尼泊尔加德满都市政固体废物管理环境影响的生命周期评估

《Cleaner Waste Systems》：Life cycle assessment of environmental impacts of municipal solid waste management in Kathmandu, Nepal

　　萨米塔·卡德卡（Samita Khadka）、阿尼什·吉米雷（Anish Ghimire）、莫汉·B·丹吉（Mohan B. Dangi）、凯达尔·里贾尔（Kedar Rijal）
尼泊尔基尔蒂普尔（Kirtipur）特里布万大学（Tribhuvan University）环境科学中央系

**摘要**
尼泊尔加德满都大都会市的市政固体废物（MSW）管理因规划不足和运营实践不当而面临重大的环境和公共健康挑战。目前尚未对现有MSW管理的环境影响进行系统评估。因此，我们采用生命周期评估（LCA）方法，评估了当前废物管理情况（即基准情景1，S1，其中大部分废物被填埋）的环境影响，并将其与其他三种潜在的MSW管理情景进行了比较。提出的替代方案情景2（S2）包括堆肥；情景3（S3）包含厌氧消化；情景4（S4）的重点是提高无机废物的回收率。废物组成和管理过程的数据来自加德满都大都会市政府、二手文献和政府报告。通过对私营废物收集公司、城市官员和填埋场工作人员的关键信息人士访谈，获得了更多见解。生命周期影响评估使用了ReCiPe 2016 v1.1中点方法，涵盖了18个影响类别。情景S1在大多数环境类别中具有最高的影响。情景S4的环境影响最低，全球变暖潜力（GW）降低了41%，其次是情景S2（35%）和情景S1（基准）。通过将废物组成输入变化范围从-20%到+20%，以5%为增量进行了敏感性分析，重点关注情景S1的GWP影响。结果表明，在考虑用于填埋的废物类型中，有机废物部分对GWP变化最为敏感。这突显了废物分流计划和生物废物处理在缓解气候变化影响方面的潜在有效性。然而，需要注意的是，此次评估仅关注环境方面，如果考虑成本影响将有助于进一步指导废物管理相关的投资决策。

**1. 引言**
在人口不断增长的发展中国家，管理市政固体废物（MSW）面临独特挑战。随着城市中心废物的增加，亚洲城市的废物管理问题日益复杂（联合国环境规划署，UNEP，2024年；张等人，2024年）。预计到2050年，低收入和中等收入国家（LMICs）产生的MSW量将比2016年翻一番，目前约有84%的MSW通过露天倾倒和填埋处理（Kaza等人，2018a；Kaza等人，2018b）。在尼泊尔，一项针对271个市政区的调查显示，MSW中有机废物占比平均为54%，其中陆地处置是最常见的方法，其次是焚烧和河岸处置（CBS，2021a）。这些废物管理做法对环境有严重影响，并与“三重行星危机”（气候变化、生物多样性丧失和污染）有关（联合国环境规划署，UNEP，2024年）。

填埋场气体主要由甲烷组成，是填埋过程中释放的主要温室气体（GHGs）之一，加剧了全球气候变化（丹吉等人，Dangi，2023年；政府间气候变化专门委员会，IPCC，2021年）。此外，填埋场渗滤液含有溶解有机物、重金属和异物有机化合物等污染物，会导致土壤污染以及地下水和地表水污染（Christensen等人，1994年；丹吉等人，2015年；Swar等人，2023年）。露天焚烧MSW还会增加空气污染物，包括颗粒物（PM）、黑碳、甲烷和有毒化合物（Das等人，2018年；Premakumara等人，2018年）。此外，随意的废物管理会导致水污染、局部洪水，并向空气中排放污染物，与腹泻、疟疾和呼吸道感染等疾病相关（联合国环境规划署，UNEP，2024年）。不同的MSW管理策略会对生态、经济和社会可持续性产生影响（Jiang等人，2023年；Sharma和Chandel，2021年；Mujtaba等人，2024年）。因此，需要开发环保、经济可行且社会可接受的废物管理策略（McDougall等人，2008年；Mujtaba等人，2024年）。根据特定地区的实际情况确定MSW管理方法是一项复杂任务（Ripa等人，2017年）。另一方面，生命周期评估（LCA）工具越来越多地被用于评估LMICs的MSW管理选项的环境影响（Dangi等人，2023年；Mandpe等人，2022年；Ramelho等人，2025年；Thushari等人，2020年）。LCA是一种环境管理工具，用于汇总和评估系统整个生命周期的输入、输出和潜在环境影响（ISO 14040，2006年）。LCA过程包括四个关键步骤：i）目标和范围定义；ii）生命周期清单（LCI）；iii）生命周期影响评估（LCIA）；iv）解读（ISO 14040，2006年）。LCA可用于了解和改进现有系统、比较和开发替代技术、支持政策制定并有效报告结果（Christensen等人，2020年；Dangi等人，2023年；Ramelho等人，2025年；Shrestha等人，2023年）。

LCA工具已在多个国家广泛用于评估LMICs的MSW管理系统的环境影响，例如阿富汗（Rahmani和Noori，2019年）、孟加拉国（Alam和Mosharraf，2020年）、不丹（Zangmo，2017年）、中国（Havukainen等人，2017年；Zhou等人，2018年）、印度（Aryan等人，2019年；Khandelwal等人，2019年；Mandpe等人，2022年；Pujara等人，2023年；Rana等人，2019年；Yadav和Samadder，2018年）、印度尼西亚（Mustafa等人，2022年）、尼泊尔（Bajracharya等人，2022年；Dangi等人，2023年；Shrestha等人，2023年）、巴基斯坦（Majeed等人，2018年；Syeda等人，2017年）、斯里兰卡（Weligama等人，2022年）、泰国（Rotthong等人，2022年；Thushari等人，2020年）、土耳其（Banar等人，2009年；Yay，2015年）和越南（Hoang和Fogarassy，2020年）。这些研究大多集中在MSW管理的能源转化方面。Khandelwal等人（2019）指出，LCA研究主要集中在欧洲和亚洲，且大多数研究未包括废物管理的社会和经济方面，尽管中国和印度的某些研究涉及了废物管理的社会成本（Jiang等人，2023年；Sharma和Chandel，2021年）。表1总结了亚洲背景下各种LCA工具和方法、解决的研究 gap 以及选定LCA研究的主要发现。显然，MSW管理方式的差异以及这些研究中废物组成和类型的差异显著影响了全球变暖潜力（GWP）的结果。

