污染土壤風險管控中碳效應核算方法及案例研究

中圖分類號： Q938.1+3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)20-0030-

Abstract:Basedonacomprehensivelifecycleasessment(LCA)forcontaminatedsoilriskmanagementandcontrol，the boundariesforcarbonemissionaountingweredelineated，andacorespondingcarbonemissioncalculationmethodologywas proposed.Theprimarysourcesofcarbonemisionsidentifiedincludetheproductionandtransportationofbariermaterials， infrastructuredevelopment，andtheexecutionofengineringworks.Utlizingtheproposedcarbonemissoncalculation methodology，anevaluationofthecarbonemisionsassociatedwiththeriskmanagementandcontrolofcontaminatedsoilata non-ferrousmetalprocessingfacityinLiaoningwasconducted.Theresultsindicatethatthetotalcarbonemissonsforthe projectamountto4402.172metrictons，withthecarbonemisionsforisolatingonecubicmeterofcontaminatedsoilbeing 22.8kg.Thestudy'sfindingsrevealthattheproductionofbarrermaterialsisthepredominantsourceofcarbonemissionsinthe risk management and control process，constituting 87.65 % of the total carbon emissions.Following this，the project implementation phasecontributessignificantly，withcarbonemisionsprimarilystemmingfromtheenergyconsumptionofconstructionmachinery， amounting to 410.428 metric tons and accounting for 9.32% of the total emissions.Conversely，the infrastructure development phase generates the least carbon emissions，totaling 119.O24 metric tons，which accounts for 3.03% of the total emissions.

Keywords: life cycle assessment (LCA); carbon emission; risk management; risk management of contaminated soil; barrier materials

我國為積極應對全球氣候變化，已確立了一項國家戰略目標，即在2030年前實現碳達峰，并在2060年前達成碳中和。這一戰略目標的實現對于全球氣候治理具有重要意義，并為我國低碳轉型提供了明確方向。為實現低碳發展戰略，科學制定減排目標并優化減排措施，對各行業碳排放量的精準量化至關重要。目前，碳排放核算方法主要分為以下幾類：基于終端消耗的核算方法、基于全生命周期的核算方法及投入產出法。其中，基于全生命周期的碳排放核算方法(LifeCycleAssessment，LCA)通過系統邊界的界定、清單分析（LifeCycleInventory，LCI）及影響評價(LifeCycle Impact Assessment，LCIA)3個核心步驟，以過程分析為基礎，依據研究對象在其生命周期內的輸人與輸出數據清單，量化其全生命周期內的碳排放量[3-4]。LCA方法因其系統性和全面性，能夠有效識別和量化產品或過程在其整個生命周期內的環境影響，已成為當前碳排放核算領域的主流方法。此外，LCA方法還得到了國際標準化組織(ISO)的認可，并制定了ISO14040《環境管理生命周期評價原則與框架》和IS014044《環境管理 生命周期評價 要求與指南》標準，為LCA的實施提供了規范和指導。在具體應用中，LCA方法不僅適用于產品碳足跡的計算，還廣泛應用于政策制定、環境管理和企業決策等多個領域。

本研究以某風險管控項目作為研究目標，采用基于過程的清單分析方法（Process-based InventoryAnalysis），對碳排放核算邊界進行系統性識別與界定，并建立適用于污染土壤風險管控的碳排放量化模型。該模型全面涵蓋污染土壤的采集、運輸環節，以及阻隔材料的制備、運輸與養護等關鍵工序的碳排放源。同時，結合生命周期評價(LCA）方法，深人分析能源消耗、原材料使用等環節的間接排放因素。在此基礎上，依托具體的穩定化實體工程項目，應用所建立的量化模型，對項目全生命周期內的碳排放進行精確核算。

1碳核算流程

1.1核算邊界的確定

污染土壤風險管控碳排放核算的范圍包括阻隔材料生產運輸的碳排放、基礎設施建設階段碳排放、工程實施階段碳排放、效果評估階段碳排放和監測階段碳排放(表1)。因效果評估及監測階段碳效應占比極小，因此，在本研究中不予考慮。

1.2碳效應核算方法

清單分析是一種系統化的方法，旨在將土壤風險管控全生命周期內復雜的物質流和能量流等環境物質表現進行簡化和定量化的處理6-7。這種方法通過識別、量化并評估產品或過程在其整個生命周期內對環境的影響，為決策者提供科學依據。清單分析根據其分析路徑的不同，主要分為3類：基于過程的清單分析、基于投入與產出的清單分析及混合清單分析。與其他2種方法相比，基于過程的清單分析通過詳細追蹤和分析產品或過程在每個階段的具體物質和能量流動，來計算其環境影響。這種方法的優勢在于能夠全面覆蓋產品或過程的所有階段，從原材料獲取、生產制造、使用到廢棄處置，提供詳細的生命周期視角；通過直接測量和計算每個階段的輸入和輸出數據，能夠較為準確地量化環境影響，特別是對于材料生產和施工階段的碳排放計算具有較高的精度；提供了詳細的流程圖和數據來源，便于驗證和重復計算，增強了結果的可信度。

