論建筑行業對全球主要環境問題的貢獻

張 曄

0 引言

在各行各業中,建筑行業在人類對自然環境的影響方面扮演著重要角色。建筑業是典型的立足于消耗大量資源和能源的產業,對環境產生極大的負面影響。因此全面掌握建筑如何與環境相互作用,是解決與之相關的環境問題的基礎,對促進建筑行業可持續發展有重要意義。

1 建筑行業的資源消耗

建筑是消耗一次性資源最嚴重的行業之一。建筑所涉及的消耗資源的過程包括施工、運營、改建、拆除、再利用,以及所用建筑材料、構件和設備的生產、運輸、安裝等。其所消耗的資源主要為鋼材、木材、水泥、玻璃和水。以所消耗的水資源為例,制造1 t干水泥粉需要3.6 t水,制造1 t鋼材則需要 300 t水。每年全球建筑用水泥和鋼材生產用水消耗量達200億t[1]。而按生存需要,每人每天2 L水估算,每年全世界人口只需水43.8億t。

在世界范圍內,建筑業占總原材料使用的40%,25%的原始木材(其中55%用于非燃料的伐木),16%的新鮮水資源[2]。對于發達國家,例如美國,它是一個高度發達的工業國,基本建設和基礎設施在半個世紀以前就已形成規模,因此其建筑業主要是房屋、住宅建設。美國約有40%的原材料和12%的淡水用于商用和住宅建筑。在日本,每年建筑生產所消耗的資源量高達3億t左右,占全國物質消耗總量的15%左右[3]。而我國則是世界上每年新建建筑量最大的國家,目前我國每年新建房屋建筑面積近20億m2(其中城鎮約12.7億m2),超過所有發達國家年建成面積總和[4],相當于消耗了全世界40%的水泥和鋼材。

2 建筑行業的能源消耗

建筑總能耗一般包括建材能耗、建材運輸能耗、建筑施工能耗、建筑運行能耗、建筑拆除能耗。如建筑用的水泥,如果從生命周期的視角來看,從石灰石礦的開采到燒制成水泥,水泥運輸至生產廠家制成商品混凝土或成品建材,再應用于建筑施工,這一過程需要消耗的不僅僅是石灰石,還有運輸、加工、施工等過程中消耗的大量能源,以及對環境的影響。建筑建成之后,建筑的運營管理和建筑最后的廢棄處理或回收再利用,都需要消耗能源。

據估算,全球總能耗約50%屬于建筑總能耗。以美國為例,商用和住宅建筑正在消耗近40%的總能源、70%的電力,每年建筑能源消費達2200多億美元。而在我國,高能耗建材、高能耗建筑非常普遍。不僅已有的近400億m2建筑中98%為高耗能建筑,新建建筑物中96%以上也仍屬于高耗能建筑。我國每年單位建筑面積能耗量為發達國家的2倍～3倍,同時我國建筑耗能的效率僅為發達國家的35%左右。全國建筑材料和構配件的生產、運輸以及使用期用能占全國總能耗40%以上。很顯然,建筑及其相關行為消耗了全球近一半的資源與能源,建筑設計、施工、運行、拆除的每一步均關系到有限資源的消耗和可持續利用[1]。

3 建筑與環境污染

3.1 溫室效應

由于建筑行業能耗驚人,而能耗與二氧化碳的排放量息息相關,因此建筑行業在全球變暖日益加劇的今天也扮演了重要角色。據統計,約50%的CO2排自與建筑物相關的活動。日本的調查結果表明,建筑業所排放的二氧化碳氣體是全國排放量的近40%[3]。CO2作為最主要的溫室氣體,它對全球溫室效應是最主要的禍首。全球氣溫上升的影響包括以下幾方面:越來越多的高溫氣候現象和越來越少的低溫氣候現象的發生;冰雪覆蓋量的下降;氣候多樣性發生頻繁,極端氣候現象次數更多,強度也更劇烈。同時亞洲和非洲過去幾十年旱災頻率和嚴重程度一直在增加;氣候改變引起的傳染病例也開始增多;海平面在過去100年中平均上升了0.1 m～0.2 m;氣候變化可能對澳洲的大部分植物和動物會產生戲劇性的影響[6]。

3.2 大氣污染

40%的導致酸雨的二氧化硫也由建筑行業產生[2]。酸雨的危害包括破壞森林生態系統,改變土壤性質與結構,破壞水生生態系統,腐蝕建筑物和損害人體的呼吸道系統和皮膚。

同時建筑行業產生了50%的氟氯烴,是導致臭氧層空洞的主要因子。據報道,臭氧的濃度每減少1%,短波長紫外線輻射將增強2%,皮膚癌的發病率提高2%～4%,白內障患者將增加0.3%～0.6%。過量的紫外線輻射還會削弱植物光合作用,并可能使低空大氣變暖,并加劇由二氧化碳量增加導致的溫室效應。

