污染評(píng)價(jià)論文:工業(yè)污染的評(píng)價(jià)與比較概述
時(shí)間:2022-02-20 05:10:36
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本文作者:孫鑫寧平唐曉龍易紅宏周連碧張旭工作單位:昆明理工大學(xué)
在過(guò)去的三十多年中,我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式屬于粗獷型,工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠物質(zhì)、資源的投入。為獲取物質(zhì)、原料和資源,在開采、洗(分選)選和冶煉過(guò)程必然產(chǎn)生大量的工業(yè)固體廢物〔13〕。我國(guó)一般大中型露天礦山年剝離量都在數(shù)百萬(wàn)噸以上;地下坑采每年也要產(chǎn)生數(shù)十萬(wàn)噸以上的廢石;在選礦作業(yè)中每選出1噸精礦,平均要產(chǎn)出幾噸或幾十噸的尾礦;每冶煉出1噸金屬平均還要產(chǎn)生出數(shù)噸的冶煉渣。第一次污染源普查結(jié)果表明,2007年我國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量38.52億t,貯存量15.99億t,貯存率為41.5%,工業(yè)固體廢物的大量產(chǎn)生與堆放,造成土地浪費(fèi)、資源浪費(fèi)并帶來(lái)潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)〔14〕。其中包括水污染風(fēng)險(xiǎn)、大氣污染風(fēng)險(xiǎn)、土壤污染風(fēng)險(xiǎn)及生態(tài)污染風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于這些大宗工業(yè)固體廢物的尾礦庫(kù)(渣場(chǎng)),目前國(guó)內(nèi)主要關(guān)注其安全性評(píng)價(jià),如:尹光志等對(duì)尾礦庫(kù)的安全性、穩(wěn)定性進(jìn)行了大量評(píng)價(jià)研究〔15-17〕,但是尚未有一套完整評(píng)價(jià)體系來(lái)評(píng)價(jià)其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法比較繁多,使用較多的有生命周期評(píng)價(jià)法、安全檢查表評(píng)價(jià)法、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法、模糊邏輯評(píng)價(jià)法、層次分析法、統(tǒng)計(jì)分析法、公式評(píng)價(jià)法、圖形疊加法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法、事故致因突變模型評(píng)價(jià)法等。根據(jù)各方法特性和大宗工業(yè)固體廢物污染源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的技術(shù)需求,本文總結(jié)對(duì)比了主要的五種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。生命周期評(píng)價(jià)法(LifeCycleAssessment,LCA)生命周期評(píng)價(jià)法,簡(jiǎn)稱LCA,是一種評(píng)價(jià)潛在環(huán)境影響以及貫穿產(chǎn)品整個(gè)生命周期所用的資源,如原料的獲取、產(chǎn)品的生產(chǎn)、產(chǎn)品的銷售以及廢物管理階段的方法。LCA起源于1969年美國(guó)中西部研究所受可口可樂(lè)委托,對(duì)飲料容器從原材料采掘到廢棄物最終處理的全過(guò)程進(jìn)行的跟蹤與定量分析。20世紀(jì)90年代,LCA受到了廣泛的關(guān)注。由于它的迅速發(fā)展以及各國(guó)對(duì)該方法的需求,誕生LCA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),這也標(biāo)志著LCA發(fā)展成為一套成熟、穩(wěn)定的評(píng)價(jià)方法。各國(guó)也通過(guò)一系列的指導(dǎo)方針和教學(xué)材料為L(zhǎng)CA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一致性和規(guī)范性進(jìn)行了補(bǔ)充完善,其中包括聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署、國(guó)際環(huán)境毒理學(xué)和化學(xué)學(xué)會(huì)以及LCA歐洲委員會(huì)編寫的生命周期倡議書和生命周期數(shù)據(jù)系統(tǒng)〔18〕。LCA通常有四個(gè)步驟:目的與范圍的確定、清單分析、影響評(píng)價(jià)和結(jié)果解釋,其中影響評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。LCA對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期的評(píng)價(jià)是其他評(píng)價(jià)方法所不能達(dá)到的,其范圍廣泛的特點(diǎn)有利于避免問(wèn)題的轉(zhuǎn)化,例如在生命周期中相的轉(zhuǎn)化、區(qū)域的轉(zhuǎn)化以及環(huán)境問(wèn)題的轉(zhuǎn)化。