污染場地修復(fù)生命周期評(píng)估程序與模型的研究進(jìn)展*

董璟琦 張紅振 雷秋霜 王金南 吳舜澤 駱永明 張?zhí)熘?/p>

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012；3.中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，山東 煙臺(tái) 264003；4.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100084)

污染場地修復(fù)生命周期評(píng)估程序與模型的研究進(jìn)展*

董璟琦1,2張紅振2#雷秋霜2王金南2吳舜澤2駱永明3張?zhí)熘?

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012；3.中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，山東 煙臺(tái) 264003；4.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100084)

污染場地綠色修復(fù)和可持續(xù)管理逐漸成為國際上倡導(dǎo)的發(fā)展方向，修復(fù)過程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響日益受到重視。生命周期評(píng)估(LCA)作為一種可評(píng)估項(xiàng)目全過程環(huán)境影響的新興技術(shù)，可以從污染場地自身環(huán)境改善的角度進(jìn)行效益評(píng)估，同時(shí)解決污染場地修復(fù)工程本身可能在區(qū)域和全球尺度上產(chǎn)生的其他負(fù)面影響，在污染土壤、底泥、地下水修復(fù)管理決策中已有較多應(yīng)用。從評(píng)估程序、評(píng)估模型、不確定性研究等方面對(duì)污染場地修復(fù)LCA進(jìn)行論述，為中國污染場地綠色修復(fù)和可持續(xù)管理中使用LCA方法提供參考。

土壤 地下水 綠色修復(fù) 生命周期評(píng)估 評(píng)價(jià)技術(shù)

綠色修復(fù)和可持續(xù)管理逐漸成為國際上污染場地修復(fù)倡導(dǎo)的發(fā)展方向。發(fā)達(dá)國家污染場地修復(fù)管理重視綠色修復(fù)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用和政策扶持，側(cè)重于全過程的綜合協(xié)調(diào)和利益相關(guān)方的全面參與，倡導(dǎo)可持續(xù)污染場地風(fēng)險(xiǎn)管理和多目標(biāo)決策，強(qiáng)調(diào)修復(fù)工程的整個(gè)生命周期可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，不再僅限于修復(fù)工程實(shí)施單個(gè)方面[1-3]。而我國污染場地修復(fù)還處于起步階段，修復(fù)技術(shù)多以高能耗、見效快的異位修復(fù)為主，修復(fù)工程多以實(shí)現(xiàn)修復(fù)目標(biāo)、削減污染場地自身風(fēng)險(xiǎn)為側(cè)重點(diǎn)，鮮有關(guān)于綠色修復(fù)技術(shù)與政策的相關(guān)研究和實(shí)踐的報(bào)道[4-5]?？偨Y(jié)發(fā)達(dá)國家污染場地修復(fù)生命周期評(píng)估(LCA)的方法和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于開展我國污染場地綠色修復(fù)和可持續(xù)管理研究具有重要意義。

1 污染場地修復(fù)LCA概述

LCA從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境3方面綜合對(duì)污染場地修復(fù)開展可持續(xù)管理評(píng)價(jià)，而其他類似評(píng)價(jià)方法，例如凈環(huán)境效益評(píng)價(jià)(NEBA)和費(fèi)用效益分析(CBA)則主要從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)層面開展一維或二維評(píng)估。LCA的首要環(huán)境影響是污染場地范圍內(nèi)的污染物健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；二次環(huán)境影響是區(qū)域和全球范圍內(nèi)修復(fù)工程所產(chǎn)生的環(huán)境影響；若考慮三次環(huán)境影響，則將LCA又拓展至經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響評(píng)估。

