受控消耗臭氧層物質(zhì)生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估方法對比

章一丹，徐灝龍，許麗麗，陳 冉

（1.浙江省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設(shè)計研究院，浙江 杭州 310007； 2.浙江省環(huán)科院環(huán)境損害司法鑒定所，浙江 杭州 310007； 3.浙江省環(huán)境污染控制技術(shù)研究重點(diǎn)實驗室，浙江 杭州 310007）

0 引言

2021年6月17日，中國政府根據(jù) 《〈關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書〉 基加利修正案》，將氫氟碳化物（HFCs）納入《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》管控范圍。 HFCs 是消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）的常用替代品，雖不是ODS，但HFCs 屬于溫室氣體，具有高全球升溫潛能值（GWP）[1-2]。 受控消耗臭氧層物質(zhì)特性逐步從高消耗臭氧潛能值 （ODP） 轉(zhuǎn)為高全球升溫潛能值（GWP），因此，嚴(yán)控消耗臭氧層物質(zhì)將助力我國實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)[3]。

2017年12月，中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《生態(tài)環(huán)境損害賠償制度改革方案》，在全國試行生態(tài)環(huán)境損害賠償制度，以破解 “企業(yè)污染、群眾受害、政府買單”困局。 2022年5月，生態(tài)環(huán)境部等14 家單位聯(lián)合印發(fā)《生態(tài)環(huán)境損害賠償管理規(guī)定》，指導(dǎo)改革步入常態(tài)化實施。近期，生態(tài)環(huán)境部部署開展全國消耗臭氧層物質(zhì)執(zhí)法專項行動，某保溫材料有限公司污染環(huán)境案成為全國首例因違法使用受控消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）被判處實刑的污染環(huán)境刑事和民事公益訴訟案件，入選2020年最高人民法院環(huán)境資源十大年度典型案例，并在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署網(wǎng)站刊登[4]。

受控消耗臭氧層物質(zhì)的生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估方法和實例鮮有報道。 大氣環(huán)境損害鑒定評估常采用虛擬治理成本法，主要基于排放前污染物的治理水平來表征其環(huán)境損害，但無法真實反映其排放后對環(huán)境的損害后果； 替代等值分析法將恢復(fù)行動所產(chǎn)生的環(huán)境價值貼現(xiàn)與受損環(huán)境的價值貼現(xiàn)建立等量關(guān)系，相對更貼近損害后果。 因此，通過分別采用虛擬治理成本法和替代等值分析法對三氯一氟甲烷（CFC-11）的生態(tài)環(huán)境損害進(jìn)行研究對比，以期為具有不同ODP 和GWP 特性受控消耗臭氧層物質(zhì)的生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估提供參考。

1 案件基本情況

2019年7月9日，環(huán)境執(zhí)法人員檢查某保溫材料有限公司時發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)存在使用CFC-11生產(chǎn)組合聚醚保溫材料的違法行為。 該企業(yè)自2017年申報“年產(chǎn)4 000 t 聚氨酯硬泡組合聚醚保溫新材料項目”投產(chǎn)至2019年7月9日，違法購買使用CFC-11 共計36 批次849.5 t，違法加工出售的聚氨酯硬泡組合聚醚（或稱白料）約2 500 t。該企業(yè)共有4 個反應(yīng)釜（1 個體積為20 m3，2 個體積為10 m3，1 個體積為5 m3），反應(yīng)釜單次生產(chǎn)周期約2 h。 在常溫常壓下進(jìn)行生產(chǎn)，首先將聚醚多元醇、有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑（141b）、聚酯多元醇、甘油等混合（質(zhì)量比為40 ∶2 ∶1 ∶30 ∶1）后，由抽料泵吸入攪拌釜內(nèi)攪拌30 min 成產(chǎn)品后進(jìn)行檢驗，合格產(chǎn)品置于桶內(nèi)存放24 h 后再次檢驗合格后出庫。

