乔 琦,白 璐,刘丹丹3,,张 玥,赵若楠,孟立红,李雪迎,孙园园3,
1.中国环境科学研究院,国家环境保护生态工业重点实验室,北京 100012 2.清华大学环境学院,北京 100084 3.同济大学环境科学与工程学院,上海 200092
工业污染源因影响范围广、涉及对象多、产排污环节复杂,一直是重要的环境监管对象,其污染物的产生和排放量是排污许可证制度等环境管理工作中进行污染源排污监管的重要控制指标. 目前我国环境统计制度中工业污染源的排放量数据主要通过监测法、系数法(产排污系数)和物料衡算法获得[1]. 其中,系数法具有表达方式直观、使用便捷和覆盖面广等特点,既可以合理、准确地量化污染物产生量和排放量,又能够满足实施排污许可、污染物排放总量控制和环境税征收排污权交易[2-3]等工作需求,在持续为各项环境管理制度提供科学依据以及在环境影响评价源强核算[4-5]、污染排放清单编制[6-10]、区域污染物排放量核算[11]等研究等方面起到了重要支撑作用.
该研究以我国工业污染源产排污系数法为对象,在简述国内外相关系数法研究进展的基础上,对我国工业污染源产排污系数的发展历程、研究现状进行阐述并进行了对比,重点分析其在国内研究和应用过程中存在的主要问题,并针对当前环境管理需求提出完善工业污染源产排污核算体系的对策建议.
国外在产排污系数的研究方面以排放系数为主. 排放系数是指单位强度下某项活动的污染物排放量. 以燃煤锅炉为例,锅炉燃煤导致二氧化硫排放,燃煤锅炉每消耗1 t煤排放的二氧化硫量,即为燃煤锅炉二氧化硫的排放系数. 国外与产排污系数概念相对应的表达为排放系数或排放因子(Emission Factor)[12-14]. 排放系数的产生主要源于在无法直接通过测量手段获取污染物排放量的情况下对排放量估算的需求. 20世纪60年代末,美国为了估算空气污染物排放量,提出利用排放系数法建立污染物排放清单(Emission Inventory). 1972年美国环境保护局第1次公开出版了《空气污染物排放系数汇编》(Compilation of Air Pollutant Emission Factors),简称“AP-42”[15]. 国内在涉及机动车尾气排放的研究时一般将其译为“排放因子”[12].
自20世纪80年代以来,环境问题日趋严峻,世界各国对环境管理工具和方法的需求也越来越大,继美国之后,联合国、欧盟等组织机构及其他发达国家也纷纷开展了利用系数法进行排放量估算的研究,发布了很多系统化的系数手册. 例如,欧盟最佳可得技术参考文件(BAT reference documents,简称“BREFs”)[16-21]、IPCC国家温室气体清单指南(政府间气候变化委员会发布)[22]、EMEP/CORINAIR空气污染物排放清单指南(欧盟环境署发布)[23]、UNDP/UN DESA排放清单手册(联合国开发计划署和联合国经济社会事务局发布)[24]、全球空气污染物排放清单手册(全球空气污染论坛发布)[25]、国家污染物排放清单(NPI)[26]等. 迄今为止,排放系数已经成为多个国家和地区、行业和机构估算和预测污染物排放量、建立污染物排放模型,制定污染物排放清单的基础性工具.
作为估算污染物排放量的方法,产排污系数成本较低且得到的排放结果可信度较高,因此不仅是环境领域重要的基础数据,也是世界各国掌握污染状况、制定防治政策、法律法规和环境工程设施设计运行的重要依据. 长期以来,排放系数已经成为各级政府层面制定区域大气污染物排放清单以及指导空气质量管理对策、制定污染控制策略的基本工具[27-28]. 利用排放系数估算特定污染源的排放量,建立排放清单,基于建立的排放清单进一步运用空气质量模型进行大气污染物浓度的估算、模拟污染物的传输并进行空气质量预测等,从而研究制定污染控制策略.
