陳娟，鄭旺

（華北電力大學(xué) 經(jīng)濟管理系，河北 保定 071000）

氣候問題已成為人類生存與發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》的簽訂，標志著人類活動導(dǎo)致全球變暖及未來氣候變化可能對人類造成嚴重影響的科學(xué)認識和政治共識達成[1]。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的特別報告表明，為了避免極端氣候條件的威脅，全球變暖幅度須保持在1.5 ℃以下[2]。2020 年我國提出，力爭2030 年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和。

目前，我國建筑工程消耗了全社會總能源的30%左右[3]，預(yù)計到2030 年建筑業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體將達到全社會總排放量的25%[4]。建筑行業(yè)碳排放具有高強度和長周期的特征，一方面，建筑行業(yè)對天然原材料有著大量需求，世界40%以上的原材料用于建筑業(yè)生產(chǎn)，而1 噸材料就有85%以上，甚至超過99%變成廢料[5]，但建筑材料的再利用率較低；另一方面，不僅建筑原料的開采、加工、運輸、棄置等環(huán)節(jié)產(chǎn)生碳排放，由此所造成的土壤酸化、水體污染、空氣污染與生物多樣性破壞等直接與間接環(huán)境影響具有持續(xù)性和復(fù)雜性[6]，同時在建筑物使用的過程中也因大量能源消耗產(chǎn)生極高的碳排放。因此，在“雙碳”目標下，建筑行業(yè)將不可避免地成為減排重點，特別是在建筑生命周期的末端，實施有效的建筑廢棄物利用和碳排放管理，是實現(xiàn)建筑行業(yè)碳中和，降低廢棄物環(huán)境負影響的必然趨勢。

作為提高材料利用效率和降低碳排放的有效手段，建筑廢棄物資源化一直備受關(guān)注。《資源利用更有效的歐洲》路線圖提出了建筑廢棄物管理的新框架，建立了政策與行動的協(xié)調(diào)機制，目標是到2030 年實現(xiàn)超過65%的建筑廢棄物回收再利用[7]。美國、日本等發(fā)達國家也陸續(xù)推出了符合本國現(xiàn)實情況的建筑廢棄物管理發(fā)展路線。隨著工業(yè)化、城市化進程的加快，我國建筑業(yè)得到了快速發(fā)展，建筑廢棄物也隨之增加[8]。據(jù)估算，我國近年來每年產(chǎn)生建筑廢棄物15.5 億噸至24 億噸，約占城市廢棄物的40%，存量建筑垃圾或已超過200 億噸[9]，但資源化利用比例僅5%[10]，遠落后于發(fā)達國家，建筑廢棄物資源化管理尚處于起步階段。

2005 年我國簽署《巴黎協(xié)定》以來，節(jié)能減排問題受到了社會各界廣泛關(guān)注，也成為學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的熱點。2012—2020 年中國科技核心期刊數(shù)據(jù)庫中，建筑廢棄物、建筑廢棄物碳排放、建筑碳排放相關(guān)發(fā)表論文及趨勢變化見圖1、圖2。

圖1 2012—2020年建筑廢棄物及建筑廢棄物碳排放相關(guān)論文發(fā)表年度趨勢圖

圖2 2012—2020年建筑碳排放及建筑廢棄物碳排放相關(guān)論文發(fā)表年度趨勢圖

可以看出，2012—2020 年，建筑廢棄物碳排放在建筑廢棄物相關(guān)研究中占比維持在15%～20%；而建筑廢棄物碳排放研究占建筑碳排放相關(guān)研究比例不斷提高，接近50%。這表明在我國隨著行業(yè)減排壓力的增大，建筑廢棄物碳排放問題已成為建筑行業(yè)實現(xiàn)低碳化發(fā)展的關(guān)鍵。

《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》經(jīng)過修訂于2020 年4 月審議通過，標志著我國建筑廢棄物管理進入了新時期。未來，我國建筑廢棄物資源化管理將朝著科學(xué)化、統(tǒng)一化、平臺化與精細化管理的方向發(fā)展，而碳足跡評價將成為建筑廢棄物資源化管理的重要環(huán)節(jié)。為此，本文試圖從框架、途徑、方法入手梳理建筑廢棄物資源化管理及碳足跡評價的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，為構(gòu)建統(tǒng)一的建筑廢棄物資源化管理體系，推動低碳、無廢、綠色城市建設(shè)提供參考指導(dǎo)。

