污染评价论文：工业污染的评价与比较概述

本文作者：孙鑫宁平唐晓龙易红宏周连碧张旭工作单位：昆明理工大学

在过去的三十多年中，我国经济发展模式属于粗犷型，工业经济发展主要依靠物质、资源的投入。为获取物质、原料和资源，在开采、洗(分选)选和冶炼过程必然产生大量的工业固体废物〔13〕。我国一般大中型露天矿山年剥离量都在数百万吨以上;地下坑采每年也要产生数十万吨以上的废石;在选矿作业中每选出1吨精矿，平均要产出几吨或几十吨的尾矿;每冶炼出1吨金属平均还要产生出数吨的冶炼渣。第一次污染源普查结果表明，2007年我国工业固体废物产生量38.52亿t，贮存量15.99亿t，贮存率为41.5%，工业固体废物的大量产生与堆放，造成土地浪费、资源浪费并带来潜在的环境风险〔14〕。其中包括水污染风险、大气污染风险、土壤污染风险及生态污染风险。对于这些大宗工业固体废物的尾矿库(渣场)，目前国内主要关注其安全性评价，如:尹光志等对尾矿库的安全性、稳定性进行了大量评价研究〔15-17〕，但是尚未有一套完整评价体系来评价其环境风险。环境风险评价的方法比较繁多，使用较多的有生命周期评价法、安全检查表评价法、概率风险评价法、模糊逻辑评价法、层次分析法、统计分析法、公式评价法、图形叠加法、神经网络评价法、事故致因突变模型评价法等。根据各方法特性和大宗工业固体废物污染源环境风险评价的技术需求，本文总结对比了主要的五种风险评价方法。生命周期评价法(LifeCycleAssessment，LCA)生命周期评价法，简称LCA，是一种评价潜在环境影响以及贯穿产品整个生命周期所用的资源，如原料的获取、产品的生产、产品的销售以及废物管理阶段的方法。LCA起源于1969年美国中西部研究所受可口可乐委托，对饮料容器从原材料采掘到废弃物最终处理的全过程进行的跟踪与定量分析。20世纪90年代，LCA受到了广泛的关注。由于它的迅速发展以及各国对该方法的需求，诞生LCA国际标准，这也标志着LCA发展成为一套成熟、稳定的评价方法。各国也通过一系列的指导方针和教学材料为LCA国际标准的一致性和规范性进行了补充完善，其中包括联合国环境规划署、国际环境毒理学和化学学会以及LCA欧洲委员会编写的生命周期倡议书和生命周期数据系统〔18〕。LCA通常有四个步骤:目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释，其中影响评价是评价的重点。LCA对产品整个生命周期的评价是其他评价方法所不能达到的，其范围广泛的特点有利于避免问题的转化，例如在生命周期中相的转化、区域的转化以及环境问题的转化。目前市场上有许多可用于LCA的软件，如Gabi等。在欧洲委员会(EC)网站中也能下载一些关于LCA的注册软件、工具和数据，这些软件能满足不同决策者的需求特点，而且还考虑到了数据清单计算的合理性。还可以运用LCA进行评价的经典的例子作为评价工具，如Nielsen等对固废填埋场的评价，Doka建立的废物处理、售后服务生命周期清单(LCI)，Hellweg等对生态废物的评价，还有各类焚烧工艺的评价〔18〕。在选矿过程和尾矿中，LCA的应用开始于20世纪90年代中后期，最初关注于完成金属生产过程的生命周期清单(lifecycleinventories，LCI)，以便支持消费品的选择和设计的LCA。之后LCA的运用扩展到公司的项目及加工方法的选择。尽管LCI、LCA的相关方法有一定的限制性，但在矿业—矿物可持续发展的项目(theMining，MineralsandSus-tainableDevelopment)中，LCA还是被认为是一种在行业决策中提供环境风险评价的有用方法〔19〕。该方法的运用需要建立生命周期清单(LCI)，即大量采集可信的数据。然而尾矿成分极易变化〔20〕，不易采集到可信数据，而且目前我国尾矿和选矿行业生命周期清单数据较少，故不宜采用此方法评价大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)环境风险。

