校園道路改造工程生命周期評價分析

賈俊韜

[提要] 針對我國校園建設(shè)改造的增加，校園道路是其中重要的組成部分之一。本文以深圳大學(xué)為例，運用生命周期理論對校園道路建設(shè)過程中資源消耗和環(huán)境影響進行簡要分析研究。

關(guān)鍵詞：生命周期理論；校園道路；資源消耗；環(huán)境影響

中圖分類號：F27 文獻標(biāo)識碼：A

原標(biāo)題：淺談生命周期理論在校園道路改造工程的分析研究——以深圳大學(xué)為例

收錄日期：2017年1月6日

一、研究背景

在目前日益嚴峻的資源匱乏和環(huán)境污染的國際化大背景下，對各行各業(yè)的能源和資源的消耗以及對環(huán)境影響的分析研究也越來越重視。道路改造建設(shè)當(dāng)中的瀝青路面鋪設(shè)和人行道鋪設(shè)產(chǎn)生的能耗高、溫室氣體、有害氣體及有害粉塵排放量大等問題同樣對環(huán)境造成了嚴重的影響。而根據(jù)教育部統(tǒng)計，全國高校呈現(xiàn)逐年增長趨勢。全國高校從2010年的2，358所增長到2016年的2，879所，廣東省高校從2010年的125所增長到2016年的147所。而深圳目前已建成高校12所，加上至少11所正在籌建或洽談的高校，未來高校數(shù)或超23所。（圖1）

本文通過生命周期理論對新校園的建設(shè)和原有校園道路改造資源消耗和環(huán)境影響進行分析研究，并結(jié)合案例，為后續(xù)的量化過程提供強有力的框架和理論基礎(chǔ)。

二、生命周期評價

生命周期評價（LCA）最權(quán)威的定義來源于國際環(huán)境毒物學(xué)和化學(xué)學(xué)會（SETAC）提出的：生命周期評估是一個評估產(chǎn)品或者行為過程給環(huán)境帶來的負擔(dān)的客觀方法；方法通過量化和識別所用的能量、原材料及排放廢棄物來評價產(chǎn)品或者行為過程有關(guān)的環(huán)境責(zé)任，從而得到這些能量和材料及排放物對環(huán)境的影響，可以形成改善環(huán)境的報告結(jié)論或者對方案進行評價。

特點如下：（1）“從搖籃到墳?zāi)埂钡娜^程評價方式：生命周期評價是從原材料采集、加工、運輸、使用到最終處置的對產(chǎn)品或者行為過程整個生命周期環(huán)境負荷進行分析；（2）系統(tǒng)性，定量性：生命周期評價是對整個生命周期每個環(huán)節(jié)能耗和環(huán)境影響定量分析，提供辨識和評價改善環(huán)境影響的機會；（3）開放性：生命周期評價是先進的環(huán)境管理思想，涉及到化學(xué)、物理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等眾多學(xué)科，任何先進的技術(shù)方法都能為其所用。其方法也是在不斷進步和改進。

生命周期評價基本框架大致分為目的和范圍界定、清單分析、重大問題識別、評估以及最后提出結(jié)論或者報告。（圖2）

（一）目的和范圍確定。確定LCA的目的和范圍，尤其是界定范圍，是進行LCA分析的前提，也是影響LCA結(jié)論的重要因素。本文是針對校園道路改造當(dāng)中的人行道和車行道從原材料開采到廢棄物的處置進行整個生命周期評價，功能單位為m2。

（二）清單分析。開始于原材料的獲取，中間過程包括制造/加工、分配/運輸、利用/再利用維護，結(jié)束于產(chǎn)品或行為過程的最終處置。目前清單分析方法有三種：過程分析法、投入產(chǎn)出法、混合分析法，優(yōu)缺點見表1。

綜上所述，根據(jù)道路建設(shè)改造的特點，可以考慮結(jié)合兩種方法的混合分析法進行評價，即材料開采生產(chǎn)階段采用投入產(chǎn)出法，將投入產(chǎn)出模型和國家能源資產(chǎn)結(jié)合起來進行估算；施工階段和拆除處置階段使用過程分析法；養(yǎng)護階段因為涉及到增補材料，所以考慮過程分析法和投入產(chǎn)出法相互補。

（三）影響評價。將清單分析數(shù)據(jù)與具體環(huán)境影響相聯(lián)系。

1、影響類別、影響因子及特征因子確定。

2、清單分析結(jié)果劃分到影響類型中。

3、類型參數(shù)結(jié)果計算（特征化）。

4、分析。進行完整性、敏感性、一致性等檢查對比分析。

（四）結(jié)果解釋。生命周期的最后一步，在這一步中將清單分析的結(jié)果和影響評價相結(jié)合，得出結(jié)論和建議。

三、案例分析——深圳大學(xué)道路系統(tǒng)改造工程

為迎接建校30周年，整合和優(yōu)化校內(nèi)部分機動車道和人行道，新建部分機動車道，完善校園內(nèi)的微循環(huán)，在深大北校區(qū)初步形成機動車環(huán)狀主干道，內(nèi)部以步行為主的低碳、健康和快捷的交通體系。主要改造內(nèi)容：維持現(xiàn)有機動車道，修補破損路面，改建和新建瀝青混凝土機動車道；新建和擴建部分人行道，校園綠道部分，統(tǒng)一為彩色瀝青混凝土路面，其他路面為透水磚路面；依托現(xiàn)有機動車道，新建植草磚停車場。

