论建筑行业对全球主要环境问题的贡献

张 晔

0 引言

在各行各业中,建筑行业在人类对自然环境的影响方面扮演着重要角色。建筑业是典型的立足于消耗大量资源和能源的产业,对环境产生极大的负面影响。因此全面掌握建筑如何与环境相互作用,是解决与之相关的环境问题的基础,对促进建筑行业可持续发展有重要意义。

1 建筑行业的资源消耗

建筑是消耗一次性资源最严重的行业之一。建筑所涉及的消耗资源的过程包括施工、运营、改建、拆除、再利用,以及所用建筑材料、构件和设备的生产、运输、安装等。其所消耗的资源主要为钢材、木材、水泥、玻璃和水。以所消耗的水资源为例,制造1 t干水泥粉需要3.6 t水,制造1 t钢材则需要 300 t水。每年全球建筑用水泥和钢材生产用水消耗量达200亿t[1]。而按生存需要,每人每天2 L水估算,每年全世界人口只需水43.8亿t。

在世界范围内,建筑业占总原材料使用的40%,25%的原始木材(其中55%用于非燃料的伐木),16%的新鲜水资源[2]。对于发达国家,例如美国,它是一个高度发达的工业国,基本建设和基础设施在半个世纪以前就已形成规模,因此其建筑业主要是房屋、住宅建设。美国约有40%的原材料和12%的淡水用于商用和住宅建筑。在日本,每年建筑生产所消耗的资源量高达3亿t左右,占全国物质消耗总量的15%左右[3]。而我国则是世界上每年新建建筑量最大的国家,目前我国每年新建房屋建筑面积近20亿m2(其中城镇约12.7亿m2),超过所有发达国家年建成面积总和[4],相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材。

2 建筑行业的能源消耗

建筑总能耗一般包括建材能耗、建材运输能耗、建筑施工能耗、建筑运行能耗、建筑拆除能耗。如建筑用的水泥,如果从生命周期的视角来看,从石灰石矿的开采到烧制成水泥,水泥运输至生产厂家制成商品混凝土或成品建材,再应用于建筑施工,这一过程需要消耗的不仅仅是石灰石,还有运输、加工、施工等过程中消耗的大量能源,以及对环境的影响。建筑建成之后,建筑的运营管理和建筑最后的废弃处理或回收再利用,都需要消耗能源。

据估算,全球总能耗约50%属于建筑总能耗。以美国为例,商用和住宅建筑正在消耗近40%的总能源、70%的电力,每年建筑能源消费达2200多亿美元。而在我国,高能耗建材、高能耗建筑非常普遍。不仅已有的近400亿m2建筑中98%为高耗能建筑,新建建筑物中96%以上也仍属于高耗能建筑。我国每年单位建筑面积能耗量为发达国家的2倍～3倍,同时我国建筑耗能的效率仅为发达国家的35%左右。全国建筑材料和构配件的生产、运输以及使用期用能占全国总能耗40%以上。很显然,建筑及其相关行为消耗了全球近一半的资源与能源,建筑设计、施工、运行、拆除的每一步均关系到有限资源的消耗和可持续利用[1]。

3 建筑与环境污染

3.1 温室效应

由于建筑行业能耗惊人,而能耗与二氧化碳的排放量息息相关,因此建筑行业在全球变暖日益加剧的今天也扮演了重要角色。据统计,约50%的CO2排自与建筑物相关的活动。日本的调查结果表明,建筑业所排放的二氧化碳气体是全国排放量的近40%[3]。CO2作为最主要的温室气体,它对全球温室效应是最主要的祸首。全球气温上升的影响包括以下几方面:越来越多的高温气候现象和越来越少的低温气候现象的发生;冰雪覆盖量的下降;气候多样性发生频繁,极端气候现象次数更多,强度也更剧烈。同时亚洲和非洲过去几十年旱灾频率和严重程度一直在增加;气候改变引起的传染病例也开始增多;海平面在过去100年中平均上升了0.1 m～0.2 m;气候变化可能对澳洲的大部分植物和动物会产生戏剧性的影响[6]。

3.2 大气污染

40%的导致酸雨的二氧化硫也由建筑行业产生[2]。酸雨的危害包括破坏森林生态系统,改变土壤性质与结构,破坏水生生态系统,腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系统和皮肤。