1 建筑固廢資源化利用概念性框架

1.1 建筑固廢來源、組成及環(huán)境影響

固體廢棄物是在生產(chǎn)、生活等活動中喪失原有利用價值或因未能在規(guī)定時間和地點使用而被丟棄、拋棄的固態(tài)、半固態(tài)、氣態(tài)物品和物質(zhì)[11]。建筑廢棄物產(chǎn)生自各種建筑活動中，被認為屬于一般工業(yè)固廢的大宗固廢。建筑廢棄物來源廣泛，成分復(fù)雜，至今仍未有明確、統(tǒng)一的定義。我國《建筑廢棄物再生工廠設(shè)計標準》（GB 51322—2018）指出，建筑固廢定義為在新建、擴建、改建和拆除各類（建）構(gòu)筑物、管網(wǎng)以及裝修裝飾等工程中所產(chǎn)生的固體廢物[12]。也有學(xué)者認為，城市建設(shè)施工中或拆除廢物等過程所產(chǎn)生的建筑垃圾稱作建筑廢棄物[13]。盡管對建筑廢棄物的界定有所不同，但建筑廢棄物的來源是明確的，即在建筑活動中所產(chǎn)生，可根據(jù)其來源、組成成分、性質(zhì)及對環(huán)境產(chǎn)生的影響進行分類，見圖3。

圖3 建筑廢棄物活動來源、組分、性質(zhì)及環(huán)境影響

根據(jù)建筑活動的不同，常見的建筑廢棄物可分為建筑垃圾、拆除垃圾與裝修垃圾[14]。建筑垃圾與拆除垃圾組成相近，包括渣土、砂漿、混凝土、木材、包裝材料、鋼材等，它們在建筑廢棄物中占比最高，在我國更是占到了城市廢棄物的30%～40%。裝修垃圾占比低但成分繁雜，除了常見的玻璃、塑料等，還包括了一些有毒有害物質(zhì)和人工合成化學(xué)品。按化學(xué)性質(zhì)來分類，建筑廢棄物可分為惰性物、非惰性物和高污染物?；瘜W(xué)性質(zhì)的不同決定了廢棄物管理方式的不同。惰性廢棄物長期穩(wěn)定，很少發(fā)生化學(xué)變化，可以在特定地點存放或堆填，但高污染廢棄物在回收利用之前，必須進行無害化回收。國內(nèi)外針對建筑廢棄物的環(huán)境影響研究，主要集中在土壤、水體、城市環(huán)境與大氣影響上，常見建筑廢棄物不同組成成分對環(huán)境產(chǎn)生的影響如表1 所示[15]。

表1 常見廢棄物對環(huán)境的影響

建筑廢棄物若不加以處理直接堆放或填埋，可能會加重土壤重金屬沉積、造成水體污染、易產(chǎn)生次生環(huán)境影響、增加大氣環(huán)境顆粒物濃度，而大量存在于建筑廢棄物中的硫酸根離子在厭氧條件下轉(zhuǎn)化為硫化氫，進一步加劇了大氣污染[16-17]。針對建筑廢棄物對環(huán)境產(chǎn)生的影響，一些機構(gòu)和學(xué)者給出了常見建筑材料碳排放清單，張濤等[18]對常見建筑材料碳排放進行了整理，部分摘錄如表2 所示。建筑廢棄物對于環(huán)境的影響是復(fù)雜、多樣且嚴重的，對于建筑廢棄物的管理及環(huán)境影響將成為建筑業(yè)碳減排的重點。

表2 常見建筑材料的碳排放（部分摘錄）

1.2 建筑廢棄物資源化管理途徑及其環(huán)境影響

歐盟、日本等發(fā)達國家及地區(qū)最早出現(xiàn)了由城市快速擴張引發(fā)的建筑廢棄物與社會發(fā)展之間的矛盾，通過建立完善的管理體系，并輔以有效的經(jīng)濟、行政手段，目前已經(jīng)形成了較為完整的技術(shù)體系與產(chǎn)業(yè)鏈，值得借鑒。

1.2.1 建筑廢棄物回收政策性框架

廢棄物的管理離不開有效的監(jiān)管與政策引導(dǎo)。歐盟最早開展了建筑廢棄物資源化管理，并制定了相關(guān)框架指令，規(guī)定了建筑廢棄物的性質(zhì)、管理原則與管理方針等決定性條款，并配合嚴格的監(jiān)管與法律規(guī)定，明確和統(tǒng)一了建筑垃圾回收的來源、處理及管理。英國、美國、新加坡、日本、韓國等國家也有類似于歐盟建筑廢棄物框架指令的法律條款或政策規(guī)定，如表3 所示。盡管建筑廢棄物管理政策性框架并非技術(shù)工具，但其為建筑廢棄物統(tǒng)一化管理提供了基礎(chǔ)，為建筑廢棄物管理發(fā)展設(shè)定了路線，并有效避免了“各自管理，互成體系，互不兼容”的尷尬局面，為各國綠色建筑與循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展奠定了市場基礎(chǔ)。