目前市場(chǎng)上有許多可用于LCA的軟件,如Gabi等。在歐洲委員會(huì)(EC)網(wǎng)站中也能下載一些關(guān)于LCA的注冊(cè)軟件、工具和數(shù)據(jù),這些軟件能滿足不同決策者的需求特點(diǎn),而且還考慮到了數(shù)據(jù)清單計(jì)算的合理性。還可以運(yùn)用LCA進(jìn)行評(píng)價(jià)的經(jīng)典的例子作為評(píng)價(jià)工具,如Nielsen等對(duì)固廢填埋場(chǎng)的評(píng)價(jià),Doka建立的廢物處理、售后服務(wù)生命周期清單(LCI),Hellweg等對(duì)生態(tài)廢物的評(píng)價(jià),還有各類焚燒工藝的評(píng)價(jià)〔18〕。在選礦過(guò)程和尾礦中,LCA的應(yīng)用開始于20世紀(jì)90年代中后期,最初關(guān)注于完成金屬生產(chǎn)過(guò)程的生命周期清單(lifecycleinventories,LCI),以便支持消費(fèi)品的選擇和設(shè)計(jì)的LCA。之后LCA的運(yùn)用擴(kuò)展到公司的項(xiàng)目及加工方法的選擇。盡管LCI、LCA的相關(guān)方法有一定的限制性,但在礦業(yè)—礦物可持續(xù)發(fā)展的項(xiàng)目(theMining,MineralsandSus-tainableDevelopment)中,LCA還是被認(rèn)為是一種在行業(yè)決策中提供環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的有用方法〔19〕。該方法的運(yùn)用需要建立生命周期清單(LCI),即大量采集可信的數(shù)據(jù)。然而尾礦成分極易變化〔20〕,不易采集到可信數(shù)據(jù),而且目前我國(guó)尾礦和選礦行業(yè)生命周期清單數(shù)據(jù)較少,故不宜采用此方法評(píng)價(jià)大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
安全檢查表評(píng)價(jià)法(SafetyCheckList,SCL)安全檢查表評(píng)價(jià)法,簡(jiǎn)稱SCL,是由一些有經(jīng)驗(yàn),且對(duì)工藝過(guò)程、機(jī)械設(shè)備和作業(yè)情況熟悉的人員,事先通過(guò)對(duì)檢查對(duì)象共同進(jìn)行詳細(xì)分析、充分討論,把檢查對(duì)象加以分解,將大系統(tǒng)分割成若干小的子系統(tǒng),以提問(wèn)或打分的形式列出檢查項(xiàng)目和檢查要點(diǎn)并編制成表,以便之后進(jìn)行檢查和評(píng)審〔21〕。安全檢查表產(chǎn)生于20世紀(jì)30年代工業(yè)迅速發(fā)展時(shí)期。當(dāng)時(shí),由于安全系統(tǒng)工程尚未出現(xiàn),安全工作者為解決生產(chǎn)中遇到的日益增多的事故,運(yùn)用系統(tǒng)工程的手段編制了一種檢驗(yàn)系統(tǒng)安全與否的表格。系統(tǒng)工程廣泛應(yīng)用以后,安全檢查表的編制逐步走向理論階段,使得安全檢查表的編制越來(lái)越科學(xué)、全面和完善。目前SCL已被國(guó)內(nèi)外廣泛采用,并擴(kuò)展到各個(gè)領(lǐng)域。例如:SCL在鐵路勞動(dòng)安全管理上的應(yīng)用〔22〕,SCL在港口工程危險(xiǎn)源辨識(shí)中的應(yīng)用〔23〕以及2009年世界衛(wèi)生組織運(yùn)用SCL對(duì)外科手術(shù)中的存在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià),并取得了較好的效果,避免了許多風(fēng)險(xiǎn)隱患〔24〕等。使用安全檢查表法進(jìn)行施工危險(xiǎn)源辨識(shí),可以突出重點(diǎn)、避免遺漏,便于發(fā)現(xiàn)和查明危險(xiǎn)和隱患,便于存檔。有利于落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制,并可作為安全檢查人員履行職責(zé)的憑據(jù)。安全檢查表檢查的重點(diǎn)在裝置設(shè)備狀態(tài),設(shè)備建、構(gòu)筑物的安全距離等,著重調(diào)查當(dāng)前狀況,缺乏對(duì)裝置及設(shè)備過(guò)去的了解。針對(duì)此問(wèn)題,韓其俊對(duì)安全檢查表法進(jìn)行了改進(jìn),加入了歷史資料查閱及調(diào)查提綱,解決了缺乏對(duì)裝置、設(shè)備過(guò)去的了解,也為之后的安全檢查表的發(fā)展提供了幫助〔25〕。SCL主要適用于現(xiàn)場(chǎng)安全檢查人員,側(cè)重于安全評(píng)價(jià),缺少對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。為了使評(píng)價(jià)工作得到關(guān)于系統(tǒng)安全程度方面量的概念,開發(fā)了許多行之有效的評(píng)價(jià)計(jì)值方法。根據(jù)評(píng)價(jià)計(jì)值方法的不同,安全檢查表評(píng)價(jià)法又分為逐項(xiàng)賦值法、加權(quán)平均法、單項(xiàng)定性加權(quán)記分法以及單項(xiàng)否定計(jì)分法。由于大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系研究需要一定的定量化指標(biāo),而此方法雖然加入了一些有效的評(píng)價(jià)記值方法,但無(wú)法進(jìn)行真正意義上定量化,故不宜采用此方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。