原創(chuàng) 郭媛媛 于寶源 環(huán)境保護(hù) 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(guó)科學(xué)院院士，我國(guó)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。現(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(zhǎng)，并擔(dān)任“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)裝置”項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)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(xiàng)目負(fù)責(zé)人。陳云敏院士長(zhǎng)期從事軟弱土靜動(dòng)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(qiáng)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(yùn)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(chǎng)環(huán)境災(zāi)害防控難題；獲得了國(guó)家進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)9項(xiàng)，發(fā)表了學(xué)術(shù)論文500余篇。
中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》（以下簡(jiǎn)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(chǎng)、監(jiān)管體系，以及推進(jìn)城市固體廢物精細(xì)化管理等工作提出了具體的指導(dǎo)意見。同時(shí)，《意見》還提出了到2025年土壤污染風(fēng)險(xiǎn)得到有效管控，固體廢物和新污染物治理能力明顯增強(qiáng)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)?duì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到怎樣的助推作用？近日，《環(huán)境保護(hù)》雜志記者專訪了中國(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)室”）第一屆主任陳云敏。《環(huán)境保護(hù)》：《意見》提出要穩(wěn)步推進(jìn)“無廢城市”建設(shè)，推進(jìn)城市固體廢物精細(xì)化管理的要求。請(qǐng)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?guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有怎樣的推動(dòng)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(xiǎn)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(gè)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(huì)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(jìn)行有效的資源化利用，勢(shì)必帶來不可估量的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)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(fèi)大量資金和土地。如今隨著技術(shù)的進(jìn)步，粉煤灰已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”，成為水泥、磚、陶粒、無機(jī)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(duì)減污降碳協(xié)同增效具有極其重要的作用，能夠促進(jìn)我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)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?yàn)楣腆w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(duì)城市固體廢物的精細(xì)化管理，達(dá)到某種意義上的平衡，類似于“自產(chǎn)自銷”，不會(huì)對(duì)城市及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生額外的負(fù)擔(dān)和污染。這種平衡需要整個(gè)城市通過實(shí)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(dá)成。對(duì)于生活垃圾的精細(xì)化管理，我要重點(diǎn)強(qiáng)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(jìn)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(shí)，垃圾填埋場(chǎng)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(chǎng)擴(kuò)建為大型集約化填埋場(chǎng)。同時(shí)，焚燒處理量較大的城市應(yīng)制定更加嚴(yán)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(cè)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(xiǎn)評(píng)估制度，引入基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的災(zāi)害保險(xiǎn)機(jī)制，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管控。
《環(huán)境保護(hù)》：當(dāng)前我國(guó)固體廢物的規(guī)模有多大？其有效處理與合理處置將會(huì)對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)產(chǎn)生怎樣的積極影響？
陳云敏：我國(guó)是世界上資源消耗和廢棄物產(chǎn)生量最大的國(guó)家之一。目前，我國(guó)年產(chǎn)固體廢物總量達(dá)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(guó)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(guó)存量工業(yè)固體廢物占地200余萬hm2，與斯洛文尼亞的國(guó)土面積相當(dāng)，如果將600億t固體廢物平鋪到我國(guó)陸域全部領(lǐng)土，厚度可以達(dá)到5mm，并會(huì)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(guó)工業(yè)固體廢物的填埋高度最高已達(dá)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(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)還污染了地表環(huán)境。總體來講，我國(guó)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(xiǎn)高、滲濾液污染地下水土風(fēng)險(xiǎn)高、填埋氣體污染大氣風(fēng)險(xiǎn)高。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yùn)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(xiàn)大的典型代表。