該企業(yè)環(huán)評獲審批的發(fā)泡劑為141b（一氟二氯乙烷），實際使用的是CFC-11。其主要原輔料實際消耗統(tǒng)計見表1。

表1 主要原輔料實際年消耗統(tǒng)計t

2 生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估研究分析

2.1 污染物性質(zhì)

受控消耗臭氧層物質(zhì)屬有害物質(zhì)[5]，三氯一氟甲烷為第一類全氯氟烴（氯氟化碳），代碼為CFC-11[6]。 其在?；瘜W(xué)品目錄中序號為1859，CAS 編號為75-69-4，危險品標(biāo)識為Xn 和N，分別表示有害物質(zhì)和危害環(huán)境物質(zhì)。 其主要用于制作制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑等。 按照《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》規(guī)定，自2010年1月1日起，CFC-11 除特殊用途外應(yīng)全面禁止生產(chǎn)和使用。

在大氣中CFC-11 僅以氣態(tài)形式存在，其在對流層中非常穩(wěn)定，半衰期為52 ～207年。 可擴(kuò)散到地球各個部位，甚至可擴(kuò)散到同溫層中進(jìn)行光化學(xué)降解，產(chǎn)生氯原子并以催化分解的方式破壞臭氧層[7]。

2.2 污染物排放數(shù)量

該企業(yè)共計使用849.5 t CFC-11，折算成體積為571.28 m3。

由于該企業(yè)現(xiàn)場無廢氣處理設(shè)施，故采用固定頂罐呼吸排放模型鑒定評估污染物排放數(shù)量[8]。根據(jù)CFC-11 的特性，優(yōu)化公式為：

式中：LW為固定頂罐的工作損失，kg/m3；M 為儲罐內(nèi)蒸氣的相對分子質(zhì)量，取137.37；P 為在大量液體狀態(tài)下真實的蒸氣壓力，Pa，取88 900；KN為周轉(zhuǎn)因子（無量綱），取值按年周轉(zhuǎn)次數(shù)（K）確定。

經(jīng)計算，該企業(yè)CFC-11 的總排放量為3.05 t。

2.3 環(huán)境損害確認(rèn)

基線的確定方法主要包括歷史數(shù)據(jù)、 對照數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)、專項研究[9]。 自2010年1月1日起，CFC-11 除特殊用途外，已被全面禁止生產(chǎn)和使用。 故近3年內(nèi)，該評估區(qū)域無企業(yè)使用該產(chǎn)品，理論上空氣中不含有CFC-11，也無歷史數(shù)據(jù)。因此，本案以CFC-11 的檢出限推算基線水平，測定CFC-11 的方法檢出限為0.2 μg/g[10]，由此推算出基線水平為6.67 mg/m3。

因CFC-11 排放濃度無實測數(shù)據(jù)，故本案采用通過最小排放濃度理論計算與基線水平對比進(jìn)行環(huán)境損害確認(rèn)。 最小源強(qiáng)根據(jù)反應(yīng)釜單批次投加量除以單次生產(chǎn)周期計算；最大產(chǎn)氣量根據(jù)固定頂罐（無外保溫）廢氣產(chǎn)生氣量估算表確定。

該企業(yè)一臺5 m3反應(yīng)釜工作時，CFC-11 的用量為0.625 t/次，排放量為2.24 kg/次，生產(chǎn)周期約2 h/次，最小排放源強(qiáng)為1.12 kg/h。 企業(yè)所有拱頂罐罐體的總體積約53.5 m3，根據(jù)固定頂罐（無外保溫）廢氣產(chǎn)生氣量估算表，該企業(yè)罐體的最大產(chǎn)氣量約500～1 200 m3/h。

經(jīng)計算，該企業(yè)CFC-11 的最小排放質(zhì)量濃度為933 mg/m3，超出了基線水平（6.67 mg/m3），環(huán)境損害可以確認(rèn)。

2.4 生態(tài)環(huán)境損害實物量化

因國內(nèi)暫無CFC-11 排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，故參照前蘇聯(lián)CH 245—71《居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最大允許濃度》，“氟利昂-11” 的最大允許質(zhì)量濃度為100 mg/m3，其晝、夜質(zhì)量濃度均值為10 mg/m3。