表1列出了目前国内外常用的系数体系,从来源、发布组织和机构、覆盖行业、主要用途、更新机制和频次、制定方法等方面来看均有所不同.
1.3.1系数的组成及污染物排放量核算方法不同
国外的工业污染源系数体系主要由排放系数构成,体现了包含污染源末端治理水平在内的最终排放量,与我国的排污系数相当. 我国的工业污染源系数体系由两部分组成——产污系数和排污系数,统称为产排污系数.
表1 国内外污染物排放量计算的系数法对比
国外对代表污染物产生水平的产污系数尚无特别研究. 我国首次在1996年出版的《工业污染物产生和排放系数手册》(简称“96版”)中提出并建立了产污系数的概念[31]. 产污系数,顾名思义,是指在一定的技术经济和管理等条件下,生产单位产品(或使用单位原料)所产生的污染物量;排污系数是指上述条件下经污染控制措施削减后或未经削减直接排放的污染物量. 产污系数的提出与20世纪90年代初期我国开始引入清洁生产的理念密切相关. 相比末端治理的削减,清洁生产更加关注技术、工艺、原材料替代或管理等因素对污染物产生量的源头削减. 目前产污系数被广泛应用于评价和比较工业生产中不同工艺过程污染物的产生情况,以及过程控制、源头削减、产业结构调整等对污染物减排作用的评估. 产污系数除了可以表征污染物的产生水平以外,还在一定程度上代表了技术进步和污染产生之前的关系,对于评价企业的清洁生产水平、实现工业污染源全过程污染防治都有很重要的支撑作用.
在污染物排放量的核算方面,国外一般是在获取活动水平后利用排放系数直接得到污染源的排放量. 例如,AP-42是根据原料工艺过程、设备类型、产品、污染物种类以及污染控制措施等不同条件,选取对应手册中的排放系数进行污染物排放量的核算[29,32-33]. 而欧盟的BREFs文件则是通过给出不同工艺、不同控制技术下的最佳可得技术在应用时可能的污染物排放系数范围来实现排放量的量化.
我国于2017年开展第二次全国污染源普查(简称“二污普”)之前,排放量是直接通过排放系数与活动水平的信息后计算获取. “二污普”工业污染源的核算方法在原核算方法上进行了改进,产污系数概念仍然沿用,但排污系数被弱化,污染物排放量取决于污染物产生量和去除量的差值.
1.3.2系数的建立及更新机制不同
国外工业污染源清单的建立机制与国内污染源普查的机制不同,主要依靠政府组织、企业填报、群众监督来共同建立和完善清单体系,且基本实现了动态更新(每年或每3年更新一次)[34]. 由于排放清单建立机制、目的或驱动力的不同,以及工业污染源数量、行业类型的不同,对于国外,如美国和欧盟等地区的污染源清单在污染物排放量的获取方式上与国内也有所不同(见表1).
我国产排污系数的制修订机制主要源于每10年开展一次的污染源普查或调查,产排污系数的发布以系数手册的形式出版或公布. “96版”系数手册的成果主要基于原国家环境保护总局科技标准司多年来的科研课题成果,如“工业污染源控制研究”“燃煤设备产污系数的研究”“镇工业污染物排放系数研究”等课题. 2011年出版的系数手册[30]和即将出版的“二污普”系数手册则分别主要依托第一次全国污染源普查(简称“一污普”)和“二污普”开展制定与编制. 从三版系数手册发布的时间来看,基本每10年发布更新一次,频次上远低于国外.
1.3.3系数的分类体系和覆盖面不同
在系数涵盖的污染物上,国外的排放系数以大气污染物为主,例如,AP-42一般按照常规大气污染物和有害大气污染物(HAPs)来分类[35],给出需要核算的污染物种类;欧盟的BREFs文件则是包含了最佳可得技术在应用时可能产生的所有大气、水污染物和固体废物,除此之外还包括一些能源消耗和水资源消耗的系数. 我国的系数体系全面覆盖了主要的水、大气污染物及固体废物,针对有害大气污染物目前主要涉及废气重金属. 在行业的覆盖面上,我国历次发布的系数基本覆盖了同期国民经济的全部工业行业,而与我国系数体系最接近的AP-42则仅覆盖主要的涉气行业.
