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建筑行业中的碳排放与可持续发展

来源:广东工业大学土木与交通工程学院 作者:江振兴 杨泽铭 吴沛宗 陈卓潆

环境保护与可持续发展学习总结报告

摘要:近年来,环境保护与可持续发展一直是热点话题,而建筑行业作为传统行业有着高碳排放、高污染等缺点。绿色建筑是建筑业的转型方向。大力发展绿色建筑、加快优化建筑用能结构成为实现绿色低碳发展与双碳目标的重要一环。文章阐述了建筑行业中的碳排放、固体废物等污染情况,并结合土木工程专业以及建筑行业提出了相关的防治措施;建筑行业中清洁生产。在文章最后阐述了我完成专题报告的分工情况;自己学习《环境保护与可持续发展》后的感悟体会,对大学生如何在土木工程专业中为环境保护与可持续发展付诸行动提出自己的意见。

关键词:土木工程;碳排放;固体废物;环境保护与可持续发展

一、 背景

根据《2019年全球建筑和建筑业状况报告》显示,2017-2018年,全球建筑业碳排放量达历史最高水平。根据《中国建筑节能年度发展研究报告》的数据,2021年,我国建筑建造和运行相关二氧化碳排放占全社会总二氧化碳排放量的比例约为42%。

在建筑领域中,混凝土材料的应用十分广泛和普遍。混凝土材料在生产和应用过程中会产生大量的碳排放,其中,水泥的生产和加工是最主要的来源。我国的水泥产量非常巨大,2020年我国水泥产量23.8亿吨,占全球水泥产量的50%以上,水泥生产工艺中二氧化碳排放量占全国二氧化碳总排放量的13%以上。可见,为了实现中国的“双碳”目标,水泥行业的碳排放控制至关重要。

根据我国商务部2020年统计数据显示,我国废旧轮胎产生量已超过3.5亿条,重量超过1280万吨,并以每年8%-10%速度增长。除此之外,建筑垃圾是固体废弃物中占比比较多的,其中约70%是废弃混凝土。根据中国砂石协会数据显示,我国每年产生建筑垃圾35亿吨以上,相当于每人每天产生7公斤的建筑垃圾,建筑垃圾的存量已经超过200亿吨。然而,中国建筑垃圾资源化率不足5%,德国、韩国、日本等国家却有着90%以上的资源化率。建筑垃圾的处理成为一个迫在眉睫的难题。

二、碳排放及其防治措施

2.1碳排放增多的危害

(1)由于人们焚烧化石燃料,如石油,煤炭等,或砍伐森林并将其焚烧时会产生大量的二氧化碳,即温室气体,这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性,而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性,能强烈吸收地面辐射中的红外线,导致地球温度上升,即温室效应。

(2)碳排放增多会导致全球气候上升从而加快南、北两极冰雪融化,造成海平面逐年上升。近些年南北两极冰川融化日益严重,导致临海地区以及海拔较低的地区有被海水淹没的风险。除此之外,据相关研究表明,冰川中含有古老病毒,冰川的融会导致病毒的释放。

(3)碳排放增多会导致全球气候反常,海洋风暴增多,各种极端天气增多。根据中国气候公报显示,2021年我国极端天气气候事件多发、强发、广发、并发。全国平均气温为1951年以来历史最高。2021年,全国共出现36次区域性暴雨过程,汛期暴雨过程强度大、极端性显著,河南特大暴雨影响重;黄河流域秋季出现持续降雨。全国共发生47次区域性强对流天气过程,局地致灾重。寒潮过程多、强度大、极端低温频现。

2.2建筑行业中减少碳排放的措施

(1)设计建筑物时注重节能。在建筑设计阶段,在符合建筑安全性、稳定性等要求下,经量减少混凝土的使用,应考虑使用其他材料和节能技术,例如:适当的选用钢材和木材,合理利用太阳能,采用节能照明系统和绿色屋顶等。优化建筑的方向和布局,确保自然采光和通风,减少使用空调和照明的需要。

