建筑废弃物处理的生命周期环境影响评价

唐玲玲

（华侨大学土木工程学院，福建泉州361021）

随着建筑业的不断发展，人们的生活质量得以改善，但建筑垃圾给环境带来的压力越来越受到人们的关注。在建筑物的整个生命过程中，各种建材及能源的消耗会导致大量的环境问题，如酸化、臭氧损耗、全球变暖等。垃圾行业面临着众多挑战，因为到2030年至少需要回收65%的城市垃圾和75%的包装垃圾。作为建筑环境评估方案的一种替代方案，生命周期评估（LCA）可以根据大量公认的影响类别对产品的环境影响进行定量评估。由于其对环境影响的全面覆盖和计算的有效性，生命周期评价（LCA）技术被广泛应用于评价各种城市固体废物管理技术的环境绩效[1]。为了分析建筑物对环境的影响，研究过程可以引入生命周期评价方法，将建筑看作一种特殊的产品来评价建筑物对环境的影响。

1 生命周期评价

1.1 生命周期评价的定义

LCA是评价产品生命周期环境影响与资源消耗的一种重要工具，除了能够实现对环境冲突的定量化分析与评价以外，同时可以在产品与“从摇篮到坟墓”全过程相关环境问题作出评价，也是“面向产品环境管理”的一种有效支持工具[2]。通过LCA方法对建筑为环境带来影响的评价中，首先应该将研究对象与范围、环境影响种类等明确下来，同时制定相应框架、流程与计算方法。Ya等[3]通过构建建造环境模型，以香港地区房屋建设为例，多方面评估了其为环境带来的影响，同时从实际工程出发，确定18项环境指标在模型上作出了验证；王波[4]利用LCA理论，应用了建筑废弃物处理模式生命周期评价模型，同时把直接填埋与深圳市塘朗山资源化项目进行研究对比，在经济成本与环境负荷角度定量化地评价了两种处理方式。以上研究认可了生命周期评价方法的有效性，得出了一定的研究成果。

1.2 生命周期评价的指标

采用生命周期评价软件GaBi进行影响评价分析。文中各清单项目对环境影响的特征化因子中气候变化的特征化因子参考IPCC的成果，酸化、光化学臭氧形成、水体富营养化的特征化因子参考美国EPA的成果[5]。选择常用的七类指标进行分析研究，即EP，AP，POCP，GWP，ETP，ODP和人体健康。

2 建筑垃圾管理生命周期评价模型

2.1 目标及范围的确定

在生命周期评价过程中，应该先将研究目的确定下来，对评价范围进行明确，并包括系统功能、功能单位、系统边界[6]、环境影响类型等。该研究评价的目的比较出系统中环境影响最大的单元，对比不同处理方式的环境影响状况。该研究评价的范围包括这栋建筑物作为产品系统中所涉及的建材准备阶段、建造阶段、运行阶段、拆除阶段和废物处理阶段[7]。

2.2 清单分析

所谓清单分析，主要是对产品、工艺和活动在整个生命周期阶段资源、能源消耗以及对环境排放废弃物进行定量化分析的过程[8]。清单分析中重点是建立清单，即以产品功能单位表达的产品系统的输入与输出。对清单分析来说，主要对建筑物作为整个产品系统各个单元的输入输出进行定量，内容有原材料、水、能量输入与排放进空气、水、土壤等废弃物。

2.3 生命周期影响评价

从各类环境影响看，整个阶段最大的环境影响为人体健康，其中建材准备阶段的影响值为1.23E-07，建造阶段的影响值为1.50E-08，运行阶段的影响值为2.14E-06，拆除阶段的影响值为1.35E-08，建筑废弃物填埋处理方式的影响值为2.59E-08，建筑废弃物资源化处理方式的影响值为2.59E-08；从建筑物所有单元过程总计影响值分析，在建材准备阶段的影响值达到了1.79E-07，建造阶段的总计影响值为2.37E-08，运行阶段的总计影响值为3.36E-06，拆除阶段的总计影响值为2.11E-08，建筑废弃物填埋方式的总计影响值3.44E-07，建筑废弃物资源化处理方式的总计影响值为4.58E-08。比较各单元的总计环境影响值，运行阶段的占了85%的最大比重，这也是由于建筑物处于长期运行状态，在能源输入上要求很大，对环境带来的影响也更大。

为了更好地理解各种环境影响类型的相对重要性及填埋或资源化两种处理方式下的环境影响差值，运用CML2001模型对环境影响特征化的结果进行归一化处理，并量化为7类主要环境影响，其中，富营养化潜力的差值为5.2E-09，酸化潜力的差值为6.038E-08，光化学氧化的差值为4.814E-08，全球变暖潜力的差值为1.743E-07，生态毒性的差值为-1.21E-10，臭氧消耗的差值为9.5E-12，人体健康的差值为1.06E-08。从研究结果中不难看出，相比较建筑废弃物填埋方式，建筑废弃物的资源化处理除了生态毒性这一环境指标，均为其他环境影响指标带来了明显的影响。

2.4 生命周期影响解释

（1）比较建筑物的各个单元过程，发现由于建筑物在长期运行之中，能源输入较大，引起的环境影响明显大于其他单元。

（2）废物处理阶段的环境影响主要是由直接填埋产生的，原因在于直接填埋占用了大量土地，且未经过处理的废弃物对土壤、水质、空气等造成了严重破坏。

（3）不论是直接填埋还是进行资源化处理，全球变暖是最为主要的环境影响指标，其次是人体健康、酸化潜力。同时，直接填埋垃圾对环境影响比资源化的影响大。所以，对于建筑垃圾，应尽可能地使其资源化，尽量提升拆除建筑废弃物的再生利用率，这样不仅能减少环境污染，还能产生再生材料，实现额外的经济效益。Dong等[9]理论分析结果表明，热解和气化，特别是与燃气轮机/联合循环相结合，具有降低环境负荷的潜力。

3 总结

引入生命周期评价方法，分析了建筑物5个阶段的环境影响值，并对建筑废弃物的填埋处理方式和资源化处理进行了环境影响值的对比分析，研究得出以下结论：（1）运行阶段的环境影响最大，占比80%以上；（2）直接填埋建筑废弃物对环境影响比资源化的影响大，建筑废弃物资源化的推广对于降低拆除建筑废弃物的环境影响十分显著；（3）不论以哪种方式处理建筑废弃物，要减小运行阶段以及整个生命期的环境污染，应积极推广绿色建筑。但是，本研究仅对建筑废弃物直接填埋和资源化进行对比分析，未细化资源利用率的环境效果，同时评估仅停留在环境影响值，后续需进一步进行经济效益的直观测算及分析。