張 健,周 侃,*,陳妤凡,3

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所區(qū)域可持續(xù)發(fā)展分析與模擬重點實驗室,北京 100101

2 中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049

3 寧波大學(xué)地理與空間信息技術(shù)系,寧波 315211

隨著工業(yè)化、新型城鎮(zhèn)化和農(nóng)牧業(yè)現(xiàn)代化不斷推進(jìn),城鄉(xiāng)聚落經(jīng)濟規(guī)模擴大、生活水平持續(xù)提高,城鄉(xiāng)居民生活垃圾產(chǎn)生量和組分特征發(fā)生根本性變化[1],由生活垃圾治理不當(dāng)導(dǎo)致的面源污染問題日益突出[2]。尤其在青藏高原生態(tài)屏障區(qū),由于當(dāng)?shù)貧夂蚋吆?、城鄉(xiāng)居民點分布零散性以及建設(shè)資金長期短缺,生活垃圾治理面臨處理設(shè)施配置滯后、集中治理服務(wù)覆蓋范圍不足等失效挑戰(zhàn)[3],逐漸成為損害青藏高原生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的潛在風(fēng)險。一方面,城鄉(xiāng)居民點生活垃圾的無序堆放和隨意處理,已造成局部地區(qū)水環(huán)境、土壤、大氣環(huán)境污染[4],破壞居民生活環(huán)境質(zhì)量。另一方面,高原垃圾處理設(shè)施建設(shè)難度大、運維成本高[5],現(xiàn)行垃圾治理體系難以在青藏高原長效運營。因此,探究生活垃圾治理失效背景下生態(tài)環(huán)境風(fēng)險及應(yīng)對路徑,是提升青藏高原地區(qū)生活垃圾治理能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對改善人居環(huán)境、筑牢國家生態(tài)安全屏障具有重要意義。

目前,國內(nèi)外學(xué)者主要從垃圾末端處理不當(dāng)導(dǎo)致的地下水污染[6]、土壤污染[7]、空氣污染[8]等環(huán)境問題出發(fā),研究生活垃圾治理污染風(fēng)險,并從污染擴散[9]、治理服務(wù)供給能力[10]、設(shè)施選址[11]等方面探討潛在風(fēng)險。研究涉及小城鎮(zhèn)[12]、城市[13]、國家[14]、洲際[15]尺度等,并從設(shè)施布局調(diào)整、技術(shù)改進(jìn)、體系建設(shè)等方面提出相應(yīng)的優(yōu)化措施[16—18]。其中,國內(nèi)多從社會學(xué)[19]、管理學(xué)[20]、農(nóng)學(xué)[12]、環(huán)境科學(xué)[7]等學(xué)科視角,運用問卷調(diào)查[14,21]、實地調(diào)研[22]、樣品測量[23—24]等方式,從居民感受反饋[2]、環(huán)境污染負(fù)荷現(xiàn)狀[6]、垃圾處理設(shè)施配置數(shù)量[14]等主客觀角度揭示不同地區(qū)城鄉(xiāng)居民生活垃圾的治理效果及其生態(tài)環(huán)境影響,研究范圍多集中在中部、東部經(jīng)濟發(fā)達(dá)省份的平原區(qū)[25]以及西部中心城市[26]等。由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取困難,針對青藏高原地區(qū)的相關(guān)研究較少,少數(shù)已有研究通過統(tǒng)計分析等方式揭示青藏高原垃圾收運處置設(shè)施建設(shè)落后[3]、垃圾集中收集難度大[23]、垃圾無害化處理程度低[27]等實際問題,并初步提出增強居民環(huán)境保護意識、加大垃圾處理設(shè)施配套資金力度、完善生活垃圾分類回收制度等改進(jìn)措施[28—29]。然而,現(xiàn)有研究多以垃圾處理設(shè)施單要素配置為判斷指標(biāo),間接評估由垃圾處理設(shè)施配置不足導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險,較少從體系視角結(jié)合垃圾治理實際過程系統(tǒng)評估,未考慮一般生活垃圾治理體系在青藏高原生態(tài)屏障區(qū)失效問題。因此,亟待綜合收集、轉(zhuǎn)運、處理三個垃圾治理關(guān)鍵環(huán)節(jié),從微觀尺度定量揭示垃圾治理失效引發(fā)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險,為青藏高原生態(tài)屏障區(qū)因地制宜優(yōu)化生活垃圾治理體系提供科學(xué)依據(jù)。

針對相關(guān)研究在生態(tài)屏障區(qū)的研究不足以及不同尺度風(fēng)險定量分析的空缺,本研究以綜合評估青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險為科學(xué)問題,以青海省4306個城鄉(xiāng)居民點為研究對象,選取垃圾集中治理率作為特征指標(biāo),在測度青海省城鄉(xiāng)聚落生活垃圾產(chǎn)生及治理水平基礎(chǔ)上,基于生活垃圾治理體系的收集、轉(zhuǎn)運與處理全過程視角構(gòu)建生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價框架,采用主客觀綜合賦權(quán)的TOPSIS方法和障礙度模型,多尺度評估城鄉(xiāng)生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險并識別風(fēng)險管控阻滯因子,探討生活垃圾治理體系優(yōu)化對策及差異化垃圾治理模式。

