建筑廢棄物減量化碳減排效益研究

王惠穎WANG Hui-ying；蔣雨峰JIANG Yu-feng；徐仲昊XU Zhong-hao

（中南林業(yè)科技大學(xué)，長沙 410004）

0 引言

我國建筑廢棄物的大量產(chǎn)出給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，其中建筑廢棄物處置過程中排放CO2所造成的全球變暖對環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大[1]。近年來，一系列政策指出強(qiáng)化建筑廢棄物源頭治理不僅能改善生態(tài)環(huán)境，還能起到“減污降碳”的作用[2][3]，因此建筑廢棄物減量化作為建筑廢棄物源頭管控的重要手段對碳減排有著重要意義。

本研究以系統(tǒng)動力學(xué)為理論構(gòu)建建筑廢棄物減量化碳減排效益系統(tǒng)模型，評估施工現(xiàn)場建筑廢棄物減量化管理所產(chǎn)生的碳減排效益，并分析調(diào)控相關(guān)減量化影響要素所引起的碳排放量變化，得到能產(chǎn)生最大碳減排效益的建筑廢物減量化管理方案，為相關(guān)管理人員從碳減排的角度進(jìn)一步制定和完善建筑廢棄物減量化措施及政策提供數(shù)據(jù)支撐，助力建筑廢棄物領(lǐng)域的“減污降碳”工作。

1 建筑廢棄物減量化碳減排效益模型構(gòu)建

1.1 模型總體結(jié)構(gòu)

本文將建筑廢棄物減量化碳減排效益系統(tǒng)分為3 個子系統(tǒng)，如圖1 所示。3 個子系統(tǒng)相互作用，組成一個有機(jī)整體。

圖1 建筑廢棄物減量化碳減排效益模型總體結(jié)構(gòu)

在模型中，建筑廢棄物減量化子系統(tǒng)為核心系統(tǒng)，由政府部門減量化因素（減量化相關(guān)法律法規(guī)、減量化激勵政策、政府監(jiān)管力度以及減量化宣傳教育力度），建設(shè)單位減量化因素（減量化意識、對施工監(jiān)管力度、減量化投資）以及施工單位減量化因素（減量化管理培訓(xùn)、材料管理、低廢技術(shù)、現(xiàn)場分類分揀、現(xiàn)場廢棄物再利用）12 個減量化影響因素構(gòu)成，其中政府監(jiān)管力度、減量化投資、對施工監(jiān)管力度、低廢技術(shù)以及現(xiàn)場分類分揀5 個影響因素為關(guān)鍵影響因素。

建筑廢棄物產(chǎn)生與處置子系統(tǒng)由建筑廢棄物的產(chǎn)生、分類分揀、非法傾倒、填埋以及回收和循環(huán)利用的作業(yè)活動構(gòu)成。整個建筑廢棄物產(chǎn)生與處置過程中都伴隨有碳排放，因此，碳減排效益評估子系統(tǒng)由建筑廢棄物不同處置過程中所產(chǎn)生碳排放組成，如分類分揀碳排放、填埋運(yùn)輸碳排放等，該子系統(tǒng)主要是對建筑廢棄物碳排放以及減量化所產(chǎn)生的碳減排效益進(jìn)行定量核算與評估。

1.2 模型構(gòu)建

根據(jù)模型總體結(jié)構(gòu)繪制建筑廢棄物減量化碳減排效益存量流量圖，如圖2 所示。

圖2 建筑廢棄物減量化碳減排效益模型

由圖2 可知建筑廢棄物總量受到由施工單位現(xiàn)場減量化管理措施、政府部門監(jiān)督與管理以及建設(shè)單位對施工單位減量化的投資與監(jiān)管的影響而減少，從而使建筑廢棄物各環(huán)節(jié)處置量減少，處置廢棄物所產(chǎn)生碳排放量也會相應(yīng)減少，因此產(chǎn)生減量化碳減排效益。

2 模型仿真與分析

本文選取了廣東省深圳市一在建住宅項(xiàng)目為案例進(jìn)行分析，該項(xiàng)目規(guī)劃總建筑面積約為11.1 萬m2，于2022年開工，計(jì)劃于2025 年建成，主要建設(shè)內(nèi)容為住宅和配套商業(yè)，項(xiàng)目計(jì)劃建筑工期為30 個月，假設(shè)月平均完成建筑面積3700m2，以此對模型進(jìn)行仿真。

2.1 模型參數(shù)確定

根據(jù)案例實(shí)際特征，并采用資料收集、專家訪談方法得到建筑廢棄物減量化碳減排效益模型各子系統(tǒng)的主要變量取值，詳見表1。

表1 各子系統(tǒng)的主要變量取值及來源

2.2 模型檢驗(yàn)

