城市生活垃圾焚燒社會成本評估方法與應(yīng)用

1、城市生活垃圾焚燒社會成本評估方法與應(yīng)用摘要中國缺乏生活垃圾管理成本核算，各類隱性補貼使生活垃圾焚燒社會成本被低估。本文將這一成本界定為社會因生活垃圾焚燒而承擔(dān)的，以市場價核算的成本?；谏芷谠u價（LCA）框架建立了城市生活垃圾焚燒社會成本核算方法，將該成本分為補貼項目與外部成本。前者包括固定成本、可變成本、稅收減免，采用直接成本法、機會成本法、比較法計算；后者采用美國加州環(huán)保局熱點分析計劃建立的暴露途徑分析方法，利用空氣擴散模型（AERMOD）、空氣擴散與風(fēng)險評估工具（ADMRT）、“工資風(fēng)險”法計算二口惡英致癌健康損失?；诒本┦羞\營的3座生活垃圾焚燒處理廠運營數(shù)據(jù)、排放參數(shù)、地形與氣象

2、參數(shù)對成本進行評估，結(jié)果表明：2015年北京市生活垃圾焚燒社會成本20.4億元，相當(dāng)于1 088.5元/t；其中，補貼項目占比30%，相當(dāng)于324.5元/t，健康損失占比70%，相當(dāng)于752.8元/t；垃圾處理費和電價補貼分別占補貼項目的50.2%、20%，是焚燒廠的主要收入；生活垃圾管理“收集轉(zhuǎn)運焚燒”全過程社會成本為42.2億元，相當(dāng)于2 253元/t，遠(yuǎn)高于40300元/t的處理費標(biāo)準(zhǔn)。生活垃圾焚燒代價巨大但被隱蔽，又缺乏專門的危險空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)與健康風(fēng)險評估，垃圾焚燒社會成本存在失控風(fēng)險。建議：建立生活垃圾管理社會成本核算準(zhǔn)則，實現(xiàn)成本顯性化；明確生活垃圾管理社會成本降低目標(biāo)，以強

3、制源頭分類、計量收費政策降低垃圾清運量、焚燒量；建立危險空氣污染物定量風(fēng)險評估制度，實施二口惡英減排。關(guān)鍵詞生活垃圾；焚燒；社會成本；健康損失生活垃圾焚燒社會成本是社會因生活垃圾焚燒而承擔(dān)的，以市場價核算的成本，包括生活垃圾管理在焚燒處理環(huán)節(jié)的內(nèi)部成本與外部成本。這一成本的核算、評估是考察焚燒作為一種處理方式是否經(jīng)濟的重要指標(biāo)，也是生活垃圾管理費全成本定價的基礎(chǔ)。但目前我國城市政府沒有公開的生活垃圾管理成本專項核算，生活垃圾管理社會成本猶如黑箱。焚燒處理成本以各類補貼的方式支付，焚燒社會成本被低估。在生活垃圾管理先進的國家和地區(qū)，生活垃圾管理的成本調(diào)查、統(tǒng)計、信息公開已成型，如日本有面向市町村

4、的一般廢棄物會計準(zhǔn)則1，對廢棄物管理成本及資金來源進行統(tǒng)計與公示2，統(tǒng)計結(jié)果被用來確定廢棄物處理費的收費標(biāo)準(zhǔn)3，進行處理評估4；我國臺灣省每年進行廢棄物處理支出調(diào)查統(tǒng)計5，其一般廢棄物處理費為“變動費用制”，收費標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)廢棄物清除處理成本6-7。研究方面，生命周期評價（LCA）是成本研究的基本框架，成本涵蓋收集8、運輸9、機械篩分、衍生燃料制造、焚燒10等環(huán)節(jié)，成本可分投資成本、運行成本、維護成本，收益可分能源銷售和處理費收入11，國內(nèi)研究數(shù)據(jù)來源主要是焚燒發(fā)電廠投資概算數(shù)據(jù)和可變成本的估計12-13，計算的生活垃圾管理成本14僅包括內(nèi)部成本。現(xiàn)有研究主要從企業(yè)角度出發(fā)，未考慮公共財政補貼、外

