污染土壤風(fēng)險管控中碳效應(yīng)核算方法及案例研究

中圖分類號： Q938.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)20-0030-

Abstract:Basedonacomprehensivelifecycleasessment(LCA)forcontaminatedsoilriskmanagementandcontrol，the boundariesforcarbonemissionaountingweredelineated，andacorespondingcarbonemissioncalculationmethodologywas proposed.Theprimarysourcesofcarbonemisionsidentifiedincludetheproductionandtransportationofbariermaterials， infrastructuredevelopment，andtheexecutionofengineringworks.Utlizingtheproposedcarbonemissoncalculation methodology，anevaluationofthecarbonemisionsassociatedwiththeriskmanagementandcontrolofcontaminatedsoilata non-ferrousmetalprocessingfacityinLiaoningwasconducted.Theresultsindicatethatthetotalcarbonemissonsforthe projectamountto4402.172metrictons，withthecarbonemisionsforisolatingonecubicmeterofcontaminatedsoilbeing 22.8kg.Thestudy'sfindingsrevealthattheproductionofbarrermaterialsisthepredominantsourceofcarbonemissionsinthe risk management and control process，constituting 87.65 % of the total carbon emissions.Following this，the project implementation phasecontributessignificantly，withcarbonemisionsprimarilystemmingfromtheenergyconsumptionofconstructionmachinery， amounting to 410.428 metric tons and accounting for 9.32% of the total emissions.Conversely，the infrastructure development phase generates the least carbon emissions，totaling 119.O24 metric tons，which accounts for 3.03% of the total emissions.

Keywords: life cycle assessment (LCA); carbon emission; risk management; risk management of contaminated soil; barrier materials

我國為積極應(yīng)對全球氣候變化，已確立了一項國家戰(zhàn)略目標(biāo)，即在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，并在2060年前達(dá)成碳中和。這一戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)對于全球氣候治理具有重要意義，并為我國低碳轉(zhuǎn)型提供了明確方向。為實現(xiàn)低碳發(fā)展戰(zhàn)略，科學(xué)制定減排目標(biāo)并優(yōu)化減排措施，對各行業(yè)碳排放量的精準(zhǔn)量化至關(guān)重要。目前，碳排放核算方法主要分為以下幾類：基于終端消耗的核算方法、基于全生命周期的核算方法及投入產(chǎn)出法。其中，基于全生命周期的碳排放核算方法(LifeCycleAssessment，LCA)通過系統(tǒng)邊界的界定、清單分析（LifeCycleInventory，LCI）及影響評價(LifeCycle Impact Assessment，LCIA)3個核心步驟，以過程分析為基礎(chǔ)，依據(jù)研究對象在其生命周期內(nèi)的輸人與輸出數(shù)據(jù)清單，量化其全生命周期內(nèi)的碳排放量[3-4]。LCA方法因其系統(tǒng)性和全面性，能夠有效識別和量化產(chǎn)品或過程在其整個生命周期內(nèi)的環(huán)境影響，已成為當(dāng)前碳排放核算領(lǐng)域的主流方法。此外，LCA方法還得到了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的認(rèn)可，并制定了ISO14040《環(huán)境管理生命周期評價原則與框架》和IS014044《環(huán)境管理 生命周期評價 要求與指南》標(biāo)準(zhǔn)，為LCA的實施提供了規(guī)范和指導(dǎo)。在具體應(yīng)用中，LCA方法不僅適用于產(chǎn)品碳足跡的計算，還廣泛應(yīng)用于政策制定、環(huán)境管理和企業(yè)決策等多個領(lǐng)域。

本研究以某風(fēng)險管控項目作為研究目標(biāo)，采用基于過程的清單分析方法（Process-based InventoryAnalysis），對碳排放核算邊界進(jìn)行系統(tǒng)性識別與界定，并建立適用于污染土壤風(fēng)險管控的碳排放量化模型。該模型全面涵蓋污染土壤的采集、運輸環(huán)節(jié)，以及阻隔材料的制備、運輸與養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵工序的碳排放源。同時，結(jié)合生命周期評價(LCA）方法，深人分析能源消耗、原材料使用等環(huán)節(jié)的間接排放因素。在此基礎(chǔ)上，依托具體的穩(wěn)定化實體工程項目，應(yīng)用所建立的量化模型，對項目全生命周期內(nèi)的碳排放進(jìn)行精確核算。