因此，本研究采用全生命周期方法中的基于過程的清單分析法和排放系數法來計算污染土壤風險管控全過程的碳排放。通過人員訪談、文獻調研及項目資料梳理，得出污染土壤風險管控全生命周期基于過程的清單分析，具體內容如圖1所示。

基于污染土壤風險管控全生命周期碳排放核算邊界和清單分析，可將污染土壤風險管控碳排放計算模型構建如下

CE=CE1+CE2+CE3，

式中： CE 為污染土壤風險管控全生命周期總碳排放量； CE1，CE2，CE3 分別為污染土風險管控全生命周期3個階段的碳排放量。

2 案例分析

2.1 工程概況

選取遼寧某有色金屬加工廠作為研究對象，其占地面積為 141×10⁴m² ，其中生產區占地面積約 65×10⁴m² 污染介質為土壤，污染類型為重金屬（砷、鎳、鉛、銅、鎘)和多環芳烴(萘、苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a）芘、芘并 ^{1，2，3-c，d)} 芘、二苯并 ^′(a，h) 蒽）；污染土壤污染深度為 0～7m ，修復面積為 28.87×10⁴m² 污染土方量為 17.52×10⁴m³ ；該地塊采用風險管控方式進行治理。

該工程涉及到的阻隔區建設共計開挖土方量為20.43×10⁴m³ ；阻隔區底部及邊坡防滲材料(兩布一膜)鋪設工程量為 5.76×10⁴m² ;污染土清挖和阻隔填埋方量均為 19.35×10⁴m³ ;頂部防滲材料(兩布一膜)鋪設工程量為 5.4×10⁴m² ；基坑回填方量為 20.43×10⁴m³ ，黏土回填方量為 2.15×10⁴m³ ，礫石鋪設方量為 1.29×10⁴m³ 種植土鋪設方量為 2.15×10⁴m³

2.2阻隔材料生產及運輸階段碳效應核算

該階段產生的碳排放量因阻隔材料的種類和數量而不同。該階段產生的碳排放量分為阻隔材料原材料生產產生的碳排放量及運輸過程產生的碳排放量。阻隔材料的生產及運輸階段碳排放量的計算公式為

CE1=CE11+CE12 ， (2)式中：CE11為阻隔材料原材料產生的碳排放量；CE12為阻隔材料運輸過程運輸工具能源消耗產生的碳排放量。

根據施工記錄，本項目共使用阻隔材料（兩布一膜)總計 11.16×10⁴m² ，共計 292.95t ，其中土工布為133.92t ，HDPE膜為 159.03t ，供應商為山東某環保材料公司，運輸距離為 892km 。根據《中國產品全生命周期溫室氣體排放系數集(2022)》，土工布的二氧化碳排放系數為 25.7tCO_2-ep/t ，根據GB/T51366—2019《建筑碳排放計算標準》，HDPE膜的二氧化碳排放系數為2.62tCO_2-eq/t^[8] ，計算得出CE11為 3858.4t_? 。阻隔材料從供貨廠家至項目現場，采用 17.5m 掛車運輸，滿載油耗為 51L/100km ，空載油耗為 36L/100km ，柴油密度為 0.85kg/L ，由此算得滿載時柴油的能耗為 0.4335kg/km 。空載時柴油的消耗為 0.306kg/km 。其中，柴油的二氧化碳排放系數為 2.171kgCO_2-eq/kg₀ 總計運輸10車，計算得出阻隔材料運輸產生的碳排放量為 CE12=14.32t ，因此，阻隔材料生產及運輸階段總計產生的碳排放量CE1為 3872.72t_o

2.3基礎設施建設階段碳效應核算

基礎設施建設階段碳排放來源主要為基礎設施建材消耗、材料運輸過程和建設施工機械的能源消耗。因此，基礎設施建設階段總碳排放量的計算公式為

CE2=CE21+CE22+CE23

式中：CE2為基礎設施建設階段產生的總碳排放量；CE21為該階段材料消耗產生的碳排放量；CE22為施工機械能源消耗產生的碳排放量；CE23為該階段材料運輸能源消耗產生的碳排放量。基礎設施建設階段施工機械能源消耗產生的碳排放量可根據現場施工記錄統計每種機械使用臺班數、每臺班消耗能源的種類與數量，整理歸納各機械的能耗量。各機械的能耗量與各種能源碳排放因子相乘即可得到基礎設施建設階段施工機械的碳排放量。

