原創(chuàng) 郭媛媛 于寶源 環(huán)境保護 2022-06-13 11:51 發(fā)表于北京
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陳云敏，2015年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，我國土力學(xué)與巖土工程專家。1983年畢業(yè)于浙江大學(xué)土木工程學(xué)系，先后于1986年和1989年獲該校碩士和博士學(xué)位�，F(xiàn)任浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授、超重力研究中心主任、巖土工程研究所所長，并擔(dān)任“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“超重力離心模擬與實驗裝置”項目首席科學(xué)家、國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心“多相介質(zhì)超重力相演變”項目負責(zé)人。陳云敏院士長期從事軟弱土靜動力固結(jié)、降解固結(jié)和災(zāi)害防控理論與技術(shù)研究，建立了基于結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力的固結(jié)模型、深厚軟土地基沉降控制準(zhǔn)則及建構(gòu)筑物沉降高精度控制方法；提出了砂性土初始液化強度的剪切波速表征模型，以及相應(yīng)的地震液化判別方法和處理技術(shù)；建立了城市固體廢棄物降解壓縮本構(gòu)關(guān)系，提出了生化反應(yīng)、孔隙水氣運移和溶質(zhì)遷移耦合作用的降解固結(jié)理論，研發(fā)了液氣分離立體導(dǎo)排、高效防污屏障等技術(shù)，解決了填埋場環(huán)境災(zāi)害防控難題；獲得了國家進步二等獎3項、省部級科學(xué)技術(shù)進步一等獎9項，發(fā)表了學(xué)術(shù)論文500余篇。
中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》（以下簡稱《意見》）指出，要以減污降碳協(xié)同增效為總抓手，深入打好凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，并就健全“無廢城市”建設(shè)相關(guān)制度、技術(shù)、市場、監(jiān)管體系，以及推進城市固體廢物精細化管理等工作提出了具體的指導(dǎo)意見。同時，《意見》還提出了到2025年土壤污染風(fēng)險得到有效管控，固體廢物和新污染物治理能力明顯增強的主要目標(biāo)。“無廢城市”的戰(zhàn)略意義是什么？變廢為寶的科學(xué)途徑和創(chuàng)新技術(shù)有哪些？固體廢物領(lǐng)域?qū)?ldquo;雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)起到怎樣的助推作用？近日，《環(huán)境保護》雜志記者專訪了中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)軟弱土與環(huán)境土工教育部重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）第一屆主任陳云敏。《環(huán)境保護》：《意見》提出要穩(wěn)步推進“無廢城市”建設(shè)，推進城市固體廢物精細化管理的要求。請您談?wù)勌岢?ldquo;無廢城市”建設(shè)的重要戰(zhàn)略意義體現(xiàn)在哪里？固體廢物領(lǐng)域?qū)ξ覈?jīng)濟社會發(fā)展具有怎樣的推動力？陳云敏：從狹義上講，城市固體廢物指的是城市生活垃圾。從廣義上講，城市固體廢物種類很多，除城市生活垃圾之外，還包括建筑垃圾、工業(yè)固體廢物、危險固體廢物等。“無廢城市”中的“廢”之所以定義為固體廢物，應(yīng)該有兩個方面的原因：一是與廢水、廢氣不同，固體廢物中含有活性物質(zhì)，一旦與大氣相互作用，就會產(chǎn)生廢水及廢氣，如果處理不好，容易造成二次污染；二是固體廢物中含有活性物質(zhì)，資源化利用的空間非常大，如生活垃圾中含有纖維素、工業(yè)固體廢物粉煤灰中含有活性氧化鋁。特別是大宗工業(yè)固體廢物，積存量巨大，環(huán)境影響突出，但是利用前景廣闊，是資源綜合利用的核心領(lǐng)域。如果將帶有活性物質(zhì)的工業(yè)固體廢物進行有效的資源化利用，勢必帶來不可估量的社會、經(jīng)濟及環(huán)境效益。比如，電廠煤炭燃燒產(chǎn)生的粉煤灰，可以說曾經(jīng)是毫無用處，其處置還耗費大量資金和土地。如今隨著技術(shù)的進步，粉煤灰已經(jīng)實現(xiàn)了“變廢為寶”，成為水泥、磚、陶粒、無機耐火纖維等產(chǎn)品的原材料。由此可見，固體廢物資源化利用是減污降碳的重要抓手，對減污降碳協(xié)同增效具有極其重要的作用，能夠促進我國循環(huán)經(jīng)濟綠色發(fā)展。