在系数本身的结构上,虽然国内外基本都遵从“产污水平影响因素+排污水平影响因素”的组合分别识别、筛选和确定系数,但由于国内外工业行业主要产品、技术、工艺以及末端治理技术的不同,系数的具体构成也不尽相同.
此外,AP-42将排放系数根据其可靠性、准确性等原则分为A、B、C、D、E、U六个质量等级供核算时参考[32,35]. 国内“96版”系数手册提出了系数等级划分方法,但并未对实际系数给出具体的系数等级. “一污普”和“二污普”系数也未给出系数的可信度等级.
我国工业污染源产排污系数概念与核算方法的提出起源于20世纪90年代初,20多年以来,系数的研究持续进行,标志性的成果主要产出于几次大规模的普查或调查. 2007年,“一污普”初步建立了产排污系数核算方法体系,2017年开始的“二污普”进一步对其进行补充完善,形成了目前最为系统、行业覆盖面最全的产排污核算方法体系.
系数的全面修订基本上是与几次大规模的普查或调查同步,此外,一些环保科研类项目或依据地方特定的需求,也对部分系数进行了补充和完善. 总体来看,制定系数的基础数据来自调查或普查基准年前1~3年的企业活动水平、治理水平及其他相关数据,例如,“一污普”和“二污普”中工业源污染物产排污系数制定时,分别收集了2007—2008年和2017—2018年的数据作为样本数据. 由于《全国污染源普查条例》中规定普查每10年开展一次,在缺乏系数动态更新机制的状况下,系数的更新和修订基本每10年才能进行一次.
2.1.1以配合污染源普查或调查为主要目的的系统化研究
1996年,原国家环境保护总局出版的“96版”是我国首次大规模发布的系数成果,该系数手册初步确立了我国产排污系数体系的雏形[29],其成果包含工业污染源产排污系数、主要燃煤设备产排污系数以及乡镇工业污染物排放系数,包含了48种产品的 4 398 个系数,涉及的行业包括有色金属工业、轻工、电力、纺织、化工、钢铁和建材7个行业. 2003年原广东省环境保护厅通过对全省第三产业的排污情况调查,开发了该省第三产业中9个大类行业主要水污染物的排污系数,江苏、浙江等地也开展了类似的工作[12]. 2006年10月,国务院下发了关于开展第一次全国污染源普查工作的通知[36],为了配合“一污普”,由中国环境科学研究院牵头,联合多家行业协会、科研单位、总公司、高校共同参与研究,按照GB/T 4754—2002《国民经济行业分类代码》,第一次较为系统和全面地制定了我国主要工业行业的污染物产排污系数,涵盖了32个大类行业351个小类行业共计 10 504 个产污系数和 12 891 个排污系数[37].
2016年10月,国务院下发了关于开展第二次全国污染源普查工作的通知,正式启动第二次全国污染源普查[38],普查对象包括工业污染源、农业污染源、生活污染源、集中式污染治理设施、移动源及其他产生排放污染物的设施. 其中,产排污系数法仍作为工业污染源污染物排放量估算的最主要方法之一. 为满足普查需求设立的“第二次全国污染源普查工业污染源产排污核算”项目,由中国环境科学研究院承担,组织实施模式与“一污普”时类似,但在行业覆盖度上较“一污普”大幅提升,包括41个大类工业行业(657个小类行业)以及与工业生产特征相似的“05农林牧渔专业及辅助性行业”的2个小类行业,产出共计934个工段、1 300 种主要产品、1 589 种原料、1 528 个工艺的 31 327 个废水和废气污染物的产污系数以及 101 587 种末端治理技术去除效率,这是我国目前最为系统、行业覆盖面最全的工业污染源产排污系数.
