工業污染源產排污系數編碼方法與應用

張玥，喬琦*，白璐，李雪迎，劉丹丹2,，許文

1.國家環境保護生態工業重點實驗室,中國環境科學研究院

2.同濟大學環境科學與工程學院

工業污染源因行業種類繁多、產排污環節復雜、污染物排放量集中、環境危害大等特點，一直是我國環境管理和污染防治的重點對象，其污染物的產生量和排放量是環境管理的重要衡量依據和控制指標。目前我國環境統計制度中工業污染源的排放量數據主要通過監測法、系數法（產排污系數）和物料衡算法獲得[1]。其中，系數法具有表達方式直觀、使用便捷和覆蓋面廣等特點，既可以簡便、準確地量化污染物的產生量和排放量，又能夠為多項環境管理制度提供核算依據，如環境統計產排污量核算、環境影響評價源強核算[2-3]、污染排放清單編制[4-8]、區域污染物排放量核算[9]等。

在2017 年第二次全國污染源普查工作中，共普查工業污染源企業247.74 萬個，涉及42 個大類659 個小類行業[10]。除具有在線監測能力的企業可直接獲得污染物排放量核算數據外，其余企業都需采用系數法核算產排污量。產排污系數是系數法核算的關鍵，我國目前工業污染源產排污系數按照其制定的基準年，可分為1996 年版、2007 年版(“一污普版”)和2017 年版(“二污普版”)。1996 年版產排污系數是基于原國家環境保護總局科技標準司多年來的科研課題成果，首次發布我國產排污系數。隨著2007 年第一次和2017 年第二次全國污染源普查工作的開展，對產排污系數進行了2 次全面徹底的修訂和更新。目前最新最全面的產排污系數是2017 年版[11]。

隨著我國信息化、智能化進程的不斷推進，采用信息化手段推進環境治理體系和治理能力提升，對于感知環境態勢變化、掌握環境管控重點來源、輔助科學決策具有重要意義。產排污量信息是精準治污的重要依據，作為支撐工業污染源產排污量核算應用最廣泛、最直接的工具，產排污系數的信息化集成與應用勢在必行。編碼是將文字信息轉換為計算機編程語言代碼的過程[12]，廣泛應用于物理[13-14]、醫學[15]、數學[16]等諸多領域。產排污系數編碼就是將產排污系數賦予一定規律性且方便計算機和人識別與處理的符號[17]。通過編碼對產排污系數進行信息化轉化，使每個系數都具有唯一的編碼“身份名片”，在系數數據庫中實現快速識別、篩選和應用。同時，編碼可實現系數和產排污量核算的同步更新，更加快捷、有效地支撐各項環境管理系統、平臺應用等。

目前，我國與工業污染源相關的編碼標準包括HJ 608—2017《排污單位編碼規則》[18]和《固定污染源（水、大氣）編碼規則（試行）》[19]等，都是以企業（污染源）為對象，針對固定污染源統一標識編碼[20-23]，對生產設施、治理設施、污染排放口數量[24-25]等重點產排污設備和環節進行編碼。這些編碼規則重點在于表征污染源企業名稱，統計設備數量和編號，與產排污系數的核心要素，如原輔材料種類、生產工藝類型、治理技術選擇等無關，無法利用污染源編碼規則對產排污系數進行編碼。

筆者以工業污染源產排污系數為核心，結合系數應用及信息化的客觀要求，根據產排污系數結構及表達方式，建立工業污染源產排污系數編碼體系，分別對產污系數和排放量核算參數，及其包含的核心要素如行業類型、產污工段（生產工段）、產品、原料、工藝、規模、污染物類型、污染治理技術、污染治理設施運行效率參數等制定編碼規則，并應用于42 個大類659 個小類行業所有的產排污系數的編碼編制。