根據施工資料，本階段的主要工作為 4000m² 的場地平整及硬化，采用CAT330挖掘機作業，共計使用15個臺班，柴油消耗量為 555L ，柴油密度為 0.85kg/L 對應柴油消耗量為 471.75kg ，二氧化碳排放量為1.024t ；采用C30混凝土，總合計 400m³ ，通過水泥攪拌車運輸至場內，運距為 17km ，單車運載量為 15m³ 共計運輸27次，空載時油耗為 16L/100km ，滿載時油耗為 36L/100km ，總計柴油消耗量為 238.68L ，柴油密度為 0.85kg/L ，則柴油的用量為 202.878kg ，對應的二氧化碳排放量為 440.45kg_o C30混凝土二氧化碳排放系數為 295kgCO₂/m³ ，對應的二氧化碳排放量為 118t 綜上，本階段二氧化碳排放量為 119.024tΩ 。

2.4 工程實施階段碳效應核算

工程實施階段碳排放的主要來源為污染土壤開挖、阻隔區建設期間土方開挖、污染土壤場內運輸過程現場施工機械的能源消耗。因此，工程實施階段總碳排放量計算公式為

CE3=CE31+CE32+CE33+CE34+CE35+CE36， (4)式中：CE31為污染區域及阻隔區建設區土壤開挖機械能源消耗產生的碳排放量；CE32為阻隔區建設期王方轉運機械能源消耗產生的碳排放量；CE33為土方回填運輸能源消耗產生的碳排放量，該階段碳排放量來源主要為挖掘機攤鋪作業能源消耗及土方車運輸產生的能源消耗；CE34為阻隔區內土方回填后壓實機械能源消耗產生的碳排放； CE35 為阻隔區上部結構中黏土及種植土運輸能源消耗所產生的碳效應;CE36為阻隔區上部結構中礫石運輸能源消耗所產生的碳效應。各階段能源消耗見表2。

根據工程量梳理得知，本項目在土方開挖階段采用CAT330挖掘機作業，柴油用量為 51074.8kg ，土方回填作業柴油消耗量為 54597.2kg ，阻隔區建設期間土方運輸柴油消耗量為 4678.4kg ，污染土運輸至阻隔區期間土方車柴油消耗量為 4138.82kg ，阻隔區上部結構中黏土和所需種植土運輸土方車消耗的柴油量合計為 21857.92kg ，阻隔區分層壓實柴油消耗量為 2992kg ，礫石運輸階段柴油消耗量為 8255.2kg 綜上，按照柴油的二氧化碳排放系數為 2.171kgCO_2-ep/kg 計算得出污染區域及阻隔區建設區土壤開挖機械能源消耗產生的碳排放量 CE31=110.883t ；阻隔區建設期土方轉運機械能源消耗產生的碳排放量 CE32= 10.157t ，土方回填運輸能源消耗產生的碳排放量CE33=217.516t ；阻隔區內王方回填后壓實機械能源消耗產生的碳排放 CE34=6.496t ；阻隔區上部結構中黏土和種植土運輸能源消耗所產生的碳效應 CE35= 47.454t ；阻隔區上部結構中礫石運輸能源消耗所產生的碳效應 CE36=17.922t_c 。綜上，該階段共產生二氧化碳排放量總計 410.428t_?

2.5風險管控碳效應分析

通過對項自實施過程所涉及的阻隔材料生產運輸的碳排放、基礎設施建設階段碳排放、工程實施階段碳排放進行核算得出，本項目的實施共產生碳排放4402.172t ，其中在阻隔材料生產及運輸階段的碳排量最高，達到了 3872.72t ，原材料生產造成的碳排量高達 3858.7t ，占該階段碳排放量的 99.64% ，占總碳排放量的 87.65% 。其次是工程實施階段，其碳排放來源主要為施工機械的能源消耗，共計產生碳排放410.428t ，占總碳排放量的 9.32% 。而基礎設施建設階段碳效應排放量最小，為 119.024t ，占總碳排放量的3.03% 。本項目共阻隔污染土壤 19.35×10⁴m³ ，計算得出阻隔每立方米污染土壤的碳排放量為 22.8kg 。

3結論

本研究采用全生命周期方法中基于過程的清單分析法和排放系數法來計算污染土壤風險管控全過程的碳排放，測算得出本工程共產生碳排放量為4402.172t 0

通過核算污染土壤風險管控項目各個階段的碳效應可知，在阻隔材料生產及運輸階段的碳排量最高，達到了 3872.72t ，原材料生產造成的碳排量高達3858.7t ，占該階段碳排放量的 99.64% ，占總碳排放量的87.65% ；基礎設施建設階段碳效應排放量為 119.024tΩ 其中原材料生產造成的碳排放量為 118t ，占比為99.14% ；在工程實施階段，其碳排放來源主要為施工

通過核算各階段的碳效應，發現原材料生產過程是碳排放的主要來源，工程機械因消耗能源產生的碳排放相對較低。

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