基于LCA温拌沥青路面建设期节能减排效果及经济性评价

摘要

高等级公路沥青路面建设需要消耗大量的道路用材和化石燃料，排放大量的有毒有害气体导致环境问题日益凸显而受到社会广泛关注。然而，目前我国针对沥青路面建设期的能耗与排放多采用定性评价，缺乏科学、系统的量化评价体系，无法明确废气排放的环境经济效益，阻碍了温拌节能技术的推广及应用。生命周期评价(LCA)作为一套评估产品整个生命周期内对环境影响的评价方法，综合考虑了产品“从摇篮到坟墓”不同阶段的能耗与排放，为促进生产企业与管理部门重视沥青路面的节能减排问题，实现低碳环保的可持续发展提供了理论支撑。在“节约能源，保护环境，实现可持续发展”的强烈时代呼声下，针对温拌沥青路面建设期的节能减排效果及经济性评价显得十分必要。
　　论文首先回顾了沥青路面能耗与废气排放的国内外研究现状，采用文献调研和实地考察等方法分析了沥青路面建设期能源产品、筑路材料和施工机械的清单数据结果。运用国际环境毒理学与化学学会生命周期分析框架将沥青路面建设期划分为原材料生产、原材料运输、混合料生产、混合料施工4个阶段，确定了各阶段的计算范围与边界条件，并建立模型对比分析了温拌沥青与热拌沥青的能耗与排放。采用热动力学的基本理论方法计算分析在不同拌和温度、含水率、油石比情况下对温拌沥青混合料生产阶段能耗与排放的影响，核算拌和站“油改气”升级改造后的能耗与排放量，充分挖掘混合料生产阶段的减排潜力。
　　其次，借助丹麦工业产品环境设计提出的生命周期环境影响评价方法(LCIA)，将六种主要废气分为全球变暖、光化学烟雾、富营养化、酸化4类环境影响，由各自的特征化因子出发建立模型核算了相应的环境影响情况。运用标准化和加权两个可选LCIA步骤统一了GWP、EP、POCP、AP的量纲，对比分析了温拌和热拌沥青路面建设期加权后环境影响潜力人当量值，给出了环境影响严重程度次序。
　　最后，采用综合单价法核算了沥青路面建设成本。结合资源与环境经济学理论确定环境成本社会支付意愿和环境成本计算模型，弥补了长期以来LCA方法的不足。运用投入产出比、单位产值能耗、单位产值CO2排放技术指标对比分析了温拌和热拌沥青路面的综合经济成本，通过博弈论的收益矩阵指出温拌技术存在“囚徒困境”的特征，并探讨了温拌技术推广应用的建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 理论与方法

2．1 生命周期评价

2．1．1 发展历程

2．1．2 方法与步骤

2．1．3 局限性

2．2 环境经济学理论

2．2．1 市场失灵与政府失灵

2．2．2 公共产品理论

2．2．3 外部效用理论

2．3 本章小结

第三章 温拌沥青路面相关产品的环境负荷研究

3．1 能源系统清单分析

3．2 筑路材料清单分析

3．2．1 石油沥青

3．2．2 集料

3．2．3 温拌剂

3．3 施工机械清单分析

3．3．1 装载机

3．3．2 自卸汽车

3．3．3 摊铺机

3．3．4 压路机

3．4 本章小结

第四章 温拌沥青路面建设期能耗与排放测算

4．1 原材料生产阶段能耗与排放清单分析

4．1．1 计算范围与边界

4．1．2 计算模型

4．2 原材料运输阶段的能耗与排放清单分析

4．3 沥青混合料生产阶段的能耗与排放清单分析

4．3．1 计算范围与边界

4．3．2 计算模型

4．3．3 材料变异性影响分析

4．3．4 油气改造影响分析

4．4 施工阶段的能耗与排放清单分析

4．4．1 计算范围与边界

4．4．2 计算模型

4．5 本章小结

第五章 温拌沥青路面建设期废气排放环境影响评价

5．1 清单分析结果影响分类

5．2 特征化及影响评价

5．2．1 全球变暖潜力

5．2．2 富营养化潜力

5．2．3 光化学烟雾潜力

5．2．4 酸化潜力

5．3 综合环境影响评价

5．4 本章小结

第六章 温拌沥青路面建设期经济性量化评价

6．1 沥青路面建设成本分析

6．2 沥青路面环境成本分析

6．2．1 环境成本的评估方法

6．2．2 环境成本计算模型

6．3 综合经济成本分析

6．4 温拌技术推广建议

6．5 本章小结

第七章 结论及展望

7．1 结论

7．2 进一步研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果