采用Aerscreen 模型對生產(chǎn)過程中排放的CFC-11 廢氣進(jìn)行落地濃度分析[11]。 最大源強(qiáng)取值為10.10 kg/h。 排放高度按照廠房高度，最低風(fēng)速采用近似無風(fēng)條件，取0.1 m/s。該企業(yè)CFC-11 落地質(zhì)量濃度分析結(jié)果見表2。

表2 CFC-11 落地質(zhì)量濃度

由表2 可以看出，在距離污染點(diǎn)47 m 處，CFC-11 廢氣的落地質(zhì)量濃度最大值為15.47 mg/m3；對照基線水平（6.67 mg/m3），在距離污染源約1 ～ 275 m范圍內(nèi)，CFC-11 的落地質(zhì)量濃度高于基線水平，累計造成體積為4.57×108m3空氣中CFC-11 含量超過基線水平； 在距離污染源約10～110 m 范圍內(nèi)，CFC-11 的落地質(zhì)量濃度大于10 mg/m3，超出前蘇聯(lián)CH 245—71《居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最大允許濃度》 的規(guī)定，累計造成體積為3.05×108m3空氣中CFC-11 含量超過上述排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 生態(tài)環(huán)境損害價值量化

2.5.1 選擇量化方法

本案污染物排放事實明確，但CFC-11 排入空氣后已稀釋擴(kuò)散，難以通過修復(fù)或恢復(fù)工程完全恢復(fù)，宜采用虛擬治理成本法評估其生態(tài)環(huán)境損害[12-14]。 虛擬治理成本法主要基于排放前污染物的治理水平來表征其環(huán)境損害，但無法真實反映其排放后對環(huán)境的損害后果； 而替代等值分析法可將恢復(fù)行動所產(chǎn)生的環(huán)境價值貼現(xiàn)與受損環(huán)境的價值貼現(xiàn)建立等量關(guān)系，相對更貼近損害后果，因此，可采用替代等值分析法進(jìn)行對比研究。

2.5.2 基于虛擬治理成本法鑒定評估研究

2.5.2.1 治理方法

由于處理CFC-11 廢氣的研究鮮有報道，而目前治理同類廢氣主要以活性炭吸附為主，故選擇活性炭吸附治理方法。

2.5.2.2 吸附塔設(shè)計風(fēng)量

活性炭吸附塔設(shè)計去除率為90%，采用三級吸附對CFC-11 進(jìn)行收集處理，在理想狀態(tài)下三級吸附的設(shè)計去除率為99.9%。 為保證廢氣得到充分收集，并保證CFC-11 廢氣排放達(dá)標(biāo)，本案該項目設(shè)計風(fēng)量應(yīng)不低于1 515 m3/h。

2.5.2.3 治理成本

（1）活性炭用量及采購費(fèi)用

黏膠基活性炭纖維對CFC-11 的吸附容量為0.788 g/g，全床層的飽和度為65.47%[15]。 常規(guī)活性炭對于CFC-11 的吸附能力，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)中間值約250 mg/g 進(jìn)行計算[16]。 按照三級吸附設(shè)計，每一級的吸附率按90%計[17]。 經(jīng)計算得出吸附塔活性炭用量見表3。

表3 吸附塔活性炭用量kg

市場上常規(guī)活性炭價格為5 900 元/t，則其采購費(fèi)用為10.36 萬元。

（2）廢活性炭處置費(fèi)用

吸附飽和后的廢活性炭需按照工業(yè)危險廢物處置，處置價格為3 500 元/t。 吸附后廢活性炭的總質(zhì)量為20.61 t，綜合考慮再生利用價值后的處置費(fèi)用為7.21 萬元。

（3）設(shè)備折舊費(fèi)用

活性炭吸附廢氣處置設(shè)備的成本費(fèi)用為10萬元/套，安裝費(fèi)和調(diào)試費(fèi)用按照設(shè)備成本的10%計算，設(shè)備成本為11 萬元。 設(shè)備按照8 a 折舊，排放CFC-11 時間共計1.67 a，由此計算出設(shè)備折舊費(fèi)為2.29 萬元。