1碳核算流程

1.1核算邊界的確定

污染土壤風(fēng)險管控碳排放核算的范圍包括阻隔材料生產(chǎn)運輸?shù)奶寂欧?、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段碳排放、工程實施階段碳排放、效果評估階段碳排放和監(jiān)測階段碳排放(表1)。因效果評估及監(jiān)測階段碳效應(yīng)占比極小，因此，在本研究中不予考慮。

1.2碳效應(yīng)核算方法

清單分析是一種系統(tǒng)化的方法，旨在將土壤風(fēng)險管控全生命周期內(nèi)復(fù)雜的物質(zhì)流和能量流等環(huán)境物質(zhì)表現(xiàn)進(jìn)行簡化和定量化的處理6-7。這種方法通過識別、量化并評估產(chǎn)品或過程在其整個生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響，為決策者提供科學(xué)依據(jù)。清單分析根據(jù)其分析路徑的不同，主要分為3類：基于過程的清單分析、基于投入與產(chǎn)出的清單分析及混合清單分析。與其他2種方法相比，基于過程的清單分析通過詳細(xì)追蹤和分析產(chǎn)品或過程在每個階段的具體物質(zhì)和能量流動，來計算其環(huán)境影響。這種方法的優(yōu)勢在于能夠全面覆蓋產(chǎn)品或過程的所有階段，從原材料獲取、生產(chǎn)制造、使用到廢棄處置，提供詳細(xì)的生命周期視角；通過直接測量和計算每個階段的輸入和輸出數(shù)據(jù)，能夠較為準(zhǔn)確地量化環(huán)境影響，特別是對于材料生產(chǎn)和施工階段的碳排放計算具有較高的精度；提供了詳細(xì)的流程圖和數(shù)據(jù)來源，便于驗證和重復(fù)計算，增強了結(jié)果的可信度。

因此，本研究采用全生命周期方法中的基于過程的清單分析法和排放系數(shù)法來計算污染土壤風(fēng)險管控全過程的碳排放。通過人員訪談、文獻(xiàn)調(diào)研及項目資料梳理，得出污染土壤風(fēng)險管控全生命周期基于過程的清單分析，具體內(nèi)容如圖1所示。

基于污染土壤風(fēng)險管控全生命周期碳排放核算邊界和清單分析，可將污染土壤風(fēng)險管控碳排放計算模型構(gòu)建如下

CE=CE1+CE2+CE3，

式中： CE 為污染土壤風(fēng)險管控全生命周期總碳排放量； CE1，CE2，CE3 分別為污染土風(fēng)險管控全生命周期3個階段的碳排放量。

2 案例分析

2.1 工程概況

選取遼寧某有色金屬加工廠作為研究對象，其占地面積為 141×10⁴m² ，其中生產(chǎn)區(qū)占地面積約 65×10⁴m² 污染介質(zhì)為土壤，污染類型為重金屬（砷、鎳、鉛、銅、鎘)和多環(huán)芳烴(萘、苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a）芘、芘并 ^{1，2，3-c，d)} 芘、二苯并 ^′(a，h) 蒽）；污染土壤污染深度為 0～7m ，修復(fù)面積為 28.87×10⁴m² 污染土方量為 17.52×10⁴m³ ；該地塊采用風(fēng)險管控方式進(jìn)行治理。

該工程涉及到的阻隔區(qū)建設(shè)共計開挖土方量為20.43×10⁴m³ ；阻隔區(qū)底部及邊坡防滲材料(兩布一膜)鋪設(shè)工程量為 5.76×10⁴m² ;污染土清挖和阻隔填埋方量均為 19.35×10⁴m³ ;頂部防滲材料(兩布一膜)鋪設(shè)工程量為 5.4×10⁴m² ；基坑回填方量為 20.43×10⁴m³ ，黏土回填方量為 2.15×10⁴m³ ，礫石鋪設(shè)方量為 1.29×10⁴m³ 種植土鋪設(shè)方量為 2.15×10⁴m³