**表1. 亚洲背景下各种LCA工具、方法、解决的研究 gap 及选定LCA研究的主要发现（按每吨废物计算）**

| 地区和国家 | 方法（软件，LCIA方法） | 主要发现（仅GWP） | 解决的研究 gap | 参考文献 |
|--------|--------------|------------|----------------|-------------------|
| 泰国曼谷朱拉隆功大学百年公园的固体废物 | 结合物料流分析（MFA）与LCA；使用SimaPro软件；GWP以千克CO?当量计算（IPCC 2013 GWP 100a方法） | 填埋是主要的温室气体来源，每吨废物产生2577.77千克CO?当量；提高回收/堆肥/焚烧比例可降低GWP | Thushari等人，2020年 |
| 泰国综合市政有机废物管理 | 比较集中式与现场系统；使用SimaPro、IMPACT World+和泰国空间差异化LCIA方法 | 一种将79%的食物废物转向集中厌氧消化的情景可以将GWP降低50%以上（121.20千克CO?当量/吨），而堆肥食物废物为260.76千克CO?当量/吨 | Rotthong等人，2022年 |
| 印度不同山区的MSW管理 | 使用SimaPro 8.3.2和特定LCIA方法 | 一种包含50%堆肥、30%材料回收设施和20%填埋的情景，GWP为5.65–11.36千克CO?当量/吨；而露天倾倒的基线情景为25.16–52.49千克CO?当量/吨 | Sharma等人，2023年 |
| 印度纳格浦尔MSW管理选项 | 使用GaBi 8.5.0.79和CML-1进行LCIA | 情景S2（材料回收设施、堆肥和填埋）在四种选项中GWP最低；摘要中未报告具体数值 | Khandelwal等人，2019年 |
| 斯里兰卡德希瓦拉-蒙特拉维尼亚市政委员会 | 使用日本全球环境战略研究所的排放量化工具进行GWP评估 | 基准情景中，15%堆肥、22%回收和填埋的GWP为250.97千克CO?当量/吨；最佳情景（回收：焚烧：填埋=3:8:1）的GWP为-121.84千克CO?当量/吨 | Peiris和Dayarathne，2022年 |
| 印度拉杰科特市市政固体废物管理 | 使用ReCiPe 2.03世界中点方法进行开放LCA | 开放倾倒废物的情景（17,600千克CO?当量/吨）的影响最大；将45%的废物转向堆肥和10%转向厌氧消化及能量回收的情景影响较小（285千克CO?当量/吨） | Pujara等人，2023年 |
| 尼泊尔巴尼帕MSW管理 | 使用ECoinvent 3.6的电子表格工具和ReCipe中点方法 | 情景3（材料回收设施+堆肥+填埋）的GWP为974.82千克CO?当量/吨；情景4的GWP略低（966.31千克CO?当量/吨），但毒性较高 | Shrestha等人，2023年 |

**注：**
GWP = 全球变暖潜力（Global Warming Potential）；IPCC = 政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change）；LCI = 生命周期清单（Life Cycle Inventory）；LCIA = 生命周期影响评估（Life Cycle Impact Assessment）；MSW = 市政固体废物（Municipal Solid Waste）；MRF = 材料回收设施（Material Recovery Facility）。

此前在尼泊尔进行的LCA研究主要集中在不同城市的替代MSW管理方案开发上，包括杜利克尔市（Bajracharya等人，2022年）和巴尼帕市（Shrestha等人，2023年），以确定环境影响最小的最佳MSW管理方案。然而，只有两项基于LCA的研究评估了尼泊尔首都加德满都大都会市的MSW管理情景（Dangi等人，2023年；Singh等人，2014年）。Singh等人（2014年）的研究基于2005年至2009年的数据，未能准确反映当前情况。Dangi等人（2023年）对加德满都大都会市的MSW管理进行了LCA，以考察2011年不完整数据集对情景排名的影响。研究比较了三种情景：收集、运输和填埋（情景1）、无机废物回收（情景2）以及有机废物堆肥（情景3），从全球变暖潜力、酸化潜力、富营养化潜力和燃料能量消耗四个方面进行评估（Dangi等人，2023年）。结果表明，情景3的排名高于情景1和2；缺失的变量对情景排名没有影响。LCA模型考虑了堆肥和能量回收的最高和最低直接排放值以及收集和运输等过程的间接排放，基于文献整合了直接和间接排放（Dangi等人，2023年）。Singh等人（2014年）和Dangi等人（2023年）的研究均未准确反映加德满都大都会市当前的MSW管理状况。这表明需要进行严格的系统LCA，使用更新的信息来评估现有和潜在MSW管理方案的环境影响。

本研究旨在分析当前MSW管理情景的环境和健康影响，并将其与各种可行的替代方案进行比较，以确定加德满都大都会市最环保的MSW管理方案。研究中提出的替代方案侧重于利用现有但未充分利用的技术，如堆肥、厌氧消化和改进的材料回收。多年来，加德满都大都会市的废物管理系统主要依赖于填埋处理。尽管尝试了废物分类，但未能成功实施。根据城市规划委员会（City Planning Commission，CPC，2020年）的报告，加德满都大都会市约77%的废物被送往填埋场。加德满都大都会城市固体废物（MSW）管理面临的挑战包括垃圾填埋区废物问题的政治化、技术和基础设施不足、废物管理政策执行不力、个人和机构对MSW的处理不当且未分类，以及最重要的是地方政府与中央政府之间缺乏协调（Dangi等人，2017年）。同样，MSW的露天焚烧导致了加德满都的空气污染（Das等人，2018年），可能增加呼吸系统疾病；垃圾填埋场渗出的渗滤液也引发了水污染和异味问题（Koirala等人，2025年）。评估这些多方面的MSW管理影响需要对其现状进行详细分析。此外，政府和私营部门都采取了通过废物分类促进回收的措施，并曾尝试使用厌氧消化和生物处理方法（如堆肥）来试点废物转化为能源的系统。因此，本研究旨在确定当前MSW管理实践的环境影响，探索可能的替代方案，并比较它们在减轻加德满都大都会城市环境问题的潜力。研究评估了四种不同的情景：i) 情景1——基线或现状；ii) 情景2——引入分类有机废物的堆肥；iii) 情景3——结合有机废物的厌氧消化；iv) 情景4——重点提高可回收材料的回收率。这些情景的详细信息在材料与方法部分有所描述。本研究未探讨不同MSW管理情景的社会和经济方面。研究分为四个部分：引言、材料与方法、结果讨论、结论、局限性以及未来研究的建议。