表3 相關(guān)國家建筑廢棄物政策性框架

相較于發(fā)達國家統(tǒng)一完備的政策機制，我國建筑廢棄物管理尚停留在以地方性法規(guī)為指導(dǎo)的地區(qū)割據(jù)狀態(tài)。北京、上海、深圳、青島、西安等城市制定了本地區(qū)的建筑廢棄物管理辦法與規(guī)定，但存在著多個管理部門互不協(xié)調(diào)、多頭管理，權(quán)責(zé)劃分不明晰，建筑廢棄物處理全流程監(jiān)管缺失，處罰力度不夠，企業(yè)或個人違法成本低等諸多問題。2020 年修訂后的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》明晰了無害化處理基本原則、產(chǎn)出者的責(zé)任義務(wù)以及政府部門的監(jiān)督與管理職責(zé)、構(gòu)建廢棄物綜合利用評價體系、增加廢棄物管理臺賬、建立嚴格的法律體系，加強違反法律法規(guī)的處罰力度等內(nèi)容，為我國建立統(tǒng)一的建筑廢棄物資源化管理提供了政策框架。

1.2.2 再生利用技術(shù)

再生利用是廢棄物實施綠色發(fā)展的關(guān)鍵。建筑廢棄物的再生主體一般為廢棄混凝土與碎石塊等，經(jīng)過處理形成再生骨料。再生骨料的用途主要包括用于道路工程的基礎(chǔ)墊層、混凝土墊層、路面墊層和用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程方面，但后者對再生骨料要求較高，而道路工程中的再生混凝土性能要求較低，因此應(yīng)用較為廣泛[19-20]。再生骨料的應(yīng)用，在國外已有諸多成熟案例，如美國的CYCLEAN 公司采用微波技術(shù)，實現(xiàn)對舊路面瀝青百分之百的回收和利用；日本清水公司提出廢棄混凝土砂漿和石子的分離再生技術(shù)，用于生產(chǎn)新混凝土以及穩(wěn)化路基；歐洲ECO-CEMENT 研發(fā)團隊利用建筑廢棄物和水泥窯粉塵等作為生物水泥的鈣源制造再生水泥，能有效降低能源消耗和溫室氣體排放等[21]。天然骨料由于廢棄填埋而對環(huán)境的影響大大高于再生骨料，因此通過回收和部分替代天然骨料可以有效降低建筑材料生產(chǎn)、使用和廢物的碳排放[22]。由于發(fā)達國家普遍建立了完備且嚴格的碳排放交易與監(jiān)管機制，因此即便再生骨料價格普遍高于天然骨料，企業(yè)仍有充足的意愿采購再生骨料替代天然骨料。主要發(fā)達國家或地區(qū)對再生產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用現(xiàn)狀如表4 所示。值得注意的是，發(fā)達國家再生骨料在低端市場逐漸飽和，但隨著綠色建筑的興起，再生骨料的研究和商業(yè)應(yīng)用價值也將進一步被挖掘。

表4 發(fā)達國家或地區(qū)對再生產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用現(xiàn)狀

相較于國外成熟的再生市場，我國的循環(huán)市場更加傾向于可直接投入重復(fù)使用以及便于二次加工利用的廢棄物，如廢金屬、包裝紙等容易篩分、處理簡單且經(jīng)濟價值高的廢棄物；對于混凝土、砂漿、碎石塊等難處理部分，僅少部分法律約束較強的地區(qū)采用相關(guān)企業(yè)進行回收加工，當(dāng)前主流處理方式仍以露天堆放或簡易填埋為主，且大多未經(jīng)過或少量經(jīng)過無害化處理，這不僅造成大量土地資源的浪費，也產(chǎn)生惡劣的環(huán)境影響。

許多研究團隊和企業(yè)，如南京工業(yè)大學(xué)再生骨料研究團隊、北京建工資源有限公司等在建筑固體廢棄物管理中開展了有益探索和嘗試，但根據(jù)《建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》顯示，我國僅有20 多家比較專業(yè)的建筑垃圾回收企業(yè)，主要生產(chǎn)再生磚，且產(chǎn)量不高、質(zhì)量不穩(wěn)定，應(yīng)用范圍極其有限?？梢钥闯?，目前我國再生行業(yè)工藝相對發(fā)達國家較為滯后，建筑廢棄物處理量低、資源化率低、資源化效率低，這與“運用再生材料替代天然材料以降低碳排放”的發(fā)展目標相悖。

1.2.3 建筑廢棄物減量化技術(shù)

