李廣輝++龍婷

摘 要：介紹了高速公路建設(shè)期和運(yùn)營期的碳排放研究，分析了碳排放計算模型，以期為今后低碳公路的建設(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：公路；碳排放量；計算模型；碳足跡

中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.068

1 公路碳排放

截至2014年，我國的高速公路已達(dá)1.12×105 km；2015年，我國的高速公路將達(dá)到1.23×105 km。在此情況下，公路交通行業(yè)的溫室氣體減排任務(wù)越來越重。因此，公路碳排放計算已逐漸成為相關(guān)人員的研究熱點之一。

2 國外的碳排放研究

2.1 碳排放方面

2.1.1 澳大利亞

澳大利亞維多利亞公路局的Helen Murphy博士對旗下管理的米克勒姆公路進(jìn)行了碳足跡估算。該研究主要關(guān)注了公路建設(shè)期的碳排放，并對公路建設(shè)過程中的碳排放單元進(jìn)行了詳細(xì)分解。研究發(fā)現(xiàn)，該公路建設(shè)期的碳足跡為730 t/km（以CO2計算）。其中，73%來源于路用材料、24%來源于交通運(yùn)輸。在路用材料的碳排放中，37%來源于混凝土、29%來源于水泥、21%來源于集料、7%來源于瀝青、6%來源于鋼材。由此可見，采用混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物是公路建設(shè)期碳排放的主要貢獻(xiàn)因子。

2.1.2 英國

英國Staffordshire大學(xué)的Jon Fairbum對M6收費(fèi)公路進(jìn)行了碳足跡估算。M6收費(fèi)公路建成于2003-12，全長43.45 km。其建設(shè)期的溫室氣體排放量為1.2167×105～1.869×105 t。其中，公路綠化和路域植被修復(fù)降低了10%～15%的排放量.依據(jù)道路交通量和機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)計算，2006-07，M6收費(fèi)公路營運(yùn)期機(jī)動車的碳排放量為50 000 t，公路管理和維護(hù)的碳排放量為2 221 t。由此可見，該公路營運(yùn)期的碳排放量主要取決于機(jī)動車的流量。

2.1.3 韓國

韓國的Kwangho Park等人用生命周期評價法對高速公路碳足跡進(jìn)行了估算。其從能源消耗角度，將高速公路的生命周期分為4個階段，即路用材料生產(chǎn)階段、建設(shè)階段、修補(bǔ)/維護(hù)階段和處置階段。經(jīng)計算得出，標(biāo)準(zhǔn)的4車道高速公路產(chǎn)生的碳足跡為2 438.5 t/km（以CO2計算）。其中，路用材料生產(chǎn)階段的碳足跡為1 391.4 t/km，施工階段能源消耗的碳足跡為41.7 t/km，營運(yùn)階段的碳足跡為976.5 t/km（以生命周期為20年計算），處置階段的碳足跡為28.9 t /km。由此可見，材料生產(chǎn)階段的能源消耗量最大，排放的溫室氣體也最多。該研究對營運(yùn)期碳足跡的估算僅考慮了修補(bǔ)和維護(hù)工作，未將營運(yùn)車輛的碳排放納入模型中。

2.2 計算模型方面

目前，國外已建立了一些基于生命周期理論的公路碳足跡核算模型，且已在實際工程中進(jìn)行了檢驗和應(yīng)用，具有代表性的有國際公路聯(lián)合會的Changer模型、美國的Roadway Construction Emissions Model、蘇格蘭運(yùn)輸部的Carbon Management System.

Changer模型是國際公路聯(lián)合會研發(fā)的專門用于計算道路基礎(chǔ)設(shè)施項目溫室氣體排放量的模型。該模型與聯(lián)合國政府氣候變化委員會指定的國家溫室氣體清單指南完全兼容，且易于操作，可監(jiān)測和評估在公路工程建設(shè)不同階段排放的溫室氣體。目前，Changer模型包括施工準(zhǔn)備、路基和路面工程、防撞工程、交通信號工程、機(jī)電工程（智能交通設(shè)計）、廢物處置、隧道和橋梁工程等模塊。