1 材料與方法

1.1 基本概念與評價指標(biāo)體系構(gòu)建

生活垃圾治理作為生態(tài)環(huán)境保護與治理的重要內(nèi)容,是針對城鄉(xiāng)居民日常生活消費中產(chǎn)生的固體廢棄物管理活動的總和[30—31],生活垃圾治理一般包括收集、轉(zhuǎn)運與處理三個基本環(huán)節(jié)。生態(tài)環(huán)境風(fēng)險則是在一定地域和時間范圍內(nèi),由環(huán)境變化、自然災(zāi)害和人類活動等不確定性事件引發(fā)生態(tài)環(huán)境組分、結(jié)構(gòu)及功能損失等不利影響的可能性[32],指示生態(tài)環(huán)境安全與健康水平?；诖?生活垃圾治理的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險特指由生活垃圾治理體系失效導(dǎo)致生活垃圾未合理處置而使生態(tài)環(huán)境受損害概率,其本質(zhì)是生活垃圾治理效能穩(wěn)定性、生活垃圾污染危害性共同作用表征的當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境脅迫程度。

生活垃圾治理通常以縣域為基本單元,按“村收集、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、縣處理”的模式將城鄉(xiāng)居民點產(chǎn)生的生活垃圾經(jīng)由收集轉(zhuǎn)運網(wǎng)絡(luò)匯集至垃圾填埋場等末端處置設(shè)施集中處理。在青藏高原特殊自然與人文特性影響下,現(xiàn)有生活垃圾治理體系面臨收集不便、轉(zhuǎn)運困難、處理低效、設(shè)施滯后等現(xiàn)實問題,導(dǎo)致垃圾過度堆放、遺撒滴漏、不當(dāng)填埋焚燒等污染脅迫,使大氣、水、土壤、生物環(huán)境暴露于生活垃圾治理失效風(fēng)險之中。據(jù)此,借鑒已有生態(tài)環(huán)境風(fēng)險研究[33—34],以生活垃圾治理失效原因和風(fēng)險生成機制為評價基礎(chǔ),考慮評價尺度轉(zhuǎn)換和風(fēng)險疊加遞進(jìn)關(guān)系,構(gòu)建垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價概念框架(圖1),通過“村收集”“鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運”“縣處理”治理體系具體環(huán)節(jié)表征風(fēng)險強度。進(jìn)一步地,基于改進(jìn)的災(zāi)害風(fēng)險評價范式[32,35],將治理環(huán)節(jié)與危險度、暴露度、脆弱度三類風(fēng)險構(gòu)成要素匹配融合,刻畫村、鎮(zhèn)(鄉(xiāng))、縣(區(qū))不同尺度風(fēng)險過程。

圖1 青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價概念框架Fig.1 Conceptual framework for eco-environmental risk assessment of domestic waste treatment in Qinghai-Tibet Plateau ecological barrier zone

在評價概念框架基礎(chǔ)上,結(jié)合已有青藏高原生態(tài)風(fēng)險評價研究和垃圾治理研究[3,36—44],遴選適宜青藏高原生態(tài)屏障區(qū)自然環(huán)境與垃圾治理體系不同層級尺度的核心指標(biāo),構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系(表1),共包括9個評價要素和12個評價指標(biāo)。其中,準(zhǔn)則層中的垃圾收集、轉(zhuǎn)運、處理環(huán)節(jié)分別從村域尺度、鎮(zhèn)域尺度和縣域尺度,以危險度、暴露度、脆弱度為基本要素評價生活垃圾治理失效風(fēng)險。因而,該指標(biāo)體系可對不同垃圾治理環(huán)節(jié)與不同行政層級進(jìn)行分解評價,提升垃圾治理體系優(yōu)化策略針對性與實操性。

表1 青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)體系Table 1 Eco-environmental risk assessment indicator system of domestic waste treatment in Qinghai-Tibet Plateau ecological barrier zone

1.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

青海省位于北緯31°39′—39°11′,東經(jīng)89°25′—103°04′,地處青藏高原東北部,土地總面積約為72.23×104km2。青海省地勢高聳,地貌類型復(fù)雜多樣,平均海拔約4171.27m,屬高原山地氣候,其范圍和高程分布如圖2所示。青海省是長江、黃河、瀾滄江三大江河發(fā)源地,是維系我國乃至亞洲水資源安全的戰(zhàn)略要地和生態(tài)安全的重要屏障[45],兼具生態(tài)脆弱性和敏感性強、生態(tài)保護重要性突出的特征。2021年,青海省常住人口達(dá)592.4×104人,人口密度僅為8.2人/km2,城鄉(xiāng)居民點分布具有“大分散、小集聚”特征。在我國現(xiàn)行“村收集、鎮(zhèn)(鄉(xiāng))轉(zhuǎn)運、縣(區(qū))處理”生活垃圾治理體系[30]下,青海省是生活垃圾治理的弱勢區(qū)域,以青海省為例探究青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險和應(yīng)對路徑具有一定代表性,對維護青藏高原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)安全屏障功能具有現(xiàn)實意義。