“無廢城市”建設(shè)的本質(zhì)就是解決固體廢物污染和資源化利用的問題。因為固體廢物全部消除是不可能的，所以所謂的“無廢城市”應(yīng)該是通過對城市固體廢物的精細化管理，達到某種意義上的平衡，類似于“自產(chǎn)自銷”，不會對城市及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生額外的負擔(dān)和污染。這種平衡需要整個城市通過實現(xiàn)“固體廢物產(chǎn)量更少、資源化利用更充分、廢物處置更安全”來達成。對于生活垃圾的精細化管理，我要重點強調(diào)一下：盡管“零填埋”已經(jīng)在各大城市推廣，但是“零填埋”不等于不填埋，而是指原生垃圾的“零填埋”，垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的爐渣和飛灰等還是需要進行填埋處置的。另外，當(dāng)垃圾焚燒設(shè)備發(fā)生故障與例行檢修時，垃圾填埋場仍需要發(fā)揮其應(yīng)急兜底和保障作用。各大城市應(yīng)盡早規(guī)劃大型集約化填埋這種末端處置設(shè)施，且要優(yōu)先考慮將在役填埋場擴建為大型集約化填埋場。同時，焚燒處理量較大的城市應(yīng)制定更加嚴格的生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)和推廣入爐垃圾含水量監(jiān)控和煙氣二噁英在線監(jiān)測技術(shù)。除此之外，還要建立城市固體廢物處置設(shè)施定期風(fēng)險評估制度，引入基于風(fēng)險評估的災(zāi)害保險機制，強化風(fēng)險管控。
《環(huán)境保護》：當(dāng)前我國固體廢物的規(guī)模有多大？其有效處理與合理處置將會對實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)產(chǎn)生怎樣的積極影響？
陳云敏：我國是世界上資源消耗和廢棄物產(chǎn)生量最大的國家之一。目前，我國年產(chǎn)固體廢物總量達70億t，其中，城市生活垃圾2.26億t，建筑垃圾25.5億t，工業(yè)固體廢物33億t；我國固體廢物堆存量600余億t，其中，生活垃圾約80億t，建筑垃圾200余億t，工業(yè)固體廢物約300億t；我國存量工業(yè)固體廢物占地200余萬hm2，與斯洛文尼亞的國土面積相當(dāng)，如果將600億t固體廢物平鋪到我國陸域全部領(lǐng)土，厚度可以達到5mm，并會與大氣及降水作用產(chǎn)生大量的滲濾液和甲烷、二氧化碳及惡臭氣體等。另外，我國工業(yè)固體廢物的填埋高度最高已達300m，且每年均有失穩(wěn)滑坡事件發(fā)生，造成了人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時還污染了地表環(huán)境�？傮w來講，我國固體廢物領(lǐng)域的現(xiàn)狀可概括為“兩大三高”。“兩大”即產(chǎn)量大、資源化利用空間大；“三高”即失穩(wěn)滑坡風(fēng)險高、滲濾液污染地下水土風(fēng)險高、填埋氣體污染大氣風(fēng)險高。
據(jù)統(tǒng)計，2016年全球固體廢物的產(chǎn)生與處置帶來約16億t二氧化碳當(dāng)量的溫室氣體排放，占全球溫室氣體排放總量的3%～5%。數(shù)據(jù)表明，固體廢物的填埋和焚燒處置是主要的碳排放源。固體廢物組成復(fù)雜，含有不同比例的活性成分，在運輸、處理、處置過程中產(chǎn)生大量溫室氣體，其中尤以甲烷和二氧化碳為碳排放貢獻大的典型代表。同時，以紙張、編織物為代表的城市生活垃圾，經(jīng)過焚燒處置后，其中的碳元素又會以二氧化碳的形式被釋放到大氣環(huán)境中。根據(jù)美國環(huán)境保護署（EPA）的評估數(shù)據(jù)，甲烷對溫室效應(yīng)的貢獻是二氧化碳的28倍，美國人為產(chǎn)生的甲烷量占全球變暖損害責(zé)任的10.6%，其中的3.8%則來自垃圾填埋氣。另外，據(jù)國際固體廢物協(xié)會（ISWA）預(yù)估，若將固體廢物源頭減量、資源化利用等措施納入減碳考慮，最多可減少全球20%的碳排放量。
對于我國固體廢物現(xiàn)狀，如果改善現(xiàn)有固體廢物處置管理模式，實現(xiàn)對大宗固體廢物的資源化利用，對大量的固體廢物填埋場進行規(guī)范化治理，包括覆蓋系統(tǒng)防水閉氣、滲濾液污染阻隔管控、固體廢物堆體邊坡失穩(wěn)滑坡加固，將對推進我國減污降碳協(xié)同增效以及“雙碳”目標(biāo)的達成具有重要的作用。