2.2阻隔材料生產(chǎn)及運輸階段碳效應(yīng)核算

該階段產(chǎn)生的碳排放量因阻隔材料的種類和數(shù)量而不同。該階段產(chǎn)生的碳排放量分為阻隔材料原材料生產(chǎn)產(chǎn)生的碳排放量及運輸過程產(chǎn)生的碳排放量。阻隔材料的生產(chǎn)及運輸階段碳排放量的計算公式為

CE1=CE11+CE12 ， (2)式中：CE11為阻隔材料原材料產(chǎn)生的碳排放量；CE12為阻隔材料運輸過程運輸工具能源消耗產(chǎn)生的碳排放量。

根據(jù)施工記錄，本項目共使用阻隔材料（兩布一膜)總計 11.16×10⁴m² ，共計 292.95t ，其中土工布為133.92t ，HDPE膜為 159.03t ，供應(yīng)商為山東某環(huán)保材料公司，運輸距離為 892km 。根據(jù)《中國產(chǎn)品全生命周期溫室氣體排放系數(shù)集(2022)》，土工布的二氧化碳排放系數(shù)為 25.7tCO_2-ep/t ，根據(jù)GB/T51366—2019《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》，HDPE膜的二氧化碳排放系數(shù)為2.62tCO_2-eq/t^[8] ，計算得出CE11為 3858.4t_? 。阻隔材料從供貨廠家至項目現(xiàn)場，采用 17.5m 掛車運輸，滿載油耗為 51L/100km ，空載油耗為 36L/100km ，柴油密度為 0.85kg/L ，由此算得滿載時柴油的能耗為 0.4335kg/km ?？蛰d時柴油的消耗為 0.306kg/km 。其中，柴油的二氧化碳排放系數(shù)為 2.171kgCO_2-eq/kg₀ 總計運輸10車，計算得出阻隔材料運輸產(chǎn)生的碳排放量為 CE12=14.32t ，因此，阻隔材料生產(chǎn)及運輸階段總計產(chǎn)生的碳排放量CE1為 3872.72t_o

2.3基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段碳效應(yīng)核算

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段碳排放來源主要為基礎(chǔ)設(shè)施建材消耗、材料運輸過程和建設(shè)施工機械的能源消耗。因此，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段總碳排放量的計算公式為

CE2=CE21+CE22+CE23

式中：CE2為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段產(chǎn)生的總碳排放量；CE21為該階段材料消耗產(chǎn)生的碳排放量；CE22為施工機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放量；CE23為該階段材料運輸能源消耗產(chǎn)生的碳排放量?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段施工機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放量可根據(jù)現(xiàn)場施工記錄統(tǒng)計每種機械使用臺班數(shù)、每臺班消耗能源的種類與數(shù)量，整理歸納各機械的能耗量。各機械的能耗量與各種能源碳排放因子相乘即可得到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段施工機械的碳排放量。

根據(jù)施工資料，本階段的主要工作為 4000m² 的場地平整及硬化，采用CAT330挖掘機作業(yè)，共計使用15個臺班，柴油消耗量為 555L ，柴油密度為 0.85kg/L 對應(yīng)柴油消耗量為 471.75kg ，二氧化碳排放量為1.024t ；采用C30混凝土，總合計 400m³ ，通過水泥攪拌車運輸至場內(nèi)，運距為 17km ，單車運載量為 15m³ 共計運輸27次，空載時油耗為 16L/100km ，滿載時油耗為 36L/100km ，總計柴油消耗量為 238.68L ，柴油密度為 0.85kg/L ，則柴油的用量為 202.878kg ，對應(yīng)的二氧化碳排放量為 440.45kg_o C30混凝土二氧化碳排放系數(shù)為 295kgCO₂/m³ ，對應(yīng)的二氧化碳排放量為 118t 綜上，本階段二氧化碳排放量為 119.024tΩ 。

2.4 工程實施階段碳效應(yīng)核算

工程實施階段碳排放的主要來源為污染土壤開挖、阻隔區(qū)建設(shè)期間土方開挖、污染土壤場內(nèi)運輸過程現(xiàn)場施工機械的能源消耗。因此，工程實施階段總碳排放量計算公式為