（一）目的和范圍確認。校園道路改造當(dāng)中的新建瀝青混凝土機動車道和人行道擴建改造兩部分進行分析研究，使用年限10年、4年養(yǎng)護一次，養(yǎng)護方式為機拌機鋪熱拌瀝青混凝土薄層罩面。按照不同施工工藝各取標(biāo)準段從原材料獲取、材料加工、材料運輸、建設(shè)過程到養(yǎng)護拆除整個生命周期進行初次分析，最后按照工程量進行匯總分析。（圖3、圖4）

（二）清單分析。由上文可知，原材料獲取和生產(chǎn)階段采用投入產(chǎn)出法；施工階段和拆除處置階段使用過程分析法；養(yǎng)護階段采用過程分析法和投入產(chǎn)出法相互補。由不同工藝可得出所需材料和機械情況，按照投入產(chǎn)出法可以得出原材料獲取和生產(chǎn)過程中的能耗和污染物排放。（表3）

運輸階段按照實際的運距和實際運輸工具進行分析，不確定的按照楊建新等提出的中國公用過程排放清單進行統(tǒng)計分析。（表4）

最后的養(yǎng)護拆除回收階段，由于數(shù)據(jù)缺乏，暫且只考慮養(yǎng)護部分的能耗和環(huán)境影響分析，根據(jù)陳力維對瀝青道路運營當(dāng)中1000m2，機拌機鋪20mm的熱拌瀝青混凝土薄層罩面養(yǎng)護方式可得出校園道路改造的養(yǎng)護能耗和污染物排放情況。

（三）影響評價。清單分析過程當(dāng)中各階段資源能源消耗和環(huán)境影響按照表2進行分類并進行特征化比較，最后進行分析、評價階段和整個生命周期的環(huán)境影響。

（四）重大問題識別。清單分析中能量，氣、液、固廢等；環(huán)境影響類別或者生命周期中某一階段或其中的工序都需要進行識別重大問題，才能就這些問題提出對應(yīng)的意見和建議。

1、貢獻率分析：圖表和扇形圖。橫向比較不同階段同一環(huán)境影響因素量占整個生命周期的總量；縱向比較同一階段或者整個生命周期不同環(huán)境影響因素之間的占比。

2、異常分析：根據(jù)經(jīng)驗，確認清單分析當(dāng)中的數(shù)據(jù)是否正常。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，可能是數(shù)據(jù)計算或轉(zhuǎn)換的錯誤，需要重新檢驗清單分析的結(jié)果。

（五）評價過程評估。對生命周期評價的整個步驟進行檢查，一般有以下三個方面檢查：

1、完整性檢查。檢查識別的重點問題進行特別的針對檢查。如果特定數(shù)據(jù)缺失或者不完全，生命周期評價研究的目標(biāo)和范圍必須重新評估或者做出修改。

2、敏感性分析。針對不同工藝或者材料單一變量的改變，分析改變對結(jié)果造成的變化以及變化的程度，來評估工藝和材料的可替代性和重要程度。

3、一致性檢驗。對整個生命周期評價所做假設(shè)、所用方法和數(shù)據(jù)是否一致進行判斷。進行一致性檢驗可以保證整個生命周期之間進行比較。

（六）結(jié)論、建議和報告。通過前面的幾個步驟，可以得出深圳大學(xué)校園道路改造總共的環(huán)境影響，可以確認整個生命周期當(dāng)中哪種工藝、或者哪個階段、或者哪種材料對人類健康和環(huán)境影響最大，就能給出改進的意見和建議。

四、總結(jié)

本文針對校園建設(shè)改造的頻繁，并對其中重要的部分——校園道路改造，建議采用國內(nèi)外常用且有效的生命周期評價方法對其進行環(huán)境影響評價，給出了適合校園道路改造的環(huán)境影響評價的框架模型。（圖5）不足之處也是今后的研究重點：

（一）數(shù)據(jù)量化過程。數(shù)據(jù)量化以及處理分析過程的工作量巨大，需要長時間的搜集整理才能確?？煽啃院涂捎眯?。

（二）回收利用?；厥绽眠@部分的生命周期評價研究匱乏，希望以后的研究者可以從這方面入手研究，提供完整的方式方法和數(shù)據(jù)支持。

（三）社會因素評價。這部分研究的主觀性和隨意性比較大，但是重要程度和研究價值不可小覷，由于本人能力和時間有限，希望后續(xù)的研究者可以加大這方面的研究力度，一定能提出對社會有意義的建議和意見。

主要參考文獻：

[1]席德立.LCA中清單分析數(shù)據(jù)的獲得[J].環(huán)境科學(xué)，1997.5.

[2]楊博.瀝青路面節(jié)能減排量化分析方法及評價體系研究[D].長安大學(xué)，2012.

[3]楊建新，徐成，王如松.產(chǎn)品生命周期評價方法及應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2002.

[4]陳力維.瀝青路面運營期間能量消耗與氣體排放量化分析研究[D].長安大學(xué)，2012.