垃圾減量化是一種從源頭著手來減少垃圾產(chǎn)生量與排放量的措施和方法[23]，旨在從前期開發(fā)階段就將降低建造中的材料損耗率、成本及垃圾產(chǎn)量加以考慮。相較于再生利用技術(shù)“后處理”的特點，減量化技術(shù)更加強調(diào)“預(yù)處理”。研究表明，施工現(xiàn)場的材料加工是建筑廢棄物產(chǎn)生的重要來源；同時，建筑工人現(xiàn)場操作的隨意性、采用落后施工工藝等現(xiàn)場操作行為也將導(dǎo)致產(chǎn)生更多的廢棄材料[24]。隨著減量化研究的不斷深入，廣義上的減量化還包括采用綠色材料替代天然材料，改善建筑設(shè)計或采用高性能材料以延長建筑使用壽命，提高建筑材料的初利用率以降低資源浪費，渣土就地回填等通過技術(shù)或行政手段降低建筑廢棄物產(chǎn)出等應(yīng)用方式。通過減量化設(shè)計后的建筑，無論是在建造階段產(chǎn)生的建筑垃圾，或在建筑廢棄階段產(chǎn)生的拆除垃圾，勢必會影響到建筑廢棄物的回收利用與再生利用模式。再生利用技術(shù)與減量化技術(shù)相互補充、配合將成為廢棄物管理的主要發(fā)展模式。

許多國家對于建筑輕量化設(shè)計管理有著硬性規(guī)定，其中日本最具代表性。日本建筑在設(shè)計建造伊始便將未來的拆除工作考慮其中，并在建造過程中要求盡量采用綠色材料替代天然材料，鼓勵建造者就地回收產(chǎn)生的建筑垃圾，爭取做到建筑生產(chǎn)二氧化碳低排放。日本廢棄物產(chǎn)生量分別于2000 年、2005 年左右開始減少，預(yù)計2025 年入口側(cè)循環(huán)利用率可達18%，出口側(cè)循環(huán)利用率可達47%，最終廢棄物處置量將控制在1 300 萬噸[25]。

我國每10 000 平方米建筑施工面積平均產(chǎn)生約550噸建筑垃圾[26]，但與發(fā)達國家相比，我國建筑垃圾減量化處于起步階段；在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計、減廢工藝與精細化管理等減量化方向上仍有較大發(fā)展空間。針對我國建筑廢棄物產(chǎn)量大、存量大、資源化利用率低、資源化工藝落后、碳排放較高的現(xiàn)狀，構(gòu)建協(xié)調(diào)統(tǒng)一的建筑廢棄物資源化管理體系，還需在建筑廢棄物資源化工藝、再生產(chǎn)品市場構(gòu)建、碳足跡核算方法等相關(guān)領(lǐng)域積極推進。

2 基于混合生命周期的建筑廢棄物資源化管理碳足跡評價

2.1 建筑廢棄物管理碳足跡的概念性框架與實施路徑

碳足跡起源于生態(tài)足跡，其被模糊地定義為“人類生產(chǎn)活動產(chǎn)生的溫室氣體排放總量”。當(dāng)前各國對于碳足跡并無統(tǒng)一解釋，但大量研究都與WIEDMANN 等[27]所提出的碳足跡定義較為相近，即：碳足跡一方面為某一產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)在其全生命周期所排放的二氧化碳總量；另一方面為某一活動過程中直接和間接排放的二氧化碳總量，活動的主體包括個人、組織、政府以及工業(yè)部門等。但在該定義中，碳足跡僅指二氧化碳排放，而CH4、N2O 等排放量較小的溫室氣體對于氣候變化同樣有著不可忽視的影響，故應(yīng)將碳足跡范疇做進一步擴展，即：碳足跡是指某一產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)在其全生命周期內(nèi)的碳排放總量，或活動主體在某一活動過程中直接和間接的碳排放總量，以二氧化碳當(dāng)量來表示[28]。在建筑廢棄物資源化管理中，常用的碳足跡測算方法包括實測法、排放系數(shù)法和生命周期法[29]（表5）。近年來，生命周期法在建筑廢棄物管理領(lǐng)域逐漸成為主流。首先，建筑廢棄物管理系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)與外界存在著諸多物質(zhì)/能量的交換，傳統(tǒng)排放系數(shù)法并不適合于建筑廢棄物管理的全流程追溯。其次，在建筑廢棄物管理中，勢必存在著開放環(huán)境下的施工作業(yè)，實測法難以保障數(shù)據(jù)的準確性，同時，建筑廢棄物管理以產(chǎn)出為始，以最終處置為止，生命周期法可以對該過程進行截斷，避免不必要的過程檢測與冗余計算。此外，生命周期法靈活且兼容性強，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失或準確度不高時，可以通過排放系數(shù)法與實測法進行科學(xué)補充。