2. 材料与方法
2.1 研究区域和数据收集
研究区域包括尼泊尔加德满都区的加德满都大都会城市（图1）。加德满都是尼泊尔最发达且人口最稠密的城市中心。加德满都大都会城市的地理坐标为北纬27° 42' 36''，东经85° 19' 12''，面积为50.67平方公里，平均海拔1400米（加德满都大都会城市，2024年）。该城市划分为32个区域，属于尼泊尔的巴格马蒂省。作为主要的经济中心之一，加德满都对国民生产总值的贡献最大（财政部，2021年）。

加德满都大都会城市的登记人口为862,400人（CBS，2021b）。加德满都大都会城市的环境与农业部门、其环境管理单位、垃圾填埋管理单位以及清洁与监督办公室主要负责MSW的收集和管理。此外，还有31家私营废物管理公司负责从加德满都大都会城市的32个区域收集和运输MSW（与加德满都大都会城市工作人员的个人交流，2022年）。市政府还从选定的区域及位于Maitighar、Tripureshwor、Basantapur、Keshar Mahal、Tilganga和Lainchaur社区的路边收集点收集MSW。大多数区域的废物收集工作由私营公司负责。直到2022年，来自加德满都谷地（包括加德满都、Bhaktapur和Lalitpur区）以及加德满都大都会城市及其周边社区的MSW都被处置在Sisdol垃圾填埋场（SLS），该填埋场于2022年永久关闭；新的Banchare Dada垃圾填埋场（BLS）则于2022年7月开始运营（Dangi等人，2023年；Swar等人，2023年）。BLS位于北纬27° 46' 34"，东经85° 13' 47"，大约在SLS以西2公里处（见图1）。关于加德满都大都会城市废物管理情况的数据主要来自对私营部门废物分选设施的访问、进入转运站的废物记录、关键信息提供者的访谈，以及加德满都大都会城市环境与农业部门的记录，相关分析细节可见补充材料A。

2.2 生命周期评估（LCA）方法论
本研究采用的生命周期评估（LCA）方法遵循ISO 14040:2006和ISO 14044:2006标准定义的框架和要求，包括四个阶段：目标和范围定义、生命周期清单、生命周期影响评估和解释（ISO，2006a；ISO，2006b）。

2.2.1 研究目标和范围
本研究的目标是对加德满都大都会城市MSW管理相关的18类环境影响进行全面分析。本研究的功能单位是1吨（t）收集的MSW，代表2021年7月至2022年7月期间在该城市收集的MSW总量。虽然可以评估管理所有产生的废物的影响，但使用1吨MSW作为功能单位更为实用，也是比较不同年份MSW管理系统环境绩效的标准做法（Ramalho等人，2025年）。本研究使用Ecoinvent版本3.8和SimaPro软件（版本9.4.0.2）来模拟与运输、材料利用、不当填埋做法、回收、露天焚烧和露天倾倒相关的环境影响。研究范围涵盖了整个MSW管理过程，从未收集的废物处理开始，到混合固体废物的收集、运输到转运站或私营部门的最终收集点、回收、堆肥、运输到填埋场、从转运站和填埋场回收材料，最终在填埋场处置（见图2）。

2.2.2.1 研究目标和范围
本研究的目标是对加德满都大都会城市MSW管理相关的18类环境影响进行全面分析。本研究的功能单位是1吨（t）收集的MSW，代表2021年7月至2022年7月期间在该城市收集的MSW总量。尽管可以评估管理全部废物的影响，但使用1吨MSW作为功能单位在比较不同年份MSW管理系统变化的环境绩效时更为方便（Ramalho等人，2025年）。Ecoinvent版本3.8和SimaPro软件（版本9.4.0.2）被用来模拟与运输、材料利用、不当填埋做法、回收、露天焚烧和露天倾倒相关的环境影响。

研究的范围涵盖了整个MSW管理过程，从未收集的废物处理开始，到混合固体废物的收集、运输到转运站或私营部门的最终收集点、回收、堆肥、运输到填埋场、从转运站和填埋场回收材料，最终在填埋场处置（见图2）。

图2. 本研究考虑的一般系统边界示意图（S1、S2、S3和S4代表四种情景），其中KMC代表加德满都大都会城市。

考虑的四种MSW管理情景是基于对加德满都大都会城市具体情况的理解、先前研究的见解（Dangi等人，2023年；Shrestha等人，2023年），以及尼泊尔第三次国家确定贡献（NDC）中提出的扩大废物分类、堆肥、厌氧消化和回收以减少温室气体排放的提案（尼泊尔政府，2025年）制定的。尼泊尔的第三次NDC目标是在2030年前将大规模沼气厂的数量增加到550个，在2035年前增加到750个，并制定了实现这些目标的投资计划（尼泊尔政府，2025年）。在这种情况下，通过有效的规划、政策支持和投资，提出的增强回收和废物转向生物处理的方案是可行的。当前和替代方案总结在表2中。表3提供了各情景中使用的废物和资源的清单，而废物流动、资源利用和与每个情景相关的活动的详细信息见补充材料B和图S2-S5。

表2. 四种MSW管理情景的描述
| 情景 | 描述 |
|------------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| S1（基线或现有情景） | 12%回收 + 10%露天倾倒 + 2%露天焚烧 + 1%堆肥 + 75%不规范填埋 |
| S2（情景2 - 有机废物堆肥） | 12%回收 + 10%露天倾倒 + 2%露天焚烧 + 21%堆肥 + 55%不规范填埋 |
| S3（情景3 - 有机废物厌氧消化） | 12%回收 + 10%露天倾倒 + 2%露天焚烧 + 20%厌氧消化 + 56%不规范填埋 |
| S4（情景4 - 提高无机废物回收率） | 21%回收 + 10%露天倾倒 + 2%露天焚烧 + 1%堆肥 + 66%不规范填埋 |