自1999年起，針對(duì)污染場地修復(fù)LCA框架的研究就已逐漸開展并日趨拓展。VOLKWEIN等[6]263-264在其構(gòu)建的污染場地修復(fù)LCA模型框架中將污染場地修復(fù)排放區(qū)分為近域排放范圍和遠(yuǎn)程排放范圍，前者包括污染場地內(nèi)和距污染場地250 m內(nèi)產(chǎn)生的排放，近域排放范圍以外的為遠(yuǎn)程排放范圍。DIAMOND等[7]788-789提出的污染場地修復(fù)LCA框架包括原材料和能源消耗、污染場地過程邊界、廢物管理3部分內(nèi)容。近年來，通過對(duì)傳統(tǒng)污染場地修復(fù)LCA進(jìn)一步拓展研究，GUINéE等[8]將傳統(tǒng)LCA擴(kuò)展為生命周期可持續(xù)分析(LCSA)。美國可持續(xù)修復(fù)論壇(SURF)在2011年的《修復(fù)行業(yè)環(huán)境足跡分析和LCA評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》中構(gòu)建了包括污染場地內(nèi)操作管理(O & M)、監(jiān)測井(MW)和場地外輸入輸出環(huán)境影響的流程圖[9]43-48，為污染場地環(huán)境可持續(xù)評(píng)估提供了技術(shù)方法。LEMMING等[10]392-394在綜述前人研究的基礎(chǔ)上，提出場地修復(fù)LCA概念框架包括上游能源和材料消耗(生產(chǎn)階段)、原位或異位直接修復(fù)(使用階段)和下游廢棄物處置(終止階段)3部分。HOU等[11]1083-1085在污染場地修復(fù)LCA方法中提出了結(jié)合環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)主要影響類別的可持續(xù)評(píng)價(jià)體系?？傮w而言，污染場地修復(fù)LCA旨在涵蓋污染場地修復(fù)管理全過程，并對(duì)整體過程中所可能產(chǎn)生的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響開展評(píng)估。

2 污染場地修復(fù)LCA程序

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的通用LCA程序包括確定目標(biāo)和范圍、清單分析(LCI)、生命周期影響評(píng)估(LCIA)和結(jié)果分析4個(gè)階段[12-13]。SURF針對(duì)污染場地修復(fù)LCA，將具體步驟細(xì)化為九步法：確定目標(biāo)和范圍、確定功能單元、建立系統(tǒng)邊界、建立環(huán)境影響指標(biāo)、LCI、環(huán)境影響評(píng)估、參數(shù)敏感性與不確定性分析、結(jié)果表征、提交評(píng)估報(bào)告，具體程序見圖1。

2.1 確定目標(biāo)和范圍

確定目標(biāo)和范圍是LCA過程中至關(guān)重要的步驟。確定目標(biāo)旨在說明開展污染場地修復(fù)LCA的目的和原因，以及研究結(jié)果的預(yù)期應(yīng)用領(lǐng)域。通常污染場地修復(fù)LCA的目標(biāo)可分為兩種：(1)用于修復(fù)活動(dòng)開展前的修復(fù)方案比選評(píng)估；(2)在修復(fù)實(shí)施后開展生命周期回顧性評(píng)價(jià)。其中，前者可作為污染場地修復(fù)管理決策支持的依據(jù)；后者可提供修復(fù)技術(shù)的影響基準(zhǔn)，從而為進(jìn)一步改善修復(fù)技術(shù)提供參照。

圖1 污染場地修復(fù)LCA程序Fig.1 Process of LCA for contaminated site remediation

確定范圍是為了保證研究的空間、時(shí)間和評(píng)價(jià)深度滿足規(guī)定目標(biāo)。所有的系統(tǒng)邊界、功能單元、評(píng)價(jià)時(shí)間、修復(fù)技術(shù)流程、LCIA模型、影響類型等要素都應(yīng)該在范圍界定中表述清楚。SUER等[14]認(rèn)為評(píng)價(jià)土壤修復(fù)最重要的是界定時(shí)間和空間范圍以及評(píng)價(jià)二次環(huán)境過程可能產(chǎn)生的環(huán)境影響。而LEMMING[15]則認(rèn)為范圍應(yīng)包括系統(tǒng)邊界、時(shí)間邊界和技術(shù)與環(huán)境邊界，以及LCA類型的選擇(邊際LCA和結(jié)果LCA)。范圍界定的準(zhǔn)確程度和與評(píng)價(jià)目標(biāo)的契合度將影響LCA結(jié)果的可靠性。