圖2 青海省高程與各類居民點分布Fig.2 Elevation and distribution of the settlements in Qinghai Province

本研究數(shù)據(jù)主要包括地理信息數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟與垃圾治理調(diào)查數(shù)據(jù)。①地理信息數(shù)據(jù):行政區(qū)邊界數(shù)據(jù)來自中國1:400萬基礎(chǔ)地理要素數(shù)據(jù)集;數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(Digital Elevation Model,DEM)來自資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心;生態(tài)脆弱性評價數(shù)據(jù)集等來自國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心。②社會經(jīng)濟與垃圾治理調(diào)查數(shù)據(jù):以青海省第三次全國農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)(2016年)為主,缺失的部分?jǐn)?shù)據(jù)依據(jù)省級、州市級統(tǒng)計資料進(jìn)行補充收集與校對。

1.3 研究方法

1.3.1生活垃圾產(chǎn)生與治理水平測度

目前,青藏高原生活垃圾產(chǎn)生量的數(shù)據(jù)來源較少,且存在不完善、不準(zhǔn)確等問題,需要以居民點為單元,估算青海省城鄉(xiāng)生活垃圾產(chǎn)生量。針對生活垃圾產(chǎn)生量的估算,一般從人均生活垃圾日產(chǎn)生量入手,采用抽樣實測、文獻(xiàn)研究、問卷調(diào)查、數(shù)學(xué)預(yù)測模型等方法得到產(chǎn)量參數(shù)[46](表2),但由于針對農(nóng)牧區(qū)居民人均生活垃圾日產(chǎn)生量測算較少,且生活垃圾產(chǎn)生量具有地域差異特征,故需修正參數(shù)以滿足青藏高原生態(tài)屏障區(qū)研究需要?；谇嗪Ｊ〗?jīng)濟發(fā)展水平和能源結(jié)構(gòu)特點[27],本研究將人均生活垃圾日產(chǎn)量參數(shù)范圍設(shè)置于0.16—0.80 kg 人-1d-1之間。

表2 生活垃圾人均日產(chǎn)生量研究結(jié)果Table 2 Research on daily generation of domestic waste per capita

根據(jù)居民主要從業(yè)類型與居民點地理位置,將城鄉(xiāng)居民點劃分為牧民定居點、鄉(xiāng)村居民點和城鎮(zhèn)居民點3種類型[50],并結(jié)合青海省第三次農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)中“月均生活垃圾清運量”這一普查項進(jìn)行判別[51],在參數(shù)范圍內(nèi)將估算結(jié)果與普查數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,將總相對誤差[|普查數(shù)據(jù)-估算結(jié)果|/普查數(shù)據(jù)*100%]控制在5%以內(nèi),最終設(shè)置各類居民點人均生活垃圾日產(chǎn)生量參數(shù):牧民定居點0.25 kg 人-1d-1,鄉(xiāng)村居民點0.40 kg 人-1d-1,城鎮(zhèn)居民點0.60 kg 人-1d-1。

在估算生活垃圾產(chǎn)生量基礎(chǔ)上,通過垃圾集中治理率指標(biāo)刻畫青藏高原生態(tài)屏障區(qū)內(nèi)生活垃圾治理水平。垃圾集中治理率為實現(xiàn)垃圾集中治理居民點的生活垃圾產(chǎn)生量占垃圾總產(chǎn)生量的比重。居民點內(nèi)生活垃圾是否集中治理根據(jù)青海省第三次農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)“生活垃圾是否集中處理”這一普查項對居民點進(jìn)行判別[51]。通過測算轄區(qū)內(nèi)居民點生活垃圾集中治理率向上匯總得到鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣區(qū)、州市尺度垃圾集中治理率。

1.3.2基于TOPSIS模型的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價方法

TOPSIS模型是基于理想解排序的多指標(biāo)決策方法,已廣泛應(yīng)用于生態(tài)風(fēng)險評價領(lǐng)域[52]。本研究進(jìn)一步采用主客觀綜合賦權(quán)的方式改進(jìn)TOPSIS模型中理想解的計算過程,避免單一賦權(quán)方法的偏差。主觀賦權(quán)法使用層次分析法[53](Analytic Hierarchy Process,AHP),客觀賦權(quán)法使用熵權(quán)法[54](Entropy Weight Method,EWM)。將兩種賦權(quán)法得到的權(quán)重通過線性組合的方式進(jìn)行疊合[55](式1),得到層次分析法和熵權(quán)法的組合權(quán)重W:

W=αWAHP+(1-α)WEWM

(1)

式中,WAHP表示層次分析法計算出的權(quán)重,WEWM表示熵權(quán)法計算出的權(quán)重,α為權(quán)重偏好系數(shù),本研究中取α=0.5。最終,分別應(yīng)用層次分析法和熵權(quán)法計算得到的組合權(quán)重如表3所示,其中,層次分析法計算中各判斷矩陣均通過一致性檢驗(CR≤0.1)。

