中國(guó)生活垃圾焚燒環(huán)境損害成本研究

摘要：環(huán)境損害成本分析可以衡量人類活動(dòng)造成的污染對(duì)最終主體的影響。目前，我國(guó)生活垃圾焚燒（MSWI）所造成的環(huán)境損害成本仍不清楚。作者基于環(huán)境損害模型（LIME-3）對(duì)中國(guó)MSWI 所產(chǎn)生的環(huán)境損害成本進(jìn)行了研究，包括初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）、社會(huì)資產(chǎn)（SA）、生物多樣性（BIO）和人體健康（HH）四個(gè)端點(diǎn)影響類別，并分析了時(shí)空分布和影響因素等。結(jié)果顯示，2004～2019年，中國(guó) MSWI 的環(huán)境損害總成本分別為133、54、23、5億美元，SA（61%）gt;HH（25%）gt;BIO（11%）gt;NPP（3%），華東地區(qū)占比最大，西南以及華中地區(qū)增長(zhǎng)趨勢(shì)比較明顯。這些結(jié)果可以為整個(gè)中國(guó)生活垃圾管理系統(tǒng)以及地區(qū)特定廢物的管理政策制定提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：生活垃圾焚燒；LIME-3模型；環(huán)境損害成本

中圖分類號(hào)：X705""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1009-3583（2024）-0074-04

Study on the Environmental Damage Cost of Domestic Waste Incineration in China

LUO Huan1 ， HUANG Yuan-dong1 ， LI Bin1 ， WANG Guo-rui1 ， CHEN Xiao-Jia1， 2*

（1.School of Environment and Architecture， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China;2. a. Collab-orative Innovation Center of Atmospheric Environment and Equipment Technology， b. Key Laboratory of High Technology Researchon Atmospheric Environment Monitoring and Pollution Control of Jiangsu Province， c. School of Environmental Science and Engineer-ing， Nanjing University of Information Science amp; Technology， Nanjing 210044， China）

Abstract： Environmental damage cost analysis can measure the impact of pollution caused by human activities on the final subject from an endpoint perspective. At present， the environmental damage cost caused by municipal solid waste incineration （MSWI） in China is still unclear. Based on the LIME-3 model， the environmental damage cost caused by MSWI in China was studied， including four end- point impact categories of primary productivity （NPP）， social assets （SA）， biodiversity （BIO） and human health （HH）. The Spatial-tem- poral distribution and influencing factors were analyzed. The results show that from 2004 to 2019， the environmental damage cost of MSWI in China was 13.3 billion， 5.4 billion， 2.3 billion and 500 million US dollars respectively， SA （61%）gt;HH （25%）gt;BIO （11%）gt; NPP （3%）. East China has the largest proportion and the growth trend in Southwest and Middle China were most obvious. These results can provide support from the overall Chinese MSW management system and the formulation of specific waste management policies in specific regions.

keywords： municipal solid waste incineration; LIME-3 model; environmental damage cost

由于生活垃圾量的快速增長(zhǎng)，城市固體廢物管理面臨挑戰(zhàn)。我國(guó)生活垃圾無害化處理方法主要有填埋、焚燒和堆肥等，但是無論哪種處理方法都會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生一些負(fù)面影響。2020年，我國(guó)生活垃圾清運(yùn)量23511.7萬噸，無害化處理率達(dá)到99.7%，而焚燒所占比例為62.3%，相比于2004年的4.9%上升了57.4%[1]，這說明生活垃圾焚燒在未來的垃圾無害化處理中有著越來越重要的地位。所以，分析垃圾焚燒對(duì)環(huán)境和人體的影響是有必要的。

生命周期影響評(píng)估（LCIA）可以從終點(diǎn)的角度定量衡量產(chǎn)品和服務(wù)系統(tǒng)整個(gè)生命周期對(duì)環(huán)境的影響，貨幣化可以使結(jié)果更加透明[2]。近年來，越來越多的研究人員關(guān)注從終點(diǎn)的角度來評(píng)估產(chǎn)品或服務(wù)所造成的環(huán)境損害成本。書保仁[3]等基于 LIME 模型比較了垃圾填埋場(chǎng)和焚燒的環(huán)境損害成本，發(fā)現(xiàn)垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)指數(shù)大于焚燒。LIU [4] 等利用 LIME-3模型評(píng)估了上海市城市生活垃圾處理的環(huán)境損害成本，結(jié)果顯示，2014～2018年初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）、社會(huì)資產(chǎn)（SA）、生物多樣性（BIO）和人類健康（HH）的環(huán)境損害成本分別為113.7、116.9、140.0、144.0和1.708億美元。但這些研究多主要集中于以某個(gè)城市作為評(píng)估對(duì)象，不能全面地反映我國(guó)現(xiàn)狀。