2.2 LCI

LCI是針對(duì)某一系統(tǒng)過程整個(gè)生命周期階段進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理、審核，并將數(shù)據(jù)與單元過程或功能單元進(jìn)行關(guān)聯(lián)的過程。在污染場地修復(fù)中特指對(duì)污染場地修復(fù)工程在整個(gè)生命周期內(nèi)的能量、原材料消耗量與對(duì)環(huán)境的排放進(jìn)行以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的客觀性量化過程。污染場地修復(fù)LCI的核心是建立以功能單元表達(dá)的修復(fù)系統(tǒng)的輸入和輸出，其所使用的清單數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和污染場地適用性對(duì)于最終LCA結(jié)果的不確定性至關(guān)重要。

目前，污染場地特定的LCI尚未建立，相關(guān)研究采用通用的LCI數(shù)據(jù)庫，如基于國家層面的丹麥EDIP數(shù)據(jù)庫、美國的US LCI數(shù)據(jù)庫、歐盟層面的參考生命周期數(shù)據(jù)庫(ILCD)、瑞士Ecoinvent數(shù)據(jù)庫等。這些通用數(shù)據(jù)庫包括運(yùn)輸、原材料消耗、能耗等場地修復(fù)LCA必需的清單數(shù)據(jù)，但污染場地特有的數(shù)據(jù)，例如活性炭生產(chǎn)、原位化學(xué)藥劑或反應(yīng)材料生產(chǎn)等信息缺乏，使采用通用數(shù)據(jù)庫計(jì)算的LCA結(jié)果存在較大不確定性。VOLKWEIN等[6]266-267在開發(fā)的污染場地修復(fù)LCA模型中包含了42種通用LCA數(shù)據(jù)清單，并對(duì)54項(xiàng)單元過程提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。PAGE等[16]在LCA框架的案例研究中通過實(shí)際工程報(bào)告數(shù)據(jù)、專家咨詢等方式構(gòu)建了其清單數(shù)據(jù)。CADOTTE等[17]在其構(gòu)建的LCI中包括了4種修復(fù)技術(shù)的環(huán)境負(fù)荷、設(shè)備、能耗、電耗，并使用了Ecoinvent數(shù)據(jù)庫中的二次環(huán)境影響數(shù)據(jù)。美國能源部也在其網(wǎng)站上公布了US LCI數(shù)據(jù)供下載，其中包含廢物管理和污染場地修復(fù)模塊。這些研究對(duì)提供污染場地相關(guān)的LCI具有一定幫助，但總體來說污染場地LCI仍面臨著不確定性大、數(shù)據(jù)可獲得性較差等問題。

2.3 LCIA

LCIA是針對(duì)LCI的輸入、輸出量化結(jié)果開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)的過程，用以說明修復(fù)工程中各環(huán)境交換過程的相對(duì)重要性以及每個(gè)生產(chǎn)階段或修復(fù)技術(shù)單元過程的環(huán)境影響貢獻(xiàn)。LCIA是LCA的核心內(nèi)容，一般包括影響類型、類型參數(shù)和特征化模型的選擇，將LCI結(jié)果劃分到影響類型(分類)，類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算(特征化)3個(gè)基本過程。

目前國際上常用的LCIA影響類型可分為全球影響和局部影響。其中全球影響主要包括不可再生資源消耗，全球變暖，臭氧層消耗，可更新資源的消耗、酸化、富營養(yǎng)化等；局部影響主要包括固體廢棄物堆積、健康毒性、生態(tài)毒性、土地利用等。針對(duì)污染場地的特定LCA影響類型還包括土壤質(zhì)量參數(shù)變化、生態(tài)環(huán)境損害和人類社會(huì)擾動(dòng)等[7]790-792。此外，污染場地LCIA影響類型也分為首要環(huán)境影響和二次環(huán)境影響，前者主要指污染場地目標(biāo)污染物所直接產(chǎn)生的局部范圍內(nèi)的毒性風(fēng)險(xiǎn)，后者則指污染場地修復(fù)工程實(shí)施過程中所產(chǎn)生的對(duì)區(qū)域乃至全球范圍內(nèi)環(huán)境介質(zhì)的影響。由于涵蓋不同的影響類型，采用不同的特征化模型和計(jì)算方法，目前國際上存在有較多的LCIA模型，采用不同模型開展LCA研究也會(huì)在一定程度上影響結(jié)果的一致性。