安全检查表评价法(SafetyCheckList，SCL)安全检查表评价法，简称SCL，是由一些有经验，且对工艺过程、机械设备和作业情况熟悉的人员，事先通过对检查对象共同进行详细分析、充分讨论，把检查对象加以分解，将大系统分割成若干小的子系统，以提问或打分的形式列出检查项目和检查要点并编制成表，以便之后进行检查和评审〔21〕。安全检查表产生于20世纪30年代工业迅速发展时期。当时，由于安全系统工程尚未出现，安全工作者为解决生产中遇到的日益增多的事故，运用系统工程的手段编制了一种检验系统安全与否的表格。系统工程广泛应用以后，安全检查表的编制逐步走向理论阶段，使得安全检查表的编制越来越科学、全面和完善。目前SCL已被国内外广泛采用，并扩展到各个领域。例如:SCL在铁路劳动安全管理上的应用〔22〕，SCL在港口工程危险源辨识中的应用〔23〕以及2009年世界卫生组织运用SCL对外科手术中的存在风险进行了评价，并取得了较好的效果，避免了许多风险隐患〔24〕等。使用安全检查表法进行施工危险源辨识，可以突出重点、避免遗漏，便于发现和查明危险和隐患，便于存档。有利于落实安全生产责任制，并可作为安全检查人员履行职责的凭据。安全检查表检查的重点在装置设备状态，设备建、构筑物的安全距离等，着重调查当前状况，缺乏对装置及设备过去的了解。针对此问题，韩其俊对安全检查表法进行了改进，加入了历史资料查阅及调查提纲，解决了缺乏对装置、设备过去的了解，也为之后的安全检查表的发展提供了帮助〔25〕。SCL主要适用于现场安全检查人员，侧重于安全评价，缺少对环境风险的评价。为了使评价工作得到关于系统安全程度方面量的概念，开发了许多行之有效的评价计值方法。根据评价计值方法的不同，安全检查表评价法又分为逐项赋值法、加权平均法、单项定性加权记分法以及单项否定计分法。由于大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)环境风险评价体系研究需要一定的定量化指标，而此方法虽然加入了一些有效的评价记值方法，但无法进行真正意义上定量化，故不宜采用此方法进行风险评价。2.3概率风险评价法(ProbabilisticRiskAssess-ment，PRA)概率风险评价，简称PRA，是以某种伤亡事故或财产损失事故的发生概率为基础进行的系统风险评价方法。在20世纪70年代，美国原子能委员会(AEC)应用事件树和故障树相结合的分析技术首次成功地对核电站的风险进行了综合的评价，并以定量的方式给出了核电站的安全风险后，美国核管理委员会(NRC)开始使用PRA来支持其管理过程，从此PRA得到了广泛的运用。在“挑战者”事件之后，美国航空航天局(NASA)制定了更严格的安全和质量保证大纲，采用概率评价方法对航天任务进行评价〔26〕，并开发了一套完整的PRA程序对航天飞机的飞行任务进行评价。欧空局(ESA)的安全评价也从以定性为主转向定量评价，并开发了自己的风险评价程序〔27〕。一般地，PRA由以下几个步骤构成〔28〕:1)研究熟悉系统;2)分析初始事件;3)事件链分析;4)初始事件和中间事件概率的评估;5)后果分析;6)风险排序和管理。PRA不仅是一个风险评估方法，而且可以作为一个风险管理技术。在实际应用中，该法在美国和大多数的欧洲国家获得了显著的效果〔29-30〕。因为PRA耗费人力、物力和时间，它最适合以下几种系统的风险评价〔31〕:l)一次事故也不允许发生的系统，如洲际导弹、核电站等;2)其安全性受到世人瞩目的系统，如宇宙航行、海洋开发工程等;3)一旦发生事故会造成多人伤亡或严重环境污染的系统，如民航飞机、海洋石油平台、石油化工和化工装置等。由于环境污染具有潜伏性，污染不一定能瞬时表现出来，加之环境污染还具有持久性，无法判断其污染时间，故难以统计其概率，而且目前对于尾矿库、渣场的环境风险研究数据、资料较少，使得运用PRA评价大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)的环境风险不具说服力，具有较大的主观性。