2.1.2环保科研类项目或根据地方需求开展的相关研究
根据“第二次全国污染源普查工业污染源产排污核算”项目组对环保科研类公益性行业科研专项以及我国各省(自治区、直辖市)工业污染源产排污系数研究成果的调查分析,2007—2015年间环保公益性行业科研专项474个项目中,与工业污染源产排污系数相关的有56项,涉及14个小类行业的部分工艺,行业包括镍钴矿采选、锡矿采选、锑矿采选、铜冶炼、炼铁、炼钢、水泥制造、火力发电、啤酒制造、味精制造、酒精制造、水的生产和供应、光伏设备及元器件制造等,挥发性有机物、汞、重金属、氨氮等污染物是主要研究对象.
上述研究成果主要以研究报告或地方标准的形式体现,其中部分研究成果已公开发表论文(见表2).
表2 国内产排污系数相关研究
2.1.3源于区域大气污染源清单编制需求的相关研究
大气污染源排放清单是大气环境研究和大气环境管理的重要基础,对城市和区域摸清自身大气污染来源、分析污染成因并提出合理管控措施具有十分重要的意义[28]. 近年来随着大气污染严峻形势的迫切需求,国内多个省(自治区、直辖市)开展了清单编制工作. 清单编制中用到的工业污染源相关的系数与核算方法源于国内污染源排放特征研究领域的研究成果和“一污普”产排污系数等研究成果,此外一些研究团队也根据清单编制的需求进行了补充或者更新,部分地区还尝试进行了本地化系数的研究.
2014年原环境保护部发布的8个大气污染源排放清单编制技术指南[48-55],分别给出了PM2.5、PM10、挥发性有机物、氨的排放系数以及道路机动车、非道路移动源、扬尘以及生物质燃烧源的主要污染物排放系数. 2018年贺克斌主编的《城市大气污染物排放清单编制技术手册》[56],基于国内污染源排放特征研究领域的大量研究成果和原环境保护部发布的一系列清单编制技术指南,给出了各类污染源9种污染物的排放系数. 北京市环境保护科学研究院基于多年大气污染源排放清单编制经验,于2012年5月编制了《北京市大气污染源排放清单编制技术指南》[57],该指南将污染源分为点源、面源、移动源3类,其中,点源依据国民经济行业分类来划分,主要包括采矿业,制造业,电力、热力、燃气以及水生产和供应业等.
随着对工业生产的不断深入了解和掌握,系数制定的方法也在持续优化. 以工业化发展阶段性变化特征为视角,骆祖春等[58]提出根据人均GDP来划分工业化的发展阶段,将中国经济划分为前工业化以前的阶段(1949—1979年)、前工业化阶段(1980—1988年)、初期的工业化阶段(1989—1996年)、中期的工业化阶段(1997—2005年)、后期的工业化阶段(2006年至今). 而“96版”“一污普”和“二污普”三版系数的制定时间与初期、中期及后期工业化阶段的划分节点吻合,分别代表了不同阶段工业污染源的产排污水平. 总体来看:三版系数制定的思路,综合考虑了工业行业主要产品及工艺技术路线、生产规模的变化等情况对主要污染物的产排污水平、清洁生产水平和末端治理技术水平的影响;三版系数之间的差异,在很大程度上代表了不同时期我国工业生产工艺技术水平、产品结构及污染治理水平的变化.
以炼铁行业烧结工序为例,1996—2017年,炼铁行业烧结、球团和炼铁工段的主要产品、工艺路线和原料变化不大,但随着钢铁行业装备技术水平、节能环保水平、环境管理要求和水平的提升,主要工艺的产污、排污强度持续降低.
a) 随着钢铁行业环境管理精细化程度的不断增加,三版系数覆盖的产排污节点和信息量也逐渐增加. “96版”烧结工序仅考虑了烟尘和二氧化硫的产排污系数; “一污普”版增加了工业废气量和氮氧化物,同时区分了烟、粉尘污染物; “二污普”版结合不断精细化的环境管理要求及与排污许可数据的一致性,从烧结机设备的主要产排污节点入手,废气量及颗粒物的产排污系数细化为烧结机头/机尾/一般排放口3个节点,并明确二氧化硫和氮氧化物的主要产排污节点来自烧结机头. 在治理技术和排放水平方面,以烧结工序二氧化硫的治理为例,“96版”系数制定时期,烧结工序主要管控污染物以烟尘为主,二氧化硫多直排;“一污普”版时期,二氧化硫主要的治理技术为干法或湿法脱硫,去除率为40%~60%;“二污普”版时期,主要脱硫技术扩充至5种,处理效率在85%~90%之间,治理技术种类和去除率均有所提升.
