居民感官視角下廢棄物處理設(shè)施負(fù)效應(yīng)測度

王海燕, 張岐山

(福州大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 福建 福州　350116)

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居民感官視角下廢棄物處理設(shè)施負(fù)效應(yīng)測度

王海燕, 張岐山

(福州大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 福建 福州350116)

提出居民感官視角下“鄰避”設(shè)施負(fù)效應(yīng)的概念， 開發(fā)基于居民感官視角的廢棄物處理設(shè)施負(fù)效應(yīng)測度模型, 并以廢棄物焚燒站為例進(jìn)行算例驗(yàn)證. 結(jié)果表明， 該測度模型和方法是可行和有效的， 為廢棄物處理設(shè)施負(fù)效應(yīng)的治理提供了有益參考.

居民; 感官； 廢棄物; 處理設(shè)施； 負(fù)效應(yīng)

0　引言

具有鄰避性質(zhì)的公共服務(wù)設(shè)施的建設(shè)及運(yùn)營決策是一類現(xiàn)實(shí)難題. 近年來， 發(fā)生在世界各地的各類鄰避運(yùn)動(dòng)更是空前高漲. 各類鄰避運(yùn)動(dòng)降低了行政效率, 影響了公共服務(wù)的供給， 更為社會(huì)的穩(wěn)定和諧發(fā)展埋下了安全隱患. 準(zhǔn)確地測度鄰避設(shè)施的環(huán)境危害為求解“鄰避”效應(yīng)問題提供了有力的依據(jù).

廢棄物處理設(shè)施是一類典型的“鄰避”設(shè)施[1-4].Erkut和Neuman[5]提出一種“鄰避”設(shè)施污染量測度函數(shù)， 假設(shè)污染在各個(gè)方向上是均勻擴(kuò)散的， 與設(shè)施容量正相關(guān)， 與兩點(diǎn)之間的距離負(fù)相關(guān). 實(shí)際情況是， 受到風(fēng)向、 風(fēng)速、 大氣穩(wěn)定性等因素影響， 大氣污染不可能在各個(gè)方向上均勻擴(kuò)散.EvrenEmek[6]、Lui’s等[7]應(yīng)用高斯煙羽模型計(jì)算了單一設(shè)施點(diǎn)在靜態(tài)的擴(kuò)散環(huán)境下的空氣污染量. 王海燕等[8]以經(jīng)典高斯煙羽模型為基礎(chǔ)， 建立了在綜合考慮全年各種不同的大氣擴(kuò)散環(huán)境及設(shè)施排污量大小等因素的影響下， 多點(diǎn)源的廢棄物焚燒站負(fù)效應(yīng)測度模型， 得出了有益的結(jié)論. 但只是建立了多點(diǎn)源綜合污染量與設(shè)施負(fù)效應(yīng)之間的簡單邏輯聯(lián)系. 實(shí)際中， 很多廢棄物處理設(shè)施選址的前期論證都是可行的， 即排污量是符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的， 但仍然難逃“鄰避”運(yùn)動(dòng)的抵制. 可見， 以廢棄物處理設(shè)施為代表的“鄰避”設(shè)施的負(fù)效應(yīng)不僅與設(shè)施污染量相關(guān)， 更在很大程度上取決于居民的主觀感受， 與居民的環(huán)境覺識(shí)、 感官和認(rèn)知等密切相關(guān). 本研究充分考慮受影響民眾的環(huán)境覺識(shí)和感受， 提出基于居民感官視角的廢棄物處理設(shè)施負(fù)效應(yīng)測度模型， 進(jìn)一步闡述了污染量與負(fù)效應(yīng)之間的邏輯和數(shù)理聯(lián)系. 建立綜合各種典型情境的較長時(shí)期內(nèi)的負(fù)效應(yīng)測度模型， 并進(jìn)行算例驗(yàn)證和參數(shù)分析. 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的“鄰避”設(shè)施的選址優(yōu)化和污染治理或能更好地緩解“鄰避”效應(yīng)問題.

1　多污染點(diǎn)源綜合作用下受影響點(diǎn)氣體污染擴(kuò)散量測度

文獻(xiàn)[8]開發(fā)了應(yīng)用高斯煙羽模型測度多污染點(diǎn)源綜合作用下， 較長時(shí)間內(nèi)(如一年)受影響社區(qū)點(diǎn)的綜合污染擴(kuò)散量的方法. 具體如下：

第一步： 參考Pasquill方法， 根據(jù)風(fēng)向和大氣穩(wěn)定度等設(shè)計(jì)典型大氣擴(kuò)散情境.

第二步： 確定各典型情境中的下風(fēng)向、 橫風(fēng)向距離及擴(kuò)散系數(shù)等高斯煙羽模型計(jì)算所需參數(shù).

