高曉龍，戴鐵軍

（北京工業(yè)大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院，北京100124）

近年來，固體廢棄物對環(huán)境產(chǎn)生的影響受到了廣泛的關(guān)注，隨著社會意識的提高，城市管理者們認(rèn)識到垃圾圍城將制約著城市的進(jìn)一步發(fā)展。相對稀缺的資源以及堆積如山的固體廢棄物促使很多國家建立了減少固體廢棄物產(chǎn)生的法令，并提出回收目標(biāo)，以期減少固體廢棄物對環(huán)境的影響。生命周期評價(jià)（Life Cycle Assessment，LCA）是評價(jià)城市固體廢棄物管理（Municipal Solid Waste Management，MSWM）的有效方法[1]。

生命周期評價(jià)（LCA）始于20世紀(jì)70年代以后，源于美國開展的針對包裝品的分析和評價(jià)，隨后國際環(huán)境毒理學(xué)與化學(xué)學(xué)會（SETAC）以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）分別對LCA的定義和技術(shù)框架作出了規(guī)定。生命周期評價(jià)是對一種產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)的整個生命周期物質(zhì)、能源的輸入、輸出以及潛在的環(huán)境影響進(jìn)行定量分析的過程，分4個階段：目標(biāo)確定、清單分析、影響評價(jià)和生命周期解釋[2]。大量的學(xué)術(shù)研究通過分析系統(tǒng)各階段的排放對城市固體廢棄物管理（MSWM）進(jìn)行研究，同時，生命周期評價(jià)軟件、數(shù)據(jù)庫的開發(fā)使分析更規(guī)范。

參考ISO140402006對國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析比較，了解固體廢棄物管理系統(tǒng)生命周期評價(jià)的研究現(xiàn)狀，此前Wrap，Bjorklund，F(xiàn)innveden解決了一些系統(tǒng)的邊界問題[2]。

1 研究方法

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）通過與國際電工委員會（IEC）以及其他組織、政府的合作，完成了對生命周期評價(jià)（LCA）的標(biāo)準(zhǔn)更新，其框架包括研究領(lǐng)域和規(guī)模、功能單位、環(huán)境影響評價(jià)分析,以及數(shù)據(jù)、軟件等[3]?；跇?biāo)準(zhǔn)對國內(nèi)外研究進(jìn)行對比分析，了解研究現(xiàn)狀和存在的問題，并提出改進(jìn)的建議。

1.1 研究領(lǐng)域和規(guī)模

現(xiàn)有的大多數(shù)研究是基于區(qū)域、城市層面，歐洲、北美的研究比較早，現(xiàn)在亞洲、南美洲的研究比較多：Finnveden等考慮了瑞典的廢棄物處理[2]；Chaya，Gheewa利用生命周期評價(jià)對一家私人廢棄物處理廠進(jìn)行了分析[4]；Aye，Widjaya選定了印度尼西亞雅加達(dá)傳統(tǒng)市場產(chǎn)生的廢棄物[5]；胡志鋒等對廣州的生活垃圾處理工藝（衛(wèi)生填埋、焚燒處理和綜合處理方式）進(jìn)行了分析[6]；徐成等以四川省廣漢市為例，研究認(rèn)為綜合處理固體廢棄物在環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益方面都優(yōu)于焚燒、簡單填埋和衛(wèi)生填埋[7]；R·J·Hong以上海浦東新區(qū)為例，在傳統(tǒng)處理工藝的基礎(chǔ)上，引入了生物和機(jī)械處理（BMT）技術(shù)作為固體廢棄物的預(yù)處理，采用情景分析法，得到新技術(shù)有助于減輕環(huán)境影響和綜合管理系統(tǒng)的改善[8]；Mendes對巴西圣保羅市城市固體廢棄物的焚燒、填埋產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行了比較，提出填埋相對焚燒對環(huán)境的影響更大[9]。

地區(qū)的差異在研究中是很明顯的，關(guān)鍵是根據(jù)本地區(qū)的資源稟賦、地理?xiàng)l件，合理界定研究區(qū)域和研究目的，為收集數(shù)據(jù)、分析環(huán)境影響界定范圍。

1.2 功能單位（Functional Units）

功能單位的選擇是基于系統(tǒng)有很多功能，為實(shí)現(xiàn)輸入、輸出以及環(huán)境影響的量化，有必要根據(jù)研究目標(biāo)做出規(guī)定[3]。對城市固體廢棄物管理進(jìn)行生命周期評價(jià)，要根據(jù)處理固體廢棄物的量對收集到的數(shù)據(jù)，如對電力、燃料的消耗，廢水、廢氣、廢渣的排放量，以及生化學(xué)指標(biāo)（COD，CH4，CO2，SO2，NH3等）進(jìn)行整理，確保所有數(shù)據(jù)是在共同的標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行對比，之后的分類、特征化才能夠準(zhǔn)確量化分析的結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)中要求功能單位透明，并加以描述。