同時(shí)，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(huì)以二氧化碳的形式被釋放到大氣環(huán)境中。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）的評(píng)估數(shù)據(jù)，甲烷對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)是二氧化碳的28倍，美國(guó)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(guó)際固體廢物協(xié)會(huì)（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(duì)于我國(guó)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(shí)現(xiàn)對(duì)大宗固體廢物的資源化利用，對(duì)大量的固體廢物填埋場(chǎng)進(jìn)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(duì)推進(jìn)我國(guó)減污降碳協(xié)同增效以及“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成具有重要的作用。
固體廢物碳排放監(jiān)測(cè)體系亟待完善《環(huán)境保護(hù)》：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(jìn)？陳云敏：我國(guó)制定的碳達(dá)峰、碳中和的“1＋N”政策體系正在陸續(xù)發(fā)布。中共中央、國(guó)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(dá)峰碳中和工作的意見》即頂層設(shè)計(jì)文件“1”，《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》即“N”里面的第一個(gè)文件。“N”還包括固體廢物領(lǐng)域及其他重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的政策措施和要采取的行動(dòng)。對(duì)于固體廢物領(lǐng)域來說，關(guān)鍵點(diǎn)在于如何按照“1”的頂層設(shè)計(jì)與要求，切實(shí)推動(dòng)固體廢物領(lǐng)域“N”的制定與實(shí)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(duì)固體廢物組分特點(diǎn)和處置方式的碳排放核算模型和面向固體廢物處置場(chǎng)地碳排放的監(jiān)測(cè)體系。應(yīng)針對(duì)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(jī)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(cè)網(wǎng)絡(luò)與可視化平臺(tái)，建成全國(guó)固體廢物處置場(chǎng)地碳排放監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，查明固體廢物碳排放源在哪、總體排放量有多大，為我國(guó)固體廢物領(lǐng)域碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)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(duì)工業(yè)固體廢物、生活垃圾、建筑垃圾、危險(xiǎn)廢物的不同特點(diǎn)，應(yīng)實(shí)施減量化、資源化和無害化處置。以建筑垃圾為例，首先推動(dòng)建筑垃圾精細(xì)化分類，然后根據(jù)不同種類建筑垃圾的特點(diǎn)進(jìn)行分質(zhì)利用，進(jìn)而提高建筑垃圾資源化利用水平。實(shí)驗(yàn)室針對(duì)浙江省溫州市建筑垃圾和工程渣土，通過細(xì)致勘察，將其精細(xì)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(yùn)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(chǔ)備再利用五種消納處置及資源化利用途徑，實(shí)現(xiàn)了工程渣土土方平衡和零填埋。
《環(huán)境保護(hù)》：請(qǐng)問您的科研成果在助推生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮了怎樣的作用？我國(guó)的環(huán)境類學(xué)科建設(shè)還應(yīng)該如何加強(qiáng)？陳云敏：實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(chǎng)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(kuò)散污染大氣三大環(huán)境災(zāi)害的根本原因。實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的技術(shù)已在國(guó)內(nèi)數(shù)百個(gè)填埋場(chǎng)工程設(shè)計(jì)和治理中成功應(yīng)用。研發(fā)的填埋場(chǎng)液氣分離立體導(dǎo)排技術(shù)能夠控制填埋場(chǎng)液位低于警戒液位，從而保證填埋場(chǎng)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(kuò)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(kuò)散污染地下水和土壤。實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)對(duì)固體廢物填埋場(chǎng)“空天地”監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，并積累形成了填埋場(chǎng)環(huán)境污染基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，為精準(zhǔn)治理提供了依據(jù)。實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)的“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——“超重力離心模擬與實(shí)驗(yàn)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(duì)地基的影響，只需將1層樓高的模型放在100個(gè)重力加速度（g）的超重力作用下驗(yàn)證即可。超重力場(chǎng)中還存在“縮時(shí)”效應(yīng)，在超重力離心機(jī)上搭載土壤污染物遷移實(shí)驗(yàn)裝置，可以模擬污染物在地下大尺度、長(zhǎng)歷時(shí)的運(yùn)移，將現(xiàn)實(shí)中耗時(shí)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(shí)驗(yàn)裝置”中的深地工程與環(huán)境實(shí)驗(yàn)艙擁有模擬地下污染物千米尺度和萬年歷時(shí)遷移過程的試驗(yàn)?zāi)芰�，能夠�(yàn)槠平夤腆w廢物填埋場(chǎng)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(guó)家戰(zhàn)略，是中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計(jì)。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(jìn)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(guó)家重大需求和技術(shù)難題的實(shí)驗(yàn)基地，如固體廢物安全處置與高效利用等方面的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
文/本刊記者 郭媛媛 于寶源