表5 碳足跡測算方法及其特征

2.2 生命周期評價應(yīng)用與發(fā)展

生命周期評價（LCA）又被稱為環(huán)境協(xié)調(diào)性評價、環(huán)境影響評價等，是對材料或產(chǎn)品的環(huán)境表現(xiàn)進行分析的一種重要方法。國際上對生命周期評價的定義類型多樣，其中代表性定義將其描述為：一種評價工具，是對工藝、產(chǎn)品系統(tǒng)、服務(wù)或者活動行為從搖籃到墳?zāi)沟娜芷?，包括原材料的生產(chǎn)和加工、材料制造、運輸、使用維護直至廢棄處置等，對全過程中消耗的資源以及產(chǎn)生的環(huán)境影響進行分析與評價[29]。生命周期評價興起于20 世紀70 年代，其發(fā)展歷程如圖4 所示。

圖4 生命周期評價法的發(fā)展歷程

在建筑廢棄物資源化管理領(lǐng)域，LCA 成為目前主流的環(huán)境影響評價方法，輔助城市建筑廢棄物管理。DI MARIA 等[30]通過生命周期法，分析對比了歐洲建筑廢棄物循環(huán)利用與回收利用兩種管理模式的環(huán)境影響與經(jīng)濟影響，為歐洲各國的建筑廢棄物資源化管理提供了改善建議；HACKENHAAR 等[31]運用傳統(tǒng)的生命周期法，綜合考慮了系統(tǒng)多輸入與多輸出影響，分析評價了巴西城市建筑廢棄物管理模式，并詳述了生命周期評價在建筑廢棄物管理領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵點；RIVERO-CAMACHO等[32]結(jié)合碳足跡指標，選取不同類型工程項目進行分析，得出工程項目規(guī)模對于環(huán)境具有顯著影響的結(jié)論。

國內(nèi)在LCA 方面也取得了突破。清華大學(xué)張智慧等[33]建立了建筑工程環(huán)境表現(xiàn)分析系統(tǒng)BEPAS，對建筑工程的生命周期環(huán)境影響確定了具體且詳盡的流程與指標體系，這是LCA 在中國建筑工程中的一次系統(tǒng)性應(yīng)用；GUO 等[34]通過對一種新型再生RCA 預(yù)制塊在南京工業(yè)大學(xué)新型教學(xué)樓應(yīng)用的環(huán)境影響進行生命周期分析，表明這種新型的再生RCA 混凝土預(yù)制塊替代普通混凝土預(yù)制塊可明顯降低建筑工程對環(huán)境的影響；龔志起等[35]運用生命周期評價，對國內(nèi)廢棄混凝土的幾種典型處理方式進行了對比，表明對于廢棄混凝土，直接填埋的環(huán)境影響要遠高于其他處理方式，合理的再生處理可以將廢棄混凝土的環(huán)境影響降到最低。

生命周期評價包括過程生命周期評價（PLCA）、投入產(chǎn)出生命周期評價（EIO-LCA）以及混合生命周期評價（HLCA）[36-38]。PLCA 法通過自下而上地收集產(chǎn)品或生產(chǎn)系統(tǒng)生命周期中各個過程的完整物質(zhì)與能量清單，進行數(shù)據(jù)計算，最終將物質(zhì)與能量清單轉(zhuǎn)化為環(huán)境影響，常用于企業(yè)對技術(shù)與流程的評價分析，但人為定義系統(tǒng)邊界將不可避免地產(chǎn)生較高的截斷誤差。EIO-LCA 法則將整個國民經(jīng)濟部門作為系統(tǒng)邊界，包含了產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)的全生產(chǎn)鏈部門，避免了截斷誤差，更適用于宏觀的環(huán)境評價分析，但該方法僅反映某一部門對環(huán)境影響的平均水平，不能體現(xiàn)部門內(nèi)不同技術(shù)和效率的差異。