《環(huán)境保護》：在“雙碳”目標(biāo)下，固體廢物領(lǐng)域的減污降碳協(xié)同增效該如何推進？陳云敏：我國制定的碳達峰、碳中和的“1＋N”政策體系正在陸續(xù)發(fā)布。中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》即頂層設(shè)計文件“1”，《2030年前碳達峰行動方案》即“N”里面的第一個文件。“N”還包括固體廢物領(lǐng)域及其他重點領(lǐng)域、重點行業(yè)實現(xiàn)這些目標(biāo)的政策措施和要采取的行動。對于固體廢物領(lǐng)域來說，關(guān)鍵點在于如何按照“1”的頂層設(shè)計與要求，切實推動固體廢物領(lǐng)域“N”的制定與實施。目前，固體廢物的碳排放核算主要采用的是排放系數(shù)法，缺乏一套完整的針對固體廢物組分特點和處置方式的碳排放核算模型和面向固體廢物處置場地碳排放的監(jiān)測體系。應(yīng)針對固體廢物焚燒處置及末端填埋處置中發(fā)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)化機制及碳足跡開展研究，基于“天空地”立體技術(shù)搭建一套碳監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與可視化平臺，建成全國固體廢物處置場地碳排放監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺，查明固體廢物碳排放源在哪、總體排放量有多大，為我國固體廢物領(lǐng)域碳達峰、碳中和目標(biāo)實現(xiàn)路徑的規(guī)劃和減排技術(shù)的創(chuàng)新提供依據(jù)和支撐。
針對工業(yè)固體廢物、生活垃圾、建筑垃圾、危險廢物的不同特點，應(yīng)實施減量化、資源化和無害化處置。以建筑垃圾為例，首先推動建筑垃圾精細化分類，然后根據(jù)不同種類建筑垃圾的特點進行分質(zhì)利用，進而提高建筑垃圾資源化利用水平。實驗室針對浙江省溫州市建筑垃圾和工程渣土，通過細致勘察，將其精細分類為雜填土、硬殼層黏土、淤泥質(zhì)黏土和淤泥夾粉砂四類，然后根據(jù)不同種類工程渣土的物理性質(zhì)和工程特性，分類開挖直運利用，并提出了就近回填堆坡造景、廢棄礦山消納復(fù)墾土地、再生路基填料、圍墾區(qū)洼地回填和儲備再利用五種消納處置及資源化利用途徑，實現(xiàn)了工程渣土土方平衡和零填埋。
《環(huán)境保護》：請問您的科研成果在助推生態(tài)環(huán)境保護方面發(fā)揮了怎樣的作用？我國的環(huán)境類學(xué)科建設(shè)還應(yīng)該如何加強？陳云敏：實驗室做了一些巖土工程學(xué)科和環(huán)境工程學(xué)科交叉的工作，利用巖土工程理論和手段解決環(huán)境工程問題。建立了城市固體廢物降解壓縮本構(gòu)關(guān)系，提出了生化反應(yīng)、孔隙水氣運移和溶質(zhì)遷移耦合作用的降解固結(jié)理論，揭示了固體廢物堆填場存在堆填體滑坡污染地表環(huán)境、滲濾液泄漏污染地下水土、填埋氣擴散污染大氣三大環(huán)境災(zāi)害的根本原因。實驗室研發(fā)的技術(shù)已在國內(nèi)數(shù)百個填埋場工程設(shè)計和治理中成功應(yīng)用。研發(fā)的填埋場液氣分離立體導(dǎo)排技術(shù)能夠控制填埋場液位低于警戒液位，從而保證填埋場的安全穩(wěn)定；研發(fā)的生態(tài)型“防水閉氣”覆蓋系統(tǒng)能夠防止填埋氣擴散并減少滲濾液產(chǎn)量；研發(fā)的全壽命水平防污屏障和豎向阻隔墻能夠防止?jié)B濾液擴散污染地下水和土壤。實驗室加強對固體廢物填埋場“空天地”監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，并積累形成了填埋場環(huán)境污染基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為精準(zhǔn)治理提供了依據(jù)。實驗室負責(zé)的“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目——“超重力離心模擬與實驗裝置”。超重力具有“縮尺”作用，比如，我們想知道100層樓高的房子對地基的影響，只需將1層樓高的模型放在100個重力加速度（g）的超重力作用下驗證即可。超重力場中還存在“縮時”效應(yīng)，在超重力離心機上搭載土壤污染物遷移實驗裝置，可以模擬污染物在地下大尺度、長歷時的運移，將現(xiàn)實中耗時需千年的污染物遷移研究縮短至數(shù)天。“超重力離心模擬與實驗裝置”中的深地工程與環(huán)境實驗艙擁有模擬地下污染物千米尺度和萬年歷時遷移過程的試驗?zāi)芰�，能夠為破解固體廢物填埋場環(huán)境災(zāi)害防控難題提供有效數(shù)據(jù)支撐。生態(tài)文明建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略，是中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計。生態(tài)文明建設(shè)離不開環(huán)境領(lǐng)域的專業(yè)人才和專業(yè)技術(shù)，我建議：在學(xué)科方面，應(yīng)進一步重構(gòu)和完善環(huán)境學(xué)科的課程體系和課程內(nèi)容體系；在科研方面，應(yīng)建設(shè)面向國家重大需求和技術(shù)難題的實驗基地，如固體廢物安全處置與高效利用等方面的重點實驗室。
文/本刊記者 郭媛媛 于寶源