注：“露天倾倒”是指将废物直接倾倒在土地上，不进行任何区分；而“填埋场”则设有防渗层（Vallero和Blight，2019年）。

表3. 四种情景中每年使用的废物和资源清单（单位：吨/年，2022年）
| 情景 | 废物产生 | 废物收集（城市和私营） | 未管理废物 | 露天倾倒 | 垃圾回收 | 在转运站回收的可回收物 | 运输到填埋场的废物 | 在填埋场回收的废物 | 在填埋场处理的有机物 | 填埋场消耗的资源 |
|------------|---------------|-------------------|------------|-------------|-----------------|-------------|-----------------|-------------------|
| S1 | 363,356 | 315,756 | 37,459 | 7400 | 27 | 37,124 | 275,720 | 2190 | 72,742 |
| S2 | 363,356 | 315,756 | 37,459 | 7400 | 27 | 37,124 | 275,719 | 2190 | 2912 |
| S3 | 363,356 | 315,756 | 37,459 | 7400 | 27 | 37,124 | 275,719 | 2912 |
| S4 | 363,356 | 315,756 | 37,459 | 7400 | 27 | 37,124 | 275,719 | 2990 |

情景S1对应于加德满都大都会城市现有的MSW管理做法。据估计，每年产生363,356吨废物（年度废物产生量详见补充材料A），其中75%以不规范的方式被运往SLS填埋场处置，没有进行填埋气体捕获、渗滤液收集或处理。尽管BLS在2022年7月开始运营，但其渗滤液收集系统未经处理；虽然设有气体排放口，但至今没有气体收集或管理系统。因此，我们根据SLS的废物管理做法将其归类为“不规范”填埋场。大约1%的有机废物由私营部门进行堆肥处理，回收率约为12%，包括家庭、转运站和填埋场的回收（见补充材料C）。

在情景S2中，有机废物的堆肥比例增加到21%（比现有水平提高了20%）。同样，在情景S3中，引入了有机废物的厌氧消化（AD），20%的有机废物被用于能源生产。涉及堆肥和AD的情景分别需要私营和公共部门的显著投资和参与。在尼泊尔，可再生能源促进中心在扩大可再生能源计划的支持下，与世界银行合作，为日处理量从10吨到45吨不等的大规模城市废物转化为能源的工厂提供了基于产量的补贴。此外，第十六个五年计划（2024/25–2028/29财年）将能源和资源回收列为重点，并在旨在减少废物部门温室气体排放的政府政策中得到强调。因此，提出的这些情景是可行的分析方案。在情景S4中，回收率从当前的12%提高至21%。鉴于私营部门对废物管理的兴趣，有效的废物分类政策实施可以提高回收率。Dangi等人（2023年）和Das等人（2018年）的研究指出了继续当前MSW管理做法的潜在问题。当前情景为如果不改变现有系统，环境影响提供了基准，便于比较。ADB（2013年）、城市规划委员会（CPC）（2020年）和Dangi等人（2011年）强调，加德满都大都会城市中约有60%以上的废物是有机废物，这为实施堆肥和AD提供了有利条件，提供了比填埋更可持续的替代方案。回收无机材料还有助于减轻填埋负担，带来经济效益和资源保护优势。本研究开发的废物处理情景的主要目标是寻找减少废物流入填埋场的方法。因此，情景中也引入了回收、厌氧消化和堆肥等MSW管理方法。

2.2.2 生命周期清单
排放背景数据基于Ecoinvent版本3.8，实地考察了私营废物管理公司和填埋场设施、关键信息提供者（KIIs）的记录以及加德满都大都会城市办公室的记录。在与私营部门代表和加德满都大都会城市代表的关键信息提供者访谈中，收集了关于堆肥实践、回收、每日废物收集量、废物收集路线、燃料使用和其他资源利用的信息。半结构化的访谈提供了来自加德满都大都会城市日志的宝贵定性和定量数据，有助于全面了解资源消耗情况，例如使用的苯（常用清洁剂）、敌敌畏（杀虫剂）、水、燃料和氢氧化钙（消毒剂）的数量。Ecoinvent 2.8中用于模拟四种情景（S1、S2、S3、S4）中不同废物管理活动的资源使用和过程详情见补充材料B的图S2-S5和表S1。

MSW组成和露天焚烧的数据基于已发表和未发表的文献，包括城市规划委员会（CPC）（2020年）、Das等人（2018年）和Pathak（2019年）的研究。城市固体废物（MSW）的数量是根据转运车辆将废物运送到垃圾填埋场的记录估算得出的。由于关于MSW管理技术应用的研究较少，以及私营和政府部门在MSW管理方面的记录保存不够完善，收集生命周期评估（LCI）数据面临挑战。为了评估环境影响，做出了以下假设：

i. MSW的总体组成基于Kamarehie等人（2020年）提出的方法论，对相关近期文献进行了元分析。用于LCA模型的数据包括2006年至2022年间加德满都大都会城市MSW收集和填埋的未发表报告和记录、已发表的研究（Dangi等人，2011年，Dangi等人，2023年）、尼泊尔中央统计局（CBS，2019年；CBS，2021a，CBS，2021b）和亚洲开发银行（ADB，2013年）的统计报告。MSW的数量通过其产生的平均量和标准差来描述。通过卡方检验（I2）评估了来自这些研究的数据的异质性。I2值大于50%，表明存在高异质性（Higgins和Thompson，2002年）；因此，在元分析中采用了随机效应模型。基于此，本研究用于LCA建模的MSW组成如下：54%为有机废物，5%为纸张，13%为塑料，15%为玻璃，1%为橡胶，2%为金属，4%为纺织品，6%为其他材料。

ii. 通过专家访谈（KII）和文献调查收集了有关废物回收的定量数据。具体回收量信息来自私人废物管理公司（如Nepsemyak Pvt. Ltd.和Pariwartan Sewa Pvt. Ltd.）的库存记录。此外，Pathak（2019年）提供了计算无机材料平均回收率的关键见解。因此，MSW回收的比例平均为：塑料17%，纸张10%，金属12.12%，铝0.12%，玻璃22%，电池1%，聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶29%，纸板7%，聚丙烯袋0.29%，橡胶0.1%。