2.4 結(jié)果分析

將LCIA結(jié)果通過圖表等形式表現(xiàn)出來，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行合理闡釋，即為LCA的結(jié)果分析。通常污染場地修復(fù)LCA結(jié)果分析可包括：(1)首要環(huán)境影響的各類影響類別(主要是健康和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)或毒性評(píng)估)的歸一化結(jié)果；(2)二次環(huán)境影響的各類影響類別(全球變暖、酸雨、能源資源消耗等傳統(tǒng)LCA影響類別)的歸一化結(jié)果；(3)綜合LCA或社會(huì)經(jīng)濟(jì)LCA等其他涉及三次環(huán)境影響的各類影響類別。也有研究將LCA結(jié)果進(jìn)行貨幣化統(tǒng)一，評(píng)估污染場地及其修復(fù)活動(dòng)帶來的環(huán)境損失，以便于計(jì)算環(huán)境污染損害，對(duì)比不同污染場地的環(huán)境影響等[18]。

3 污染場地修復(fù)LCA模型

目前，國際上通用的LCA模型較多。使用最多的是荷蘭PRé Consultants公司開發(fā)的SimaPro商業(yè)軟件，其中包含有ReCiPe 2008、Eco-indicator 99、IMPACT 2002+、CMLCA 2001、EDIP 2003等應(yīng)用廣泛的LCA模型及Ecoinvent v2、US LCI等清單數(shù)據(jù)庫[19]。LCA模型的區(qū)分主要是在于LCIA模型，其可分為損害為主的模型(即終結(jié)點(diǎn)模型)和面向問題的模型(即中間點(diǎn)模型)。

終結(jié)點(diǎn)模型將各環(huán)境影響類型再進(jìn)行分類匯總，得出每個(gè)大類的環(huán)境影響，可用于對(duì)最終造成的環(huán)境損害進(jìn)行評(píng)估，例如Eco-indicator 95、Eco-indicator 99、EPS 2000等模型。中間點(diǎn)模型則未將環(huán)境影響歸結(jié)到人類、資源、自然環(huán)境的大類中，而是針對(duì)各個(gè)詳細(xì)的環(huán)境影響類別給出評(píng)價(jià)結(jié)果，例如EDIP 97、EDIP 2003、CMLCA 2001、TRACI 2.1等模型。有些LCA模型，例如IMPACT 2002+和ReCiPe 2008，綜合了上述兩種模型，既包括若干類中間影響類別，又將中間影響類別歸納到最終損害大類中，對(duì)于兩個(gè)層次的影響均給出了計(jì)算結(jié)果。各種主流LCA模型及主要特性見表1。本研究針對(duì)3種典型LCA模型，即EDIP 2003、CMLCA 2001和TRACI 2.1進(jìn)行介紹。

3.1 EDIP 2003

EDIP 2003是由EDIP 97改進(jìn)而來，最初目的是為了評(píng)價(jià)產(chǎn)品和材料生產(chǎn)造成的環(huán)境影響，屬于中間點(diǎn)模型，基于人均當(dāng)量的歸一化和環(huán)境影響政治削減目標(biāo)權(quán)重進(jìn)行操作[20]1104-1106。EDIP 2003的最大特點(diǎn)是在特征化模型中包括了導(dǎo)致非全球影響的毒性暴露，并將空間異質(zhì)性與特征因子關(guān)聯(lián)，無論考不考慮空間區(qū)別都可以使用該模型。其中的有害廢物、廢渣、資源等影響類別直接從EDIP 97延續(xù)，但新增了不同暴露途徑(包括空氣、水、土壤)的健康毒性影響，同時(shí)將水體生態(tài)毒性分成急性和慢性兩種。EDIP 2003中暴露因子的設(shè)定主要依據(jù)污染物特性(長衰期和短衰期)、場地人口密度和污染排放高度(1、25、100 m)，其對(duì)空間異質(zhì)性的考慮和暴露毒性的影響分類尤其適合局部和全球范圍污染分布明顯的污染場地修復(fù)。

