更少妥协的垃圾焚烧发电厂：优化选址与容量以保护生物多样性

《Journal of Environmental Economics and Management》：Waste-to-Energy Power Plants with Less Compromise: Optimizing Location and Capacity for Biodiversity Protection

　　

垃圾焚烧发电（WtE）正越来越多地被推广作为城市固体废物管理和低碳能源生产的解决方案。然而，其部署引发了日益增长的生态退化担忧。本研究考察了中国WtE工厂对鸟类物种丰富度和环境污染的影响。利用双重差分（DID）框架和2010年至2024年的城市层面面板数据集，我们进行异质性分析，结果表明高容量WtE设施周围生物多样性损失比低容量设施低9.7%，高发电量工厂周围比低发电量工厂低8.7%。通过整合鸟类物种丰富度数据、植被指数和空气污染指标，我们证明生物多样性损失主要由与WtE运营相关的环境退化驱动。此外，我们采用工具变量（IV）策略以减少潜在内生性。我们使用双重机器学习（DML）方法和县级回归作为稳健性检验。我们的发现呼吁推进WtE技术和改造过时设施以提高环境绩效，同时进行战略性空间规划，将工厂选址在人口稀少、交通网络发达的地区，以平衡生态保护与运营可持续性。

引言

城市固体废物（MSW）管理对全球许多国家构成日益严峻的挑战。2020年，全球MSW产生量达到21亿吨，预计到2050年将增至近38亿吨（联合国环境规划署，2024）。城市化的快速推进、人口增长和人均消费的上升进一步加剧了这一问题。对此，联合国可持续发展目标（Park, 2024）设定了提高资源效率和减少废物产生的明确目标（Zhang et al., 2025）。WtE工厂处于公共政策讨论和实际废物管理策略的前沿（Liu et al., 2025a）。它们减少了送往填埋场的废物量——一种传统方法与显著的环境外部性相关——同时从废物材料中产生能源，从而为政策制定者提供了一个实用但不完美的替代方案。

WtE为管理城市固体废物提供了一种有效方法，在大幅减少废物量的同时产生可用能源。与传统填埋相比，WtE焚烧提供了一种更可持续的替代方案，因为填埋通常会导致严重的环境问题，包括地下水污染和土地退化。尽管WtE焚烧存在污染物排放等缺点，但其净环境影响通常低于填埋（Barbara et al., 2023）。因此，WtE被视为现代废物管理中一种更可行、更环境友好的解决方案。然而，一个更为紧迫和实际的政策问题围绕着优化WtE设施的选址和容量以提高效率和减轻环境担忧展开——这是现有文献中尚未充分解决的问题，本文旨在对此进行纠正。

实证评估WtE设施选址和容量对环境效率的影响面临重大挑战，因为需要设施特性存在显著异质性。本文利用中国近期WtE发展的迅猛势头进行实证分析。在快速城市化和经济增长的背景下，传统填埋处置方法带来的不断加剧的压力促使中国近年来建设了大量WtE工厂。由此产生的选址和容量多样性为我们的研究提供了理想设置。鉴于环境关切——特别是与生物多样性相关的关切——是WtE政策辩论的核心，我们的主要重点是优化WtE部署以提高其在这方面效力。通过整合地理空间数据与生态和环境指标，我们实证评估了WtE工厂选址和容量对当地生物多样性的异质性影响。

我们的主要发现可以总结如下。第一，具有较高废物处理能力的WtE工厂与鸟类物种丰富度的下降幅度较小相关，其生物多样性损失比低容量WtE工厂观测到的低9.7%。第二，在WtE工厂的发电能力方面，也出现了类似模式，即高容量设施与比低功率WtE工厂低8.7%的生物多样性损失相关。第三，位于较小城市、距省会城市及邻近城市中心较远的WtE工厂对鸟类物种丰富度的压力较小。第四，这一机制主要通过WtE工厂对当地环境和空气质量条件的异质性影响而运作。

本研究为WtE文献做出了贡献，提供了关于废物基础设施的生态足迹如何随不同运营特征和监管制度变化的新颖证据。尽管以往研究主要考察了WtE选址的社会经济外部性——如房价波动、健康风险和公众抗议（Liu et al., 2025a; Zhao et al., 2025）——但对城市生物多样性的具体影响仍探索不足。超越二元"存在与否"框架，我们整合大规模公民科学数据，展示了基于设施特性的生态结果显著异质性。

