基于LCA的某垃圾焚烧厂大气污染物的环境影响分析

张雄健

摘  要：基于LCA的思想，该文研究了导致外部变暖的大气污染物PM2.5、SO2、NO2、CO、CO2、HCl、汞、二噁英、NH3、H2S、铅、镉和铬，面积25 km2。全球变暖（GWP）、酸化（AP）、富营养化（EP）、生态毒性（ETP）以及光化学臭氧合成（POCP）的贡献和分析。结果表明，拟建项目生产的气态物质对环境的总环境影响潜值为8.98×10-2，其中POCP（3.93×10-2）>GWP（2.27×10-2）>AP（1.49×10-2）>EP（1.26×10-2）>ETP（1.03×10-7），空气污染物PM2.5、SO2、NO2、CO、CO2、HCl、汞、铅、二噁英、NH3、H2S、铅、镉和铬物质中，CO2和NOx对环境的影响更大，应重点预防和控制。

关键词：垃圾焚烧  大气污染物  环境影响  评价

中图分类号：X51                             文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）03（c）-0107-03

Environmental Impact Analysis of Air Pollutants in a Waste Incineration Plant Based on LCA

ZHANG Xiongjian

（Guangdong Living Environment Harmless Treatment Center Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong Province， 510405  China）

Abstract： Based on the idea of LCA， this paper analyzes the contribution of PM2.5， SO2， NO2， CO， CO2， HCl， mercury， dioxin， NH3， H2S， lead， cadmium and chromium to global warming （GWP）， acidification （AP）， eutrophication （EP）， ecotoxicity （ETP） and photochemical ozone synthesis （POCP） outside the surrounding 25 km2 area. The results show that： the total environmental impact potential of gaseous substances produced by the proposed project is 8.99×10-2， among which POCP （3.94×10-2） > GWP （2.28×10-2） > AP （1.50×10-2） > EP （1.27×10-2） > ETP （1.04×10-7）， CO2 and NOx are the most important pollutants in the air pollutants PM2.5， SO2， NO2， CO， CO2， HCl， mercury， lead， dioxin， NH3， H2S， lead， cadmium and chromium produced by the waste treatment plant. It has a great impact on the environment and should be focused on prevention and control.

Key Words： Waste incineration; Air pollutants; Environmental impact; Assessment

采用污染物防护措施后，某垃圾焚烧厂排放的大气污染物全部达标排放，但还需考虑大气污染物排放并扩散后，对周围环境的影响，即还需满足《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）[1]。因此，该文基于LCA的思想分析产生的大气污染物PM2.5、SO2、NO2、CO、CO2、HCl、汞、二噁英、NH3、H2S、铅、镉和铬对周围25 km2区域之外的全球变暖（GWP）、酸化（AP）、富营养化（EP）、生态毒性（ETP）和光化学臭氧合成（POCP）的贡献并分析[2]。

1  大气污染物清单分析

清单分析基本是采用通过LCA软件构建产品系统LCA模型的方式获得的[3]。清单分析可分为资源消耗清单和环境释放清单，资源消耗清单包括非可再生能源、非可再生元素、可再生资源和非可再生资源等;环境排放清单按污染物类型可分为重金属、有机物、无机物、颗粒物和放射性物质等;按排放的区域可分为大气污染物、淡水污染物和陆地污染物等[4]。该研究主要考虑大气污染物输出对环境空气的影响，因此把垃圾焚烧所产生的大气污染物量作为排放清单，具体内容见表1。

2  影响分析

2.1 分类

它是根据环境影响的不同类型对资源消耗清单和清单分析得出的环境排放清单进行分类的过程。根据美国EPA计划、SETAC计划和EDIP计划，该文制定了垃圾焚烧对环境的影响类型，并选择了5种影响类型进行影响分析，如图1所示。

2.2 特征化

特征化是根據分类结果，将相同环境影响类型下的不同物质按照统一的环境影响衡量标准进行量化[5]。采用公式（1）中的方法进行计算。

EF（j）=∑EP（j）i=∑[Qi（j）×EF（j）i]（1）

式（1）中：EF（j）为产品系统对第j种环境影响的特征化值;∑EP（j）i为第j种排放物质对第i种环境影响的特征化值;EF（j）i为第种排放物质对第j种环境影响的相关性系数;Qi为第i种物质的排放量。