b) 在生产规模方面,“96版”系数依据当时的钢铁行业生产状况未对规模进行划分. 2007—2017年,我国钢铁行业在工业增长方式和产业升级等方面取得了巨大的成绩,在“二污普”版与“一污普”版系数中也得到充分体现,如在“淘汰90 m2以下的烧结机,限制发展180 m2以下的烧结机”等产业政策的引导下,生产烧结矿的带式烧结机面积分别由“一污普”的<50 m2、50~180 m2和≥180 m2三个区间的划分,升级为≤180 m2、180~360 m2和≥360 m2三个区间.
c) 在系数的表达方式上也有部分改变,如“二污普”版烧结和球团工段的二氧化硫产污系数改变了以往使用的区间法,改进为函数法,提高了污染物量核算结果的准确性.
表3列出了目前国内主要的三版系数的对比. 根据表3可知,三版系数在覆盖范围、系数制定的方法、排放量的核算方法上均有不同.
2.2.1基本概念和系数制定的方法
“96版”系数手册中首次提出产排污系数的概念,并由此建立了产排污量核算体系的雏形. 在系数制定的样本数据采集上,实测数据、物料衡算数据和调查数据等均作为样本数据的来源,通过计算样本企业个体化的产污系数(原始产污系数),再对其进行归类汇总和加权平均获得个体产污系数(特定产品在特定工艺/原料、规模、设备技术水平以及正常管理水平条件下的产污系数),最后通过对不同技术水平、规模、工艺的逐次加权平均,得到一次、二次和三次产污系数(也称为“综合产污系数”),可满足不同活动水平下的排放量计算需求. 在精度上,加权次数增加,产污系数的概括性升高,准确度下降.
在污染物产生水平的影响因素识别中,“96版”系数中将技术水平和工艺区分对待,并将不同原料的差异这一影响因素隐含在工艺中,即产污系数的基本影响因素为产品、工艺、规模和技术水平.
随着改革开放进程的加快,我国制造业不断发展壮大,轻、重工业同步发展,1996—2007年,制造业门类、产品数量和种类及工艺技术的类别快速增长,在系数制定的研究过程中发现部分行业(如火电、锅炉等)污染物产生和排放的量和质与原料(燃料)具有明显的相关性. 在“96版”基础上,2007年“一污普”版中将产污水平的主要影响因素确定为产品、工艺、原料、规模,明确提出将原料作为主要影响因素之一,同时将工艺和技术水平合并考虑.
“二污普”版的系数制定时,以符合物质代谢规律为原则,构建了工业污染源产排污分类核算方法. 针对工业污染源类型多样、工艺复杂、产排污环节多的特点,提出了采用污染治理设施和运行管理水平双因素法计算污染物去除率的技术思路,建立了纳入运行效率的污染物排放量核算方法,旨在提升采用系数法核算时企业个体排污量的准确性.
当前我国工业生产活动越来越多地体现出区域分工和专业化生产的趋势,细化的、符合企业实际生产情况的产污系数体系需求日益凸显. 许耕野等[59-60]指出,产污系数与产排污环节不对应导致其应用存在局限性以及偏差,其“四同组合”模式对离散型生产不适用,“四同”即“原料”“产品”“规模”“工艺”4个因素的组合条件相同. “二污普”版之前,多数行业在系数制定时对影响因素中“工艺”的识别筛选中,以企业整个生产流程的代表性工艺为主,而实际生产中某些企业只存在部分工序独立运行的情况也十分普遍. 以1713棉印染加工行业为例,生产棉制品的主要工艺流程一般为“前处理—印染/印花—后整理”,“一污普”版中与之对应的仅有工艺为“前处理—印染—后整理”的产排污系数,但随着区域分工形式的变化,逐渐出现了专门从事前处理或染色的企业,特别是在纺织行业集中度较高的江浙地区. 为了适应这种生产分工方式的转变,“二污普”版将该全流程工艺划分为“前处理”“染色”“印花”“整理”等工段,并分别给出各产排污环节的系数.
