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應對氣候變化挑戰，聚焦減緩全球變暖

城市固體廢物對可持續性發展和氣候變化的挑戰已經為人所知。預計到2020年底，人類活動將導致全球地表溫度比工業化前水平上升1.1°C。盡管專家們長期以來一直呼吁應開展可持續的固體廢物管理，國際能源署也于20年前發出了行動呼吁，但實際進展甚微。許多發達國家開始優先采用轉化能源的方式代替傳統垃圾填埋，但選擇這一做法主要是由于空間限制和考慮降低能耗成本而不是為了減排。

廈大馬校團隊收集來自全球43個產生最高城市固體廢物的國家和地區（約占2016年全球城市固體廢物產生量的86%）數據進行建模，模擬了2020年至2050年的溫室氣體排放，并對這些國家和地區實現氣候目標的可能性進行了評估，填補了數據空白。研究發現，在常規管理路徑下，2020年至2050年，城市固體廢物將排放320到350億噸CO2當量的溫室氣體，超過了《巴黎協定》規定的1.5°C或2.0°C的升溫限制下的110到270億噸CO2當量的排放預算。根據當前的政策執行情況，到2100年，地表氣溫將上升約2.6°C。

廈大馬校團隊對如何管理全球固體廢物甲烷排放以緩解全球變暖的問題進行了有力的探討。研究指出，固體廢物行業近90%的甲烷排放可以通過已經存在的技術避免。因此，各國固體廢物管理部門可以重點通過升級廢物處理流程（如分離、收集和處理）和倡導推動行為模式轉變（包括飲食、消費等模式）來減少排放。

研究還指出，為緩解全球變暖，2020年至2050年累積溫室氣體排放路徑與實現以Gt CO2-we表示的1.5°C和2°C目標的IPCC累積排放預算有關。研究提出了在以Mt CO2-eq表示的全球甲烷承諾方面減少甲烷排放量的實施路徑。

提出運用政策工具，填補研究領域空白

現有的固體廢物處理途徑包括填埋、回收、焚燒、堆肥和轉化為沼氣。基于上述研究發現，廈大馬校團隊評估了低、中、高收入國家和地區4種減緩變暖途徑，并探討了通過這些途徑在2020年至2050年間減少溫室氣體排放的累積影響。這包括：厭氧消化有機廢物并利用其產生的生物甲烷（減排70%）、減半廢物產生（減排63%）、堆肥有機廢物（減排57%）以及改建填埋場添加沼氣捕獲系統（減排27%）。研究發現，每種途徑對實現該行業升溫限制目標都有著積極的貢獻，但它們都不能達到《巴黎協定》規定的1.5°C的升溫限制。因此，必須系統實施多種解決方案。高收入國家和地區產生大量來自加工和包裝商品固體廢物，應專注于減半廢物產生。而中低收入國家和地區所產生的固體廢物中有機物含量較高，應專注于厭氧消化。廈大馬校團隊提出的廢物管理做法具有可擴展性，可廣泛實施，通過針對不同收入水平的國家和地區群體量身定制，以確保不同國家和地區能夠根據其具體情況采取更為有效的減緩變暖戰略舉措。

此外，研究還表明，最小化溫室氣體排放的關鍵杠桿是減少城市固體廢物的體積并開展有機廢物的可持續管理。然而，要迅速克服實施這些解決方案所遇到的行為和組織障礙，則需要從倫理、環境和財務的角度對社區、工業和政府進行教育和激勵。廈大馬校團隊提出了三類政策性建議，一是加強直接監管，制定并嚴格執行相關法律；二是使用經濟手段，實施激勵或懲罰舉措；三是運用社會工具，加強利益相關者之間的溝通。

迄今為止，全球尚未有研究聚焦改善固體廢物管理并探討其在緩解全球變暖程度中的作用，以及對其在實現《巴黎協定》1.5°C和2°C路徑目標或全球甲烷承諾條款方面的貢獻開展全面分析。廈大馬校團隊的研究結果闡明了全球固體廢物系統作為催化劑在保持地球系統限度中的重要作用，率先在該學術領域進行先行探索。

志不求易事不避難，師生攜手實現突破

該論文的第一作者為廈門大學馬來西亞分校新能源科學與工程系碩士生許正軒（Hoy Zheng Xuan），通訊作者為其導師溫國紳副教授（Ts. Dr. Vincent Woon Kok Sin），合作者有廈門大學馬來西亞分校數學系曾文強副教授（Dr. Chin Wen Cheong）、捷克布爾諾理工大學Fan Yee Van博士和韓國淑明女子大學Yoo Seung Jick教授。

許正軒表示，堅持和決心是成功的關鍵。這次橫跨43個國家和地區的研究為團隊帶來了巨大挑戰。在早期階段，研究團隊為彌補數據不足尋找了多種解決方案。與此同時，也對各種假設保持高度謹慎，嚴格檢查以減少建模中的不確定性。許正軒還表示，合作是克服困難的基石。與導師和合作者們集思廣益、碰撞交流是科研過程中最寶貴的一環。團隊成員多維度專業知識和多元視角對于駕馭復雜性研究和改進方法至關重要。

論文通訊作者溫國紳副教授表示，盡管推進研究時遇到諸多挑戰，但整項研究令人振奮。作為研究者很享受頭腦風暴的過程：新想法不斷涌現，再由團隊共同驗證其可行性，同時在文章修改過程中收到了Science雜志編輯和審稿人給予的積極反饋。

廈門大學馬來西亞分校溫國紳副教授研究團隊（后排左三為溫國紳副教授，前排左四為許正軒）

該研究得到馬來西亞高等教育部基礎研究資助計劃（FRGS/1/202/TK0/XMU/02/2）和廈門大學馬來西亞分校研究基金（XMUMRF/2019-C4/IENG/0022）的資助。