1 產排污系數編碼方法

1.1 產排污系數定義

產排污系數法是指利用產排污系數進行污染物產生量、排放量核算的方法。產污系數是指在一定的技術經濟和管理等條件下，生產單位產品（或使用單位原料）所產生的污染物量；排污系數是指上述條件下經污染控制措施削減后排放或未經削減直接排放的污染物量[11]。產污系數的制定充分考慮了企業實際生產與工藝流程之間的關系多樣且復雜的情況，基于物質代謝規律和生產過程的加工方式，梳理出對污染物產生有重要影響的因素，包括行業類別、產污工段、產品、原料、生產工藝、生產規模，以及污染物介質和污染物種類等，以上8 個因素條件決定1 個產污系數。2017 年版工業污染源產排污系數中沒有直接給出排污系數，而是根據排放量核算方法，由污染治理技術和治理設施運行效率“雙因素”組成排放量核算參數。因此，在產污條件確定的8 個特征因素基礎上，再加上污染治理技術和治理設施運行效率2 個特征因素，共計10 個特征因素表征污染物排放量核算參數。其中，產污工段的判定，產品、原料、生產工藝、生產規模等影響因素篩選和組合的確定，都是產污系數制定的關鍵步驟。白璐等[26]依據物質代謝和污染物的產生排放規律，通過綜合評估生產活動區域分工和專業化生產的現狀與趨勢，建立了“分類核算、提取共性、突出個性”的“可拆分、可組合”的產排污模塊化核算模型，實現了針對流程型、離散型行業產污工段的合理劃分，產污系數影響因素的定量識別和組合，提高了產排污系數制定的科學性、精準性和適用性。筆者在該研究建立的產排污系數制定方法的基礎上，提出產排污系數編碼的方法及應用研究。

以光伏設備與元器件制造行業為例，其產排污系數示例見表1。

表1 光伏設備與元器件制造行業產排污系數示例Table 1 Example of pollutant generation and discharge coefficients of photovoltaic equipment and components manufacturing industry

1.2 產排污系數編碼的定義

產排污系數編碼是指根據產排污系數組成、內容及表達方式等，按照一定規則對每個產污系數和排放量核算參數賦予字母、數字或符號等，并通過這些符號描述產污系數（行業類別、產污工段、產品、原料、生產工藝、生產規模、污染物介質和污染物種類）和排放量核算參數（污染治理技術和治理設施運行效率）等特征。編碼是產排污系數實現信息化管理的基礎。

1.3 編碼原則

產排污系數編碼是一個將復雜概念簡單化的技術過程。編碼原則是保證產排污系數信息化管理的關鍵技術，為全面展示系數的特征和結構，編碼方案的設計包括唯一性、穩定性、全面性、延展性和兼容性原則：1)唯一性。唯一性是產排污系數編碼的最根本原則，該原則強調某個污染物的產污系數和排放量核算參數與編碼之間具有唯一性的對應關系。2）穩定性。穩定性是對編碼體系結構的要求。根據產排污系數的組成和表達方式，將系數包含的各項關鍵內容相應作為編碼的核心組成部分，設計編碼的長度和表達形式。確保在產排污系數主體存續期間，其信息編碼結構保持穩定，不因系數相關因素變化而影響編碼結構。3）全面性。全面性是對編碼覆蓋度的要求。編碼的全面性包括橫縱2 個方面。橫向全面性體現在編碼要對系數包含的全部特征因素進行表征，不能缺失其中任何1 種。縱向全面性是指對系數的每項關鍵因素編碼時，編碼規則要能滿足這項關鍵因素涉及的所有情況。如“產品”因素項，各行業的產品種類有多有少，編碼要確保能夠覆蓋住所有行業的產品種類數。4）延展性。延展性是對編碼持續更新的要求。我國生產工藝和污染治理技術日新月異，工業污染源產排污系數也應隨著技術的升級不斷更新完善，因此系數編碼規則的設定要遵循可持續更新的延展性原則。一方面系數結構在現有基礎上能夠補充新的關鍵因素信息；另一方面系數的編碼在關鍵特征因素內部留有足夠的更新空間，滿足系數新增、修訂的需要。5）兼容性。兼容性是對編碼的應用提出的要求。系數作為產排污核算的重要工具，應用于污染源普查、環境統計、排污許可等多項環境管理工作。隨著信息化管理水平的不斷提升，系數需要與各相關環境管理系統、平臺等對接和融合應用，因此編碼設計要盡可能兼容已發布應用的相關編碼規則，以便系數在更多、更廣泛的平臺順利對接應用。