表3 “96版”“一污普”版和“二污普”版产排污系数对比
针对上述情况,“二污普”版在制定时充分考虑企业实际生产与工艺流程之间的关系多样且复杂的情况,同时针对我国工业生产活动区域分工和专业化生产现状,提出并建立了基于物质代谢规律的工业生产分类方法. 按照生产过程的加工方式,将工业行业划分为流程型行业及离散型行业两大类,创建了产污工段划分原则与方法,形成“长流程工艺可拆分为若干核算环节,若干短流程核算环节可组合为长流程工艺”的核算方法,以适应企业实际生产情况,提升系数法核算的适用性. 其中,流程型工业行业是指企业通过对原材料采用物理或化学方法使原材料增值,采用批量或连续的方式进行生产的行业;典型的流程生产行业有医药、化工、石油化工、电力、钢铁等. 离散型工业行业是指企业生产的产品由多个零件装配组合而成,生产过程主要发生物料物理性质(形状、组合)的变化,典型的离散型制造行业有机械加工、家具生产企业、电子元器件制造、汽车制造业、家用电器、医疗设备、玩具生产等.
在产污系数的影响因素方面,“二污普”版确定为工段、产品、工艺、原料、规模.
2.2.2排放量的计算方法
“96版”和“一污普”版均是直接采用排放系数与活动水平相乘计算得到污染物排放量,影响排放系数的主要因素为末端治理技术的水平. 20世纪90年代初期,我国工业污染防治水平较低,末端治理技术较为单一,重点控制的污染物较少(主要以烟粉尘、化学需氧量等为主),“96版”系数只将实际生产中采用较多且处理效果好、能达标排放的治理技术进行了综合考虑(加权平均),但未给出不同治理技术的排放系数,也即排放系数具有唯一性.
21世纪初以来,污染物的控制进一步强化,二氧化硫、氮氧化物等列入重点控制污染物. 随着国家环保投入的增加,环保产业的兴起和对污染机理认识的深入,新的污染治理技术和已有污染治理技术的持续完善,有效地提升了污染治理水平. “一污普”版在“96版”系数上的基础上进行了完善,充分筛选和分析了“一污普”时期典型的污染治理技术,按照不同污染治理技术确定了相应的排放系数. 但“96版”和“一污普”版中排污系数在使用时仍面临一些局限,例如,由于排污系数的确定是所有样本企业采用的同一种(或类似)治理技术效率的平均值,难以体现出不同企业间治理过程的个体差异. 此外,由于“一污普”版中部分行业排污系数制定时按照污染治理措施常年稳定运行的理想状态核算的,缺少现场核查,核算结果与实际情况会产生偏离[1].
针对上述问题,为了最大程度上体现不同企业相同(类似)污染治理设施的实际状况,“二污普”版中污染物排放量的核算技术路线进行了优化:①从污染物的代谢规律来看,污染物的最终排放经历了从产生到去除(或产生后直接排放)的过程,明确了污染物排放量是产生量与去除量两个变量的差值;②考虑到污染物去除量同时受末端治理技术及治理设施运行状态的影响,明确了去除量为产生量与污染治理技术平均去除效率及治理设施实际运行率的乘积. 由此,确定污染物排放量的计算方式如下:
E=Q×(1-k×η)
(1)
式中:E为污染物排放量;Q为污染物产生量;η为末端治理设施平均运行效率,%;k为末端治理设施实际运行率,%.