第三步: 通過式(1)計(jì)算廢棄物處理設(shè)施點(diǎn)污染源強(qiáng)Q：

(1)

其中：Qjl為采用t種技術(shù)同時(shí)處理多類廢棄物的設(shè)施點(diǎn)j釋放廢氣l的源強(qiáng)；Wjkt表示設(shè)施點(diǎn)j用t技術(shù)處理的第k種廢棄物的總量(mg)； DRktl表示為單位質(zhì)量的k種廢棄物經(jīng)t技術(shù)處理后產(chǎn)生的第l種氣體的量(L)；T排為設(shè)施點(diǎn)j的排氣時(shí)間(s).

第四步: 根據(jù)式下列公式逐步計(jì)算各情境下受多點(diǎn)源影響的綜合氣體污染量.

(2)

(3)

(4)

其中：C(x,y)jsl表示在情境s下， 設(shè)施點(diǎn)j擴(kuò)散到點(diǎn)(x，y)的污染氣體l的濃度；C(x,y)sl表示在情境s下， 受多個(gè)設(shè)施點(diǎn)影響的點(diǎn)(x，y)第l種廢氣濃度；C(x,y)s表示情境s下， (x，y)點(diǎn)的綜合氣體污染情況.

2　基于居民感官視角的負(fù)效應(yīng)測度

2.1基于居民感官視角的負(fù)效應(yīng)

將“鄰避”設(shè)施的負(fù)效應(yīng)定義為： 由于設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營， 對生活在影響范圍內(nèi)的居民帶來的不良心理情緒和生理損害. 通常, 居民傾向于根據(jù)自己感覺的舒適程度來判斷設(shè)施的危害性. 居民并不能全面了解所有污染氣體的種類， 但是對于毒害性特別強(qiáng)的幾類污染物， 如可能致癌的有機(jī)污染物二噁英類等有明顯的恐慌心理； 他們通常對氣體濃度值沒有直觀概念， 但是對于氣體濃度是否超出安全標(biāo)準(zhǔn)很敏感； 他們常傾向于根據(jù)氣體濃度與安全標(biāo)準(zhǔn)濃度的相對值判斷安全程度. 當(dāng)相對安全程度高時(shí)， 他們不會(huì)有強(qiáng)烈的負(fù)效應(yīng)感受； 而當(dāng)任何一種氣體濃度超標(biāo)時(shí)， 他們絕不能容忍. 此外， 氣體的刺激性氣味對居民的心理情緒有直接影響.

2.2基于居民感官視角的負(fù)效應(yīng)測度模型

令F(C(x,y)s)為(x，y)的居民在情境s下感受的污染氣體的負(fù)效應(yīng)， 則：

F(C(x,y)s)=F(C(x,y)s1,C(x,y)s2,C(x,y)s3, …,C(x,y)sl)

根據(jù)前述基于居民感官視角的負(fù)效應(yīng)定義， 進(jìn)一步定義F(C(x,y)s)為：

(5)

式中：Csl表示情境s下， 點(diǎn)(x，y)氣體l的濃度；Cul表示氣體l的標(biāo)準(zhǔn)安全濃度， 參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 如MAC(標(biāo)準(zhǔn)車間允許濃度)[9]確定；Cl/Clu表示氣體l的濃度相對于標(biāo)準(zhǔn)安全濃度的安全程度， 值越小越好；e為[0, 1]區(qū)間的一個(gè)很小的值， 為居民完全可以接受的污染氣體濃度的相對安全程度的閾值；Rl為氣體l的毒性系數(shù)， 根據(jù)氣體的毒性當(dāng)量因子(TEF)賦值， 每種物質(zhì)的TEF可通過實(shí)驗(yàn)方法測定， 也可參考世界衛(wèi)生組織TEF標(biāo)準(zhǔn)(WHO-TEF)[10]確定；Ol為氣體l的惡臭因子， 根據(jù)氣體的刺激性氣味賦值， 相同濃度的氣體， 刺激性氣味越濃， 惡臭因子越大. 目前, 普遍監(jiān)測技術(shù)可以對H2S和NH3的惡臭因子進(jìn)行定量(以H2S或NH3為基礎(chǔ)標(biāo)定)；A為放大系數(shù)；α,β,γ≥1， 為居民對于氣體濃度的相對安全程度、 氣體的毒性系數(shù)和惡臭因子的關(guān)注程度的控制參數(shù).