5、部成本，且數(shù)據(jù)缺乏精確性，核算處于概算層面。本文旨在基于LCA框架，使用北京市三座焚燒廠的運營數(shù)據(jù)，從公共利益出發(fā)，建立生活垃圾焚燒社會成本的評估方法，評估北京市生活垃圾焚燒社會成本，避免對這一成本的低估。1城市生活垃圾焚燒社會成本評估方法1.1核算邊界焚燒處理過程及社會成本核算邊界如圖1。在焚燒廠建設(shè)前，公共財政提供土地劃撥、建設(shè)資金。投入使用后，生活垃圾由運輸車輛送進焚燒廠區(qū)，駛上地磅進行稱重，后駛上卸料平臺將垃圾卸入垃圾儲坑，市政部門根據(jù)重量支付焚燒處理費。儲坑下方有滲瀝液收集池，滲瀝液可能由廠區(qū)內(nèi)的污水處理站處理后由專用管道送至污水處理廠，或由廠區(qū)滲瀝液處理系統(tǒng)處理，這一過程可能存在滲

6、瀝液處理補貼。垃圾吊將垃圾送入焚燒爐點燃燃燒，底灰從爐排的末端落入底灰系統(tǒng)，被定期收集清除，這些可能被填埋或經(jīng)過處理形成建筑材料，在填埋過程中政府提供補貼。高溫?zé)煔怆x開焚燒爐后將通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽經(jīng)過汽輪發(fā)電機組發(fā)電上網(wǎng)，政府提供電價補貼。煙氣通過煙氣處理間的空氣污染控制（APC）系統(tǒng)，得到一定程度的凈化，凈化后的飛灰由于濃縮了垃圾中的重金屬以及如二口惡英類物質(zhì)（PCDDs）、呋喃類物質(zhì)（PCDFs）等危險廢物，需運至危險廢物填埋場安全處置，費用由焚燒廠負(fù)責(zé)或政府提供補貼。凈化后的廢氣通過煙囪排入大氣，這些廢氣中仍然存在空氣污染物，通過大氣、土地、水造成外部成本，包括健康損失、生產(chǎn)成本

7、、材料損傷、生態(tài)成本等15-18。公共財政對焚燒廠運營提供稅收減免。1.2核算方法邊界內(nèi)的成本可分補貼項目和外部成本。補貼項目可分為三類：一是固定成本，即成本總額在一定時期和一定業(yè)務(wù)量范圍內(nèi)，不受業(yè)務(wù)量增減變動影響而能保持不變的成本，包括土地成本、建設(shè)成本。二是可變成本，即在總成本中隨產(chǎn)量的變化而變動的成本，包括垃圾處理費、電價補貼、滲瀝液補貼、飛灰補貼、底灰補貼等。三是稅收減免，即相比其他工業(yè)產(chǎn)業(yè)，政府少征收的稅收。外部成本即公眾健康損失、生產(chǎn)成本、材料損傷、生態(tài)成本等，本研究主要估算公眾健康損失?？梢愿鶕?jù)以上分類建立年度垃圾焚燒社會成本（C）計算公式。另外，通過年度垃圾焚燒社會成本與年度焚

8、燒量（Q）可以獲得單位生活垃圾焚燒社會成本（A）。C年度垃圾焚燒社會成本=S補貼項目+L外部成本=（F固定成本+V可變成本+T稅收減免）+H健康損失（1）A單位垃圾焚燒社會成本=C年度垃圾焚燒社會成本Q年度焚燒量（2）1.2.1補貼項目核算方法（1） 固定成本。土地成本：采用機會成本法，即用所犧牲的替代用途的收入來估算。用目前焚燒廠所在土地的基準(zhǔn)地價與焚燒廠占地面積之積作為土地價格。使用等額序列支付現(xiàn)值法作為每年土地的租金價格。L=USi（1+i）n（1+i）n-1（3）其中，L為年分?jǐn)偼恋爻杀?，U為基準(zhǔn)年的焚燒廠所在土地的基準(zhǔn)地價，S為焚燒廠面積，i為預(yù)期利率，n為土地剩余使用年限。建設(shè)成本

