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基于LCA的施工过程环境影响评价模型
摘要
对施工活动的环境影响进行定量评价,有助于决策者识别主要的环境影响因素,制定施工早期的环境友好型施工计划。本文提出了一种适用于施工阶段研究的综合生命周期环境影响评价模型,从施工设备和辅助材料两个方面对影响因素进行了分析。环境影响可分为三个保护主题:生态系统、自然资源和人类健康。提出了一种评估建筑粉尘对人体健康损害的残障调整生命年(DALY)模型。此外,还以土石方工程建设的环境影响为例,论证了该模型的应用,结果表明,该模型能有效地量化施工过程的环境影响,并可作为承包商选择环境友好型的工具。LY施工计划。
1.介绍
建筑不是自然环境友好的过程。最近的一项研究[1]表明,建筑业是美国温室气体排放的第三大工业部门。自20世纪80年代初以来,由于我国城市发展速度过快,与建筑设施的运营阶段相比,建设阶段对环境的影响要小得多,而另一些人则认为这一课题研究得不好,因此,我国的环境污染也在不断增加。在量化这种影响时,有必要纠正这一点[3]。此外,施工阶段的影响可能更为密集,因为建筑设施的施工持续时间通常比设施的使用寿命短。鉴于中国每年都有大量正在进行的建设项目,项目的累积环境影响成为一个严重的问题,不仅会对生态系统造成严重损害,还会对现场工人和项目附近居民的健康和福祉造成严重损害。例如,为了提高2008年夏季奥运会期间北京的空气质量,组委会在奥运会前和奥运会期间颁布了一项禁止建筑活动的禁令,以控制建筑扬尘。随着决策者对实现中国可持续社会的需求不断增加,寿司台的兴趣也越来越大。建筑物的可用性。因此,建筑和施工对环境的影响已成为一个重要而相关的问题。目前,我国已建立了多个建筑物环境影响评价模型和体系,而我国建筑物环境影响评价体系(eseb)[4]和绿色奥运建筑评价体系(gobas)[5]等模型大多采用定性评分法。评分系统易于使用,但有时是主观的,这使得提供深入和可比较的结果变得困难。此外,它们通常是确定竣工验收的施工后评估工具,而不是支持决策的施工前评估工具,因此,诸如生命周期评估(LCA)等定量方法是可取的。我国现有的生命周期评价工具有很多,其中建筑环境绩效分析系统(BEPA)是由中国建设部资助的一个高级系统[6]。目前,BEPA只分析了制造业和建筑运营阶段的环境影响。尚未考虑施工过程,因此,BEPA不能直接用于分析施工阶段的环境影响[2]。本文讨论了基于ONLCA原则的施工过程环境影响评估(EIA)模型的开发。该模型旨在作为评估工具,支持承包商和其他决策者识别主要环境影响因素,并在施工前优化施工计划,以促进绿色施工。以土石方工程为例,说明了该模型的工作原理。
2.工作分解和范围定义
2.1工作分解
典型的施工过程包括使用各种施工设备和自然资源,并产生许多污染物。为了确保在施工过程的环境影响评价中识别和考虑各种重要的环境因素,有必要将施工过程系统地分解为较小的单元过程,从而允许采用LCA方法。从系统的角度来看,复杂的施工过程可以看作是一个动态和相互依赖的工作项目的集合,如土方工程、地基、混凝土、砌体、金属和构件。每一个工作项目都可以分解成一组有序的单元流程,这些流程具有施工计划中规定的空间、时间和技术要求。一般来说,在单元工艺层面上,可以清楚地识别特定单元工艺所需的特定设备和材料以及从中产生的排放。因此,分解满足库存分析的要求,并为进一步评估提供了基础。本文将建设单元过程定义为基本的环境影响评价单元,其持续时间为单元过程的完整寿命。这样,将LCA方法应用于施工过程的环境影响评价是可行的,基于单位工艺水平上确定的环境影响因素,如二氧化碳、有毒物质和建筑垃圾,通过对相同环境水平的数据进行汇总,可以得到工作项级的环境效益。不同单元过程的影响因素。同样,项目层面的环境效益也可以得出。最后,根据典型LCA框架的三步影响分析程序,即分类、特征描述和评估,可以评估单位过程级、工作项级和项目级施工过程的环境影响。