我们的发现表明，通常受更严格监管监督的高容量和更现代化的WtE设施，与较旧或较低容量工厂相比，其生物多样性影响显著较小（见附录图A.1）。通过记录不同设施年代和容量等级的这些差异，我们强调了基础设施现代化和严格的环境监测如何减轻废物管理的生态权衡。最终，本研究为评估WtE扩张的环境成本提供了更有力的依据，将关注点从单纯的容量增长转向所部署基础设施的质量和监管标准。

本文其余部分组织如下：第2节介绍中国近期WtE工厂的背景。第3节描述数据来源和主要变量特征。第4节详述实证策略和识别方法。第5节报告主要发现，包括异质性和机制分析。第6节展示稳健性检验结果。第7节以政策建议作为结论。

章节摘要

政策背景

近年来，中国经历了WtE焚烧工厂的快速激增。截至2024年10月，该国运营着1027座WtE工厂，占全球总数的近一半，总焚烧能力超过每天110万吨，据全国城市固体废物焚烧监测平台数据。这些设施服务于多重政策目标：缓解MSW日益加剧的压力、发电作为...

数据

本研究利用多个整合数据集，涵盖WtE工厂的地理和技术细节、鸟类物种丰富度的生态测量、气象和空气污染数据以及社会经济数据（见表1）。这些来源使得能够对WtE对城市生物多样性的影响进行全面分析，同时考虑到潜在混淆因素和中介路径。

实证策略

我们采用交错双重差分（DID）设计来检验WtE工厂容量和选址对鸟类物种丰富度的影响。为解决我们模型中潜在的内生性问题，我们采用工具变量方法。此外，我们探究了中介WtE容量和选址对鸟类物种丰富度影响的基础机制。

结果

表2展示了各种实证设定的结果，考察了WtE工厂对城市鸟类物种丰富度的影响。第(1)列报告了基准OLS估计值，表明WtE工厂的建立与城市层面鸟类物种丰富度减少11.3%相关。

稳健性检验

本节展示了几项稳健性检验以验证我们的实证分析，包括对交错双重差分设计有效性的检验、涉及不同控制变量集合的替代估计方法，以及对不同数据粒度水平的考察。

结论与讨论

本研究考察了WtE工厂效率和选址对城市生物多样性的异质性影响。利用中国2010年至2024年的城市层面数据，我们的实证分析揭示，效率较低的WtE工厂——以有限的废物处理和发电能力为特征——对鸟类物种丰富度产生负面影响，而效率较高的设施则没有。我们进一步发现，这些不利影响在人口密集...

CRediT作者贡献声明

王相瑞：撰写——审阅与编辑，项目管理，方法论，调查，概念化。梁靖：撰写——审阅与编辑，指导，信息，方法论，数据整理，概念化。任文倩：撰写——初稿，可视化，调查，形式分析

未引用参考文献

Batary et al., 2018; Park et al., 2024.

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。

数据可用性

数据将应要求提供。

IV回归结果

| 变量 | (1) | (2) | (3) | (4) |
|---|---|---|---|---|
| | 第一阶段 | 第二阶段 | 第一阶段 | 第二阶段 |
| 被解释变量 | 工厂 | lnbirds | 工厂 | lnbirds |
| 斜率×废物 | -0.243*** | | | |
| | (0.038) | | | |
| 工厂 | | 0.653** | | |
| | | (0.262) | | |
| 零废物城市 | | | 0.102*** | |
| | | | (0.032) | |
| 工厂 | | | | 1.083** |
| | | | | (0.447) |
| K-P rk LM | 18.209 | | 10.190 | |
| K-P rk Wald F | 40.999 | | 10.305 | |
| 控制变量 | Y | Y | Y | Y |
| 城市固定效应 | Y | Y | Y | Y |
| 年份固定效应 | Y | Y | Y | Y |
| 地区×年份固定效应 | Y | Y | Y | Y |
| 观测值 | 5,160 | 5,160 | 5,160 | 5,160 |
| 城市数 | 344 | 344 | 344 | 344 |
| R2 | 0.709 | --- | 0.703 | --- |

注：稳健标准误在括号中并聚类

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作由中国国家自然科学基金资助（项目编号72574051和72203219）。

梁靖|任文倩|王相瑞
哈尔滨工业大学经济与管理学院，中国