不論是“自下而上”的PLCA，還是“自上而下”的EIO-LCA，均只以微/宏觀的視角進行碳足跡評價，視角的局限性使得國家與企業(yè)、國家與工程、地區(qū)與企業(yè)、地區(qū)與工程、國家與地區(qū)等宏微觀視角評價相對割裂，無法做到統(tǒng)籌規(guī)劃。因此，結(jié)合了兩種方法各自優(yōu)點的HLCA，在建筑廢棄物資源化管理領(lǐng)域應(yīng)運而生。YU 等[39]將混合生命周期評價應(yīng)用于典型住宅區(qū)，考慮包括建筑物、開放空間、網(wǎng)絡(luò)、能源裝置和與居住者流動性等相關(guān)因素，來評估城市區(qū)域的生命周期溫室氣體（GHG）排放，結(jié)果表明HLCA 所計算的溫室氣體排放量比PLCA 的結(jié)果高出16%。ZHANG 等[40]針對參數(shù)、情景和建模中的不確定性進行了比較分析，在對兩棟住宅樓進行生命周期評估的基礎(chǔ)上，通過確定性和隨機性分析，量化了PLCA、EIO-LCA 和HLCA 的排放差異和不確定性，發(fā)現(xiàn)僅靠投入產(chǎn)出分析可能會導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差，在排放評估中更建議采用HLCA。CHANG等[41]采用基于過程的混合生命周期評估模型，對我國城市和農(nóng)村住宅建筑的生命周期能源使用進行量化，結(jié)果表明城市和農(nóng)村住宅建筑的運行能耗分別占全壽命周期能耗的75%到86%，且生活水平的差距以及建筑結(jié)構(gòu)和材料的差異導(dǎo)致城市住宅建筑的生命周期能源強度比農(nóng)村住宅建筑高20%。ROWLEY 等[42]將三種評價方法分別應(yīng)用于澳大利亞水務(wù)系統(tǒng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PLCA、EIO-LCA均存在著不同程度的影響因素缺失，而HLCA 則較為全面地考慮了各種可能的影響因素，研究結(jié)果更為完整。

在建筑廢棄物資源化管理碳足跡領(lǐng)域，除卻工藝與技術(shù)等微觀層面的影響，能源結(jié)構(gòu)、區(qū)域差異、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等宏觀層面的影響也不可忽視。同時，在進行建筑廢棄物資源化管理碳足跡計算時應(yīng)盡量保證結(jié)果的準確與完整，不僅有利于為決策者提供決策依據(jù)，也有助于未來建筑廢棄物資源化管理接入“碳交易”市場。因此，混合生命周期在建筑廢棄物資源化管理領(lǐng)域具備明顯優(yōu)勢。第一，HLCA 在保留了過程分析法微觀視角的同時較好地結(jié)合了投入產(chǎn)出分析法的宏觀視角，有利于從微觀到宏觀的統(tǒng)籌規(guī)劃；第二，有效利用已有的投入產(chǎn)出表，減少了核算過程中的人力、物力投入；第三，具有較低的截斷誤差，結(jié)果可靠性強；第四，在保留結(jié)果完整性的同時，具有較強的針對性。

因此，結(jié)合我國建筑廢棄物資源化管理發(fā)展趨勢，構(gòu)建基于HLCA 的碳足跡評價體系將成為推動建筑行業(yè)實現(xiàn)“3060”目標的有力保障。

3 基于HLCA的建筑廢棄物資源化管理碳足跡評價

HLCA 與PLCA 的碳足跡評價過程如圖5 所示。HLCA 在碳足跡評價過程中保留了PLCA 流程，但將過程中所消耗的能源/物料通過投入產(chǎn)出法進行了單獨碳排放計算，解決了截斷誤差問題，使計算結(jié)果更為完整。建筑廢棄物資源化HLCA 包括目標與范圍界定、清單分析、碳足跡評價與影響輸出四個環(huán)節(jié)。

3.1 目標與范圍確定

目標與范圍確定是HLCA 的第一步，通過確定評價目標，進而明確系統(tǒng)邊界、功能單元等。目前，我國建筑廢棄物主要采用以填埋為主、高利用價值廢棄物回收和焚燒發(fā)電等利用方式。但隨著減碳發(fā)展戰(zhàn)略的全面落實，HLCA 應(yīng)著眼于未來建筑廢棄物管理的“循環(huán)發(fā)展”趨勢，系統(tǒng)邊界和范圍的確定如圖6 所示。

圖6 建筑廢棄物資源化管理HLCA系統(tǒng)邊界

HLCA 系統(tǒng)以建筑垃圾、拆除垃圾與裝修垃圾以及所有物質(zhì)與能量的投入為輸入，以回收產(chǎn)品參與市場交易、再生產(chǎn)品產(chǎn)出、部分建筑垃圾能源化以及再生還原土與高污染物的填埋與封存為輸出。將物質(zhì)與能量投入作為上層投入，采用投入產(chǎn)出分析計算間接溫室氣體排放，其余作為底層過程計算直接碳排放。需注意的是，由于目前再生產(chǎn)品參與二次乃至多次再生循環(huán)的研究應(yīng)用相對較少，故暫不考慮再生產(chǎn)品廢棄后參與二次循環(huán)的情況。結(jié)合評價的范圍，沿用前文所述對于碳足跡的定義，對于評價的目標定義如下：在城市建筑廢棄物資源化管理中的全生命周期內(nèi)的主要溫室氣體（CO2、CH4、N2O）的直接和間接排放總量，以CO2等價物來表示。CH4與N2O 排放量可通過全球增溫潛勢GWP（global warming potential）計算方法轉(zhuǎn)化為CO2當(dāng)量，單位當(dāng)量CH4與N2O 的全球增溫潛勢約分別為單位當(dāng)量CO2的25 倍和298 倍（采用2007 年的GWP 100a）[43]。