iii. 假设公开焚烧的废物中有机物质占50%，塑料30%，橡胶3%，纺织品2%，纸张10%，其他物质2%。据估计，2016年加德满都山谷每年有7400吨废物被公开焚烧（Das等人，2018年）；由于缺乏最新数据，LCA建模中使用了这一数量。

iv. 假设加德满都大都会城市内多个废物收集点与垃圾填埋场之间的平均距离为17.5公里（CBS，2021a）。尽管当前的Teku转运站与BLS之间的距离为23.6公里，但大多数私营部门并不将收集到的废物送到转运站。因此，不同废物收集点与填埋场之间的距离各不相同；17.5公里的平均距离是一个合理的估计，这一估计得到了CBS（2021a）关于MSW管理的报告的支持。

v. 根据ADB（2013年）的数据，加德满都大都会城市的平均废物收集效率为86.9%。本研究也采用了这一收集效率。

vi. 估计加德满都大都会城市在2021年7月至2022年7月期间产生的MSW量为363,356吨。基于废物收集效率以及填埋场处理的废物数量，预计加德满都大都会城市每年产生的MSW量为315,756吨。

vii. 根据ESRC（2017年）的研究，家庭回收率为2%。加德满都大都会城市的平均总回收率估计为12%。

估算和假设的详细信息见补充材料C.2.2。

3. 生命周期影响评估（Life Cycle Assessment）

使用了SimaPro软件（版本9.4.0.2，学术许可证）进行LCA建模，并选择了ReCiPe 2016 Midpoint (H) V1.07 Hierarchist方法作为LCIA方法。该方法将环境和健康影响分为18个子类别（Huijbregts等人，2017年）。本研究考虑的影响类别及其单位详见表4。

表4. 每吨MSW的环境影响类别及单位

| 影响类别 | 单位（每吨MSW） |
|-----------------|-----------------|
| 全球变暖（Global Warming, GW） | kg CO2 eq |
| 平流层臭氧层消耗（Stratospheric Ozone Depletion, SOD） | kg CFC-11 eq |
| 电离辐射（Ionizing Radiation, IR） | kBq Co-60 eq |
| 臭氧形成，人类健康（Ozone Formation, Human Health, OFHH） | kg NOx eq |
| 细颗粒物形成（Fine Particulate Matter Formation, FPMF） | kg PM2.5 eq |
| 臭氧形成，陆地生态系统（Ozone Formation, Terrestrial Ecosystems, OFTE） | kg NOx eq |
| 陆地酸化（Terrestrial Acidification, TA） | kg SO2 eq |
| 淡水富营养化（Freshwater Eutrophication, FE） | kg P eq |
| 海洋富营养化（Marine Eutrophication, ME） | kg N eq |
| 陆地生态毒性（Terrestrial Ecotoxicity, TET） | kg 1,4-DCB |
| 淡水生态毒性（Freshwater Ecotoxicity, FET） | kg 1,4-DCB |
| 海洋生态毒性（Marine Ecotoxicity, MET） | kg 1,4-DCB |
| 人类致癌毒性（Human Carcinogenic Toxicity, HCT） | kg 1,4-DCB |
| 人类非致癌毒性（Human Non-Carcinogenic Toxicity, HCNT） | kg 1,4-DCB |
| 土地利用（Land Use, LU） | m2a crop eq |
| 矿物资源稀缺（Mineral Resource Scarcity, MRS） | kg Cu eq |
| 化石资源稀缺（Fossil Resource Scarcity, FRS） | kg oil eq |
| 水资源消耗（Water Consumption, WC） | m3 |

2.4. 解释

使用Microsoft Excel?（版本2016）和R（版本4.3.0）分析了LCIA结果，以比较不同情景，并根据研究目标和范围报送了结果。采用了基于中间点分析的比较研究方法，这种方法避免了权重分配和终点评估，同时考虑了各种环境影响因素，确保没有哪个影响类别被优先考虑（Edwards等人，2018年；ISO，2006a，ISO，2006b）。

2.3. 敏感性分析

同样，对基准MSW管理情景S1进行了敏感性分析（使用扰动技术，Heijungs和Kleijn，2001年；Clavreul等人，2012年；Ferronato等人，2021年）。在扰动分析中，每个废物组成类别的变化范围为?20%到+20%，以确定其对全球变暖（GW）的影响。选择这种逐一分析的方法是因为基准情景主要是垃圾填埋，其中总温室气体（GHG）足迹对废物流中可生物降解有机物质的变化非常敏感。然后使用公式（1）计算敏感性比率（SR）。扰动分析有助于评估参数值变化对输出的影响。系统地增加或减少参数值，并分析单一参数变化对整体模型结果的影响。在本研究中，改变了废物组成，分析了填埋场中的GW或总GHG（以CO2 eq计）输出与敏感参数之间的关系。

3. 结果与讨论

3.1. MSW管理的LCA：当前情景及三种不同预测

评估了四种情景（S1、S2、S3和S4）的潜在环境影响，这些情景在方法论中有详细描述。环境的负面影响值表示环境效益或避免的影响，而正面影响值表示环境负担或损害（Niero等人，2014年）。每种情景的环境表现取决于所评估的环境影响。S1在GW、FE和HCNT类别中的环境影响较大。S2在OFHH和OFTE类别中的环境影响较大。总体而言，S4在环境效益方面表现最佳。还分析了每个过程和LCIA结果的贡献。