表1 污染場地修復(fù)的主要LCA模型及其特性

3.2 CMLCA 2001

CMLCA 2001是萊頓大學(xué)環(huán)境研究中心于2001年在《荷蘭生命周期評(píng)估導(dǎo)則》中提出的一套LCA影響類別識(shí)別模型，屬于中間點(diǎn)模型，基于CML-IA，可將影響結(jié)果歸一化，但不包括權(quán)重和附加值。將影響類別主要分為基本影響種類(在大部分LCA模型中都包括)、附加影響種類(列舉了評(píng)估指標(biāo)，但實(shí)際應(yīng)用較少)和其他影響種類(不包括評(píng)估指標(biāo)，無法定量評(píng)價(jià))。其中，基本影響種類主要包括非生物資源消耗、氣候變化、臭氧層損耗、健康毒性、水體生態(tài)毒性、海洋生態(tài)毒性、陸地生態(tài)毒性、光化學(xué)氧化劑、酸化、富營養(yǎng)化等[21]。對(duì)于生態(tài)毒性和健康毒性的模擬基于多媒介USES-LCA模型。導(dǎo)則中還提供了約1 500種LCI結(jié)果的特征化因子供參考[20]1108-1109。CMLCA 2001包括傳統(tǒng)LCA、社會(huì)LCA(SLCA)和LCSA，同時(shí)涵蓋環(huán)境經(jīng)濟(jì)LCA(IO-LCA)，綜合LCA、生命周期成本(LCC)和生態(tài)有效性分析(E/E)等評(píng)價(jià)功能，可為污染場地可持續(xù)環(huán)境管理提供評(píng)價(jià)工具。

3.3 TRACI 2.1

TRACI 2.1是USEPA開發(fā)的基于美國實(shí)際情況和清單數(shù)據(jù)的LCA模型，屬于中間點(diǎn)模型，包括分類、特征化和歸一化3個(gè)步驟。其最初設(shè)計(jì)目的是為推進(jìn)美國LCA研究，但模型本身也可用于污染防控和可持續(xù)評(píng)估。其所關(guān)注的潛在影響包括臭氧層損耗、全球變暖、酸化、富營養(yǎng)化、對(duì)流層臭氧或霧霾形成、生態(tài)毒性、人體微效應(yīng)、致癌效應(yīng)、非致癌效應(yīng)、化石燃料消耗和土地利用等。其特征化因子的選擇參考了《USEPA超級(jí)基金風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則》、《USEPA暴露因子手冊(cè)》、美國國家酸雨評(píng)估項(xiàng)目等；健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)中，選取了USEPA的參考劑量作為計(jì)算潛在健康風(fēng)險(xiǎn)的參數(shù)[20]1105-1106。TRACI 2.1是依賴污染場地信息的評(píng)估模型，對(duì)于許多環(huán)境影響類別而言，可以根據(jù)污染場地的不同而進(jìn)行設(shè)定，但本身也提供了美國平均值供參考[22]。

4 不確定性分析

不確定性是LCA受到質(zhì)疑的最大原因之一。通常認(rèn)為，LCIA是LCA中難度和不確定性最大的部分。REAP等[23]針對(duì)LCA的4個(gè)階段提出了包括數(shù)據(jù)來源及可信度、時(shí)間跨度、邊界選擇、權(quán)重和估值等共計(jì)15個(gè)尚未解決的關(guān)鍵問題，并根據(jù)其對(duì)評(píng)估結(jié)果影響的大小和敏感度進(jìn)行了排序，認(rèn)為LCIA階段是整個(gè)LCA過程中不確定性最主要的來源之一。目前針對(duì)削減LCIA階段不確定性的研究主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