(2)在水泥生产的过程中,以太阳能、风能、氢能、生物质等清洁能源替代传统化石燃料进行供能,从而减少水泥生产加工过程中的碳排放量。

(3)从原料端入手,寻找一种能够代替水泥使用的新型胶凝材料,实现水泥行业深度减排。20世纪70年代Davidovits提出地聚物的概念,近些年来国内外学者对地聚物混凝土进行了研究,采用粉煤灰、矿渣等材料在碱激发剂的作用下代替水泥做为混凝土中新型胶凝材料,从而避免水泥的使用。据研究表明用粉煤灰、矿渣、等材料取代水泥可以使得碳排放大幅减少 55-76%,能源消耗减少约 36%。

三、固体废物危害及其防治措施

固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体,废弃物质。不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置于容器中的气态废物,由于多具有较大的危害性,一般也归入固体废物管理体系。常见的固体废物有废旧轮胎、煤矸石、粉煤灰、尾矿(共伴生矿)、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾、农作物秸秆等

3.1固体废物的危害

(1)污染大气。堆放的固体废物中的有害成分由于挥发及化学反应等,产生有毒气体,导致大气的污染;另外,废物的细粒被风吹起,增加了大气中的粉尘含量,加重了大气的尘污染。

(2)污染土壤。垃圾粪便如果长期弃往郊外,不作无害化处理,简单地作为堆肥使用,可以使土壤碱度提高,使土质受到破坏;还可以使重金属在土壤中富集。被植物吸收进入食物链;还能滋生蚊蝇,传播大量的病源体,引起疾病。

(3)污染水体。大量固体废物排放到江河湖海会造成淤积,从而阻塞河道、侵蚀农田、危害水利工程。与水(雨水、地表水)接触,废物中的有毒有害成分必然被浸滤出来,从而使水体发生酸性、碱性、富营养化、矿化、悬浮物增加,甚至毒化等变化,危害生物和人体健康。

而除了上述危害以外,有些固体废物还可能造成燃烧、爆炸、接触中毒、腐蚀等特殊损害。另外,侧体废物还可能通过植物和动物间接地对人类的健康造成危害,例如重金属污染等。

3.2建筑行业固体废物的处理措施

1)填埋。采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。每个城市都会在城郊找个偏僻的地方,用于垃圾填埋场。按要求,垃圾填埋场必须做防渗漏处理,防止废弃垃圾中的有毒有害物质渗透到地下,污染土壤和水体。

2)焚烧。利用可燃垃圾,通过燃烧,可获得热能,用来发电和供暖。这个方法要注意严格把垃圾进行分类,可燃垃圾和不可燃垃圾不可混在一起。

3)综合利用。固体废弃物通过综合处理回收利用,可以减少污染,节省资源,如废纸可以用来造纸,废塑料可以用来再生塑料,玻璃可以回炉。建筑垃圾可以回收制成再生骨料用于制备混凝土。

除了以上的处理方式,根据关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见,对于以上的主要固体废物采用以下的处理方式。

建筑垃圾。加强建筑垃圾分类处理和回收利用,规范建筑垃圾堆存、中转和资源化利用场所建设和运营,推动建筑垃圾综合利用产品应用。鼓励建筑垃圾再生骨料及制品在建筑工程和道路工程中的应用,以及将建筑垃圾用于土方平衡、林业用土、环境治理、烧结制品及回填等,不断提高利用质量、扩大资源化利用规模。

煤矸石和粉煤灰。持续提高煤矸石和粉煤灰综合利用水平,推进煤矸石和粉煤灰在工程建设、矿井充填以及盐碱地、沙漠化土地生态修复等领域的利用,有序引导利用煤矸石、粉煤灰生产新型墙体材料、装饰装修材料等绿色建材,在风险可控前提下深入推动农业领域应用和有价组分提取,加强大掺量和高附加值产品应用推广。

尾矿(共伴生矿)。稳步推进金属尾矿有价组分高效提取及整体利用,推动采矿废石制备砂石骨料、陶粒、干混砂浆等砂源替代材料和胶凝回填利用,探索尾矿在生态环境治理领域的利用。加快推进黑色金属、有色金属、稀贵金属等共伴生矿产资源综合开发利用和有价组分梯级回收,推动有价金属提取后剩余废渣的规模化利用。

