20.1%，说明收集的垃圾正被放入相应的垃圾桶中而非混入其他垃圾中。
2.分类后的垃圾的物理化学特性
分类后垃圾的理化性质变化
如图1.所示，2019年的上半年中的厨余垃圾垃圾桶与其他垃圾垃圾桶中的垃圾相似，桶中的厨余垃圾纯度皆约为55%。在新垃圾分类政策实施以后，垃圾分类效率显著提高，分类出的厨余垃圾的纯度上升至99.45%。大约83.62%的厨余垃圾在上海实施新政策后被正确分类，但是在其他垃圾垃圾桶中的厨余垃圾仍占一定比重（12.1%）。
图1.上海的厨余垃圾和其他垃圾中的成分
如图2.所示上海浦东新区在全面实施垃圾分类政策后的厨余垃圾和其他垃圾的成分的变化与整个上海市相似，厨余垃圾的纯度从2018年第一季度的76.84%上升到2019年第四季度的99.45%，并且其中的塑料及纸类的比重从17.5%降低至0.56%。到了2019年第四季度，其他垃圾中包括塑料和纸在内的可燃成分的比重从17.06%上升至67.56%，而其中的餐厨垃圾比重降低至2.34%。
图2.上海浦东新区的餐厨垃圾及
其他垃圾中的成分及物理化学特征
由于厨余垃圾和其他垃圾的成分高变，其物理化学特征也发生了显著变化。厨余垃圾的密度从2018年的第一季度的196千克/立方米增长至2019年第四季度的343千克/立方米，而其他垃圾的密度从171千克/立方米减少至95千克/立方米。同时厨余垃圾的含水量增至21.02%，而其他垃圾的含水量降低至48.22%。到了2019年的第四季度，其他垃圾的低热值上升了96.4%且达到了8190kJ/kg，因此燃烧其他垃圾可以比以前生产更多的电能。
垃圾处置过程产生的污染物情况
自从上海全面实施垃圾分类后，在两个生活垃圾焚烧厂内采样的飞灰中的铅、铜和镍的比重都下降了超过一半，但是氯化物的比重发生了显著地增加，可能是有由于在其他垃圾中的塑料比重的上升导致的氯化物比重的上升。由于水泥中的氯化物成分被要求低于0.06%，因此飞灰中的氯化物比重的增加会对回收使用飞灰来取代部分建筑材料产生阻碍。因此减少城市生活垃圾焚烧厂的飞灰中的氯化物成分将是本次新垃圾分类政策的主要挑战。
如图3.所示，垃圾焚烧厂中的炉底灰的特征也发生了显著的改变，铁的比重从大约41%降低至了14%，意味着对此类垃圾的分类回收效率有显著的提高。另外，镉、铅、铜和锌在炉底灰中的比重几乎未变，而铬和镍的比重有些许下降。
图3.上海两座垃圾焚烧厂中的炉底灰的特征
厨余垃圾处置的一个技术瓶颈
上海处置厨余垃圾的主要技术有：
（1）闵行区：机械预处理后对液相进行湿式厌氧消化，固相进行好氧制肥；
（2）松江区：机械预处理后进行生物水解，而后进行湿式厌氧消化；
（3）上海老港：机械粉碎分离后液相进行湿式厌氧消化，固相进行干式厌氧消化。
由于厌氧消化中产生的沼渣的pH值和EC值（导电率）都较高，因此对其进行收集再利用是对厨余垃圾进行厌氧消化的一个技术瓶颈。
城市固体垃圾处置系统碳排放的变化
在全面实施垃圾分类后，上海处置生活垃圾的碳排放量从实施前的5778.96吨碳排量/天略降至5454.42吨碳排量/天，但是净碳排放量从4229.52吨碳排量/天显著降至2749.94吨碳排量/天，这是由于在实施垃圾分类后其他垃圾的低热值变高并且厌氧消化制成的生物产品增加而提高了能源回收率。
上海城市垃圾管理的新挑战
文章的最后，研究者基于掌握的数据，提出了上海城市垃圾管理目前面临的挑战：
（1）需要进一步精细华垃圾分类系统及开发回收技术，因为仍有大量如塑料等地价值的固废被混入其他垃圾中，因此会增加垃圾焚烧产生的环境风险。
（2）由于在垃圾分类实施后，其他垃圾中的低热值发生了巨大的提升，因此之前那些被设计成适用于焚烧较低的低热值的垃圾的焚烧厂设施应当被进行重新设计整改。
（3）为了推行减缓气候变化的循环经济，目前急需研发出可以对厌氧消化厨余垃圾而产生的生物气等副产品进行高效资源回收利用的技术。
另外，由于垃圾分类监管仍未完善，仍有12.1%的厨余垃圾被混入了其他垃圾中。并且目前的定点垃圾分类监管系统及激励政策仍需要征服的财政补助，从长远看来这些成本可能会超过收益，因此政府、媒体以及民间社会组织应当优先考虑解决如何激发市民们对垃圾分类的积极性和自觉性。
最后，虽然上海全面实施垃圾分类为全国提展开垃圾分类提供了指导意义，但是在其他地区应用上海模式并不一定能得到类似于上海的结果，因为上海的经济发展程度文化及教育水平、当地市民的态度和行为以及上海的废物管理政策都可能与其他城市有显著的不同。
参考文献：
Wang, Y. et al. Implementation effect of municipal solid waste mandatory sorting policy in Shanghai. J. Environ. Manage. 298, 113512 (2021).
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721015747
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113512