(1) 開展不確定性來源分析研究

BARE[20]1107-1108系統(tǒng)梳理了常用的Eco-indicator 99、EDIP 97、EPS 2000、IMPACT 2002+、TRACI 2.1等多種模型，并從中間環(huán)境效應(yīng)、影響后果、危害權(quán)重取值等方面對(duì)各種模型從健康影響、環(huán)境破壞和自然資源消耗等方面進(jìn)行了對(duì)比分析。美國SURF提出的污染場地修復(fù)LCA九步法中，建立系統(tǒng)邊界時(shí)修復(fù)活動(dòng)的時(shí)空范圍和修復(fù)技術(shù)邊界確定、LCIA階段中間效應(yīng)指標(biāo)和損害后果(最終指標(biāo))計(jì)算、特征化過程中的模型選擇和參數(shù)取值是LCA結(jié)果產(chǎn)生不確定性甚至錯(cuò)誤的主要來源[9]39-42,[24]19-21。最近構(gòu)建的ILCD對(duì)于提高LCIA的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可對(duì)比性也具有較大幫助[25]。HOU等[26]針對(duì)抽出處理、原位生物修復(fù)、可滲透反應(yīng)墻(PRB)、原位化學(xué)還原4種修復(fù)技術(shù)，分析了污染范圍、水文地質(zhì)、化學(xué)條件、污染場地位置和權(quán)重因子對(duì)LCA結(jié)果的敏感性，同時(shí)探討了不同原材料對(duì)最終環(huán)境影響類別的貢獻(xiàn)度大小，表明不同污染場地條件和修復(fù)技術(shù)條件都可能對(duì)LCA最終評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。雖然這些致力于LCIA標(biāo)準(zhǔn)化和LCIA不確定性分析工作的嘗試對(duì)于完善LCA模型本身和推進(jìn)LCA技術(shù)在污染場地修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)揮了很好的作用，但整體上來看，LCA的研究和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，評(píng)估結(jié)果存在較大不確定性，仍需要逐步建立更全面更細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn)化體系。

(2) 嘗試使用污染場地實(shí)際信息以減少污染場地修復(fù)LCIA的不確定性

由于污染場地修復(fù)LCIA在計(jì)算首要環(huán)境影響的量化表征時(shí)，大多數(shù)情況仍使用通用的污染歸趨和暴露模型，與污染場地目標(biāo)污染物的遷移擴(kuò)散和受體暴露的實(shí)際情況存在一定差異，造成首要環(huán)境影響的最終計(jì)算結(jié)果有較大偏差。GODIN等[27]針對(duì)某垃圾填埋場，聯(lián)合采用地下水遷移擴(kuò)散模擬和LCA技術(shù)對(duì)自然衰減、挖取并原地密閉處置、挖取并原地部分處置、挖取并焚燒處置4種處置方案進(jìn)行了影響評(píng)價(jià)，雖然LCA結(jié)果表明自然衰減的影響最小，但地下水遷移模擬結(jié)果表明高濃度的污染物會(huì)持續(xù)滯留在地下水中超過50 a，若采用自然衰減作為修復(fù)方案必須進(jìn)行完整的污染場地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。LEMMING等[10]395-396提出將污染場地地下水污染遷移模型與LCA相結(jié)合，利用污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果作為LCA首要環(huán)境影響，利用相關(guān)模型計(jì)算二次環(huán)境影響，并對(duì)比了長期監(jiān)控、原位還原熱脫附、原位化學(xué)氧化和長期監(jiān)控結(jié)合活性炭治理4種修復(fù)技術(shù)的LCA結(jié)果。HELLWEG等[28]構(gòu)建了基于污染場地的土壤-地下水重金屬污染遷移模型，綜合考慮了重金屬的化學(xué)形態(tài)、遷移特征等，提出了適用于瑞士的模型參數(shù)推薦值，并將該模型嵌入到現(xiàn)有的LCIA多介質(zhì)模型中，降低了LCIA階段健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的不確定性。這些將污染場地實(shí)際信息納入LCIA過程的研究在降低LCIA不確定性方面起到了一定作用，但污染場地修復(fù)LCIA仍缺乏統(tǒng)一的技術(shù)模型。此外，這些嘗試?yán)梦廴緢龅鼗A(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行LCIA研究的大多數(shù)案例集中在污染場地修復(fù)階段，沒有從污染場地調(diào)查、評(píng)估、修復(fù)和再開發(fā)/生態(tài)恢復(fù)的全過程開展LCIA研究，同時(shí)還存在LCIA模型過于簡單，沒有針對(duì)污染場地信息和修復(fù)方案開發(fā)專門的場地修復(fù)LCIA環(huán)境影響評(píng)估模型的問題[29]。