2.2.3覆盖范围及污染物指标
“96版”系数局限于7个行业,“一污普”版基于GB/T 4754—2011《国民经济行业分类代码》,系数覆盖了41个工业行业中32个行业,覆盖度为78%,“二污普”版基于GB/T 4754—2017《国民经济行业分类代码》,系数全部覆盖41个工业行业(大类覆盖度为100%,小类覆盖度为99%),且包含了与工业生产特征相似的部分生产过程(如农产品初加工中的粮食烘干、毛茶加工等).
污染物指标方面,“二污普”版废气污染物指标增加了汞、铬、镉、铅、砷5种重金属以及氨和挥发性有机物.
2.3.1应用于环境管理制度及技术支撑
工业污染源产排污系数是支撑“一污普”和“二污普”工业源污染物排放量核算的重要工具. 由于产排污系数能够较为客观地反映各行业不同类型污染源产生和排放污染物的种类、数量、产排污节点等信息,除了在普查和调查时作为产排污量核算方法以外,过去10年来被广泛应用于环境统计、环境影响评价、环境保护标准制修订、清洁生产评价指标体系制修订、排污许可、排污收费、环境税、污染源源强核算、大气污染源清单和水污染源清单等一系列环境管理政策和研究中(见表4),为制定切实可行的环境保护政策和规划、提高环境监督执法的针对性和有效性等工作的深入推进打下坚实的基础,已成为环境管理的重要工具.
2.3.2应用于节能减排与产业结构调整
产排污系数可为工业行业节能减排、结构调整、产业升级等提供重要科技支撑和数据依据. 例如,通过获取相同生产过程不同组合下产排污系数及区域或行业的活动水平数据,可进行区域/行业环境排放量的核算或测算、区域/行业污染物减排潜力分析、区域/行业环境管理水平(或污染治理水平)等的分析. 通过比较分析同一产品同一原料不同规模、工艺的产排污水平的差异,为区域环境准入提供数据支持;或以区域/流域重点行业内所有工业污染源(企业)为样本单元,重点围绕主要产品、原料工艺、规模等,从产污强度、工艺技术路线先进性等方面进行产污绩效评价,分析识别重点行业清洁生产与减排潜力.
表4 产排污核算与系数在环境管理中的应用
2.3.3应用于环境科学相关研究
迄今为止,工业污染源产排污系数是覆盖工业生产活动中污染物产生和排放水平最全面的工具,特别是“二污普”版的系数基本覆盖了我国当前全部的工业行业类别;且产排污系数是基于一定样本量数据测算得到的污染源产排污平均水平,因此能较为客观地反映某一行业或区域的总体排污情况,在环境规划与管理等科学决策研究中有着广泛应用.
此外,产排污系数所富含的丰富的污染物产排量的定量化信息可作为生命周期评价中排放清单数据库构建的主要依据之一,可为不同行业、主要产品开展生命周期评价或物质流分析提供数据支撑.
工业污染源产排污系数广泛应用于污染源普查、排污许可、环境统计、环境税征收和污染源排放清单编制等工作,在未来一段时间内仍将发挥重要作用. 经过“二污普”对系数的修订和完善,形成了目前最为系统、行业覆盖面最全的产排污核算方法体系. 但受产业升级、结构调整、行业更替、工艺进步以及环境管理水平提升等因素影响,在未来的应用中还存在着一些问题.
a) 系数的时效性不足. 由于缺乏系数动态更新机制,随着时间的推移,系数时效性不足的问题会逐步显现. 对于工业污染源来说,企业的产排污水平与技术进步、工艺改进升级以及原材料的替代、产品的更新换代都有着密切关系. 每10年一次的制修订频次影响了系数的时效性. 10年间,无论产污水平还是污染治理水平都在发生着变化,系数难以有效支撑污染源数据的更新和维护,这在一定程度上影响了环境管理决策的针对性和有效性.