9、：采用直接成本法，即根據(jù)政府實際支付的建設(shè)費用求取焚燒廠的成本。分?jǐn)偟矫磕甑某杀静捎媚晗薹ㄖ械闹本€法，即假設(shè)建筑物及設(shè)備的經(jīng)濟壽命期間每年的折舊額相等。B=b30（4）其中，B為年分?jǐn)偨ㄔO(shè)成本，b為政府提供的建設(shè)補貼，30為焚燒廠的特許經(jīng)營年限。（2）可變成本。垃圾處理費：采用直接成本法，公式為P=pQ，其中P為年度垃圾處理費，p為單位垃圾處理費，Q為年度入廠垃圾量。電價補貼：采用直接成本法。2012年，國家發(fā)改委發(fā)布關(guān)于完善垃圾焚燒發(fā)電價格政策的通知，規(guī)定生活垃圾發(fā)電，每噸垃圾上網(wǎng)電量為280 kWh，垃圾發(fā)電標(biāo)桿電價0.65元，超過280kWh執(zhí)行當(dāng)?shù)赝惾济喊l(fā)電機組上網(wǎng)電價19。有兩種情

10、況：焚燒發(fā)電廠每噸垃圾上網(wǎng)電量未超280 kWh，0.65元/kWh中超過市場電價的部分屬于補貼，定義為E上網(wǎng)電價補貼。焚燒發(fā)電廠每噸垃圾上網(wǎng)電量超過280 kWh，除了E上網(wǎng)電價補貼外，存在過多輔助燃料發(fā)電盈利的情況，由于焚燒廠是享受各類補貼政策的垃圾處理廠，不應(yīng)以輔助燃料發(fā)電盈利，這部分利潤屬于補貼，定義為E超額供電補貼，用售電收入與輔助燃料成本之差估計。E=E上網(wǎng)電價補貼=（0.65-e1）Qgg280 kWhE上網(wǎng)電價補貼+E超額供電補貼=（0.65-e1）Q280 kWh+（e1-e2）（g-280 kWh）g280 kWh（5）其中，E為年度電價補貼，e1為當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電機組上網(wǎng)電價

11、，Q為年焚燒量，g為年度核算的每噸垃圾發(fā)電量，e2為輔助燃料發(fā)電成本。滲瀝液補貼：采用比較法，即以市場處理價求取補貼額度，公式為W=wq，其中，W為年度滲瀝液補貼，w為每噸滲瀝液補貼額，q為滲瀝液量。底灰補貼：采用比較法，公式為BA=a1b1，其中，BA為年度底灰補貼，a1為每噸底灰補貼額，b1為底灰量。飛灰補貼：采用比較法，公式為FA=a2b2，其中，F(xiàn)A為年度飛灰補貼，a2為每噸飛灰補貼額，b2為飛灰量。其他補貼：采用直接成本法，包括清潔生產(chǎn)補貼、貸款優(yōu)惠等，公式為O=ni=1Oi，其中O為年度補貼之和，i為補貼種類數(shù)。（3） 稅收減免。采用直接成本法，包括營業(yè)稅減免、增值稅減免、企業(yè)所得

12、稅減免，公式為T=ni=1Ti，其中，T為年度稅收減免之和，i為稅收減免種類數(shù)。營業(yè)稅減免：根據(jù)國家稅務(wù)總局關(guān)于垃圾處置費征收營業(yè)稅問題的批復(fù)（國稅函20051128號），單位和個人提供的垃圾處置勞務(wù)不屬于營業(yè)稅應(yīng)稅勞務(wù)，對其處置垃圾取得的垃圾處置費，不征收營業(yè)稅。營業(yè)稅估算方法為垃圾處理費與稅率之積。增值稅減免：第一，根據(jù)關(guān)于資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策的通知（財稅2008156號）第一條規(guī)定，垃圾處理再生水銷售，實行免征增值稅政策。第二，根據(jù)財政部與國家稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布的關(guān)于資源綜合利用及其他產(chǎn)品增值稅政策的通知（財稅2008156號），垃圾焚燒發(fā)電，實行增值稅即征即退。增值稅應(yīng)納稅額