Julian對20篇經(jīng)過同行審議的文獻(xiàn)對比發(fā)現(xiàn)，僅僅有11篇對功能單位進(jìn)行了清晰界定，不少研究者認(rèn)為功能單位是顯而易見，無需表述的。功能單位包括的數(shù)據(jù)也有差異，包含交通工具排放的較多，而很少包含生產(chǎn)的能源輸入以及資本、基礎(chǔ)設(shè)施的投入。另外相當(dāng)比例的研究中對時間范圍未加以界定[2]。

1.3 系統(tǒng)邊界

生命周期評價(jià)是通過設(shè)定產(chǎn)品系統(tǒng)模型，對物理系統(tǒng)主要物質(zhì)流進(jìn)行描述。系統(tǒng)邊界限定目標(biāo)系統(tǒng)所要研究的過程單元，進(jìn)出過程單元的物質(zhì)、能源作為基本的研究對象，不過，物理系統(tǒng)物質(zhì)流的選擇是基于研究目的和范圍，假設(shè)條件、數(shù)據(jù)和成本限制以及取舍標(biāo)準(zhǔn)也需要給予說明。

標(biāo)準(zhǔn)指出，在確定生命周期的目標(biāo)和范圍組建時，省略生命周期過程單元、輸入輸出物質(zhì)流的決定都應(yīng)清楚地闡述，并說明理由。城市固體廢棄物管理的生命周期一般包括：（1）收集；（2）運(yùn)輸?shù)椒謷行?；?）分選；（4）運(yùn)輸?shù)教幚韽S；（5）處理階段，包括綜合利用、生物處理、焚燒和填埋等工藝。

很多城市固體廢棄物生命周期評價(jià)的研究包括前面的5個階段，但也有只是著重某一個階段的。胡志峰等在對廣州市的處理工藝進(jìn)行評價(jià)時，界定了最終的處理階段[6]；Tan，Khoo在研究中只研究新加坡地理范圍內(nèi)的廢棄物管理系統(tǒng)，而因此忽略了將廢棄物輸出海外循環(huán)利用而獲得的凈環(huán)境收益；Schmelev，Powell考慮到空間尺度的環(huán)境排放量和受影響地區(qū)的生態(tài)敏感性[2]；龔大國等對城市固體廢棄物從產(chǎn)生到處置各個階段（收集、清運(yùn)、中轉(zhuǎn)、回收再利用和最終處理）物質(zhì)和能量利用及相應(yīng)的環(huán)境排放進(jìn)行識別和量化，其中對各階段車輛和設(shè)備能耗的量化是從未有過的[10]。

1.4 生命周期影響評價(jià)（LCIA）

生命周期影響評價(jià)的環(huán)境影響評價(jià)階段，利用清單分析的結(jié)果評估潛在的環(huán)境影響。此階段通過對數(shù)據(jù)的分類、特征化，試圖實(shí)現(xiàn)影響的量化，這樣才具有可比性，為生命周期解釋階段提供支撐。影響評價(jià)對某一情景的定量評價(jià)會涉及到影響的驗(yàn)證或權(quán)重，這受價(jià)值取向的影響。盡管影響評價(jià)相對清單分析對決策者更有用，卻受主觀因素影響較大，且很困難。所以很多研究僅僅進(jìn)行到清單分析階段。龔大國等的研究止步在清單分析階段；胡志峰等經(jīng)加權(quán)，得到了衛(wèi)生填埋、焚燒處理以及綜合處理方式的總的環(huán)境影響潛值；Ozeler D等針對安卡拉5種城市固體廢棄物的管理方法的情景分析只做了清單分析，通過對數(shù)據(jù)分析比較管理方法對環(huán)境某一方面的影響程度[11]；R·J·Hong等對浦東傳統(tǒng)處理方式與經(jīng)生物和機(jī)械處理后的方法進(jìn)行對比評價(jià)，也得出了總環(huán)境影響潛值[8]；但他們對影響類型的權(quán)重是不同的，全球變暖、酸化、富營養(yǎng)化以及光化學(xué)臭氧合成等權(quán)重的大小，影響總環(huán)境影響潛質(zhì)的大小。

1.5 LCA相關(guān)軟件、數(shù)據(jù)庫的開發(fā)

生命周期評價(jià)所需要的數(shù)據(jù)種類繁多且數(shù)據(jù)處理量大，因此，相關(guān)軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用成為迫切需求。國外已形成多種較為成熟的評價(jià)軟件和數(shù)據(jù)庫，我國由于研究起步較晚，至今沒有成熟的生命周期評價(jià)軟件系統(tǒng)為生命周期實(shí)踐者提供支持。

