重慶市建筑垃圾管理的生命周期評價方法

曾曉嵐，陳健康，元東杰，黃春蕾，陳鑫，Sulala Al－h(huán)amadani

(1.重慶大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，重慶 400045; 2.重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院工程管理系，重慶 400039)

重慶市建筑垃圾管理的生命周期評價方法

曾曉嵐1，陳健康1，元東杰1，黃春蕾2，陳鑫2，Sulala Al－h(huán)amadani1

(1.重慶大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，重慶 400045; 2.重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院工程管理系，重慶 400039)

針對城市建筑垃圾的產(chǎn)生和處理特點(diǎn)，結(jié)合生命周期評價的原則與理論框架，提出了重慶市建筑垃圾生命周期評價方法。列出對環(huán)境產(chǎn)生影響的生命周期清單，并提出LCA方法存在的問題和展望，為建立重慶建筑垃圾管理模式提供參考。

建筑垃圾;生命周期評價;資源化;環(huán)境影響

隨著我國城市化進(jìn)程的加快和城市規(guī)模的擴(kuò)大，建筑垃圾的產(chǎn)生和排放也不斷增加［1－2］。目前，我國建筑垃圾年產(chǎn)量近3億噸，約占城市垃圾總產(chǎn)量的30%～40%［3－4］。重慶市作為西部唯一的直轄市，在“西部大開發(fā)”和“國家統(tǒng)籌城鄉(xiāng)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”的重大機(jī)遇支撐和推動下，全市因舊城改造及新區(qū)開發(fā)等產(chǎn)生的建筑垃圾也迅猛增長。重慶市每年建筑垃圾產(chǎn)量從2002年的700萬噸以上增加到2010年之后的2 000萬噸左右［5］。重慶市對建筑垃圾的主要處置方式為就地回填、簡易堆放和進(jìn)入建筑垃圾填埋場。上述方式均需要大量土地，沒有無害化控制或資源化利用措施，是一種粗放型的管理模式，不僅對自然資源極大浪費(fèi)，也與國家提出的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型社會的目標(biāo)相悖。故建筑垃圾處理向全過程減量化、資源化管理轉(zhuǎn)型也勢在必行。然而，發(fā)展任何一種管理模式也必須同當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況以及產(chǎn)品的特征相結(jié)合。一方面，由于重慶市建筑垃圾處置主體是企業(yè)，在對建筑垃圾處理技術(shù)和途徑上更多以企業(yè)利潤為導(dǎo)向，較少考慮環(huán)境效益的最大化;另一方面，重慶市建筑垃圾處理已納入了政府監(jiān)管體系，可以采取行政管理手段予以疏導(dǎo)，促使環(huán)境友好技術(shù)得以利用。因此，如何準(zhǔn)確和全面地評估建筑垃圾處理處置技術(shù)成為首要的問題。為此，本文基于生命周期評價理論，提出建筑垃圾全生命周期分析方法，為重慶建筑垃圾管理模式的建立提供參考。

1 生命周期評價概述

生命周期評價(life cycle assessment，LCA)是對一種產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)的整個生命周期物質(zhì)、能源的輸入、輸出以及潛在的環(huán)境影響進(jìn)行定量分析的過程［6］。LCA突出強(qiáng)調(diào)對整個生命周期內(nèi)能量和物質(zhì)的使用、釋放、辨識及定量評價對環(huán)境的影響，從而分析和尋求改善環(huán)境的途徑［7］。LCA方法在20世紀(jì)70年代誕生后，主要用于對包裝品、化學(xué)和塑料制品，以及建筑材料和能源的生產(chǎn)分析。隨著20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的固體廢棄物問題的出現(xiàn)，LCA方法逐漸變成一種資源分析工具。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1997年6月正式頒布了“ISO14040(環(huán)境管理－生命周期評價－原則與框架)”。LCA方法首先辨識和量化整個生命周期階段中能量和物質(zhì)的消耗及環(huán)境釋放，然后評價這些消耗和釋放對環(huán)境的影響，最后辨識和評價減少這些影響的機(jī)會。ISO標(biāo)準(zhǔn)的LCA方法實(shí)施包括目的與范圍的確定、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋4個部分［8］。