3.2 清單分析

清單分析是對生命周期分析基本數(shù)據(jù)的一種表達，其目的是確定整個系統(tǒng)的輸入與輸出，并作為后續(xù)碳足跡計算的展開依據(jù)，城市建筑廢棄物資源化管理如圖7所示。考慮城市建筑廢棄物資源化管理特點，HLCA 應(yīng)以工藝流程作為單元模塊，對每條工藝鏈從輸入到輸出全部工序的建筑垃圾、拆除垃圾與裝修垃圾的處理過程中，所有設(shè)備投入、能源消耗、物料投入與產(chǎn)品輸出進行登記記錄。除此之外，還需定義一個標準功能單元，通過計算一個標準功能單元下各處理過程子工序與全工藝流程的直接碳排放、間接碳排放與綜合碳排放，衡量建筑廢棄物資源化管理全過程的溫室氣體排放影響。傳統(tǒng)的生命周期評價中，一般選用定量的產(chǎn)品作為標準功能單元；但在當(dāng)前的建筑廢棄物管理中，由于建筑廢棄物處理方式的多樣性，且再生工藝輸出多種中間產(chǎn)品與最終產(chǎn)品，因此定量產(chǎn)品不宜作為功能單元，而以定量建筑廢棄物作為標準功能單元更為合適。

圖7 城市建筑廢棄物資源化管理（清單分析）

3.3 碳足跡計算

城市建筑廢棄物資源化管理的過程分為建筑廢棄物回收與運輸、再生產(chǎn)品生產(chǎn)與使用、可燃物的焚燒發(fā)電以及無害化處理與還原填埋，其中交通運輸貫穿著所有環(huán)節(jié)。因此，對于溫室氣體排放的計算，包括由設(shè)備運行所產(chǎn)生的直接碳排放，以及投入的能源與物料，在上游生產(chǎn)端所引起的全產(chǎn)業(yè)鏈的間接碳排放。

（1）直接碳排放計算。直接碳排放主要來源于生產(chǎn)設(shè)備運行所產(chǎn)生的碳排放。一是運輸中交通工具使用化石燃料所導(dǎo)致的碳排放CO；二是生產(chǎn)設(shè)備運行時，電力消耗所導(dǎo)致的碳排放CN。雖然部分建筑廢棄物參與焚燒發(fā)電也會產(chǎn)生碳排放，但是該部分占比極少，且垃圾發(fā)電廠大多配有碳捕集設(shè)備，故由建筑廢棄物焚燒產(chǎn)生的碳排放暫不考慮。CO與CN的計算方法如表6 所示[44]。柴油與電力碳排放系數(shù)如表7 所示。

表6 直接碳排放計算

表7 柴油與電力碳排放系數(shù)

（2）間接碳排放。間接碳排放描述生產(chǎn)活動中投入的能源/物質(zhì)，其在生產(chǎn)端所引起的全產(chǎn)業(yè)鏈的溫室氣體排放，一般采用投入產(chǎn)出法計算。計算結(jié)果可以分解到相關(guān)生產(chǎn)部門，橫向?qū)Ρ雀魃a(chǎn)環(huán)節(jié)所引起的間接溫室氣體排放影響，為生產(chǎn)端的改善優(yōu)化提供最直觀的依據(jù)。投入產(chǎn)出計算包含投入產(chǎn)出表與溫室氣體排放系數(shù)兩部分，通過將溫室氣體排放“部門”追加在投入產(chǎn)出表的列向量中，其他行業(yè)的溫室氣體排放“產(chǎn)出”都用此列向量的行值所表示，并通過溫室氣體排放系數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閷蔷仃嚕员阌趯⒆罱K需求引起的溫室氣體排放分解到生產(chǎn)鏈的各個部門[45]。間接碳排放計算的投入產(chǎn)出模型為：