故不适用于大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)的环境风险评价。模糊逻辑评价法(FuzzyLogicAssessment，FLA)模糊逻辑评价法，简称FLA，是随着模糊数学的迅速发展而出现的一种全新的基于模糊集理论的评价方法。模糊集理论用于环境风险评价是环境评价领域的重大变革。如Anile等〔32〕基于模糊逻辑开发了一种适用于在社会经济的环境等多种因素作用下对江河使用的影响评价。AndredeSiqueira和Re-natodeMello〔33〕依靠模糊逻辑开发了一种评价环境影响的决策方法，此方法用于比较了巴西圣卡塔利娜岛高速公路工程的环境影响评价，并给出了最佳选择决策。随着计算机的迅猛发展，模糊逻辑进行了不断完善，RobertoPeche〔34-35〕通过计算机软件对模糊逻辑进行处理，并运用到在环境风险评价中，取得了很好的效果。FLA的最大优势在于它可以体现出人类所具有的处理不精确、不确定和难以定量化的信息的能力。模糊集理论可以通过运用“部分真实”的概念来量化变量的不确定性，依靠隶属函数来确定集合中要素的“隶属度”。与其他方法比较，它的优点是:用隶属函数描述分界线，使评价结果接近客观。尤其是在风险性评价系统领域，它体现了模糊性的客观现实，使得评价中的数据易于测取，可以将风险评价结果表述得更易于让决策者和公众理解，所以，这种方法对于决策过程也是极为有用的。FLA以一种精确的方式为模型系统或人为判断产生的不精确、不确定信息的使用提供了新途径。针对大宗工业固体废物污染源(尾矿库、堆场)环境风险评价指标繁多，且需要诸多专家学者的经验进行主观性分析评价，故运用FLA可以让评价结果更具合理性、说服性。

近年来，随着尾矿库事故的频发，尤其是大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)对环境造成的危害，造成了许多无法挽回的损失。其影响范围广，涉及因素多而复杂(涉及到土壤、水、大气、生态等诸多环境)，不易定量化且因素之间相互制约、相互影响。如:尾矿成分多、易转化;土壤、水等因素相互影响、相互制约;风险高且存在随机性，与时间、雨量、自然灾害等诸多相关不确定因素联系紧密。针对大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)环境风险评价体系研究，从方法学研究角度而言，大宗工业固体废物的尾矿库安全风险评价及相关单一的土壤风险评价、地下水风险评价、地表水风险评价等研究较多，但将其作为一个整体的环境风险评价体系还尚未有研究。从此目标而言，本文将5种主要的风险评价方法对比总结于表1，以便从中找出适用于大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)的环境风险评价方法。虽然FLA体现出人类所具有的处理不精确、不确定和难以定量化的信息的能力，但不能从整体上对大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)环境风险评价体系这样复杂的系统进行分析，而且缺少随机性。而对于AHP，虽然能够从宏观上对目标系统分层交错的指标进行评价，得出一个简单明了的结论，从而简化一个复杂的系统，但AHP对模糊性的考虑还需进一步完善。因此，对于构建一套大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)环境风险评价体系，考虑其复杂性、不确定性、广泛性等诸多因素。笔者认为，需要把这两种评价方法结合起来，构建出一套完整的评价体系。这样不仅解决了大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)复杂的环境系统和多种不确定风险因素的问题，而且对其无法定量化评价等的问题也能得到较好的解决，从而为决策者提供一套切实可行的大宗工业固体废物污染源(尾矿库、渣场)环境风险评价体系。