現(xiàn)有的LCA軟件有美國環(huán)保局決策支持工具、IWM-1，IWM-2，Simapro，WISARD，ORWARE，EASEWASTE 以及 ISWM。Aye，Widjaya，Buttol等在文獻(xiàn)中清楚地表明其選擇的LCA模型[2]。Ozeler D等在對安卡拉MSWM分析時采用IWM-1模型[11]；胡剛在其博士論文中引入多屬性效用理論，建立了基于生命周期3E評價(jià)的MSWM決策分析方法和模型，并對重慶市主城區(qū)MSWM進(jìn)行了分析[12]；龔先政，聶祚仁，左鐵鏞等調(diào)研了典型材料生產(chǎn)的環(huán)境復(fù)合數(shù)據(jù)，開展了中國材料數(shù)據(jù)庫（SinoCenter）的研究，建立了中國材料生命周期分析數(shù)據(jù)庫平臺[13]。

1.6 數(shù)據(jù)的類型和來源

對環(huán)境影響的直接衡量是不可獲得的，所以學(xué)者會利用年鑒、科技文獻(xiàn)或者通用的排放系數(shù)資料庫等獲得數(shù)據(jù)去測算排放量。多數(shù)研究需要收集的數(shù)據(jù)同所要研究的廢棄物和流量有關(guān)，LCA所需要的輸入量的全部數(shù)據(jù)清單很難獲得。研究發(fā)現(xiàn)，通常情況下，通過排放數(shù)據(jù)去估算城市固體廢棄物管理系統(tǒng)的環(huán)境排放比通過廢棄物處理廠直接測量更常用。Chaya，Gheewala從焚燒處理廠獲得直接數(shù)據(jù)[4]；Arena等使用的數(shù)據(jù)包括部分填埋廠的直接測量數(shù)據(jù)、還沒有投入運(yùn)營的焚燒廠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及意大利其他區(qū)域焚燒廠的數(shù)據(jù)[2]。數(shù)據(jù)來源和研究區(qū)域的地理差異很明顯。Aye，Widjaya使用澳大利亞的排放數(shù)據(jù)對印度尼西亞進(jìn)行 LCA[5]；一些學(xué)者，像 Di Maria，F(xiàn)antozzi在研究中卻沒有提及數(shù)據(jù)的來源[14]。

2 分析對比

鑒于研究采用的方法、模型以及數(shù)據(jù)獲取途徑的不同，所獲得結(jié)論也會不同。龔大國等比較分析了焚燒和綜合處理模式，綜合處理方式在溫室氣體、酸性氣體以及富營養(yǎng)物方面明顯優(yōu)于焚燒處理模式[13]，胡志峰等對廣州市MSW 3種處理工藝的分析獲得的結(jié)論一致，焚燒處理優(yōu)于衛(wèi)生填埋，綜合處理優(yōu)于焚燒處理[6]；而Ozeler D，Yetis U利用LCA對土耳其安卡拉市的5種MSWW系統(tǒng)就SW（non-hazardous）、GWP、AP（Acidification Potential）、EP（Eutrophication Potential）、HTP（Human Toxicity Potential）、NESEP（Non-renewable Energy Sources Exhausting Potential）等指標(biāo)進(jìn)行分析后，認(rèn)為“源頭減量+收集+運(yùn)輸+填埋”管理方案是對環(huán)境影響最小的[11]；Mara Regina Mendes等在對巴西圣保羅市的5種不同方案進(jìn)行LCA，通過GWP，AP，NE等指標(biāo)的衡量得到，焚燒以及對灰燼進(jìn)行填埋的方案對環(huán)境影響最小，而焚燒之后利用灰燼生產(chǎn)建筑材料會導(dǎo)致更高的環(huán)境影響[9]。

3 結(jié)論

通過國內(nèi)外文獻(xiàn)對比分析，不難發(fā)現(xiàn)以下一些問題。

（1）沒有準(zhǔn)確、相關(guān)和可得的數(shù)據(jù)輸入，即使最好的模型也沒用。雖然MSWM中的很多技術(shù)過程（如焚燒、填埋）可以獲得數(shù)據(jù)，不過收集和分類系統(tǒng)的成本和負(fù)荷數(shù)據(jù)還不容易獲得。在很多國家，特別是發(fā)展中國家，分類收集和分類系統(tǒng)還處于規(guī)劃階段，因此不可能獲得其準(zhǔn)確的運(yùn)作數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的不可獲得性勢必影響研究的準(zhǔn)確性。

（2）LCA軟件、數(shù)據(jù)庫現(xiàn)在已有不少開發(fā)，但由于地理位置、資源稟賦的差異，研究的結(jié)果也會存在差異，因此研究區(qū)域應(yīng)因地制宜選擇適合本地區(qū)的MSWM，減少對環(huán)境的影響。

（3）目前選擇LCA對區(qū)域的MSWM進(jìn)行分析，但仍存在不規(guī)范問題，缺乏透明性。功能單位、系統(tǒng)邊界、權(quán)重等在應(yīng)用中存在不少的爭議，這還需要國際組織、團(tuán)體在LCA標(biāo)準(zhǔn)制定中做更詳盡地努力。

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