表3 生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重Table 3 Weight value of the eco-environmental risk assessment indicators for domestic waste treatment

本研究將組合權(quán)重代入TOPSIS評價模型,計算得到4306個居民點的風(fēng)險評價指數(shù)R,并將風(fēng)險評價指數(shù)歸一化至[0,5]范圍內(nèi)。根據(jù)相關(guān)研究[56],將青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險劃分為5個等級,依次為低風(fēng)險(0≤R<1)、中低風(fēng)險(1≤R<2)、中風(fēng)險(2≤R<3)、中高風(fēng)險(3≤R<4)、高風(fēng)險(4≤R≤5)。在此基礎(chǔ)上,通過各級行政區(qū)劃范圍內(nèi)匯總統(tǒng)計,即可得到鄉(xiāng)鎮(zhèn)、區(qū)縣、州市尺度的風(fēng)險指數(shù)(轄區(qū)內(nèi)所有居民點風(fēng)險指數(shù)平均值)。

1.3.3基于障礙度模型的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險管控阻滯因子識別方法

采用障礙度模型[57]定量識別生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險管控的各類阻滯因子及阻滯程度。評價方法如下:用因子貢獻(xiàn)度表示單個評價指標(biāo)對總目標(biāo)貢獻(xiàn)大小,一般用指標(biāo)i的權(quán)重Wi表示;指標(biāo)偏離度Ii為指標(biāo)實際值與風(fēng)險管控目標(biāo)值的距離之差,在本研究中Ii等價于各指標(biāo)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的值;障礙度Oi表示各評價指標(biāo)對風(fēng)險管控的阻滯程度大小。具體計算公式如下(式2):

(2)

式中,n代表單項指標(biāo)個數(shù)。在要素層內(nèi)對障礙度Oi求和得到不同要素障礙度Tj(式3):

(3)

式中,j表示第j個評價要素,m代表評價要素中的單項指標(biāo)個數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生活垃圾產(chǎn)生量與治理水平

2.1.1生活垃圾產(chǎn)生量總體特征及空間分布

青海省城鄉(xiāng)生活垃圾產(chǎn)生量總體較低。2016年,城鄉(xiāng)居民點生活垃圾年產(chǎn)生量約為60.17萬噸,人均生活垃圾日產(chǎn)生量為392.12 g人-1d-1,低于青藏高原城市居民平均水平1370.00 g人-1d-1[58],也低于全國農(nóng)村居民平均水平790.00—860.00 g人-1d-1[14,21]。不同類型居民點產(chǎn)生量差異顯著,城鎮(zhèn)居民點、鄉(xiāng)村居民點、牧民定居點生活垃圾年總產(chǎn)量分別為24.82、19.26、16.08萬噸,城鎮(zhèn)居民點產(chǎn)生量顯著高于其他類型居民點。州市尺度青海省生活垃圾年產(chǎn)生量如圖3所示,河湟谷地區(qū)的海東、西寧2地市內(nèi)多城鎮(zhèn)居民點和鄉(xiāng)村居民點,垃圾產(chǎn)量最高,分別為20.67萬噸和18.48萬噸;青南高原地區(qū)玉樹、海北、黃南、果洛4地州內(nèi)以農(nóng)牧民散居為主,垃圾產(chǎn)生量分別為3.73、2.68、2.48、1.84萬噸。

圖3 青海省州市尺度生活垃圾年產(chǎn)生量對比 Fig.3 Annual generation of domestic waste in Qinghai Province at the prefecture scale

青海省城鄉(xiāng)生活垃圾產(chǎn)生呈整體分散、局部組團式集中空間分布(圖4)。以西寧、海東為主的河湟谷地區(qū)居民點分布密集,產(chǎn)生量呈組團分布并顯著高于其他地區(qū)。以格爾木、大柴旦、德令哈、茫崖為主的柴達(dá)木盆地區(qū)內(nèi)垃圾產(chǎn)生量主要來自縣級政府駐地鎮(zhèn)及其周邊地區(qū)城鄉(xiāng)聚落。青南高原地區(qū)生活垃圾以分散分布為主,年產(chǎn)生量明顯低于其他地區(qū),尤其在三江源國家公園內(nèi),居民點年產(chǎn)生量基本在300噸以下。不難發(fā)現(xiàn),不同區(qū)域內(nèi)垃圾產(chǎn)生量和垃圾分布特征的異質(zhì)性顯著,導(dǎo)致不同地區(qū)生活垃圾治理體系配置成本差異。經(jīng)濟相對發(fā)達(dá)的人口密集區(qū)應(yīng)是生活垃圾治理體系的配置主體;相反,由于地理環(huán)境原因,散居的牧民定居點經(jīng)濟條件相對落后,垃圾治理體系運維成本高、經(jīng)濟負(fù)擔(dān)重。

圖4 青海省城鄉(xiāng)居民點生活垃圾年產(chǎn)生量分布Fig.4 Distribution of annual domestic waste generation of urban and rural settlements in Qinghai Province