1.4 編碼體系構成

產排污系數編碼體系是指依據產排污系數的結構和層次關系，構建相應的編碼體系框架，對系數各組成部分內容分別制定編碼規則和要求，各部分編碼結果共同構成產排污系數編碼體系。根據產排污系數的結構及表達方式，確定系數編碼的體系結構。該體系由產污系數編碼和排放量核算參數編碼2 個部分組成。其中產污系數包含了對污染物產生過程有重要影響的特征因素，可分類為行業信息、生產環節信息和污染物指標信息3 類，相應的產污系數編碼也對應包含行業信息編碼、生產環節信息編碼和污染物指標編碼。具體到特征因素，行業信息編碼就是行業類別編碼，生產環節信息編碼包含產污工段編碼、原料編碼、產品編碼、生產工藝編碼、生產規模編碼，污染物指標編碼包含污染物介質編碼和污染物類型編碼。排放量核算參數編碼是對污染治理技術和治理設施運行效率2 項特征因素進行編碼。其中污染治理技術編碼還可細分為廢水處理方法編碼和廢氣處理方法編碼，治理設施運行效率編碼是對核算治理設施運行效率的各項參數進行編碼。產排污系數信息編碼體系見圖1。

圖1 工業污染源產排污系數編碼體系Fig.1 Frame diagram of coding system for pollutant generation and discharge coefficients of industrial pollution sources

2 產排污系數編碼方案設計

2.1 產污系數編碼方案

產污系數編碼包含行業編碼、生產環節編碼和污染物指標編碼。行業類別編碼引用GB/T 4754—2017《國民經濟行業分類》[27]中采礦業、制造業、電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業所包含的所有小類行業代碼，長度為4 位。如0610 為煙煤和無煙煤開采洗選行業，0610 即為其行業類別編碼。

生產環節信息編碼，即對產污工段（生產工段）、原料、產品、生產工藝、生產規模5 項要素所包含的內容種類進行編碼，編碼方案見圖2。編碼方法以各小類行業為信息邊界，對該小類行業內所包含的產污工段、原料、產品、生產工藝、生產規模的種類進行流水順序編碼。編碼位數根據小類行業中出現種類最多的情況，再結合預留一定系數更新的空間來確定。根據統計的2017 年應用于第二次全國污染源普查的產污系數情況，單個小類行業中，生產環節各因素包含信息種類最多的情況及其編碼設置位數見表2。如“原料”因素，3311 為金屬結構制造行業，共包含95 種不同的原料種類或原料組合（1 種或幾種原料對污染物的產生影響差別不大，可合并為1 種原料組合）。最大種類數已經達到95 種，考慮為將來系數更新預留一定空間，則編碼位數設置為3 位，即編碼從001 開始，順序編至999 結束。如果某因素所包含的內容不區分種類，如某行業不區分生產規模，其編碼可全部用0 代替。

圖2 產污系數編碼結構Fig.2 Code structure of pollutant generation coefficients

表2 生產環節關鍵因素包含種類最多的情況Table 2 The most diverse situations of the key factors in the production process

污染物指標編碼主要表征在該小類行業內的某生產環節組合條件下產生污染物信息，包括污染物介質類型和污染物種類。污染物介質類型編碼為1 位，使用英文字母表示，如廢氣污染物使用英文單詞Air 首位字母A 表示，廢水污染物使用英文單詞Water 首位字母W 表示。污染物種類編碼為5 位，引用HJ 524—2009《大氣污染物名稱代碼》[28]、HJ 525—2009《水污染物名稱代碼》[29]中相應污染物種類的代碼，每一組字母和數字組合表示1 種污染物。編碼結構見圖2，廢氣和廢水常見污染物編碼見表3 和表4。

表3 廢氣常見污染物編碼Table 3 Codes of common pollutants in exhaust gas

表4 廢水常見污染物編碼Table 4 Codes of common pollutants in waste water

2.2 排放量核算參數編碼方案

排放量核算參數編碼包含污染治理技術編碼和治理設施運行效率編碼。污染治理技術指治理廢氣或廢水中污染物所采取的治理技術。治理設施運行效率是指所采取的治理技術設施的運行效率，可通過相關參數表征，如廢氣顆粒物治理設施運行效率=除塵設備耗電量/（除塵設備額定功率×除塵設備運行時間）等。