2 建筑垃圾的生命周期

建筑垃圾的產(chǎn)生伴隨著建筑物的整個生命周期，可分為4個階段:物化階段、施工階段、使用階段和拆除處理階段。通過對各個階段的物質(zhì)、能量輸入與輸出及其污染物排放的環(huán)境影響進(jìn)行生命周期評價，從而提出對建筑垃圾管理進(jìn)行優(yōu)化的對策。因此，對建筑垃圾管理研究的范圍需包括從建筑垃圾產(chǎn)生開始，經(jīng)過收集、運(yùn)輸直至最終處理的整個過程［9－10］，其系統(tǒng)邊界如圖1所示。

圖1 建筑垃圾生命周期評價系統(tǒng)邊界

3 建筑垃圾的清單分析

清單分析是利用系統(tǒng)分析的原理，對建筑垃圾從產(chǎn)生到最終處置整個過程中所有物質(zhì)、能量的輸入與輸出以及排放的環(huán)境污染物(包括氣、液、固體廢棄物)逐一列出，并進(jìn)行定量化分析的技術(shù)過程，為后續(xù)的影響評估奠定基礎(chǔ)。建筑垃圾清單分析的具體內(nèi)容如表1所示。這些數(shù)據(jù)可以從施工圖紙或預(yù)、決算書中得到或通過估算、查閱相關(guān)資料獲得。

表1 城市建筑垃圾管理清單分析表

4 建筑垃圾的生命周期影響評價

生命周期影響評價階段是對清單分析階段所識別的環(huán)境影響壓力進(jìn)行定量或定性的表征評價，確定建筑垃圾處理工程中的物質(zhì)、能量交換對其外部環(huán)境的影響。這一評價過程中需要考慮的影響因素包括所排放的一系列污染物對生態(tài)系統(tǒng)、人體健康以及其他方面的影響。從概念上講，生命周期影響評價有3個過程，即影響分類、特征化和權(quán)重［11］。國際標(biāo)準(zhǔn)組織在ISO14042《生命周期影響評價》文件中認(rèn)為，分類和特征化是必須要求的，而標(biāo)準(zhǔn)化或權(quán)重是根據(jù)研究目的可選擇的內(nèi)容［12］。

1)影響分類。影響分類是將從清單分析中得來的數(shù)據(jù)歸到不同的環(huán)境影響類型。對于建筑而言，一般對環(huán)境的影響可涉及全球變暖、酸化、富營養(yǎng)化、人體健康、生態(tài)毒性、臭氧消耗、礦產(chǎn)資源和化石能源消耗和煙塵、粉塵等眾多方面［13］。因此，結(jié)合上述建筑特性分析，建議將建筑垃圾管理影響分類歸結(jié)為3個大的方面，即資源消耗的影響、生態(tài)系統(tǒng)的影響以及人類健康和生態(tài)毒性的影響，具體影響類目分別納入相應(yīng)的類別(表2)。

2)特征化。特征化的目的是將每一個影響類目中的因子對環(huán)境影響的強(qiáng)度和程度定量化。目前研究特征化的計(jì)算模型有很多種，主要有符合模型、當(dāng)量模型、固有的化學(xué)特征模型、總體暴露－效應(yīng)模型以及點(diǎn)源－效應(yīng)模型等方法［14］。對于建筑垃圾生命周期評價建議采用當(dāng)量模型方法，直接得出建筑垃圾處理的特征化結(jié)果。

3)權(quán)重。雖然特征化后可以得到數(shù)字化可供比較的單一指標(biāo)，但各種影響類型潛在的環(huán)境影響不同，因此需要對不同影響類型的重要性進(jìn)行排序，即賦予權(quán)重。然而目前權(quán)重的規(guī)定在很大程度上受各國政治因素影響，并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［15］。較常采用的是“目標(biāo)距離法”，即某種環(huán)境效應(yīng)的嚴(yán)重性用該效應(yīng)當(dāng)前水平與目標(biāo)水平的距離來表征［16］。有的也采用“層次分析法”，即把復(fù)雜問題分解為各組成因素，通過兩兩比較確定層次中諸因素的相對重要性，然后綜合人的判斷確定決策諸因素相對重要性的總順序。