模型檢驗(yàn)包括量綱一致性檢驗(yàn)、敏感度檢驗(yàn)以及極端條件檢驗(yàn)，是為了驗(yàn)證模型結(jié)構(gòu)與行為的有效性以及可靠性。經(jīng)驗(yàn)證，本模型通過了Vensim 軟件的量綱一致性檢驗(yàn)、敏感度檢驗(yàn)以及極端條件檢驗(yàn)，且檢驗(yàn)結(jié)果符合真實(shí)狀態(tài)，并且在極端條件下仍具有可靠性。

2.3 案例仿真結(jié)果分析

根據(jù)案例數(shù)據(jù)與模型參數(shù)對模型進(jìn)行仿真，得到施工現(xiàn)場現(xiàn)有建筑廢棄物減量化管理水平下，建筑廢棄物處置過程碳排放量，并將案例仿真結(jié)果與未實(shí)施減量化（即不采取任何減量化措施）的模型仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，得到建筑廢棄物減量化所產(chǎn)生的碳減排效益。

通過圖3 與表2 可知，施工現(xiàn)場現(xiàn)有建筑廢棄物減量化管理水平下，建筑廢棄物處置總碳排放量為31362.4kg，其中分類分揀碳排放量最大，為13054.4kg，其次是填埋過程碳排放量，為8080.64kg，回收和循環(huán)利用碳排放為5869.4kg，最后是回收利用運(yùn)輸碳排放、填埋運(yùn)輸碳排放與非法傾倒運(yùn)輸碳排放，分別為3891.73kg、2626.92kg、353.79kg。

表2 實(shí)施減量化與未實(shí)施減量化模型仿真結(jié)果比較

圖3 現(xiàn)場減量化管理水平下建筑廢棄物各處置環(huán)節(jié)碳排放量

通過施工現(xiàn)場實(shí)施建筑廢棄物減量化與未實(shí)施減量化的仿真結(jié)果對比可知：當(dāng)施工現(xiàn)場采取減量化措施時，建筑廢棄物產(chǎn)生量得到了相應(yīng)的控制，建筑廢棄物產(chǎn)生量減少，建筑廢棄物各處置方式下的處置量隨之減少，建筑廢棄物各處置過程中所產(chǎn)生碳排放量也有所減少，總碳排放也由39072.8kg 減少至31362.4kg，減少了7710.4kg，減少率為19.73%，因此減量化產(chǎn)生了良好的碳減排效益。

2.4 關(guān)鍵變量情境分析

令上述現(xiàn)有建筑廢棄物減量化管理水平下的模型仿真為基礎(chǔ)情境，在此基礎(chǔ)上通過改變關(guān)鍵變量的取值，設(shè)置5 種方案情境：基礎(chǔ)情境；情境1，減量化投資、施工監(jiān)管力度參數(shù)值調(diào)升至0.5，其他變量數(shù)值不變；情境2，低廢技術(shù)、現(xiàn)場分類分揀參數(shù)值調(diào)升至0.5，其他變量數(shù)值不變；情境3，政府監(jiān)管力度參數(shù)值調(diào)升至0.5，其他變量數(shù)值不變；情境4，所有關(guān)鍵變量參數(shù)值調(diào)升至0.5。5 種情境分析結(jié)果如表3 所示。

表3 不同情境下模擬結(jié)果比較

對比基礎(chǔ)情境與情境1、2、3 可知：情境2 施工單位采取低廢技術(shù)、現(xiàn)場分類分揀等減量化措施產(chǎn)生的碳減排效益最為顯著，為9.81%，因?yàn)槭┕挝粶p量化一種主動、直接地減少廢棄物的方式。情境1、情境3 減量化碳減排效益較小分別為7.77%與4.10%，是因?yàn)檎块T、建設(shè)單位的減量化措施是間接的，主要是為了激勵與監(jiān)管施工單位減量化行為，因此產(chǎn)生的減量化碳減排效益相對較小。

通過對比情境4 與其他情境可知，情境4 中的碳排放量總體下降了12.79%，相較于情境1、2、3 有明顯的提升，這說明當(dāng)施工單位、建設(shè)單位、政府部門共同發(fā)揮減量化作用，施工現(xiàn)場建筑廢棄物減量化所產(chǎn)生的碳減排效益明顯大于單一情境調(diào)控下的減量化碳減排效益。

3 結(jié)論

本文通過對建筑廢棄物減量化碳減排效益模型進(jìn)行案例仿真與關(guān)鍵變量情境分析得出以下結(jié)論：①施工現(xiàn)場采取減量化后的建筑廢棄物處置總碳排放量與不采取任何減量化措施所產(chǎn)生的總碳排放量比減少了19.73%，因此建筑廢棄物減量化能產(chǎn)生一定的碳減排效益。②施工單位采取低廢技術(shù)、分類分揀等減量化措施產(chǎn)生的碳減排效益最為顯著。③只有當(dāng)政府、建設(shè)單位、施工單位共同發(fā)揮減量化作用時，產(chǎn)生的建筑廢棄物減量化碳減排效益最大。