13、采用公開數(shù)據(jù)或根據(jù)垃圾處理費收入比例估算。企業(yè)所得稅減免：第一，根據(jù)國家稅務(wù)總局關(guān)于資源綜合利用企業(yè)所得稅優(yōu)惠管理問題的通知（國稅函2009185號），資源綜合利用取得的收入，減按90%計入當(dāng)年收入總額。第二，根據(jù)中華人民共和國企業(yè)所得稅法實施條例（2007年），購置并實際使用垃圾處理專用設(shè)備的，其投資額的10%可以從應(yīng)納稅額中抵免。第三，根據(jù)中華人民共和國企業(yè)所得稅法及其實施條例，公共垃圾處理項目的所得稅，企業(yè)所得稅享受“三免三減半”，自項目取得第一筆生產(chǎn)經(jīng)營收入所屬納稅年度起，第1年至第3年免征企業(yè)所得稅，第4年至第6年減半征收企業(yè)所得稅。1.2.2健康損失核算方法在底灰、飛灰、滲瀝液安全

14、處置的情況下，焚燒廠排放的主要污染物為大氣污染物，包括常規(guī)和危險空氣污染物。二者都會帶來健康損失。對危險空氣污染物，美國EPA要求對單個污染物，任何一個人從出生就暴露于特定濃度水平下其得癌癥的概率都小于百萬分之一，否則要制定“剩余風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)”，美國加州還對危險空氣污染物實施風(fēng)險評估與管理，對大于某一概率的，需要實施風(fēng)險減量20。垃圾焚燒廠的危險空氣污染物除二口惡英外，還包括HCl、汞、各類金屬及其化合物。但我國沒有專門制定危險空氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，沒有開展危險空氣污染物的健康風(fēng)險評估工作，建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則（HJ/T 1692004）中開展的對新建源的環(huán)境影響評價，局限為事故風(fēng)險評估。

15、也缺乏必要的危險空氣污染物公開機制。二口惡英具有不可逆的致畸、致癌、致突變的特性21，由于癌癥的治療成本、死亡率高，僅計算二口惡英造成的早逝成本及治療成本，以此代表生活垃圾焚燒健康損失，采用暴露途徑分析的方法22。計算過程為：第一，利用美國環(huán)保署空氣擴散模型（AERMOD）23計算焚燒廠空氣污染物的落地點濃度，這一濃度是未確定污染物化學(xué)成分的濃度24，輸出針對每個定義受體所在坐標(biāo)的最大一小時落地點濃度、年均落地點濃度。第二，將這兩個文件輸入美國加州環(huán)保局空氣擴散與風(fēng)險評估工具（ADMRT）25，該工具是美國加州有毒空氣污染物熱點計劃（Hot Spots Program）中基于健康風(fēng)險評估導(dǎo)則2

16、6開發(fā)的軟件，可在AERMOD的輸出數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上評估致癌和非致癌（急性和慢性）的健康影響?；贏DMRT，可以計算出二口惡英的落地點濃度，并據(jù)此計算出不同落地點濃度條件下通過空氣、土壤、水、食物等暴露途徑導(dǎo)致的終身致癌風(fēng)險。第三，終身致癌風(fēng)險與對應(yīng)區(qū)域的人口數(shù)量之積為該區(qū)域每年可能致癌人數(shù)。第四，基于“工資風(fēng)險”法計算的個體生命價值，查閱文獻獲得北京市癌癥治療費用，二者之和為個體患癌健康損失。最后，用一定地區(qū)的年致癌人數(shù)與健康損失之積可以計算出這一地區(qū)的年度健康損失。二口惡英排放造成的健康損失可以用公式表示為：H=ni=1CanriskidensAi（Costi+Costc）（6）其中，i為不同