冶炼渣。加强产业协同利用,扩大赤泥和钢渣利用规模,提高赤泥在道路、建筑材料中的掺用比例,扩大钢渣微粉作混凝土掺合料在建设工程等领域的利用。不断探索赤泥和钢渣的其他规模化利用渠道。鼓励从赤泥中回收铁、碱、氧化铝,从冶炼渣中回收稀有稀散金属和稀贵金属等有价组分,提高矿产资源利用效率。

工业副产石膏。拓宽磷石膏利用途径,继续推广磷石膏在生产水泥和新型建筑材料等领域的利用,在确保环境安全的前提下,探索磷石膏在土壤改良、井下充填、路基材料等领域的应用。支持利用脱硫石膏、柠檬酸石膏制备绿色建材、石膏晶须等新产品新材料,扩大工业副产石膏高值化利用规模。积极探索钛石膏、氟石膏等复杂难用工业副产石膏的资源化利用途径。

四、建筑行业中的清洁生产

1996年,联合国环境部署将清洁生产定义为:清洁生产是指为提高生态效率和降低人类及环境风险而对生产过程、产品和服务持续实施的一种综合性,预防性的战略措施。在建筑行业中清洁生产可以通过以下几个方面来实现:

(1)设计阶段:在建筑设计阶段,应考虑最大程度地利用可再生资源、例如从废旧建筑和拆迁建筑中回收利用的再生骨料以及其他固体废料;减少建筑能耗、降低建筑碳排放等因素,尽可能减少对环境的负面影响。

(2)施工过程:在施工过程中,应选择低污染、低能耗的建筑设备和材料,并严格执行环保标准,减少噪音、粉尘、挥发性有机物等污染物的排放。

(3)建筑材料选择:应选择符合环保标准的建筑材料,如可再生资源材料、低能耗材料、低碳排放材料、低挥发性材料等,尽可能减少建筑材料对环境的影响。使用地聚物混凝土代替传统混凝土,可以很好的减少二氧化碳的释放。

(4)使用阶段:在建筑使用阶段,应优化建筑节能设计,如利用太阳能、风能等可再生能源,降低能耗、减少碳排放。

五、感悟与体会

21世纪随着科学技术的发展,人们生活环境日益改善,但是快速的发展却带来了环境的严重污染;同时随着全球人口的急剧增长和经济的快速发展,资源需求也与日俱增,人类正受到某些资源短缺耗竭的严重挑战。

在学习课程之前,我仅仅局限于眼前的环境,并且不是很关注自己身边的环境污染和能源耗竭情况,没有很好的保护环境意识,也很少参加有关环境保护的活动。

通过《环境保护与可持续发展》的学习。我深刻认识到了环保与可持续发展的重要性,并且明白了我们每个人都应该尽自己的一份力量来保护我们的地球和我们生活的环境。

作为大学生的我们也应该为环境保护与可持续发展贡献出自己的一份力量我们应该提高环保意识,了解环保知识,关注环保问题,积极参与环保活动,向身边的人宣传环保理念,让更多的人意识到环保的重要性。在当今互联网发展迅速的条件下,我们可以利用社交媒体等平台,分享环保知识和经验,号召更多的人加入到环保行动中来。除此之外,我可以从自身做起,减少能源消耗,从个人生活的角度出发,减少用水用电量,合理利用空调、电视等电器,采用更加环保的交通方式,如骑自行车、步行、乘坐公共交通工具等。参加一些志愿服务活动,如参加环保清洁行动、植树活动等,为环保事业贡献自己的力量。

作为一名土木工程专业的大学生,我深刻认识到自己以后的工作离不开建筑,那么我又有一个如何将土木工程、工程建设与环境保护可持续发展联系起来呢?

如何在自己的专业中付诸行动尤为关键,比如说我们可以研究将地聚物混凝土大规模的应用在工程建设中,目前地聚物混凝土的强度还有所欠缺,作为学生的我们可以在研究生学习中研究提高其强度。也可以继续研究再生骨料混凝土,更好更加充分的利用建筑垃圾及其他固体废物。将建筑行业向绿色建筑转型。

总之,每个人都可以为环保事业贡献自己的力量,只要我们在日常生活中稍微改变一下自己的行为,多关注环保问题,积极行动起来,就可以做出不可忽视的贡献。

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