CE3=CE31+CE32+CE33+CE34+CE35+CE36， (4)式中：CE31為污染區(qū)域及阻隔區(qū)建設(shè)區(qū)土壤開挖機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放量；CE32為阻隔區(qū)建設(shè)期王方轉(zhuǎn)運機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放量；CE33為土方回填運輸能源消耗產(chǎn)生的碳排放量，該階段碳排放量來源主要為挖掘機攤鋪作業(yè)能源消耗及土方車運輸產(chǎn)生的能源消耗；CE34為阻隔區(qū)內(nèi)土方回填后壓實機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放； CE35 為阻隔區(qū)上部結(jié)構(gòu)中黏土及種植土運輸能源消耗所產(chǎn)生的碳效應(yīng);CE36為阻隔區(qū)上部結(jié)構(gòu)中礫石運輸能源消耗所產(chǎn)生的碳效應(yīng)。各階段能源消耗見表2。

根據(jù)工程量梳理得知，本項目在土方開挖階段采用CAT330挖掘機作業(yè)，柴油用量為 51074.8kg ，土方回填作業(yè)柴油消耗量為 54597.2kg ，阻隔區(qū)建設(shè)期間土方運輸柴油消耗量為 4678.4kg ，污染土運輸至阻隔區(qū)期間土方車柴油消耗量為 4138.82kg ，阻隔區(qū)上部結(jié)構(gòu)中黏土和所需種植土運輸土方車消耗的柴油量合計為 21857.92kg ，阻隔區(qū)分層壓實柴油消耗量為 2992kg ，礫石運輸階段柴油消耗量為 8255.2kg 綜上，按照柴油的二氧化碳排放系數(shù)為 2.171kgCO_2-ep/kg 計算得出污染區(qū)域及阻隔區(qū)建設(shè)區(qū)土壤開挖機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放量 CE31=110.883t ；阻隔區(qū)建設(shè)期土方轉(zhuǎn)運機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放量 CE32= 10.157t ，土方回填運輸能源消耗產(chǎn)生的碳排放量CE33=217.516t ；阻隔區(qū)內(nèi)王方回填后壓實機械能源消耗產(chǎn)生的碳排放 CE34=6.496t ；阻隔區(qū)上部結(jié)構(gòu)中黏土和種植土運輸能源消耗所產(chǎn)生的碳效應(yīng) CE35= 47.454t ；阻隔區(qū)上部結(jié)構(gòu)中礫石運輸能源消耗所產(chǎn)生的碳效應(yīng) CE36=17.922t_c 。綜上，該階段共產(chǎn)生二氧化碳排放量總計 410.428t_?

2.5風(fēng)險管控碳效應(yīng)分析

通過對項自實施過程所涉及的阻隔材料生產(chǎn)運輸?shù)奶寂欧?、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段碳排放、工程實施階段碳排放進(jìn)行核算得出，本項目的實施共產(chǎn)生碳排放4402.172t ，其中在阻隔材料生產(chǎn)及運輸階段的碳排量最高，達(dá)到了 3872.72t ，原材料生產(chǎn)造成的碳排量高達(dá) 3858.7t ，占該階段碳排放量的 99.64% ，占總碳排放量的 87.65% 。其次是工程實施階段，其碳排放來源主要為施工機械的能源消耗，共計產(chǎn)生碳排放410.428t ，占總碳排放量的 9.32% 。而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段碳效應(yīng)排放量最小，為 119.024t ，占總碳排放量的3.03% 。本項目共阻隔污染土壤 19.35×10⁴m³ ，計算得出阻隔每立方米污染土壤的碳排放量為 22.8kg 。

3結(jié)論

本研究采用全生命周期方法中基于過程的清單分析法和排放系數(shù)法來計算污染土壤風(fēng)險管控全過程的碳排放，測算得出本工程共產(chǎn)生碳排放量為4402.172t 0

通過核算污染土壤風(fēng)險管控項目各個階段的碳效應(yīng)可知，在阻隔材料生產(chǎn)及運輸階段的碳排量最高，達(dá)到了 3872.72t ，原材料生產(chǎn)造成的碳排量高達(dá)3858.7t ，占該階段碳排放量的 99.64% ，占總碳排放量的87.65% ；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段碳效應(yīng)排放量為 119.024tΩ 其中原材料生產(chǎn)造成的碳排放量為 118t ，占比為99.14% ；在工程實施階段，其碳排放來源主要為施工

通過核算各階段的碳效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)原材料生產(chǎn)過程是碳排放的主要來源，工程機械因消耗能源產(chǎn)生的碳排放相對較低。

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