2.1.2生活垃圾治理水平及地域分異

青海省城鄉(xiāng)居民點生活垃圾集中治理率為62.33%,2016年中約有22.66萬噸生活垃圾未得到集中治理,尚有183.36萬居民和2246個居民點未納入生活垃圾集中治理服務(wù)范圍。河湟谷地區(qū)的海東、西寧兩地市生活垃圾治理水平較高,垃圾集中治理率均超過60%(圖5)。但仍需關(guān)注的是,由于該地區(qū)人口規(guī)模基數(shù)大、居民點分布密集,兩地市尚有95.60萬居民未納入生活垃圾集中治理服務(wù),涉及未集中治理生活垃圾12.87萬噸,分別占全省27.39%和29.42%,垃圾治理能力有待進(jìn)一步提升。在青南高原地區(qū)內(nèi),垃圾產(chǎn)生量分散、垃圾處理設(shè)施配套滯后等問題嚴(yán)重制約垃圾處置效果。果洛州垃圾集中治理率僅為6.79%,州內(nèi)約有14.66萬居民的生活垃圾未得到集中治理,尤其是大量未實現(xiàn)垃圾集中治理的居民點位于黃河源腹地,對生態(tài)屏障區(qū)生態(tài)安全格局構(gòu)成直接威脅。

圖5 青海省生活垃圾治理水平多尺度分布Fig.5 Distribution of the level of domestic waste treatment in Qinghai Province at multi-scale

鎮(zhèn)域尺度生活垃圾治理水平對比發(fā)現(xiàn),生活垃圾治理服務(wù)未能有效覆蓋城鄉(xiāng)居民的基本盤。非縣級政府駐地及其連片區(qū)域的一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均垃圾集中治理率僅為42.84%,覆蓋全省人口74.62%,集中治理率為0的鄉(xiāng)鎮(zhèn)占比更是高達(dá)26.72%。作為“村收集、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、縣處理”生活垃圾治理體系中的關(guān)鍵節(jié)點,鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面垃圾處置的失位將使得垃圾收運處理各環(huán)節(jié)難以發(fā)揮應(yīng)有的治理效果。由于生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)資金缺乏與地區(qū)間設(shè)施配置成本差異,青海省各縣生活垃圾治理水平存在較大差距。西寧市各縣平均垃圾集中治理率達(dá)82.04%,其中,城中區(qū)所轄范圍內(nèi)居民點垃圾集中治理率達(dá)100%,而果洛州各縣平均集中治理率僅為7.62%,遠(yuǎn)低于青海省各縣平均水平56.34%,達(dá)日縣和久治縣更是2016年全省僅有的垃圾集中治理率為0的縣區(qū)。綜合上述分析發(fā)現(xiàn),目前生活垃圾治理在青海省同時面臨人口密集區(qū)垃圾治理壓力大、生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)垃圾處理設(shè)施供給不足等挑戰(zhàn),垃圾治理體系配置的非均衡性突出,生態(tài)屏障區(qū)面臨生活垃圾治理失效的直接威脅。

2.2 生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級

2.2.1生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級總體特征

整體上,青海省生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險較高,各地市間生態(tài)環(huán)境風(fēng)險差異顯著(表4)。從全省尺度看,青海省生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險指數(shù)達(dá)2.42,生態(tài)環(huán)境處于中風(fēng)險等級水平,其中,中高風(fēng)險及以上居民點占比達(dá)36.90%,表明生態(tài)屏障區(qū)生態(tài)環(huán)境面臨普遍垃圾治理壓力。地市尺度上,除西寧市屬于中低風(fēng)險等級以外,所有地市均處于中風(fēng)險或中高風(fēng)險等級,進(jìn)一步反映生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險整體較高的現(xiàn)狀,亟待強化垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險防范意識,健全垃圾治理體系以降低風(fēng)險等級。此外,三江源地區(qū)內(nèi)的海南、黃南、玉樹、果洛四地市低風(fēng)險等級居民點僅分別占比6.36%、11.65%、0.00%和0.00%。其中,果洛州由于高寒性氣候特征,供氧條件差、地形起伏大,垃圾收集轉(zhuǎn)運困難,垃圾處理設(shè)施配置嚴(yán)重缺位,其生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險最高,風(fēng)險指數(shù)達(dá)3.79,全州92.59%居民點處于中高風(fēng)險或高風(fēng)險等級,降低三江源地區(qū)等重點生態(tài)功能區(qū)垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險的必要性、緊迫性突出。

表4 青海省及各地市居民點生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級Table 4 Eco-environmental risk level of domestic waste treatment of settlements in Qinghai Province

2.2.2生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級地域分異

空間上,生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險呈現(xiàn)“南高北低”的地域差異(圖6),并呈河湟谷地區(qū)向柴達(dá)木盆地區(qū)、環(huán)青海湖及祁連山地區(qū)和青南高原地區(qū)風(fēng)險遞增態(tài)勢。位于河湟谷地區(qū)和柴達(dá)木盆地區(qū)的居民點,由于垃圾集中治理率相對較高,即使生活垃圾產(chǎn)量水平高,其生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級也顯著低于青南高原地區(qū),強化青南高原地區(qū)全域生活垃圾治理是生態(tài)屏障區(qū)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險防范的重中之重。但也要看到,河湟谷地區(qū)內(nèi)部仍然有892個居民點處于中高風(fēng)險或高風(fēng)險等級,占同等級居民點的56.14%。因此,在防范重點生態(tài)功能區(qū)垃圾治理風(fēng)險同時,應(yīng)當(dāng)警惕居民點分布密集、人類開發(fā)活動強度較大的河湟谷地區(qū)居民點生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級提升。