此外,在水泥、石棉等建筑材料生產和運輸過程中,大量粉塵產生;化學建材中塑料的添加劑、助劑的揮發;涂料中溶劑的揮發,粘結劑中有毒物質的揮發等,都對大氣帶來各種污染[7]。

3.3 水污染

水泥生產及化學建材生產企業,如:塑料、冶煉、油漆涂料、粘結劑等企業在生產過程中,超標廢水大量排放,造成了水體污染。建筑工地混凝土攪拌廢水堿性偏高,pH大約12～13,還夾雜有可溶性有害的混凝土外加劑。部分裝修垃圾含有廢油漆、廢涂料、膠粘劑等有毒有害成分隨雨水向地下滲透;還有窯灰和廢渣亂堆或倒入江湖河海,造成水體污染[8]。

3.4 固體廢棄物污染

建筑行業產生的固體廢棄物污染主要是指建筑垃圾。建筑垃圾是一些廢棄的建筑原材料、建筑半成品和建筑原材料的包裝物,包括在施工中剩余混凝土;舊建筑物拆除中的玻璃纖維、陶瓷廢渣、金屬、石棉、石膏;裝飾裝修中的塑料、化纖邊料等。建筑垃圾具有排放量大、面廣、較難以降解等特點。據估算,每1萬m2建筑,產生建筑垃圾600 t,每拆 1 m2混凝土建筑,就會產生近1 t的建筑垃圾[7]。建筑垃圾長期存在于土壤中會改變土壤特性,影響植物的生長,并影響城市的美觀。

3.5 其他污染

建筑施工噪聲是指建筑工地現場產生的環境噪聲,主要是由施工機械工作產生的。由于近年來城市化進程的不斷加快,很多工程作業幾乎是在居民窗下進行,嚴重干擾了居民的正常生活和身體健康。此外運送建筑材料的重型卡車所產生的交通噪聲也是一個不容忽視的因素[9]。

城市高層建筑群不利于汽車尾氣及光化學產物的擴散,使NOx等氣體對人體產生光化學作用,危害人體健康。另外城市高樓的玻璃幕墻產生光污染現象也相當嚴重[7]。

建筑業的放射性污染主要來源于使用了放射性同位素鐳和氡含量較高的建筑材料和裝潢材料或建筑物建在高放射性本底值的地方[10]。據有關部門測試,天然大理石近30%放射性超標,制成建筑制品對人體造成外照射(γ射線)和內照射(氡氣),人在這樣的居室中生活,長期放射性照射,影響身體健康[7]。

4 結語

伴隨建筑行業及其相關行為造成資源及能源消耗,產生了嚴重的全球生態環境問題。因此,當代人必須改變以往的觀念,促進節約資源、保護環境和建設事業的可持續發展,遵循可持續發展原則,按照以人為本的生態理念,分別從環境、能源、水資源、材料與資源、室內環境質量等方面進行科學設計、施工、管理和維護,創造高效低耗、無污染、健康舒適、生態平衡的建筑。

[1] 韓 英,唐永忠,劉永軍.營造可持續發展的生態安全建筑[J].中國安全科學學報,2003,13(12):36-38.

[2] Roodman,D.M.,Lenssen,N.(1995)A Building Revolution:How Ecology and Health Concerns Are Transforming Construction.World watch Paper 124,World watch Institute.Washington D.C.,US.

[3] 日本建筑學會地球環境委員會.地球環境行動計劃ならびに活動方針について[J].建筑雜志,1998,113(1421):9-12.

[4] 張志瑩.建筑節能與可持續發展[J].住宅科技,2006(2):30-34.

[5] 李科元,黃 欣.談可持續發展的生態建筑[J].環境保護科學,2001,27(105):44-46.

[6] 王永君.淺談全球性大氣污染的現狀及其防治對策[J].青年科學,2010(5):276.

[7] 吳蓮花.建筑環保與環境污染控制[J].國外建材科技,2007,28(6):115-118.

[8] 俞 峰,李維權.淺議建筑業與環境的關系[J].科技資訊,2009(5):89.

[9] 楊士建,方曉玲.建筑業的環境污染與防治對策[J].環境科學技術,2003,26(6):35-36.

[10] 白永環,張永金.建筑施工噪聲污染現狀與防治[J].城市生態與城市環境,2002,15(2):44-45.