為了更全面和準(zhǔn)確地評(píng)估我國(guó)生活垃圾焚燒處理對(duì)環(huán)境和人體帶來的影響，本研究計(jì)算了2004～2019年生活垃圾焚燒的環(huán)境損害成本，并分析了時(shí)空變化特征和影響因素，這些結(jié)果可以為整個(gè)中國(guó)生活垃圾管理政策的制定提供數(shù)據(jù)支撐。

1研究方法

1.1物理模型

LIME 模型（生命周期基于端點(diǎn)建模的影響評(píng)估方法），是一種以損壞為導(dǎo)向的 LCIA 方法，用于量化事件引起的環(huán)境影響，并且具有高度的透明度[2]。 LIME 適用于 LCIA 方法的三個(gè)因素：（1）表征，（2）損害評(píng)估，（3）加權(quán)。積分因子（IF）[5]通過損傷因子（DF）乘以加權(quán)因子（WF）得到，總環(huán)境損害成本I 的積分結(jié)果用公式（1）（2）表示。

式中，lnv（X）表示污染物 X 的清單數(shù)據(jù)。

1.2清單計(jì)算

1.2.1 SO2、NOx 排放清單計(jì)算

在本研究中，結(jié)合省級(jí)生活垃圾焚燒量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，收集不同年份、不同焚燒爐型和煙氣凈化裝置的排放因子。本研究采用排放因子法計(jì)算2004～2019年我國(guó)垃圾焚燒所產(chǎn)生的 SO2和 NOx 排放量，算法公式如（3）所示[6， 7]：

式中，ET 為 SO2、NOx 的排放量，單位為噸；A 為垃圾焚燒量（萬噸/年）；CEF為污染物綜合排放因子（克/噸）[6-10]；j 為焚燒爐類型（GFI 為爐排爐焚燒爐、 FBI 為流化床焚燒爐）；i 為省份；t 為年份。

1.2.2 CO2排放清單計(jì)算

編制地方溫室氣體排放清單時(shí)參考的指南主要有《IPCC 2006年國(guó)家溫室氣體清單指南》，計(jì)算方法如公式（4）[11]。

式中，ICO2為CO2排放量（萬噸/年）；MSW為生活垃圾焚燒濕重的總量（萬噸/年）；f為組分j 的含量（%）；d m為干物質(zhì)成分j 中的比例（%）；ce為干物質(zhì)中碳的比例（%）；Fce是化石碳的比例（%）；of 為氧化因子。

2 結(jié)果與討論

2.1清單結(jié)果分析

排放清單作為排放特征的綜合反映，對(duì)制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、排放標(biāo)準(zhǔn)和污染治理戰(zhàn)略具有重要意義，2004～2019年我國(guó)生活垃圾焚燒 SO2、NOX、CO2的歷史排放趨勢(shì)如圖1所示。2019年SO2、NOX、CO2分別排放了1.2、4.06、4254萬噸，CO2的排放處于逐年上升趨勢(shì)，SO2、NOX 排放量在2014年以前逐年上升，2014年達(dá)到峰值或增長(zhǎng)速度減慢，2016年后趨于穩(wěn)定。這種排放趨勢(shì)與《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485-2014）的有效時(shí)間正好一致，2014年新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施促進(jìn)了MSWI 空氣污染控制設(shè)備的升級(jí)，同時(shí)提高了焚燒爐的管理水平，從而減少了空氣污染物的排放。

2.2環(huán)境損害總成本分析

環(huán)境損害總成本可表示生活垃圾焚燒多年后對(duì)環(huán)境的累積效應(yīng)，2004～2019年環(huán)境損害總成本如圖2所示，在研究的四個(gè)保障主體（SA、HH、BIO、NPP）中，2004～2019年16年我國(guó)生活垃圾焚燒的環(huán)境損害總成本分別為133、55、23、5億美元，其中 SA（61%）gt; HH（25%）gt;BIO（11%）gt;NPP（3%），四個(gè)類別中 SA損害成本較大，是重點(diǎn)控制對(duì)象。

2.3時(shí)空變化特征分析

2.3.1時(shí)間特征

2004～2019年每種保障主體（SA 、HH 、BIO、 NPP）的變化趨勢(shì)如圖3所示。2004年各成本分別為0.83、0.58、0.13、0.03億美元，2019年增長(zhǎng)到了23.14、6.46、4.09、0.94億美元，環(huán)境損害成本隨著焚燒量的增加迅速增加。但是從成本所占比例的年變化來分析，HH 所占比例逐年下降，從37%下降到19%；而 SA 占比一直在增加，從53%增加到67%。所以，控制總成本的增長(zhǎng)應(yīng)先控制 SA。