圖6 青海省生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險多尺度分布Fig.6 Eco-environmental risk of domestic waste treatment in Qinghai Province at multi-scale

結(jié)合鎮(zhèn)域尺度和縣域尺度結(jié)果進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),生活垃圾治理風(fēng)險總體呈河湟谷地區(qū)“低值集聚”、青南高原地區(qū)“高值集聚”的空間格局。在地區(qū)內(nèi)部,風(fēng)險值表現(xiàn)為以縣級政府駐地鎮(zhèn)為中心向外圍梯度遞增的態(tài)勢,縣級政府駐地及其連片鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾治理風(fēng)險平均值為1.84,而一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)則高達(dá)2.70,充分說明由垃圾治理服務(wù)供給不均導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級差異。此外,環(huán)青海湖與祁連山地區(qū)、三江源地區(qū)等重點生態(tài)功能區(qū)范圍內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級以中風(fēng)險和中高風(fēng)險為主,進(jìn)一步表明當(dāng)?shù)厣罾卫眢w系難以適配生態(tài)安全屏障建設(shè)要求,易對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能構(gòu)成威脅。

2.2.3生活垃圾治理環(huán)節(jié)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等級差異

生活垃圾治理各環(huán)節(jié)風(fēng)險差異顯著(圖7),收集、轉(zhuǎn)運、處理三個環(huán)節(jié)的風(fēng)險評價值分別為2.24、2.43、2.33?！版?zhèn)轉(zhuǎn)運”環(huán)節(jié)在現(xiàn)行生活垃圾治理體系的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險最高,祁連山脈、昆侖山脈東段以及青南高原峽谷地帶由于地形起伏大、地表生態(tài)環(huán)境脆弱敏感,轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)風(fēng)險突出。一方面,垃圾轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)失效將直接擴大垃圾清運處理的暴露風(fēng)險,破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)屏障功能,另一方面,垃圾轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)的缺位造成垃圾收集環(huán)節(jié)與處理環(huán)節(jié)難以有效銜接,不利于現(xiàn)行生活垃圾治理服務(wù)的長效運營。此外,垃圾“縣處理”環(huán)節(jié)方面,26.09%的縣區(qū)處于中高風(fēng)險和高風(fēng)險等級,生態(tài)環(huán)境風(fēng)險仍相對較高。需注意的是,縣城處理環(huán)節(jié)作為垃圾治理的末端環(huán)節(jié),其垃圾處理水平高低基本塑造生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險格局。因此,提升縣城垃圾無害化處理技術(shù)和消納能力仍是降低垃圾治理總體生態(tài)環(huán)境風(fēng)險的根本基礎(chǔ)。垃圾“村收集”環(huán)節(jié)方面,雖風(fēng)險指數(shù)較低,但僅有4.76%的村收集點處于低風(fēng)險狀態(tài),體現(xiàn)出青海省山地地貌和垃圾產(chǎn)生量分散分布對村內(nèi)垃圾收集的普遍約束作用。

圖7 青海省生活垃圾治理各環(huán)節(jié)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險Fig.7 Eco-environmental risk of each aspect of the domestic waste treatment in Qinghai Province

2.3 生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險管控阻滯因子

垃圾轉(zhuǎn)運危險度和垃圾處理危險度為青海省大部分縣區(qū)風(fēng)險管控主要阻滯因子(圖8),管控障礙度分別為18.14%和22.72%。在青藏高原,高寒氣候和山地地貌是限制垃圾轉(zhuǎn)運的根本原因,垃圾處理技術(shù)適用性低和資金投入不足導(dǎo)致垃圾處理技術(shù)滯后性突出,研究適用于青藏高原生態(tài)屏障區(qū)復(fù)雜地理環(huán)境的垃圾轉(zhuǎn)運方式和分散式垃圾無害化處理技術(shù)對降低生活垃圾治理的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險至關(guān)重要。從所有縣區(qū)障礙度來看,可根據(jù)不同阻滯因子的作用大小,將各州市內(nèi)部縣區(qū)劃分成不同風(fēng)險管控阻滯類型。西寧市各縣區(qū)內(nèi)居民點分布密集、人均垃圾產(chǎn)生量高,導(dǎo)致垃圾收集因子成為垃圾治理風(fēng)險管控的單一阻滯因子。海西州各縣區(qū)呈“轉(zhuǎn)運—處理”因子的雙重阻滯,該地區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境脆弱惡劣、居民點分布分散,垃圾集中收運成本和垃圾處理設(shè)施的配置難度均較高。海東、海北、海南、玉樹四地市各縣區(qū)主要受“收集—處理”因子雙重阻滯,這些地區(qū)山地峽谷地貌廣布,居民生活垃圾投放較為困難,同時,高海拔造成的低氧條件也阻礙一般垃圾處理技術(shù)的有效應(yīng)用。黃南、果洛兩地市則屬于“收集—轉(zhuǎn)運—處理”因子的綜合阻滯,當(dāng)?shù)馗吆畾夂驐l件以及高生態(tài)保護重要性使垃圾收集脆弱度及暴露度、垃圾轉(zhuǎn)運危險度和垃圾處理危險度等因子均構(gòu)成顯著的阻滯作用。生活垃圾治理風(fēng)險的疊加效應(yīng),使管控阻滯因子作用隨風(fēng)險值上升而復(fù)雜化,存在多重短板的垃圾治理弱勢地區(qū)是垃圾治理體系優(yōu)化配置的關(guān)鍵地帶。