表5. 使用ReCiPe Midpoint (H) LCIA方法计算的不同情景每吨MSW的环境和健康影响

| 影响类别 | 单位（每吨） |
|-----------------|------------|
| 全球变暖（GW） | kg CO2 eq |
| 平流层臭氧层消耗（SOD） | kg CFC-11 eq |
| 电离辐射（IR） | kBq Co-60 eq |
| 臭氧形成，人类健康（OFHH） | kg NOx eq |
| 细颗粒物形成（FPMF） | kg PM2.5 eq |
| 臭氧形成，陆地生态系统（OFTE） | kg NOx eq |
| 陆地酸化（TA） | kg SO2 eq |
| 淡水富营养化（FE） | kg P eq |
| 海洋富营养化（ME） | kg N eq |
| 陆地生态毒性（TET） | kg 1,4-DCB |
| 淡水生态毒性（FET） | kg 1,4-DCB |
| 海洋生态毒性（MET） | kg 1,4-DCB |
| 人类致癌毒性（HCT） | kg 1,4-DCB |
| 人类非致癌毒性（HCNT） | kg 1,4-DCB |
| 土地利用（LU） | m2a crop eq |
| 矿物资源稀缺（MRS） | kg Cu eq |
| 化石资源稀缺（FRS） | kg oil eq |
| 水资源消耗（WC） | m3 |

3.2. 解释

LCIA结果使用Microsoft Excel?（版本2016）和R（版本4.3.0）进行了对比分析，结果符合研究目标和范围。采用中间点分析的比较研究避免了加权和平局点评估，同时考虑了各种环境影响因素，以确保没有一种影响类别被优先考虑（Edwards等人，2018年；ISO，2006a，ISO，2006b）。

3.3. 敏感性分析

同样，也对基准MSW管理情景S1进行了敏感性分析（使用扰动技术，Heijungs和Kleijn，2001年；Clavreul等人，2012年；Ferronato等人，2021年）。对于扰动分析，每个废物组成类别的变化范围为?20%到+20%，以确定其对全球变暖（GW）的影响。选择这种逐一分析的方法是因为基准情景以垃圾填埋为主，总温室气体足迹对废物流中可生物降解有机物质的变化非常敏感。然后使用公式（1）计算敏感性比率（SR）。扰动分析有助于评估特定参数变化对输出的影响。系统地增加或减少参数值，并分析单个参数变化对整体模型结果的影响。在本研究中，改变了废物组成，并分析了填埋场中的GW或总温室气体（以CO2 eq计）输出与敏感参数之间的关系。

3. 结果与讨论

3.1. MSW管理的LCA：当前情景及三种不同预测

评估了四种情景（S1、S2、S3和S4）的潜在环境影响。表5展示了这四种情景的结果。负面环境影响值表示环境效益或避免的影响，而正面影响值表示环境负担或损害（Niero等人，2014年）。每种情景的环境表现取决于所评估的环境影响。S1在GW、FE和HCNT类别中的环境影响较大。S2在OFHH和OFTE类别中的环境影响较大。另一方面，S3在FET和MET类别中的影响较大。总体而言，S4在环境效益方面表现最佳。还分析了每个过程和LCIA结果的贡献。

表5. 使用ReCiPe Midpoint (H) LCIA方法计算的不同情景每吨MSW的环境和健康影响

| 影响类别 | 单位（每吨） |
|-----------------|------------|
| 全球变暖（GW） | kg CO2 eq |
| 平流层臭氧层消耗（SOD） | kg CFC-11 eq |
| 电离辐射（IR） | kBq Co-60 eq |
| 臭氧形成，人类健康（OFHH） | kg NOx eq |
| 细颗粒物形成（FPMF） | kg PM2.5 eq |
| 臭氧形成，陆地生态系统（OFTE） | kg NOx eq |
| 陆地酸化（TA） | kg SO2 eq |
| 淡水富营养化（FE） | kg P eq |
| 海洋富营养化（ME） | kg N eq |
| 陆地生态毒性（TET） | kg 1,4-DCB |
| 淡水生态毒性（FET） | kg 1,4-DCB |
| 海洋生态毒性（MET） | kg 1,4-DCB |
| 人类致癌毒性（HCT） | kg 1,4-DCB |
| 人类非致癌毒性（HCNT） | kg 1,4-DCB |
| 土地利用（LU） | m2a crop eq |

注：负面值表示环境效益或避免的影响，正面值表示环境负担或损害。

研究发现，S1、S2、S3和S4情景的GW影响分别为429.72 kg CO2 eq、278.01 kg CO2 eq、308.07 kg CO2 eq和251.98 kg CO2 eq。当前情景S1中，大部分MSW以不卫生的方式填埋，对GW的影响最大。当增加有机废物转入生物处理或机械处理的量时，GW影响会减少。S4情景中，由于回收率的提高，GW影响最小。采用废物管理技术（如S3情景中的厌氧消化和S2情景中的堆肥）似乎也能显著减少温室气体排放。Khandelwal等人（2019年）在印度那格浦尔使用LCA工具进行分析，发现填埋情景的全球变暖潜力影响较高，为1259.69 kg CO2 eq。他们的研究中使用的填埋技术也是不卫生的，没有气体控制机制，引入材料回收后，GW影响降至721.79 kg CO2 eq。他们的研究使用了CML-1方法进行影响评估，以及GaBi 8.5 LCA软件进行LCA。所有情景中，填埋场产生的甲烷气体排放是GW的主要来源（图3）。填埋过程中大量可生物降解废物的存在，加上纸张和纸板回收率低，加剧了GW或温室气体排放（Blair和Mataraarachchi，2021年）。Manfredi等人（2010年）通过LCA评估了低有机废物填埋情景，发现减少送入填埋场的有机废物可以降低环境负担。因此，露天倾倒可能是GW的主要来源，因为甲烷排放。

图3. 不同情景下各过程对影响类别的贡献：(a) GW，(b) SOD，(c) IR，(d) OFHH，(e) FPMF，(f) OFTE（每吨MSW的负面影响值表示环境效益，正面影响值表示环境负担）。最后，四种不同情景下WC（废弃物）对环境的影响分别量化为?2.21立方米、?2.20立方米、?2.1立方米和?3.9立方米。这些指标为我们了解不同活动和过程对环境的影响提供了宝贵的见解。情景S1对温室气体（GW）、肥料养分（FE）、Metal Elements（ME）和有害化学物质（HCNT）的影响最大。Mandpe等人（2022年）发现，填埋在富营养化和温室气体排放方面造成的环境负担最重。情景S2在有机废物处理（OFHH）和有机废物回收（OFTE）方面的影响最大，这可能是由于堆肥过程中微生物分解产生的NOx所致。NOx会发生光化学反应生成O3，对人类健康和陆地生态系统产生负面影响（Akimoto和Tanimoto，2022年）。情景S3对有害化学物质（FET）和金属元素（MET）的影响最大，这可能与其较高的重金属浓度有关。同样，情景S4中提高回收率显著降低了环境影响并带来了环境效益，但温室气体排放除外。Khadelwal等人（2019年）、Shrestha（2023年）和Song等人（2013年）在他们的生命周期评估（LCA）研究中也报告称，回收率与总环境影响呈近似线性负相关。