表2 不同環(huán)境影響類型

5 結(jié)果解釋

通過對建筑垃圾管理的生命周期進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)建筑垃圾的產(chǎn)生是伴隨著建筑物的整個生命過程的。但是隨著整個生命過程的進(jìn)行，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響是不相同的:在生命周期前段(物化階段、施工階段及使用階段)主要是對資源和能量的消耗;而在后段(拆除處理階段)主要是對環(huán)境的污染，能源消耗較少。因此，根據(jù)清單分析結(jié)果和影響評價得到的數(shù)據(jù)可以找出管理方案的薄弱環(huán)節(jié)以便于改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對建筑垃圾管理的優(yōu)化。一般對建筑垃圾的處理應(yīng)著眼于“源頭削減策略”，即在建筑垃圾形成之前的規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過確定更加合理的設(shè)計(jì)方案和施工工藝，選擇更加低能耗、清潔的材料，有效控制建筑垃圾的產(chǎn)生。而對于已經(jīng)形成了的建筑垃圾，則通過確定合理的回收方式，使之具有再生建筑資源的替代功效，提高建筑垃圾的資源化利用率。

6 存在的問題和展望

我國對固體廢棄物生命周期評價的認(rèn)識和研究還處于起步階段，但發(fā)展迅速。自20世紀(jì)90年代后，國內(nèi)有學(xué)者開始采用LCA方法對城市生活垃圾填埋、焚燒、堆肥和綜合利用等管理模式進(jìn)行評價［10，17－19］，但針對建筑垃圾管理方面較少［15，20－21］。目前，在建筑垃圾管理中運(yùn)用LCA仍存在一些技術(shù)障礙:①建筑垃圾的處置不是一個產(chǎn)品，具有復(fù)雜性、多變性和地域差異性等特點(diǎn)，情況遠(yuǎn)比工業(yè)品或服務(wù)評價復(fù)雜;②國內(nèi)建筑垃圾各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，如生命周期排放清單的分析和收集工作幾乎為空白;③生命周期評價需要數(shù)據(jù)種類多且處理量大［22］，國外已形成多種成熟的評價軟件和數(shù)據(jù)庫，而我國至今沒有相關(guān)的評價軟件系統(tǒng);④建筑垃圾處理技術(shù)在我國發(fā)展有限，對技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的掌握和模擬不夠深入;⑤建筑垃圾管理是一個系統(tǒng)工程，進(jìn)行生命周期評價分析需要其它相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，如電力、運(yùn)輸、建筑等行業(yè)生命周期排放數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而這些行業(yè)的LCA分析也剛起步，數(shù)據(jù)庫建設(shè)亟待完善。重慶市近年來建筑垃圾量增長較快，同時礦產(chǎn)資源和土地資源均有限，因此在建筑垃圾管理措施的選擇上應(yīng)采取源頭減量和資源化的策略。而在建筑垃圾資源化技術(shù)管理上，可應(yīng)用LCA方法與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)結(jié)合遴選最合適的資源化途徑，或優(yōu)化其中關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，從而促進(jìn)重慶市建筑垃圾管理的可持續(xù)發(fā)展。

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(責(zé)任編輯 劉舸)

Life Cycle Assessment Method of Construction Waste in Chongqing

ZENG Xiao－lan1，CHEN Jian－kang1，YUAN Dong－jie1，HUANG Chun－lei2，CHEN Xin2，Sulala Al－h(huán)amadani1
(1.College of City and Environment，Chongqing University，Chongqing 400045，China; 2.Department of Project Management，Chongqing Jianzhu College，Chongqing 400039，China)

With respect to the characteristics of construction waste’s production and disposal，and combined with the principles and theoretical framework of life cycle assessment，this paper proposed life cycle assessmentmethod of construction waste in Chongqing，listed life cycle list that affects environment，and put forward the existing problems and expectation of LCA method，so as to provide reference for the establishment ofmanagementmodel of construction waste in Chongqing.

construction waste;life cycle assessment;recycling;environment effect

O21

A

1674－8425(2014)09－0134－05

10.3969/j.issn.1674－8425(z).2014.09.028

2014－05－22

重慶市建委重點(diǎn)項(xiàng)目(城科字2011第2－66號)

曾曉嵐(1972—)，女，博士，副教授，主要從事環(huán)境污染修復(fù)研究。

曾曉嵐，陳健康，元東杰，等.重慶市建筑垃圾管理的生命周期評價方法［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2014(9):134－138.

form at:ZENG Xiao－lan，CHEN Jian－kang，YUAN Dong－jie，et al.Life Cycle Assessment Method of Construction Waste in Chongqing［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2014(9):134－138.