圖8 青海省各縣區(qū)生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險管控障礙度Fig.8 Proportion of obstacle to eco-environment risk control of domestic waste treatment in Qinghai Province at the county scale

3 討論

3.1 生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理體系優(yōu)化建議

根據(jù)不同區(qū)域風(fēng)險管控阻滯因子差異,從設(shè)施配套、政策支持、基層引導(dǎo)三個層面出發(fā),結(jié)合垃圾治理體系中的收集、轉(zhuǎn)運、處理環(huán)節(jié)針對施策,以生活垃圾全處置和生態(tài)環(huán)境零脅迫為導(dǎo)向,綜合提升青藏高原生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理效能:①設(shè)施配套層面,對照風(fēng)險管控主導(dǎo)阻滯因子,補強生活垃圾治理的軟硬件弱項。在有條件農(nóng)牧區(qū)逐步推行簡單易用的垃圾分類收集設(shè)施,推動居民點生活垃圾干濕分離和分類回收;在交通區(qū)位偏遠(yuǎn)的農(nóng)牧民定居點,以固定和彈性轉(zhuǎn)運相結(jié)合的方式靈活配置垃圾轉(zhuǎn)運站點和轉(zhuǎn)運車輛,形成垃圾跨區(qū)轉(zhuǎn)運與就地消納并舉的收轉(zhuǎn)運體系;加快推進(jìn)高溫?zé)峤馓幚砑夹g(shù)、閃蒸礦化垃圾處理技術(shù)等適用于青藏高原低溫低氧條件的環(huán)境友好型垃圾處理技術(shù)裝備配置。②政策支持層面,應(yīng)完善高效收集與處理的獎補政策機制,強化生活垃圾多元共治。一方面,通過稅收減免、資金補貼等方式鼓勵社會資本參與農(nóng)牧區(qū)生活垃圾治理體系,減輕政府垃圾收運與處置職能負(fù)擔(dān);另一方面,可根據(jù)農(nóng)牧區(qū)實際需要設(shè)置專項清潔員、生態(tài)環(huán)境管護員等專職崗位,激發(fā)原住居民參與垃圾治理積極性,對表現(xiàn)突出的村集體及個人,給予治理工作補貼、農(nóng)牧產(chǎn)品收購補貼、垃圾治理積分兌換等多項獎勵措施;③基層引導(dǎo)層面,加強城鎮(zhèn)與農(nóng)牧居民環(huán)境倫理教育,規(guī)范垃圾治理行為。以當(dāng)?shù)鼐游瘯?、村委會、牧委會為組織單位,借助學(xué)校、寺廟、農(nóng)牧民集市等場所,通過廣播、公示欄公告、橫幅標(biāo)語、入戶宣傳等多元方式宣傳垃圾治理成果與效益,營造全民參與垃圾治理良好氛圍;在生態(tài)敏感區(qū)、牧民定居點、高山峽谷等生活垃圾治理薄弱區(qū)域,適度引導(dǎo)農(nóng)牧民通過回肥、回填等方式就地消納處置,推進(jìn)生活垃圾源頭減排。