廢氣處理技術編碼為4 位，表征采用的廢氣處理技術方法見表5。編碼第一位為去除對象代碼，如脫硫工藝代碼為S，脫硝工藝代碼為N，除塵工藝代碼為P，揮發性有機物處理工藝代碼為V；第二位為大類廢氣處理技術編碼，包含爐內脫硫、煙氣脫硫、爐內低氮技術、煙氣脫硝、過濾式除塵、靜電除塵、濕法除塵、旋風除塵、組合式除塵、直接回收法、間接回收法、熱氧化法、生物降解法、高級氧化法等，為一類污染治理技術的統稱，按順序編碼；后續2 位按實際處理技術種類順序編寫。如果實際采用的廢氣處理方法不在表5 中，可在“其他”中進行補充，如S900 其他（干法脫硫）。

表5 廢氣處理技術編碼Table 5 Codes of exhaust gas treatment technologies

廢水處理方法編碼為4 位，表征采用的廢水處理技術方法見表6。大類方法分為物理法、化學法、物理化學法、好氧生物處理法、厭氧生物處理法，以及穩定塘、人工濕地及土地處理法等，以第一位為以上幾種核心處理方法的順序編碼，后3 位為所在大類方法中的具體治理技術進行順序編碼。如果實際廢水處理方法不在表6 中，可在“其他”中進行補充，如“1700 其他（寫明具體技術）”。如果采用多種治理方法聯合應用，則新增該組合方法，再進行順序編碼。

表6 廢水處理方法編碼Table 6 Codes of wastewater treatment technologies

治理設施運行效率編碼為2 位至多位，表征采用治理設施的運行效率，通過相關參數或函數形式表征。將該小類行業內所有表征治理設施運行效率的參數進行順序編碼，從01 開始，至99 結束，則治理設施運行效率的編碼即為其表征參數的編碼排列。如治理設施運行效率=污水治理設施運行時間（h/a）/正常生產時間（h/a），污水治理設施運行時間編碼為01，正常生產時間編碼為02，則該治理設施運行效率的編碼為0102。治理設施運行效率涉及的運算參數越多，編碼位數越多。

5) 采用傳統的梗預處理加工煙梗時，膨脹梗絲結構和填充值較低，梗絲的整絲率為79%，碎絲率2.2%，填充值6.8 cm3/g。

工業污染源排放量核算參數編碼結構見圖3。

圖3 排放量核算參數編碼結構Fig.3 Code structure of emission accounting parameters

2.3 產排污系數編碼案例

以“3825 光伏設備及元器件制造行業”為例，該行業產污系數各關鍵因素、污染治理技術和運行效率參數所包含的種類及編碼見表7，該行業某個系數的編碼結果見表8。

表7 光伏設備及元器件制造行業產排污系數各關鍵因素編碼Table 7 Codes of key factors of pollutant generation and discharge coefficients of photovoltaic equipment and components manufacturing industry

表8 光伏設備及元器件制造行業某產排污系數編碼Table 8 A coding case of pollutant coefficients of photovoltaic equipment and components manufacturing industry

3 產排污系數編碼結果與討論

在本研究制定的編碼規則指導下，對全國42 個國民經濟大類行業、659 個小類行業中31 327 個產污系數和101 587 個排放量核算參數進行了編碼，其中涉及產污工段418 個、原料1 313 種、產品1 260種、生產工藝1 316 種、生產規模209 種、廢氣污染物治理技術475 種、廢水治理技術370 種、治理設施運行效率參數97 個（圖4）。

圖4 產排污系數關鍵因素編碼數量Fig.4 Kind of codes for key factors of the pollutant generation and discharge coefficients

研究制定工業污染源產排污系數編碼規則，實現對工業污染源產排污系數的科學編碼，是工業污染源產排污量核算及產排污系數信息化的基礎，編碼體系和規則的建立充分考慮和體現了以下幾點：1）編碼方案的設計充分考慮了工業污染源產排污系數涉及的行業多、包含因素復雜、更新快等特點，提出穩定性、全面性和延展性等編碼原則，避免編碼結構出現冗余、難以擴展、位數過多、覆蓋度不夠等情況。2）產排污系數制定之初開展了諸多相關研究，包括流程型和離散型行業的分類、產污工段的劃分、關鍵影響因素的識別和組合、“雙因素”法表征排放量核算參數等。這些研究都是產排污系數制定的關鍵步驟，也是本研究產排污系數編碼體系建立的重要前提，是保障系數編碼準確性、系統性和唯一性的基礎工作。3）系數編碼體系和編碼方法的建立，充分考慮與已有相關成果和標準的銜接，如引用廢水、廢氣污染物代碼等，將為系數信息化開發利用，以及與其他管理平臺兼容對接提供更便利的支撐和保障，實現系數的更廣泛應用。