式(5)表示的負(fù)效應(yīng)呈現(xiàn)出一些特征： ①取值范圍是[0, ∞)； ②當(dāng)污染氣體中任何一種或多種的濃度超過安全標(biāo)準(zhǔn)， 負(fù)效應(yīng)即為無窮大； ③當(dāng)每種氣體的濃度相對標(biāo)準(zhǔn)濃度比值都在一個(gè)很小的閾值之下， 負(fù)效應(yīng)視同為0； ④其他情況下， 負(fù)效應(yīng)與每種氣體的濃度、 毒害性和惡臭因子正相關(guān).

令Ds為計(jì)算周期內(nèi)情境s發(fā)生的時(shí)間， Ds對負(fù)效應(yīng)的作用函數(shù)為G(Ds)， G(Ds)可以表述為任何具體的形式. 考慮到一個(gè)顯而易見的道理： 不利于污染擴(kuò)散的情境時(shí)間越長， 平均負(fù)效應(yīng)會(huì)越大. 因此， G(Ds)實(shí)質(zhì)是每種情境在全年所有情境中的時(shí)間權(quán)重.

(6)

在各種情境綜合影響下， (x， y)的平均負(fù)效應(yīng)(negativeeffects,NE)通過下式計(jì)算：

(7)

3　算例

3.1算例生成

某個(gè)地區(qū)打算建設(shè)2個(gè)焚燒站， 測定并換算這兩個(gè)擬建設(shè)施點(diǎn)的基準(zhǔn)坐標(biāo)分別是A1(2.5, 4)， A2(6, 5)， 待測的一個(gè)受影響居民點(diǎn)P的坐標(biāo)是(4, 6). 假設(shè)這個(gè)地區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向有SW,S,SE,E四種， 各風(fēng)向的平均風(fēng)速依次是2.5， 3.5， 4.5， 1.5m·s-1. 氣象情境與每種情境發(fā)生的時(shí)間及擴(kuò)散系數(shù)確定方法參考文獻(xiàn)[8]. 實(shí)驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)， 該地區(qū)垃圾焚燒產(chǎn)生的污染物主要成分是二氧化硫(SO2)、 氯化氫(HCl)、 二氧化氮(NO2)和二噁英類(PCDD). e取值0.01， 其他參數(shù)的取值如表1所示.

表1　算例參數(shù)Tab.1　Parameters value

3.2結(jié)果及分析

不同的測試數(shù)據(jù)組下， 各情境的負(fù)效應(yīng)及平均負(fù)效應(yīng)見表2(所有測試數(shù)據(jù)組下， 情境6、 7、 8、 9、 10、 11、 12的負(fù)效應(yīng)都為0， 限于篇幅， 表2中未列出).

從表2可見：

1) 在所有測試的(W， h)數(shù)據(jù)組下， 情境6、 7、 8、 9、 10、 11、 12的負(fù)效應(yīng)是0； 在多組測試數(shù)據(jù)下， 情境1、 2、 13、 16的負(fù)效應(yīng)也是0； 情境3和情境17的負(fù)效應(yīng)都很??； 情境4、 5、 15的負(fù)效應(yīng)遠(yuǎn)大于其他情境， 并且當(dāng)h較小或W較大時(shí)， 某一種物質(zhì)(通常是PCDD)或多種物質(zhì)(通常是HCl和PCDD)濃度超標(biāo)， 導(dǎo)致該情境下的負(fù)效應(yīng)及平均負(fù)效應(yīng)趨向無窮大. 可以解釋為： 一方面， 情境4、 5、 15下， 大氣較為穩(wěn)定， 污染不易擴(kuò)散； 另一方面， 情境4、 5的風(fēng)向是SW， P點(diǎn)位于A1的近下風(fēng)向， 而情境15的風(fēng)向是SE， P點(diǎn)位于A2的近下風(fēng)向， 因此， 負(fù)效應(yīng)都比較大. 而在情境6、 7、 8、 9、 10中， 受影響點(diǎn)沒有位于任何一個(gè)設(shè)施點(diǎn)的下風(fēng)向或近下風(fēng)向， 負(fù)效應(yīng)是0.

表2　計(jì)算結(jié)果Tab.2　Counting results

2)SW風(fēng)向下， 情境4、 5比情境1、 2的負(fù)效應(yīng)更大， 其中前兩種情境的大氣穩(wěn)定性高于后兩種；SE風(fēng)向下， 情境14、 15的負(fù)效應(yīng)大于情境11、 12、 13， 其中前兩種情境的大氣穩(wěn)定性也高于后三種；E風(fēng)向下， 情境16的負(fù)效應(yīng)大于情境17， 其中， 前者的大氣穩(wěn)定性稍高.