b) 系数的适用性需持续提升. 工业生产活动多样性和复杂性的特征决定了部分行业系数的适用性需持续提升. 首先是系数组合的划分和筛选难度较大. 按照GB/T 4754—2017《国民经济行业分类》,工业源涵盖41个大类行业、666个小类行业,必然存在难以枚举的“产品”“原料”“工艺”和“规模”等组合,特别是原料和产品种类繁多的化工行业,既有同类型产品多达千万家的企业,也有同类型产品全国仅几家企业的情况. 其次是系数核算时样本数据采集本身的不确定性和相对有限的校验手段,使得系数在具体企业应用时的适应性及整体的精度水平均有待进一步研究和加强. 目前我国在产排污系数不确定性的评估方法方面还没有进行相关研究[12].
c) 系数制定方法的标准化迫在眉睫. 系数制定既需要遵循不同工业行业的污染物产生和排放规律,又需要实现各行业系数表达与核算体系的统一,系数制定标准化问题急需解决. 系数核算需要对各行业不同类型污染源产排污环节和规律进行充分分析和研究,涉及核算环节与样本选取、数据获取、实地监测、数据加工处理、系数表达、误差分析和系数验证等过程. 建立完善和规范的系数核算技术体系是实现系数的代表性、可更新性和可扩展性的必要保障. 通过系数在“二污普”工作中的应用发现,系数合理有效的使用是污染物排放量准确核算的前提之一. 长期以来,由于缺乏标准化的支撑,不同研究及管理领域使用的产排污系数不尽相同、缺乏统一认识[32]. 另一方面,不同专业背景系数使用人员对系数的理解和使用方面因缺乏统一的技术规范和指导,影响了排放量核算的准确性.
d) 系数的定量化方法需要加强. 对部分行业污染物的产排污环节和污染物种类的认识及其系数的定量化研究需进一步加强. 受系数形成机制的影响,在系数制定时,产排污环节的识别与污染物指标的筛选在一定程度上取决于调查或普查目标、经费和时间等条件的限制. 尽管“二污普”系数在行业覆盖度上大幅提升,但在污染物指标上对有毒有害污染物无法全覆盖,对温室气体等当前广泛关注的污染指标尚不涉及.
a) 提高系数更新频次,实现系数的动态更新. 为避免系数不配套、不适应工业企业产排污现状的问题,突破系数“一数管十年”的局限性,需要根据工业行业生产现状不断进行调整完善和补充更新系数,提高更新频次或实现动态更新,使系数与污染源实际情况更加符合. 通过定期的制修订来实现核算方法和系数的更新,为掌握污染源的真实产排污数据提供最直接的支撑.
b) 开展系数后评估,为持续更新完善提供方向. 由于系数在多项环境管理制度的广泛应用性,在对产排污系数改进时也应以“多源数据,统一使用”为原则,系统收集系数在排污许可、环境税和污染源普查等应用中存在的问题并进行评估. 从系数组合设置的合理性、样本企业选取的代表性、与其他核算方法结果的差异性等方面进行适用性评估,研究并建立产排污系数不确定性的评估方法. 一是为确定系数使用的规范化标准提供依据,二是针对系数适用性不足等方面存在的问题进一步明确系数更新完善的方向.
c) 实现系数制定的标准化,为精准治污提供精准支撑. 依据系数后评估结果,提出建立系数制定和使用的标准化体系. 在系数制定的标准化方面,重点解决和规范不同行业系数制定过程中系数组合设置、样本选取、数据处理等关键问题;尝试对产排污系数进行可信度等级划分,污染核算根据实际情况选择合适的产排污系数,增加产排污系数的不确定性评估,使获得结果更有可信度. 在系数使用的标准化方面,重点解决有限系数组合使用时类比选择的原则和要点、长短流程工艺系数选择的针对性和全面性等关键问题,使系数的覆盖度、产排污核算的准确性进一步提升.
d) 系数的标准化不仅能全面提升系数体系的合理性和精准度,还可利用环境标准自身的制修订机制,进一步推动系数的更新工作. 通过上述标准化制定—标准化应用—问题反馈—系数后评估—持续改进的系列流程,既可以实现系数在不同环境管理工作中应用的规范化,还能够推动核算体系更加及时和灵活地根据工艺产品升级、末端治理水平提升等变化做出相应调整,使其更加符合企业实际产排污状况.