2.3概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法(ProbabilisticRiskAssess-ment,PRA)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),簡(jiǎn)稱PRA,是以某種傷亡事故或財(cái)產(chǎn)損失事故的發(fā)生概率為基礎(chǔ)進(jìn)行的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。在20世紀(jì)70年代,美國(guó)原子能委員會(huì)(AEC)應(yīng)用事件樹和故障樹相結(jié)合的分析技術(shù)首次成功地對(duì)核電站的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合的評(píng)價(jià),并以定量的方式給出了核電站的安全風(fēng)險(xiǎn)后,美國(guó)核管理委員會(huì)(NRC)開始使用PRA來(lái)支持其管理過(guò)程,從此PRA得到了廣泛的運(yùn)用。在“挑戰(zhàn)者”事件之后,美國(guó)航空航天局(NASA)制定了更嚴(yán)格的安全和質(zhì)量保證大綱,采用概率評(píng)價(jià)方法對(duì)航天任務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)〔26〕,并開發(fā)了一套完整的PRA程序?qū)教祜w機(jī)的飛行任務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。歐空局(ESA)的安全評(píng)價(jià)也從以定性為主轉(zhuǎn)向定量評(píng)價(jià),并開發(fā)了自己的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序〔27〕。一般地,PRA由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成〔28〕:1)研究熟悉系統(tǒng);2)分析初始事件;3)事件鏈分析;4)初始事件和中間事件概率的評(píng)估;5)后果分析;6)風(fēng)險(xiǎn)排序和管理。PRA不僅是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,而且可以作為一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,該法在美國(guó)和大多數(shù)的歐洲國(guó)家獲得了顯著的效果〔29-30〕。因?yàn)镻RA耗費(fèi)人力、物力和時(shí)間,它最適合以下幾種系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)〔31〕:l)一次事故也不允許發(fā)生的系統(tǒng),如洲際導(dǎo)彈、核電站等;2)其安全性受到世人矚目的系統(tǒng),如宇宙航行、海洋開發(fā)工程等;3)一旦發(fā)生事故會(huì)造成多人傷亡或嚴(yán)重環(huán)境污染的系統(tǒng),如民航飛機(jī)、海洋石油平臺(tái)、石油化工和化工裝置等。由于環(huán)境污染具有潛伏性,污染不一定能瞬時(shí)表現(xiàn)出來(lái),加之環(huán)境污染還具有持久性,無(wú)法判斷其污染時(shí)間,故難以統(tǒng)計(jì)其概率,而且目前對(duì)于尾礦庫(kù)、渣場(chǎng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究數(shù)據(jù)、資料較少,使得運(yùn)用PRA評(píng)價(jià)大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不具說(shuō)服力,具有較大的主觀性。故不適用于大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。模糊邏輯評(píng)價(jià)法(FuzzyLogicAssessment,F(xiàn)LA)模糊邏輯評(píng)價(jià)法,簡(jiǎn)稱FLA,是隨著模糊數(shù)學(xué)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)的一種全新的基于模糊集理論的評(píng)價(jià)方法。模糊集理論用于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是環(huán)境評(píng)價(jià)領(lǐng)域的重大變革。如Anile等〔32〕基于模糊邏輯開發(fā)了一種適用于在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的環(huán)境等多種因素作用下對(duì)江河使用的影響評(píng)價(jià)。AndredeSiqueira和Re-natodeMello〔33〕依靠模糊邏輯開發(fā)了一種評(píng)價(jià)環(huán)境影響的決策方法,此方法用于比較了巴西圣卡塔利娜島高速公路工程的環(huán)境影響評(píng)價(jià),并給出了最佳選擇決策。隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,模糊邏輯進(jìn)行了不斷完善,RobertoPeche〔34-35〕通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)模糊邏輯進(jìn)行處理,并運(yùn)用到在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中,取得了很好的效果。