3) W和h對負(fù)效應(yīng)的影響： ① 當(dāng)h不變時(shí)， 每種情境的負(fù)效應(yīng)以與W接近的增幅增大； ② h一定， 當(dāng)W增大到一定程度時(shí)， 一些情境下某些物質(zhì)(PCDD或PCDD和HCl)濃度超標(biāo)， 負(fù)效應(yīng)及平均負(fù)效應(yīng)趨于無窮大； ③ 進(jìn)一步測試表明， h分別為25、 50、 100m， 對應(yīng)的最大W分別不超過110、 130、 210t， 否則會(huì)導(dǎo)致至少某個(gè)情境一種物質(zhì)濃度超標(biāo)， 從而導(dǎo)致負(fù)效應(yīng)無窮大； ④ W不變， 隨著h的增加， 每種情境下的負(fù)效應(yīng)非線性減??； ⑤ W一定， 當(dāng)h低于某值時(shí)， 一些情境下某些物質(zhì)濃度超標(biāo)， 導(dǎo)致負(fù)效應(yīng)趨于無窮大； ⑥ 進(jìn)一步測試表明， W分別為150、 200、 250t時(shí)， 對應(yīng)的h不能低于75、 95和135m， 否則會(huì)導(dǎo)致至少某個(gè)情境一種物質(zhì)濃度超標(biāo)， 從而導(dǎo)致負(fù)效應(yīng)無窮大.

以情境3為例， 負(fù)效應(yīng)與測試參數(shù)W和h之間的關(guān)系如圖1所示.

對式(5)中不同的α, β, γ參數(shù)組合進(jìn)行測試， 結(jié)果見表3.

從表3可見， 相同的變化幅度下(從1增大到2)， α使每種情境的負(fù)效應(yīng)及平均負(fù)效應(yīng)變小； β和γ使負(fù)效應(yīng)增大， 其中β對結(jié)果的影響最大. 這是由它們作用對象的取值范圍決定的. α作用的是氣體濃度相對于標(biāo)準(zhǔn)濃度的安全程度， 是[0, 1]之間的數(shù)； β作用對象的取值空間為[1, 100](本算例的4種物質(zhì)中， 二噁英類可致癌物， 因此毒性系數(shù)取值差別較大)； γ作用對象為惡臭因子， 在本算例中取值范圍為[1, 10]. 可見， α, β, γ取值除了要能表示居民對各因素的重視程度， 還要結(jié)合各因素的取值范圍確定.

表3　不同α, β, γ參數(shù)組合測試結(jié)果Tab.3　Test of different portfolio of parameters α, β, γ

4　結(jié)語

“鄰避”設(shè)施的負(fù)效應(yīng)不僅與設(shè)施的排污量密切相關(guān)， 更受到受影響居民的環(huán)境感知的影響. 提出基于居民感官視角的負(fù)效應(yīng)概念， 建立基于居民環(huán)境感知的廢棄物焚燒站負(fù)效應(yīng)測度模型. 算例表明， 該模型和方法能較好地測度考慮居民感知意識(shí)的“鄰避”設(shè)施的負(fù)效應(yīng). 為推進(jìn)“鄰避”設(shè)施負(fù)效應(yīng)測度及“鄰避”效應(yīng)問題的解決提供了新的視角和方法. 未來可以進(jìn)一步加強(qiáng)模型的參數(shù)分析， 尤其是細(xì)化居民對于氣體濃度的相對安全程度、 氣體的毒性系數(shù)和惡臭因子的關(guān)注程度的控制參數(shù)及其影響因素的分析， 尋找與參數(shù)對應(yīng)的實(shí)際情景， 建立實(shí)際情景與參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系， 并進(jìn)行理論角度的推理和證明.

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(責(zé)任編輯： 沈蕓)

Ameasurementmodelforobnoxiouseffectofwastedisposalfacilitiesonsenseofinhabitants

WANGHaiyan，ZHANGQishan

(CollegeofEconomicsandManagement,FuzhouUniversity,Fuzhou,Fujian350116,China)

Theconceptofobnoxiouseffectbasedontheinhabitant’ssenseisdefinedandameasuringmethodisdeviseddemonstratingthelogicrelationshipbetweenpollutantconcentrationandobnoxiouseffectfromthevisualangleofhumansense.Avirtualexampleisdevisedtotestthemodelandtheparameteranalysisiscarriedbasedontheexample.Somestrategiesofnegativeeffectcontrollingofthiskindof“not-in-my-back-yard”facilitiesarealsoproposedbasedontheconclusionofparametersanalysis.

inhabitants;sense；waste;disposalfacilities；obnoxiouseffect

10.7631/issn.1000-2243.2016.01.0138

1000-2243(2016)01-0138-05

2014-09-03

王海燕(1979-)， 博士， 副教授， 主要從事供應(yīng)鏈與物流管理及系統(tǒng)優(yōu)化研究，why0806@126.com

福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014J05082)； 福建省軟科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2013R0057)

N949

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