(3) 通過完善LCIA模型和采用概率方法分析LCA不確定性

蒙特卡洛方法作為分析不確定性因素的常用技術(shù)，已被用于污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型優(yōu)選和污染場地修復(fù)LCA評(píng)估結(jié)果的不確定性分析。HUNG等[24]21-22采用蒙特卡洛方法系統(tǒng)分析了LCA過程中LCI和LCIA階段的不確定性，并以臺(tái)灣市政固廢管理為例比較了Eco-indicator 99、EDIP 2003、EPS 2000、IMPACT 2002+和LIME等5種LCA模型的評(píng)估結(jié)果差異，發(fā)現(xiàn)考慮LCI和LCIA階段的不確定性時(shí)，健康影響、生態(tài)毒性、光化學(xué)煙霧的影響結(jié)果有明顯差異。LO等[30]將貝葉斯蒙特卡洛方法和LCA聯(lián)合建立的概率LCA模型與傳統(tǒng)LCA模型進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)概率LCA可提供更多信息，包括識(shí)別主要影響參數(shù)和降低評(píng)估結(jié)果的偏差。HOU等[11]1090-1091通過采用傳統(tǒng)LCA模型與考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的IO-LCA相結(jié)合的模型，納入更多的評(píng)價(jià)過程、數(shù)據(jù)和影響類別來增加LCA評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，降低不確定性。上述針對(duì)污染場地修復(fù)LCA不確定性的研究表明，在LCIA階段的不確定性來源分析方面已取得一定進(jìn)展，然而，大部分場地修復(fù)LCA不確定性研究都集中在采用常規(guī)LCIA模型的不確定性分析方面，缺少在充分利用污染場地修復(fù)基礎(chǔ)信息的前提下進(jìn)行LCA結(jié)果不確定性分析的嘗試。另外，進(jìn)行污染場地修復(fù)LCA結(jié)果不確定性分析時(shí)，在參數(shù)敏感性方面涉及更少，且主要采用一些局部靈敏度方法進(jìn)行定性或半定量的參數(shù)敏感性分析。

(4) 聯(lián)合使用其他決策支持方法完善場地修復(fù)LCA研究

有學(xué)者將LCIA與NEBA、多目標(biāo)決策分析(MCDA)等聯(lián)合起來對(duì)污染場地修復(fù)管理的綜合判斷提供決策支持[31]。ROGERS等[32]構(gòu)建了隨機(jī)多屬性生命周期影響評(píng)估(SMA-LCIA)，嘗試降低LCIA階段由于不同類型環(huán)境影響權(quán)重取值不當(dāng)引起的不確定性，以生物能源、化石能源和電能的環(huán)境影響評(píng)估進(jìn)行實(shí)例分析，并將SMA-LCIA結(jié)果與傳統(tǒng)LCIA結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。LINKOV等[33]聯(lián)合了MCDA、LCIA和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出以針對(duì)新型人造納米污染物環(huán)境管理、沉積物污染修復(fù)管理等新型環(huán)境問題的綜合決策支持方法。SPARREVIK等[34]綜合運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、LCIA、費(fèi)用效果分析(CEA)、CBA等方法構(gòu)建了一種MCDA技術(shù)，對(duì)比分析了環(huán)境修復(fù)造成的費(fèi)用與生命周期環(huán)境影響，提出了權(quán)衡生態(tài)服務(wù)價(jià)值和生態(tài)恢復(fù)費(fèi)用的方法。然而，由于LCA使用數(shù)據(jù)來源與其他評(píng)估方法的差異，不同類型環(huán)境損害和不同方法評(píng)估結(jié)果的可對(duì)比性仍存在較大爭議，基于LCA與其他決策分析方法聯(lián)合應(yīng)用的研究較少且多數(shù)學(xué)者對(duì)結(jié)果持謹(jǐn)慎態(tài)度。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié) 論