式中：Y表示能源/物料投入的最終需求列向量；X為Y所引起的部門碳排放；I0是單位矩陣；A為直接消耗系數(shù)矩陣，R為對角矩陣，其對角元素Ri是部門i的直接碳排放系數(shù)；Ci表示部門i的直接碳排放；Xi為部門i的總產(chǎn)出；Aij為A矩陣的元素，表示生產(chǎn)單位j總產(chǎn)出所對應(yīng)產(chǎn)品i的直接消耗量。需要注意的是，電力并不會在使用過程中產(chǎn)生碳排放。電力在直接生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放一般看作是電力使用產(chǎn)生的碳排放，該部分產(chǎn)生于電力生產(chǎn)鏈末端，已在直接碳排放計算過程中進行過相關(guān)計算。因此，在進行電力間接碳排放計算時，應(yīng)扣除該部分重復(fù)計算的碳排放。

（3）影響輸出。通過直接與間接碳排放計算，可得到城市建筑廢棄物資源化管理的綜合碳排放影響。將結(jié)果反饋到清單中，可以得到具有工藝生產(chǎn)細節(jié)的微觀過程碳排放；而將結(jié)果分解到投入產(chǎn)出表中，可以得到宏觀過程的產(chǎn)業(yè)鏈碳排放。兩種視角相結(jié)合，為城市建筑廢棄物資源化管理提供了較為具體且全面的碳足跡計算方法。

4 結(jié)論與展望

混合生命周期在建筑工程領(lǐng)域逐漸成熟，但是在我國建筑廢棄物管理領(lǐng)域的應(yīng)用尚且處于空白。在“雙碳”目標下，構(gòu)建混合生命周期碳足跡評價體系，是推動建筑廢棄物管理朝著低碳、零碳化發(fā)展，實現(xiàn)建筑行業(yè)減碳、綠色發(fā)展的關(guān)鍵。

（1）加快廢棄物管理溫室氣體排放量監(jiān)測評估與碳足跡評價的標準體系建設(shè)。發(fā)達國家已經(jīng)建立起了較為成熟的碳標簽、綠色認證等體系，我國目前尚處于起步階段。未來，應(yīng)結(jié)合不同的生產(chǎn)場景，采用多種溫室氣體排放評估方法，針對不同類型建筑廢棄物資源化項目的溫室氣體編制個性化的排放清單，以明確適用于生命周期不同階段的排放因子，遴選出具有代表性的建筑廢棄物資源化項目碳足跡評價示范性應(yīng)用，逐步探索并構(gòu)建適合我國的建筑廢棄物資源化管理項目的碳核算技術(shù)標準。

（2）加快建設(shè)統(tǒng)一的建筑廢棄物管理平臺，實施廢棄物登記制度。我國建筑廢棄物管理目前尚以城市或地區(qū)為主，統(tǒng)一平臺的缺失導(dǎo)致宏觀層面無法實現(xiàn)統(tǒng)籌管理，地區(qū)政策、標準、監(jiān)管上的不統(tǒng)一也間接增加了管理成本；而廢棄物管理登記制度的缺失，致使溫室氣體的排放核算困難重重。因此，加快建設(shè)統(tǒng)一的建筑廢棄物管理平臺，實施廢棄物登記制度，并建立基于我國實際情況的清單數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)建筑行業(yè)零碳化發(fā)展的保障。

（3）通過政策鼓勵引導(dǎo)再生產(chǎn)品在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，并考慮將再生行業(yè)納入“碳排放權(quán)交易市場”。我國碳排放權(quán)交易市場于2021 年7 月16 日正式上線啟動。作為支持碳達峰和碳中和的重要政策工具，碳排放權(quán)交易市場將充分發(fā)揮市場機制，控制和降低溫室氣體排放，加快綠色低碳發(fā)展；但目前建筑廢棄物資源化相關(guān)行業(yè)尚未明確接入“碳交易”市場。故此，可以考慮通過接入碳市場，給予參與綠色建筑材料生產(chǎn)與使用的相關(guān)企業(yè)一定的碳排放權(quán)抵扣，從而促進相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

（4）完善建筑廢棄物地區(qū)績效管理體系，創(chuàng)新相關(guān)企業(yè)管理制度。建筑廢棄物資源化相關(guān)行業(yè)的溫室氣體管理，不應(yīng)僅局限于參與碳交易產(chǎn)生的直接經(jīng)濟利益，更要將溫室氣體監(jiān)測和核算納入行業(yè)生態(tài)環(huán)境綜合績效管理體系，將再生行業(yè)經(jīng)濟對生態(tài)環(huán)境的正向效應(yīng)融入建筑工程、橋梁和橋梁道路建設(shè)，建立減污降碳協(xié)同機制，創(chuàng)新溫室氣體源頭減量和碳匯方式，為實現(xiàn)碳中和、促進建筑廢棄物資源化管理可持續(xù)發(fā)展尋找新途徑。