FLA的最大優(yōu)勢(shì)在于它可以體現(xiàn)出人類所具有的處理不精確、不確定和難以定量化的信息的能力。模糊集理論可以通過(guò)運(yùn)用“部分真實(shí)”的概念來(lái)量化變量的不確定性,依靠隸屬函數(shù)來(lái)確定集合中要素的“隸屬度”。與其他方法比較,它的優(yōu)點(diǎn)是:用隸屬函數(shù)描述分界線,使評(píng)價(jià)結(jié)果接近客觀。尤其是在風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)系統(tǒng)領(lǐng)域,它體現(xiàn)了模糊性的客觀現(xiàn)實(shí),使得評(píng)價(jià)中的數(shù)據(jù)易于測(cè)取,可以將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表述得更易于讓決策者和公眾理解,所以,這種方法對(duì)于決策過(guò)程也是極為有用的。FLA以一種精確的方式為模型系統(tǒng)或人為判斷產(chǎn)生的不精確、不確定信息的使用提供了新途徑。針對(duì)大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、堆場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)繁多,且需要諸多專家學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主觀性分析評(píng)價(jià),故運(yùn)用FLA可以讓評(píng)價(jià)結(jié)果更具合理性、說(shuō)服性。
近年來(lái),隨著尾礦庫(kù)事故的頻發(fā),尤其是大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))對(duì)環(huán)境造成的危害,造成了許多無(wú)法挽回的損失。其影響范圍廣,涉及因素多而復(fù)雜(涉及到土壤、水、大氣、生態(tài)等諸多環(huán)境),不易定量化且因素之間相互制約、相互影響。如:尾礦成分多、易轉(zhuǎn)化;土壤、水等因素相互影響、相互制約;風(fēng)險(xiǎn)高且存在隨機(jī)性,與時(shí)間、雨量、自然災(zāi)害等諸多相關(guān)不確定因素聯(lián)系緊密。針對(duì)大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系研究,從方法學(xué)研究角度而言,大宗工業(yè)固體廢物的尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及相關(guān)單一的土壤風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、地表水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等研究較多,但將其作為一個(gè)整體的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系還尚未有研究。從此目標(biāo)而言,本文將5種主要的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)比總結(jié)于表1,以便從中找出適用于大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。雖然FLA體現(xiàn)出人類所具有的處理不精確、不確定和難以定量化的信息的能力,但不能從整體上對(duì)大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系這樣復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行分析,而且缺少隨機(jī)性。而對(duì)于AHP,雖然能夠從宏觀上對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)分層交錯(cuò)的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),得出一個(gè)簡(jiǎn)單明了的結(jié)論,從而簡(jiǎn)化一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),但AHP對(duì)模糊性的考慮還需進(jìn)一步完善。因此,對(duì)于構(gòu)建一套大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系,考慮其復(fù)雜性、不確定性、廣泛性等諸多因素。筆者認(rèn)為,需要把這兩種評(píng)價(jià)方法結(jié)合起來(lái),構(gòu)建出一套完整的評(píng)價(jià)體系。這樣不僅解決了大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))復(fù)雜的環(huán)境系統(tǒng)和多種不確定風(fēng)險(xiǎn)因素的問(wèn)題,而且對(duì)其無(wú)法定量化評(píng)價(jià)等的問(wèn)題也能得到較好的解決,從而為決策者提供一套切實(shí)可行的大宗工業(yè)固體廢物污染源(尾礦庫(kù)、渣場(chǎng))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。