（4）日常運(yùn)行費(fèi)用

日常運(yùn)行費(fèi)用（包括人工、電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等）約3.00 萬元/a，由此計算出1.67 a 的日常運(yùn)行費(fèi)用為5.01 萬元。

（5）治理成本

經(jīng)計算，治理質(zhì)量為3.05 t CFC-11 的費(fèi)用為24.87 萬元。

2.5.2.4 生態(tài)環(huán)境損害價值量化

環(huán)境空氣敏感系數(shù)見表4[18]。

表4 環(huán)境功能敏感系數(shù)

根據(jù)企業(yè)環(huán)境影響報告書及所在區(qū)域執(zhí)行GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級標(biāo)準(zhǔn)，選擇環(huán)境功能敏感系數(shù)為3。 經(jīng)計算，基于虛擬治理成本法的生態(tài)環(huán)境損害值為74.64 萬元，折合成CFC-11 約24.48 萬元/t。此鑒定結(jié)論已被法院采信。

2.5.3 基于替代等值分析法鑒定評估

CFC-11 的100 a 全球升溫潛能值 （GWP）為4 750，其排放造成的溫室效應(yīng)是二氧化碳的4 750倍。根據(jù)上海環(huán)境能源交易所的發(fā)布數(shù)據(jù)，截至今年，全國碳市場碳排放配額（CEA）累計成交量為2.30 × 108t，累計成交額為1.05 × 106萬元（平均碳排放配額成交價為45.6 元/ t）。

基于替代等值分析方法，以平均碳排放配額成交價計算，3.05 t CFC-11 造成的生態(tài)環(huán)境損害值為66.06 萬元，折合CFC-11 為21.66 萬元/t。

2.5.4 虛擬治理成本法和替代等值分析法對比

采用虛擬治理成本法評估得出生態(tài)環(huán)境損害值為74.64 萬元，折合CFC-11 為24.47 萬元/t；采用替代等值法評估得出生態(tài)環(huán)境損害值為66.06萬元，折合CFC-11 為21.66 萬元/t； 兩者相差11.5%。

CFC-11 的消耗臭氧潛能值（ODP）為1，通過虛擬治理成本法計算結(jié)果反算，ODP 對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境損害值為24.48 萬元/t；100 a 全球升溫潛能值（GWP）為4 750，GWP 對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境損害值為45.6 元/t。

以上評估數(shù)據(jù)和方法可為ODP 和GWP 代表的生態(tài)環(huán)境價值換算及具有不同ODP 和GWP 的受控消耗臭氧層物質(zhì)的生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估提供參考。

3 結(jié)論

（1）CFC-11 屬受控消耗臭氧層物質(zhì)，故為有害物質(zhì)，排放CFC-11 將消耗臭氧層、改變大氣環(huán)境和造成生態(tài)環(huán)境損害。

（2）某保溫材料有限公司非法購買使用849.5 t CFC-11。 經(jīng)計算，排入空氣環(huán)境的CFC-11 質(zhì)量為3.05 t 。CFC-11 的最小排放質(zhì)量濃度為933 mg/m3，累計造成體積為4.57 × 108m3空氣中CFC-11 質(zhì)量濃度超過基線水平（6.67 mg/m3）。

（3）采用虛擬治理成本法評估其生態(tài)環(huán)境損害值為74.64 萬元，折合ODP 為24.48 萬元/t；采用替代等值法評估其生態(tài)環(huán)境損害值為66.06 萬元，折合GWP 為45.6 元/t。

（4）CFC-11 在聚氨酯生產(chǎn)過程的作用是發(fā)泡劑，其半衰期為52 ～207 a，遠(yuǎn)超其產(chǎn)品使用壽命；其生命周期包括白料生產(chǎn)、聚氨酯硬泡生產(chǎn)、成品使用和棄置回收4 個階段，每個階段均存在釋放進(jìn)入空氣環(huán)境并造成生態(tài)環(huán)境損害的風(fēng)險。