Roadway Construction Emissions Model是以Spreadsheet為基礎(chǔ)的模型，其可在Excel中描述和展開需要解決的問題，并建立數(shù)學(xué)模型，從而進(jìn)行預(yù)測、決策、模擬、優(yōu)化等工作。該模型易于操作，只需將工程的相關(guān)基礎(chǔ)信息（工程類型、工程的占地面積和工期等）輸入模型，即可估算溫室氣體的排放量。值得注意的是，該模型屬于建設(shè)期的排放模型，其將建設(shè)期分為場地清理、挖掘、平場、路基、排水、公用工程、路面工程等階段，不僅可預(yù)測公路工程建設(shè)過程中溫室氣體的排放量，還可預(yù)測CO、氮氧化物和顆粒物等的排放量。

Carbon Management System是蘇格蘭運(yùn)輸部研發(fā)的碳管理系統(tǒng)，其碳計算器可精確、可靠地估算交通運(yùn)輸活動中的碳足跡，具有靈活、快捷的特點，可指導(dǎo)建設(shè)單位的路面設(shè)計和路用材料的選擇等工作。

3 我國的碳排放研究

2011年，吳軍偉對國內(nèi)的碳排放計算模型進(jìn)行了分析，對國外開發(fā)的碳排放量計算模型在實際工程案例中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，并指出了開發(fā)我國道路工程碳排放計算模型的研究方向；2013年，焦雙健等人將全壽命周期公路分為5個階段，即建設(shè)前期、施工期、運(yùn)營期、維養(yǎng)期和拆除期，并對每一個階段建立了碳計量模型。利用這些模型能計算上述階段的碳排放量和碳排放總量。

2012年，針對公路運(yùn)輸?shù)奶寂欧艈栴}，余艷春提出了以下3種核算方法：①基于燃料消耗的量化方法?；谌剂舷牡腃O2排放清單是基于碳平衡原理而創(chuàng)建的，即燃料在發(fā)動機(jī)中燃燒前的碳質(zhì)量與燃燒產(chǎn)生氣體的碳質(zhì)量相等。該方法在交通運(yùn)輸溫室氣體排放清單領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，是《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》推薦的方法。②基于車輛的量化方法。該方法基于機(jī)動車的保有量、行駛里程、單位距離的排放因子建立排放清單，并參考了COPERT（ComputerProgram to calculate Emissions from Road Transport）的計算原理，先后應(yīng)用于多個城市的溫室氣體排放估算中。比如，新加坡基于每五年一次的交通調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了全國交通CO2排放估算，墨西哥、哥倫比亞分別使用該方法計算了快速公交系統(tǒng)的碳排放情況。③基于交通流的量化方法。該方法根據(jù)公路斷面年平均日交通量、公路里程與排放因子的乘積估算溫室氣體的排放量，應(yīng)用較為廣泛。比如，由美國環(huán)保局開發(fā)的MOBILE 6.2模型在綜合考慮公路等級、車齡分布、平均溫度、燃油蒸汽壓等因素對碳排放量的影響的基礎(chǔ)上，以年平均行駛里程為權(quán)重，對不同車輛在各種工況下的CO2排放因子加權(quán)后得到綜合排放因子。

4 結(jié)束語

根據(jù)國務(wù)院批準(zhǔn)的《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013—2030年）》調(diào)整后的國家高速公路相比2011年底再增33 000 km。由此可見，高速公路建設(shè)和運(yùn)營的碳排放將成為環(huán)境保護(hù)研究的重點。雖然我國的碳排放研究取得了一些成果，但在碳排放清單、計算模型和應(yīng)用研究等方面仍與發(fā)達(dá)國家有一定的差距。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)繼續(xù)努力，從而提高我國公路碳排放研究的實際應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)

[1]焦雙健，宋會，李彥偉，等.基于VB6.0公路工程碳計量體系的開發(fā)研究[J].公路，2003（03）.

[2]吳軍偉.道路工程碳排放量計算與分析模型的發(fā)展與應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2011（07）.

[3]余艷春，虞明遠(yuǎn)，宋國華.我國公路運(yùn)輸溫室氣體排放清單研究[J]. 汽車運(yùn)輸，2012（03）.

〔編輯：張思楠〕