图3、图4和图5展示了四种情景下各具体过程的环境贡献。从图3(a)、图4(h, i, k, l)和图5(n)可以看出，不卫生的填埋和露天倾倒是温室气体、肥料养分、有害化学物质、有害化学物质、总环境影响和土地利用（LU）的主要贡献因素。回收在所有影响类别中都带来了环境效益，这些效益既有微小的也有显著的。同样，从图3(d和f)以及图5(r)可以看出，堆肥在有机废物处理、有机废物回收和温室气体排放方面存在负面影响。Das等人（2018年）估计，加德满都谷地的市政固体废弃物排放了空气污染物，包括SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、黑碳、有机碳和CO2。关于有害化学物质，露天焚烧过程中形成的二噁英、呋喃、四氯二苯并二噁英、PM、CO、SOx、NOx、苯、甲苯和1-己烯等污染物具有致癌风险（IARC，1997年；Kumari等人，2019年；Loomis等人，2014年）。此外，如图3(d, e, f)所示，固体废弃物的收集和运输对有机废物处理、有害化学物质、总环境影响和土地利用有显著影响。图4(g)和图5(q)显示，在 sidewalks（TA）和 refuse storage（FRS）环境影响类别中，废物收集和运输也起着重要作用，这主要是由于收集和运输废物时使用了汽油和柴油。Ripa等人（2017年）发现，将废物运往外部地区会因车辆排放而显著增加环境影响。同时，资源使用，如水、氢氧化钙、苯酚和敌敌畏，在所有LCA类别中的负担较低。

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图4. 四种情景S1、S2、S3和S4下，每种固体废弃物每吨对以下影响类别的具体过程贡献（TA(g)、肥料养分(h)、金属元素(i)、有害化学物质(j)、有害化学物质(k)和金属元素(l)（负面值表示环境效益，正面值表示环境负担）。
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图5. 四种情景S1、S2、S3和S4下，每种固体废弃物每吨对以下影响类别的具体过程贡献（有害化学物质(m)、HCNT(n)、土地利用(o)、总环境影响(p)、废物存储(q)和WC(r)（负面值表示环境效益，正面值表示环境负担）。

由于系统边界、假设和LCA方法的不同，直接对固体废弃物的LCA研究进行定量比较是不可行的（Slorach等人，2019年）。情景S4在多个影响类别中的表现相对较好，这与印度Rajkot市最近进行的固体废弃物管理系统LCA研究结果一致，该研究显示，当回收率为35%时，废物管理的环境影响最低（Pujara等人，2023年）。此外，Shrestha等人（2023年）在对尼泊尔Banepa市固体废弃物管理的LCA建模敏感性分析中表明，回收率的增加带来了环境效益，Khandelwal等人（2019年）也报告了类似的结论。众所周知，回收纸张、塑料、金属和玻璃可以减少温室气体等影响，因为使用回收材料消耗的能量较少，并且在一定程度上替代了原始材料。此外，在现有的固体废弃物管理系统中引入堆肥和动物消化（AD）也带来了显著的好处。分离收集可生物降解和不可生物降解废物的做法可以大大减轻填埋的环境负担并提高资源回收率。然而，政策改革、基础设施发展、社区参与和激励措施等协调性举措对于成功实现废物资源化至关重要（Bhandari等人，2025年）。

3.2 敏感性分析
敏感性分析的结果是基于固体废弃物组成相对于基线情景（S1）变化20%到+20%的扰动得出的。研究了这些百分比变化对温室气体排放的影响。研究发现，输出变量和全球变暖影响的最大百分比变化与有机废弃物的变化有关。表6列出了不同类型废物（包括有机废物、纸张、纺织品、塑料、聚乙烯、电子废物、玻璃、橡胶、金属等）在不卫生填埋过程中对温室气体排放（也包括温室气体）的贡献的敏感性比率（SR值）。有机废物的SR值最高（0.6557），表明在未捕获和处理填埋气体或未进行能量转化的情况下，它是填埋情景下温室气体排放的主要贡献者。除纸张废物外，所有废物类型的SR值均低于0.1，这表明其他类型的废物对基线情景（S1，即填埋情况）的影响较小（Ferronato等人，2021年）。基线情景下有机废物的SR值为0.65，意味着该参数减少10%会导致温室气体影响减少6.5%。需要注意的是，这是一个相对结果，并未考虑到结果的不确定性，因为它忽略了输入值的实际变化（Clavreul等人，2012年）。此外，模型显示，有机废物含量减少20%会使温室气体影响减少12.3%，而减少5%仅导致影响减少3.1%。

表6. 不同废物组成的敏感性比率
废物类型 SR比率
有机废物 0.654857
纸张 0.195194
纺织品 0.085244
其他 0.069579
塑料 0.030696
聚乙烯 0.006548
玻璃 0.001044
电子废物 0.000451
建筑废物 0.00022
金属 0.000149
橡胶 5.93E-05

这些信息对废物管理和政策制定非常有价值，因为它突出了哪些废物组成对温室气体排放的影响最大，从而为减少这些材料进入填埋场提供了策略指导。图6进一步展示了年度温室气体影响的减少情况，采用替代方案后，情景S2、S3和S4的温室气体分别减少了35%、28%和41%（以二氧化碳当量计）。Ramachandra等人（2018年）指出，有机废物是温室气体排放的主要贡献者，并建议实施包括生物处理技术在内的综合废物管理系统，并通过政策措施促进废物分类和处理。

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图6. 四种废物管理情景的年度温室气体影响

此外，本研究仅使用SR来评估废物组成变化对温室气体影响类别的影响。需要注意的是，LCA结果可能因多种因素而显著变化，包括废物收集效率、运输距离、填埋气体收集方法、填埋场设计和运营效率以及所使用的堆肥和厌氧消化过程类型（Ferronato等人，2021年；Rotthong等人，2025年）。为了在四种情景之间进行结果比较时的可行性，我们保持了这些参数的一致性，但这在敏感性分析方面存在局限性。