17、濃度區(qū)域的編碼，Canriski為不同濃度區(qū)域的二口惡英致癌風(fēng)險，dens為每平方公里人口數(shù)量，Ai為不同濃度區(qū)域所占的面積，Costi為個體生命價值，Costc為治療費用。2北京市城市生活垃圾焚燒社會成本估計截至2016年4月，北京市正常運營的生活垃圾焚燒廠3座，分別為高安屯垃圾焚燒發(fā)電廠（一期）、順義區(qū)生活垃圾綜合處理廠（焚燒一期）、魯家山垃圾焚燒發(fā)電廠（一期）（下文稱高安屯、魯家山、順義），總設(shè)計焚燒處理能力4 874 t/d。根據(jù)統(tǒng)計年鑒，2014年北京市清運垃圾中21.4%的生活垃圾通過焚燒處理。根據(jù)北京市生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)三年實施方案（20132015年），未來通過焚燒處理的垃圾

18、比例將進一步提高，焚燒將被作為主要垃圾處理方式。2.1補貼項目使用補貼項目核算方法，以高安屯、魯家山、順義3座焚燒廠為例，計算除健康損失以外的焚燒社會成本，即補貼項目。數(shù)據(jù)來源包括：政府網(wǎng)站、統(tǒng)計年鑒、環(huán)境影響評價報告、新聞報道、申請的政府信息公開、期刊文獻，部分?jǐn)?shù)據(jù)根據(jù)指標(biāo)間關(guān)系推算。不同年份的資金數(shù)據(jù)考慮資金的時間價值，使用折現(xiàn)率6%27。3座焚燒廠的補貼項目核算如表1，2015年3座焚燒廠共處理生活垃圾187.4萬 t，補貼項目總額60 796.6萬元，相當(dāng)于每噸生活垃圾的補貼項目為324.5元。2.2健康損失2.2.1焚燒廠二口惡英排放的落地點濃度（1）污染源參數(shù)。趙樹青等人在對國內(nèi)生

19、活垃圾廠二口惡英污染情況進行研究時指出，目前企業(yè)定期公開的監(jiān)控數(shù)據(jù)多為其在最佳工況時的測定結(jié)果28。近年也存在飛灰未固化非法傾倒、飛灰與生活垃圾一起填埋的報道。但為了保守計算，假設(shè)飛灰安全處置、煙氣連續(xù)達標(biāo)排放，使用環(huán)評報告中的設(shè)備參數(shù)和三個垃圾焚燒處理廠自行監(jiān)測公開的排放數(shù)據(jù)，如表2所示。（2）地形與氣象參數(shù)。模型采用的地形參數(shù)來源于中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心，為30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)，覆蓋北京市整個行政區(qū)。地面氣象參數(shù)來源于美國國家海洋和大氣局公布的北京首都國際機場氣象站（40.08E，116.58N），2015年1月1日0時至2015年12月31日24時的逐小時氣象數(shù)據(jù)，包括溫度、

20、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、氣壓。氣象站所在地2015年主導(dǎo)風(fēng)向為西北，全年平均風(fēng)速為2.6 m/s，靜風(fēng)頻率（風(fēng)速小于0.5 m/s）為1.7%。所需的高空氣象數(shù)據(jù)由AERMOD高空氣象數(shù)據(jù)模擬生成。（3）AERMOD模型預(yù)測落地點濃度。使用直角坐標(biāo)系點代表受體坐標(biāo)，以坐標(biāo)（x：359 631.9 m，y：4 365 354.228 m）為原點，3 840 m為點間距離，形成5050個點的受體網(wǎng)絡(luò)。每個點的落地點濃度代表以該點為中心的1 475萬m2區(qū)域的落地點濃度。AERMOD模型預(yù)測的2 500個受體坐標(biāo)點的濃度統(tǒng)計如表3所示。三個垃圾焚燒廠的空氣污染物排放影響基本覆蓋北京全市，受主導(dǎo)風(fēng)

21、向影響，對北京的東南部地區(qū)影響更大。同時，焚燒廠以北的一些地區(qū)，由于受到地形影響，在迎風(fēng)坡處形成較高濃度區(qū)域。受地形影響，落地點最大1 h濃度位于魯家山焚燒廠以西方向8.4 km處山谷（見表4）。2.2.2ADMRT預(yù)測二口惡英落地點濃度將AERMOD輸出的大氣污染物落地點濃度文件導(dǎo)入ADMRT計算二口惡英落地點濃度，其中：年排放量為56510-1 g/a，用各焚燒廠二口惡英排放率與年排放8 000 h計算加和得到。最大排放量70610-5 g/h，用焚燒廠二口惡英排放量計算1 h排放量之和得到。僅考慮新增二口惡英排放，背景濃度取0 g/m3。預(yù)測的二口惡英落地點濃度統(tǒng)計如表5所示。分析范圍內(nèi)