隨著產排污系數應用領域逐漸廣泛，結合多樣化的實際生產情況和管理需求，編碼體系和規則還需要在實踐中不斷豐富和完善。為更加切合多樣化的實際生產情況和系數應用需求，今后應從以下方面進行深入研究：1）本研究提出的編碼方案是針對所有工業行業類型制定的統一編碼規則和要求，但是面對流程型和離散型行業的特殊特征，如離散型行業是通過通用生產環節組合成生產系統，現有編碼規則對通用環節在不同行業的編碼可能存在不一致的情況，存在一定冗余性。未來可針對離散型行業的所有通用環節進行統一編碼，進一步簡化離散型行業編碼規則，提高其編碼標識度和統一性，降低冗余度。2）目前產排污系數編碼方案是以小類行業為邊界，針對產污工段、產品、原料、工藝、規模等影響因素的種類進行編碼。但在實際應用中，部分行業生產過程簡單，大類行業中的多個小類行業產排污系數是1 套系數。下一步可篩選此類型行業，制定以大類行業為邊界的系數編碼規則，提高同一大類行業內的系數編碼的統一性和規范性，降低編碼冗余度。3）目前編碼規則以數字為主，只有污染物類型有1 位字母標識，不利于快速識別和區分各項影響因素和條件，下一步可針對重點需要快速定位和識別的因素，如行業類別、產污工段、生產工藝等，增加字母或特殊字符進行特殊表征，以提升系數編碼的識別度和有效性。

4 結論與展望

4.1 結論

（1）產污系數編碼，就是對產污系數包含的行業信息、生產環節信息和污染物指標信息分別進行編碼。行業信息編碼是依據GB/T 4754—2017《國民經濟行業分類》中659 個小類行業代碼進行編碼，共4 位。生產環節信息編碼是對產污工段、原料、產品、生產工藝、生產規模分別進行編碼，編碼長度分別為2、2、3、3、2 位。污染物指標編碼是對廢氣或廢水污染物介質，以及大氣污染物和水污染物類型分別進行編碼，編碼長度分別為1、5 位。

4.2 應用展望

通過編碼體系建設，在實現產排污系數全面信息化的同時，全面精準掌握產排污系數的各項關鍵信息，實現統計、識別、篩選等功能。同時編碼體系可支撐系數持續更新完善。通過編碼體系構建產排污系數數據庫也可進一步促進系數與現行各環境管理相關系統平臺的對接和應用。

（1）編碼體系促進系數表征精準化和標簽化。編碼體系的建立對實現產排污系數的信息化轉化，為構建工業污染源產排污系數數據庫及工業污染源管理大數據平臺等奠定基礎。同時編碼體系實現了對系數的工段、產品、原料、工藝、規模、污染治理技術等信息的全面、精準表征，為建立系數信息的標簽體系，實現系數的分類、篩選、統計等功能提供精準技術支持。

（2）編碼體系支撐系數更新完善。編碼方案的制定為產排污系數整體結構及其每項關鍵因素的編碼都預留了足夠的擴充空間，可滿足系數不斷更新的需求。當系數出現新的關鍵因素時，可對應新增編碼位數。當出現新的產污工段、產品、原料、工藝、治理技術等因素時，按原編碼規則的流水順序繼續編碼即可。當出現新的污染物種類時，則參考HJ 524—2009、HJ 525—2009 中相應污染物種類的代碼進行更新，實現系數數據庫的動態更新。

（3）編碼體系支撐系數更廣泛應用。產排污系數不僅支持了全國污染源普查，在日常環境監管中，還廣泛應用于環境統計、排污許可、排放清單編制、環境稅等多項環境管理工作當中，支撐產排污量核算。通過編碼體系構建產排污系數數據庫及應用模塊，與現行各環境管理平臺對接，通過編碼直接調取所需系數進行產排污量核算，使系數應用更加廣泛和便捷。同時，實現支撐應用與系數數據庫的同步更新，為精準核算產排污量提供技術支持。