同时建筑行业产生了50%的氟氯烃,是导致臭氧层空洞的主要因子。据报道,臭氧的浓度每减少1%,短波长紫外线辐射将增强2%,皮肤癌的发病率提高2%～4%,白内障患者将增加0.3%～0.6%。过量的紫外线辐射还会削弱植物光合作用,并可能使低空大气变暖,并加剧由二氧化碳量增加导致的温室效应。

此外,在水泥、石棉等建筑材料生产和运输过程中,大量粉尘产生;化学建材中塑料的添加剂、助剂的挥发;涂料中溶剂的挥发,粘结剂中有毒物质的挥发等,都对大气带来各种污染[7]。

3.3 水污染

水泥生产及化学建材生产企业,如:塑料、冶炼、油漆涂料、粘结剂等企业在生产过程中,超标废水大量排放,造成了水体污染。建筑工地混凝土搅拌废水碱性偏高,pH大约12～13,还夹杂有可溶性有害的混凝土外加剂。部分装修垃圾含有废油漆、废涂料、胶粘剂等有毒有害成分随雨水向地下渗透;还有窑灰和废渣乱堆或倒入江湖河海,造成水体污染[8]。

3.4 固体废弃物污染

建筑行业产生的固体废弃物污染主要是指建筑垃圾。建筑垃圾是一些废弃的建筑原材料、建筑半成品和建筑原材料的包装物,包括在施工中剩余混凝土;旧建筑物拆除中的玻璃纤维、陶瓷废渣、金属、石棉、石膏;装饰装修中的塑料、化纤边料等。建筑垃圾具有排放量大、面广、较难以降解等特点。据估算,每1万m2建筑,产生建筑垃圾600 t,每拆 1 m2混凝土建筑,就会产生近1 t的建筑垃圾[7]。建筑垃圾长期存在于土壤中会改变土壤特性,影响植物的生长,并影响城市的美观。

3.5 其他污染

建筑施工噪声是指建筑工地现场产生的环境噪声,主要是由施工机械工作产生的。由于近年来城市化进程的不断加快,很多工程作业几乎是在居民窗下进行,严重干扰了居民的正常生活和身体健康。此外运送建筑材料的重型卡车所产生的交通噪声也是一个不容忽视的因素[9]。

城市高层建筑群不利于汽车尾气及光化学产物的扩散,使NOx等气体对人体产生光化学作用,危害人体健康。另外城市高楼的玻璃幕墙产生光污染现象也相当严重[7]。

建筑业的放射性污染主要来源于使用了放射性同位素镭和氡含量较高的建筑材料和装潢材料或建筑物建在高放射性本底值的地方[10]。据有关部门测试,天然大理石近30%放射性超标,制成建筑制品对人体造成外照射(γ射线)和内照射(氡气),人在这样的居室中生活,长期放射性照射,影响身体健康[7]。

4 结语

伴随建筑行业及其相关行为造成资源及能源消耗,产生了严重的全球生态环境问题。因此,当代人必须改变以往的观念,促进节约资源、保护环境和建设事业的可持续发展,遵循可持续发展原则,按照以人为本的生态理念,分别从环境、能源、水资源、材料与资源、室内环境质量等方面进行科学设计、施工、管理和维护,创造高效低耗、无污染、健康舒适、生态平衡的建筑。

[1] 韩 英,唐永忠,刘永军.营造可持续发展的生态安全建筑[J].中国安全科学学报,2003,13(12):36-38.

[2] Roodman,D.M.,Lenssen,N.(1995)A Building Revolution:How Ecology and Health Concerns Are Transforming Construction.World watch Paper 124,World watch Institute.Washington D.C.,US.

[3] 日本建筑学会地球环境委员会.地球环境行动计划ならびに活动方针について[J].建筑杂志,1998,113(1421):9-12.

[4] 张志莹.建筑节能与可持续发展[J].住宅科技,2006(2):30-34.

[5] 李科元,黄 欣.谈可持续发展的生态建筑[J].环境保护科学,2001,27(105):44-46.

[6] 王永君.浅谈全球性大气污染的现状及其防治对策[J].青年科学,2010(5):276.

[7] 吴莲花.建筑环保与环境污染控制[J].国外建材科技,2007,28(6):115-118.

[8] 俞 峰,李维权.浅议建筑业与环境的关系[J].科技资讯,2009(5):89.

[9] 杨士建,方晓玲.建筑业的环境污染与防治对策[J].环境科学技术,2003,26(6):35-36.

[10] 白永环,张永金.建筑施工噪声污染现状与防治[J].城市生态与城市环境,2002,15(2):44-45.