22、2 500個落地點的濃度值與AERMOD預(yù)測的污染物落地點濃度有較高的相關(guān)性，預(yù)測的最大落地點位置相同。最大1 h落地點濃度20410-6 g/m3，年平均最大落地點濃度2.3810-8 g/m3。2.2.3不同落地點濃度的終身致癌風(fēng)險暴露途徑是指受體與污染物接觸的途徑，ADMRT列出了人體對污染物的不同暴露途徑，不同的暴露途徑又有不同的攝入風(fēng)險算法。二口惡英屬于持久性有機物，其半衰期可達數(shù)十年以上。因此二口惡英不僅通過空氣進入人體，也通過沉降進入土壤、水體后，為人體接觸后，或被植物吸收、動物食入后再由食物鏈進入人體。本研究計算廣義人群（populationwide）對二口惡英暴露的70年致癌

23、風(fēng)險，采用加州環(huán)境健康危害評價辦公室（OEHHA）推薦的方法計算，選擇的暴露途徑及參數(shù)如表6所示。以北京市行政區(qū)劃為界限，刪除行政區(qū)以外的受體坐標(biāo)后，剩余1 125個坐標(biāo)，70年總致癌風(fēng)險均值為1.110-5，各點風(fēng)險均大于110-6，其中4個點風(fēng)險大于110-4。分途徑致癌風(fēng)險統(tǒng)計如圖2。可以發(fā)現(xiàn)，從各點均值情況看，對總致癌風(fēng)險貢獻最大的為母乳，其次為泥土攝入、農(nóng)作物、牛肉，占比分別為60%、30.7%、4.5%、21%?？梢娙说膵雰簳r期，由于主要食品是母乳，是二口惡英排放的敏感人群。人的兒童時期也會因為泥土攝入而面臨較高風(fēng)險。根據(jù)中國居民膳食結(jié)構(gòu)29，農(nóng)作物占日常飲食的81%，因此農(nóng)作物的

24、影響較大。牛肉雖然只占日常飲食的0.94%，但相對于豬、雞來說，生產(chǎn)同樣多的肉必須攝入更多的農(nóng)作物，其肉質(zhì)所含二口惡英更高。因此，隨著我國居民肉類飲食比例的增加，致癌風(fēng)險將呈現(xiàn)上升趨勢。2.2.4每年可能的致癌人數(shù)2015年北京市常住人口2 170.5萬人，人口密度為1 323人/km2，居全國省級行政區(qū)第三位。如人口平均分布，1 125個坐標(biāo)點的致癌風(fēng)險分別代表其所在14.57 km2網(wǎng)格的風(fēng)險，則每個網(wǎng)格的人數(shù)為1.929萬人。每個網(wǎng)格的風(fēng)險與人口相乘為該網(wǎng)格可能致癌人數(shù)，各網(wǎng)格可能致癌人數(shù)之和即北京市致癌人數(shù)之和，為241人/a。2.2.5年度健康損失2015年，北京市人均收入為40 644元，將收入?yún)?shù)帶入“工資風(fēng)險”法中可得北京市個體生命價值的估計為589.3萬元30，癌癥次均住院費用為41 314.48元（治療費+非治療費）31，按6%的折現(xiàn)率折算到2015年為46 420.95元。如以人均住院1次計算，241人健康損失為14.31億元。雖然健康損失核算在污染源、排放、擴散、暴露等估計都存在不確定性，但依然是成本較低、解釋性強的衡量方法。因為，污染物監(jiān)測方法的成本更高，且難以監(jiān)測到低于一定限值的污染物，而流行病統(tǒng)計方法無法解釋污染物排放與發(fā)病率的關(guān)系。本研究已通過保守估計選擇參數(shù)避免造成對健康損失的過