(1) LCA作為一種可全面評(píng)估項(xiàng)目全過程環(huán)境影響的新興技術(shù)，可以對(duì)污染場地本身的環(huán)境影響、修復(fù)項(xiàng)目產(chǎn)生的二次環(huán)境影響以及相應(yīng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行綜合評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)污染場地修復(fù)可持續(xù)管理的目標(biāo)，是國際上開展綠色修復(fù)和可持續(xù)修復(fù)的重要評(píng)估方法。我國污染場地修復(fù)仍處于初級(jí)階段，可持續(xù)修復(fù)管理政策和方法研究與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。

(2) 污染場地修復(fù)LCA遵循國際ISO確立的目標(biāo)和范圍、LCI、LCIA和結(jié)果分析4個(gè)階段。LCA模型的核心部分是LCIA模型，主要包括終結(jié)點(diǎn)模型和中間點(diǎn)模型兩種。污染場地修復(fù)LCA應(yīng)用較多的模型包括EDIP 2003、CMLCA 2001、TRACI 2.1等。

(3) 不確定性是LCA在污染場地修復(fù)應(yīng)用中受到質(zhì)疑的最大原因之一，不同污染場地基礎(chǔ)條件和修復(fù)技術(shù)條件都可能對(duì)LCA最終評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。目前已有研究從不確定性來源出發(fā)，結(jié)合污染場地實(shí)際信息，采用概率分析方法及其他決策支持方法等嘗試降低LCA不確定性。不確定性分析仍是污染場地修復(fù)LCA研究中的重要組成部分，在污染場地修復(fù)LCA實(shí)際應(yīng)用中不可或缺。

5.2 展 望

隨著我國污染場地修復(fù)工作越來越受到中央和地方各級(jí)政府重視，可持續(xù)修復(fù)管理和綠色修復(fù)是今后必然的發(fā)展趨勢。如何擺脫當(dāng)下高能耗、短平快的修復(fù)模式，倡導(dǎo)低耗節(jié)能、綜合高效、環(huán)境社會(huì)經(jīng)濟(jì)各方利益最大化的修復(fù)過程，是我國污染場地修復(fù)管理面臨的巨大挑戰(zhàn)。污染場地修復(fù)LCA是開展可持續(xù)管理和綠色修復(fù)的重要方法。在總結(jié)發(fā)達(dá)國家污染場地修復(fù)LCA方法、經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際案例的基礎(chǔ)上，開展我國污染場地可持續(xù)管理實(shí)際案例研究，將LCA應(yīng)用于國內(nèi)污染場地修復(fù)工程中，是進(jìn)一步的研究方向。

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ReviewofLCAprocedureandmodelsforcontaminatedsiteremediation

DONGJingqi1,2,ZHANGHongzhen2,LEIQiushuang2,WANGJinnan2,WUShunze2,LUOYongming3,ZHANGTianzhu4.

(1.CollegeofWaterResourcesandEnvironment,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083;2.ChineseAcademyforEnvironmentalPlanning,Beijing100012;3.YantaiInstituteofCoastalZoneResearch,ChineseAcademyofSciences,YantaiShandong264003;4.SchoolofEnvironment,TsinghuaUniversity,Beijing100084)

Green remediation and sustainable management of contaminated sites have been initiated worldwide in recent years,as the environmental impacts caused by remediation processes drawing more and more attentions. Being an innovative technology to evaluate overall environmental impacts of projects,LCA evaluates the effects of improving the contaminated sites’ environment. Besides,LCA assesses other negative impacts caused by remediation projects in both regional and global scales. The method has been applied in many remediation management cases of contaminated soil,sediment and groundwater. Herein,the studies of LCA on contaminated site remediation from the perspectives of procedures,modeling and uncertainties were reviewed,which could provide references for applying LCA on contaminated site green remediation and sustainable management in China.

soil; groundwater; green remediation; LCA; evaluation technology

董璟琦，女，1986年生，博士研究生，助理研究員，研究方向?yàn)榄h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與污染修復(fù)。#

。

*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.71403097)；國家“863計(jì)劃”項(xiàng)目(No.2013AA06A211)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2016.12.017

編輯:徐婷婷 (

2015-12-21)