3.3 替代固体废弃物管理策略的挑战及政策含义
生命周期评估（LCA）使政策制定者能够评估各种废物管理策略的综合环境影响，无论是传统的单一技术还是末端处理方案。多项先前的LCA研究表明，结合回收、堆肥、生物机械处理和能源回收的集成系统比单独的填埋或焚烧方案具有更大的环境和社会效益（Sharma和Chandel，2021年；Jiang等人，2023年）。这种方法可以减少温室气体排放和资源消耗。然而，尼泊尔的替代性废物管理面临重大挑战，主要是由于政策执行不力、资源有限和公众参与度低，尽管有明显的改进机会（Dangi等人，2017年；Bharadwaj等人，2020年；Nepal等人，2022年；Bhandari等人，2025年）。Bhandari等人（2025年）强调了非正式部门在废物管理中的重要作用，并指出基础设施不足阻碍了非正式和正式废物管理系统的整合。尽管鼓励个人进行废物分类，但缺乏相应的收集设施，这阻碍了居民参与分类（Bhandari等人，2025年）。此外，少数私营废物收集者虽然建立了手动分类的基础设施，但大多数公司缺乏足够的分类空间，通常在收集车辆、道路旁、河岸或桥下进行分类。这凸显了需要系统化的材料回收设施来处理私营部门收集的废物。

实施生物处理、回收和废物分流的主要挑战之一是缺乏足够的分类废物来源。虽然2011年的《固体废弃物管理法》和2013年的《固体废弃物管理规则》规定了将固体废物至少分为有机废物和无机废物，但地方政府的执行并不普遍。最近的研究指出，原料供应不足是尼泊尔大规模城市沼气项目的一个关键问题（Cheng等人，2024年）。这表明缺乏与各类利益相关者的合作，尽管公私部门合作是必要的。尼泊尔的市政当局经常面临资金不足、缺乏现代废物处理技术和基础设施的问题，导致废物未经处理直接倾倒，缩短了填埋场的使用寿命并造成了环境危害（Bharadwaj等人，2020年）。关于废物分类、回收和堆肥的公众教育也有限。非正式废物拾捡者在回收工作中起主导作用，但他们的工作往往缺乏协调和认可。此外，社区在废物管理和执行方面的参与度很低（Nepal等人，2022年）。基于这些讨论，提出了以下优先建议，以指导加德满都大都会市迈向更可持续的废物管理未来：

i) 加德满都大都会市必须实施系统的流程，跟踪和记录所有收集和处置的废物的数量和组成，特别是在填埋场。准确的数据对于有效规划、政策制定和绩效评估至关重要。
ii) 应立即努力将Banchare Dada填埋场运营成现代化的卫生设施，包括安装、成功操作和管理渗滤液收集和处理系统，以及填埋气体捕获系统，以减少当地环境和健康影响，并确保正确使用BLS建造的废物分类平台。
iii) 由于许多参与固体废弃物管理的私营部门运营不规范，经常在道路旁、河岸或居民区附近不卫生地回收可回收物，这需要得到解决。为了支持回收工作的提高，需要投资于材料回收设施，以有效分拣和加工可回收物，从而提高其市场价值。
iv) 必须在政策中正式承认非正式废物拾捡者和回收者的关键作用，对其进行监管并纳入正式的废物管理系统。为这一行业提供支持、培训和安全的工作条件可以显著提高回收率并改善生计。
v) 为了推动源头分类，市政当局应引入支持性政策和经济激励措施，例如对有效分类废物的家庭和企业减免费用，以及开展公众意识宣传活动。
vi) 加德满都大都会市应超越单一解决方案，投资于多样化的基础设施，包括分散式的生物处理设施，因为加德满都大都会市的很大一部分废物是有机废物。开发用于堆肥和厌氧消化的设施对于减少填埋场体积并从有机废物中获取价值至关重要。4. 结论、局限性和未来研究的建议 本研究评估了加德满都大都会市（S1）当前固体废物管理（SWM）做法对环境的影响，并与三种替代方案进行了对比：堆肥（S2）、厌氧消化（S3）和加强回收（S4）。研究结果明确表明，现有的不卫生填埋方式导致了严重的环境恶化。相比之下，所有三种替代方案通过将废物从填埋场转移出去，都带来了显著的环境效益。其中，优先提高回收率21%的方案（S4）被证明是减轻最广泛环境影响的最佳策略，这些影响包括全球变暖、电离辐射、臭氧生成、细颗粒物形成以及人类致癌毒性。虽然加强回收带来了最广泛的好处，但实施厌氧消化（S3）和堆肥（S2）也与现状相比有显著改进。这表明，采用针对不同废物流的适当技术的综合方法，在环境保护方面具有最大的潜力。4.1. 研究局限性 需要认识到本研究的局限性。评估受到了来自参与固体废物管理的各种公共和私人利益相关者的数据缺乏透明性和系统性的限制。由于固体废物管理系统复杂，涉及多个参与者且记账混乱，因此必须使用假设来估计总废物量，尤其是在废物密度、运输车辆容量和回收率方面。这些假设可能会给结果带来一定的不确定性。4.2. 建议 未来的研究应建立一个完全整合的固体废物管理系统，设定雄心勃勃但可实现的回收、堆肥和厌氧消化目标。至关重要的是，这些技术评估必须结合使用生命周期成本核算和社会生命周期评估工具的详细社会经济分析，以确保所选策略在财务上可持续，并对所有利益相关者（包括私营公司和非正式工人）公平。此外，还可以对各种技术的运营效率进行敏感性分析，以提高结果的稳健性和可靠性。作者贡献声明 Anish Ghimire：写作 – 审稿与编辑、撰写初稿、方法论、调查、数据整理、概念化。Samita Khadka：写作 – 初稿撰写、方法论、调查。Kedar Rijal：写作 – 审稿与编辑、监督、方法论。Mohan B. Dangi：写作 – 审稿与编辑、可视化、监督、资源管理、项目管理、方法论、资金筹集、概念化。