2.2. 范围定义
范围定义的目的是为环境影响因素提供特定的边界。如上所述,该模型旨在为承包商选择环境友好型施工方案提供参考。因此,与施工过程有关的环境影响因素的基础应限于承包商执行的范围。环境影响因素与项目的采购方法有关,因为承包商的范围可能因采购方法不同而不同。到目前为止,中国建筑业仍然普遍采用传统的设计-招-建采购方法,尽管出现了一些替代采购方法,如设计-建造[7]。在设计-投标-建造项目中,设计师和承包商之间有明确的责任划分。如图1所示,设计师的职责是翻译和开发业主的规范,并编制相应的设计文件。建筑设计完成后,设计文件中明确了建筑材料的主要类型,因此,设计方而非承包商应对这些材料的制造过程的环境影响负责。另一方面,在设计完成之前,承包商不会进入该过程。承包商通常会编制一份项目的施工前计划,详细说明施工方法。通常,施工方法涉及可能影响环境的设备和辅助材料。由于本研究的重点是施工过程,因此施工过程的环境影响评价模型仅限于对施工设备和辅助材料的分析。
2.2.1.施工设备
许多施工过程都涉及使用施工设备,例如土方工程用的压路机、铲运机和挖掘机、材料提升机用起重机和打桩锤。在一定程度上,与施工阶段相关的环境影响是设备运行的结果,通常消耗电力和/或柴油。因此,产生了大量的污染蚂蚁,在电力和石油生产中消耗了大量的自然资源。因此,设备运行对环境的影响是由能源消耗间接决定的,杨[2]开发了一个数据库,用于分析各种能源生产对环境的影响。在数据库中,每单位电力和柴油生产的基本环境效益可用。通过指定相关设备或现场调查,可获得特定机组工艺的单位时间平均能耗和设备运行时间。将单位时间的平均能耗乘以设备的运行时间,就可以得到电力或燃料消耗量乘以设备。那么,总消耗量可由汇总同一单元工艺中使用的所有设备的消耗量。利用该数据库,还可以计算出排放污染物和消耗资源的总量。
2.2.2.辅助材料
辅助材料是另一个重要的环境因素。一般来说,施工过程中使用的材料有两种:施工项目中“支撑物”中使用的材料和作为物理材料组成部分使用的材料。前者被视为辅助材料。根据工程量清单[8]的定价规定,“支持性项目”被定义为此类项目的施工过程,该项目不是预期建筑物或设施的组成部分,但需要支持该组成部分的施工,包括土方工程、模板、脚手架、临时现场道路施工工程。以及工人临时住房。承包商有充分的自由裁量权根据投标文件的成本、质量和进度要求选择与支持项目相关的施工技术和材料。因此,在本研究中,环境影响评估的重点是辅助材料。在我们之前的研究中,我们开发了一个包含七种最常用建筑材料生命周期环境因素的数据库:水泥、钢筋和结构钢、平板玻璃、合金铝、木材、聚氯乙烯(PVC)管和预拌混凝土。TE[9–11]。利用该数据库,可以计算出某一特定单位过程中每种辅助材料的污染物排放量或自然资源消耗量。必须注意,模板和脚手架可在不同的项目中重复使用。因此,生产过程中产生的污染物排放总量和自然资源消耗量应根据再利用的数量分配给各单位工艺,可从相关施工技术标准或基于模板或脚手架类型的现场调查中获得。
3.评估框架
根据环境毒理学和化学学会(SETAC)[12],LCA通常分为四个步骤:目标和范围定义、库存分析、影响分析和改进评估。如图2所示,建议的模型也遵循THELCA模板。提出了基于BEPA的模型。评估框架的发展在下面的3.1有更详细的介绍。
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