2.3 标准化

标准化的目的是对产品系统生命周期中不同类型的环境影响的特征值进行综合分析，以获得数值，即环境负荷，以表明产品对环境的影响程度。系统整个生命周期中的环境，标准化步骤是为每种类型的环境影响选择一个标准化参考值，通过特征值/标准化参考值=标准化值获得一个无量纲值，然后相加以获得环境负荷。

2.4 总环境影响

对每种影响的标准值进行加权以获得潜在的总环境影响值，该文中的权重是使用层次分析法计算得出的。层次分析法比较了不同环境影响的相对重要性，合理分配了各种环境影响的权重，以确保清洁生产评估过程的科学性和准确性，并整合了定量和定性指标的特征状态[6]。分析层次结构过程通常分为5个步骤，执行框架如图2所示。加权和标准化的环境影响评估的结果见表2。

2.5 结果分析与解释

2.5.1 GWP

全球变暖的潜力是一种环境影响，它量化了产品系统生命周期中产生的各种温室气体引起全球变暖的能力，通常以100年为期限。处理厂产生的大气污染物对全球变暖的潜在环境影响是2.27×10-2。其中CO2贡献率最大，占99.26%，CO和NOx的贡献非常少。

2.5.2 AP

酸化潜力是一种对环境的影响，可以量化产品系统生命周期中向环境中排放的SO2、NOx、H2S和其他污染物，从而形成酸雨，导致酸化生态系统。这些污染物主要来自化石燃料和生态系统的燃烧，最有影响的酸化是水和土壤的酸化。处理厂在酸化环境中产生的大气污染物的潜在价值为1.49×10-2。其中，NOx的贡献率最高，为80.92%，其次是SO2，为17.26%，而HCl、NH3和H2S的贡献几乎可以忽略不计。

2.5.3 EP

由于氮和磷的含量过多，水体变成富营养化，从而导致水质污染。处理厂产生的大气污染物对富营养化的环境影响的潜在价值为1.26×10-2。其中NOx贡献率最大，占99.78%，NH3占0.22%。

2.5.4 ETP

指排放的化合物对非人类生命系统的影响，主要是对水系生物和陆地生物的影响。处理厂产生的大气污染物对生态毒性的环境影响潜值为1.03×10-7。其中铬贡献率最大，占93.59%，铅和镉的贡献率均为3.02%，汞的贡献率仅为0.08%。

2.5.5 POCP

处理厂产生的大气污染物对光化学臭氧合成的环境影响潜值为3.93×10-2。其中NOx贡献率最大，占79.86%，CO贡献率为3.13%，SO2贡献率为17.11%。

综上可知，该拟建项目产生的大气污染物的总环境影响潜值为8.98×10-2，其中POCP（3.93×10-2）>GWP（2.27×10-2）>AP（1.49×10-2）>EP（1.26×10-2）>ETP（1.03×10-7），在垃圾处理厂产生的大气污染物PM2.5、SO2、NO2、CO、CO2、HCl、汞、铅、二噁英、NH3和H2S物质中，CO2和NOx对环境影响较大，应重点防控。

3  结语

基于LCA的思想对该拟建项目产生的大气污染物对区域乃至全球的环境影响进行了分析，结果表明：该拟建项目产生的气态物质总环境影响潜值为8.98×10-2，其中POCP（3.93×10-2）>GWP（2.27×10-2）>AP（1.49×10-2）>EP（1.26×10-2）>ETP（1.03×10-7），在垃圾处理场产生的大气污染物PM2.5、SO2、NO2、CO、CO2、HCl、汞、铅、二噁英、NH3、H2S、铅、镉和铬物质中，CO2和NOx对环境影响较大，应重点防控。

参考文献

[1] 李剑颖.城市生活垃圾综合处理工程设计与环境影响评价研究[D].北京化工大学，2020.

[2] 巴凯铭.基于生命周期理论的钢铁烧结烟气超低排放处理技术环境与经济影响评价研究[D].山东大学，2020.

[3] 杨军.分析环境监测在环境影响评价中的重要性[J].环境与发展，2020，32（12）：18-19.

[4] 许晓春，刘湘伟，付京城.水利工程对生态环境的影响后评价体系研究[J].水利水电技术，2020，51（S2）：

322-325.

[5] 刘银洁.地下水环境影响评价若干关键问题分析与对策[J].环境与发展，2020，32（11）：4-5.

[6] 劉畅.基于多因素评价方法的城市道路环境影响评价研究[D].哈尔滨工业大学，2019.