2.3.2空間特征

2004～2019年我國(guó)環(huán)境損害成本的空間分布如圖4所示，華東和華南等沿海地區(qū)分布比較集中，這與其垃圾處理量密切相關(guān)。2019年不同地區(qū)的損害成本分布為華東（15.87億美元）、華南（6.13億美元）、華北（3.88億美元）、西南（4.02億美元）、華中（2.80億美元）、東北（1.36億美元）、西北（5.69億美元），這一分布特征與這些地區(qū)的垃圾焚燒量基本一致，2019年華東地區(qū)的垃圾焚燒量占了全國(guó)的51%，其損害成本占了全國(guó)的46%。西南以及華中地區(qū)從2004～2019年損害成本占比明顯上升。西南從5%增加到了11%，華中從2%增長(zhǎng)到9%。這主要與兩地區(qū)近年來垃圾焚燒量的增長(zhǎng)速度有關(guān)。

2.4影響因素

2.4.1焚燒量

垃圾焚燒量是影響環(huán)境損害成本最主要的因素，焚燒每噸垃圾所造成的環(huán)境損害成本為30.87美元，其中 SA 為18.98美元/噸，HH 為7.82美元/噸， BIO 為3.29美元/噸，NPP 為0.77美元/噸。我國(guó)生活垃圾焚燒量從2004年的448.9萬噸增長(zhǎng)到2019年的12148.6萬噸，增長(zhǎng)了26倍，但可以看出HH 的單位損害成本隨著焚燒量的增加呈下降趨勢(shì)，這可能是由于焚燒技術(shù)的升級(jí)、凈化裝置的優(yōu)化以及排放標(biāo)準(zhǔn)的提高使污染物的排放得到了有效控制，所以對(duì)人體健康的影響也逐漸減小。

2.4.2排放量和垃圾組成成分

環(huán)境損害成本的影響因素如圖5所示。在四個(gè)端點(diǎn)的影響中，SA、NPP 主要受垃圾組成成分的影響，CO2對(duì) BIO 的貢獻(xiàn)最大，HH 同時(shí)受 SO2和 CO2 的影響。食品垃圾、塑料和橡膠對(duì) SA 和 NPP 這兩種損害成本的影響較大。2019年食品垃圾、塑料和橡膠的SA 損害成本分別為12億美元和3.2億美元。 SA、NPP 中的食物垃圾對(duì)總成本的貢獻(xiàn)率為54%，而東北和華東地區(qū)垃圾中的食品垃圾比例較高，尤其是華東地區(qū)達(dá)到了64.5%，所以從源頭將食品垃圾進(jìn)行分類顯得格外重要。

3結(jié)論

基于LIME 模型對(duì)中國(guó)生活垃圾焚燒產(chǎn)生的環(huán)境損害成本進(jìn)行了研究，研究包括初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）、社會(huì)資產(chǎn)（SA）、生物多樣性（BIO）和人體健康（HH）四個(gè)端點(diǎn)影響類別，分析了環(huán)境損害成本的時(shí)間、空間分布和影響因素等，得出以下主要結(jié)論。

（1）2004～2019年，中國(guó)生活垃圾焚燒造成的環(huán)境損害總成本分別為133、54、23、5億美元。SA （61%）gt;HH（25%）gt;BIO（11%）gt;NPP（3%），SA 的比重在不斷上升，應(yīng)重點(diǎn)控制其增長(zhǎng)。

（2）華東地區(qū)占比最大，西南以及華中地區(qū)增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，應(yīng)優(yōu)先控制華東地區(qū)，重點(diǎn)關(guān)注西南和華中地區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)。

（3）HH 的單位損害成本在近些年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，主要是由于焚燒技術(shù)的升級(jí)、凈化裝置的優(yōu)化以及排放標(biāo)準(zhǔn)的提高使污染物的排放得到了有效控制，所以對(duì)人體健康的影響也逐漸減小。

（4）CO2對(duì) BIO 和 HH 的貢獻(xiàn)率都比較高，同時(shí) HH 還受到 SO2的影響，另外，食品垃圾對(duì) SA、NPP 的貢獻(xiàn)率相較于其他垃圾組分超過了總體的一半，達(dá)到54%，所以推行垃圾分類，從源頭分離食品垃圾顯得格外重要。

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（責(zé)任編輯：朱彬）