3.2 生態(tài)屏障區(qū)生活垃圾治理模式空間配置

目前,“村收集、鎮(zhèn)(鄉(xiāng))轉(zhuǎn)運、縣(區(qū))處理”的生活垃圾治理體系已在平原地區(qū)村鎮(zhèn)得到廣泛應(yīng)用[30]。然而,上述實證分析表明,由于生態(tài)環(huán)境的敏感性和居民點“大分散、小集聚”的分布差異性,現(xiàn)行生活垃圾治理體系在青藏高原生態(tài)屏障區(qū)難以普適應(yīng)用。因此,應(yīng)基于城鄉(xiāng)聚落與生活垃圾產(chǎn)污分散性,充分考慮垃圾治理全過程的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險,將生活垃圾治理體系配置的基本單元由縣域下沉至鎮(zhèn)域尺度,綜合研判城鄉(xiāng)居民點適宜的生活垃圾治理模式。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價結(jié)果在收集風(fēng)險、轉(zhuǎn)運風(fēng)險、處理風(fēng)險不同維度上的耦合性,從居民點層級識別不同區(qū)域垃圾治理的薄弱環(huán)節(jié)與優(yōu)勢環(huán)節(jié),從而針對性地提出垃圾治理模式優(yōu)化方案:①在垃圾處理環(huán)節(jié)風(fēng)險較低的縣級政府駐地村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府駐地村等人口相對密集的城鎮(zhèn)居民點,應(yīng)發(fā)揮垃圾收運優(yōu)勢區(qū)位條件,融入縣城垃圾收運處置體系,實施“村收集、鎮(zhèn)轉(zhuǎn)運、縣處理”的城鄉(xiāng)一體化生活垃圾治理模式;②在生活垃圾轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)風(fēng)險相對較低、生活垃圾處理能力不足的農(nóng)牧民居民點,可以借助垃圾轉(zhuǎn)運便利條件,在村鎮(zhèn)居民點聚集區(qū)域增設(shè)生活垃圾處理設(shè)施,吸納周邊居民點生活垃圾集中治理,實施“村收集、鎮(zhèn)處理”的鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中治理模式;③在生活垃圾收集風(fēng)險較低,但是不具備生活垃圾轉(zhuǎn)運條件、且人口規(guī)模相對較小的偏遠(yuǎn)農(nóng)牧民定居點,宜通過小型、分散、環(huán)保的終端處理工藝,以無害化填埋、焚燒、堆肥、沼氣池處理等方式實現(xiàn)垃圾在地化處理,實施“村收集、村處理”的村分散治理模式。根據(jù)城鄉(xiāng)居民點垃圾治理模式空間配置特征,以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元實施鎮(zhèn)域片區(qū)治理如圖9所示。其中,在以西寧、海東為主的河湟谷地區(qū),以城鄉(xiāng)一體化治理片區(qū)為主、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中治理片區(qū)為輔;在柴達(dá)木盆地區(qū)、祁連山地區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū),以城鄉(xiāng)一體化治理片區(qū)為主、村分散治理片區(qū)為輔;在青南高原地區(qū),以村分散治理片區(qū)為主、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中治理片區(qū)為輔。

圖9 青海省生活垃圾治理模式空間配置Fig.9 Spacial configuration of domestic waste treatment model in Qinghai Province

4 結(jié)論

本研究以青海省4306個城鄉(xiāng)居民點為例,多尺度評價青海省生活垃圾治理生態(tài)環(huán)境風(fēng)險,為系統(tǒng)優(yōu)化現(xiàn)有生活垃圾治理體系及治理模式空間配置提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:

(1) 青海省城鄉(xiāng)生活垃圾產(chǎn)量及治理水平均較低。2016年,生活垃圾年產(chǎn)生量約為60.17萬噸,人均生活垃圾日產(chǎn)生量為392.12 g人-1d-1。城鄉(xiāng)生活垃圾產(chǎn)生呈整體分散、局部組團式集中空間分布。全省垃圾集中治理率為62.33%,尚有183.36萬居民和2246個居民點未納入生活垃圾集中治理體系。

(2) 青海省生活垃圾治理的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險指數(shù)達(dá)2.42,總體處于中風(fēng)險等級水平,中高風(fēng)險以上居民點占比超過三成。生態(tài)環(huán)境風(fēng)險呈現(xiàn)“南高北低”的地域差異,且河湟谷地區(qū)向柴達(dá)木盆地區(qū)、環(huán)青海湖及祁連山地區(qū)和青南高原地區(qū)呈風(fēng)險遞增。現(xiàn)行生活垃圾治理體系在鎮(zhèn)級轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險最高,祁連山脈、昆侖山脈東段以及青南高原峽谷地帶轉(zhuǎn)運風(fēng)險突出。

(3) 以生活垃圾全處置和生態(tài)環(huán)境零脅迫為導(dǎo)向,提出生活垃圾治理風(fēng)險應(yīng)對路徑:補齊生活垃圾治理的軟硬件短板;完善高效收集與處理的獎補政策機制;加強城鎮(zhèn)與農(nóng)牧居民環(huán)境倫理教育。同時,優(yōu)化居民點生活垃圾治理模式空間配置,將生活垃圾治理體系配置的基本單元由縣域下沉至鎮(zhèn)域,因地制宜實施城鄉(xiāng)一體化治理、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中治理、村分散治理三類鎮(zhèn)域片區(qū)治理模式。

未來值得繼續(xù)研究的方向:鑒于生態(tài)屏障區(qū)現(xiàn)有垃圾收運處理設(shè)施承載能力短板,應(yīng)結(jié)合外來游憩活動、節(jié)日集會等垃圾產(chǎn)生峰值情景,探索生活垃圾彈性收轉(zhuǎn)運周期和路徑優(yōu)化模擬方案;針對城鄉(xiāng)一體化治理、鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中治理、村分散治理等不同模式可行性實證不足,需從投入成本、處置效果、環(huán)境脅迫等維度構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型,探究經(jīng)濟成本與生態(tài)效益權(quán)衡的生活垃圾治理模式;考慮不同主體參與垃圾治理活動的利益沖突,后續(xù)研究應(yīng)在演化博弈等視角下,深化討論政府、居民、企業(yè)多元主體協(xié)同治理機制。