陜南地區公路養護工程碳排放測算分析

關鍵詞：瀝青路面；公路養護工程；碳排放；測算模型；指標體系

中圖分類號：U418.6；X734 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）04-0223-04

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.061

Analysis of Carbon Emission Calculation from Highway Maintenance Projects in Southern Shaanxi

SONGNing'，PENGBiao2 （1.Ankang Highway Bureau，Ankang7250Oo，China;

2.School of Highway Engineering，Shaanxi Collge of Communications Technology，Xi'an71Oo18，China）

Abstract： Carbon emission measurement can provide important data support for the research of major and mediumsizedmaintenanceand preventive maintenance projectsof nationaland provincial trunk lines，andhas importantresearch significancefortheformulationofenvironmentalpoliciesandtheconstructionofecologicalcivilizationinsouthernShaanxi. Diagnoseand evaluate the carbon emisions of major and secondary maintenance and preventive maintenance projects of nationaland provincial trunk highways insouthern Shaanxi，study thecarbon emisionsofvariousstagesof highway maintenanceprojectsinsouthern Shaanxibasedontheentirelifecycle，developasetofcarbon emision factors suitable forsouthern Shaanxi，andconstructacarbon emisioncalculationmodel suitableforsouthern Shaanxi toachieveaccurate estimation of local carbon emissions.

Keywords：asphaltpavement;highwaymaintenanceengineeing;carbonemissions;calculationmodel; indicatorsystem

碳排放因子又被稱為碳排放系數，用于估算特定活動的二氧化碳（ ）排放量。公路碳排放因子在量化環境影響、支持減排決策、推動綠色轉型以及促進國際合作等方面具有重要意義。公路碳排放因子的差異會直接影響產品的碳排放量，因此各地要結合本地實際情況修正碳排放因子。張鑫潔采用對比分析法修正現有數據庫的碳排放因子，建立針對內蒙古自治區寒旱地區公路的碳排放因子數據清單，并分別建立4個階段的碳排放測算模型。

目前，我國在公路領域的碳排放指標建設上已取得一定進展，并出臺一系列相關規定。裴冉冉[聚焦于公路建設階段，從碳排放核算、排放端減碳及固碳端補償3個方面對前人研究進行綜述。趙芳敏等[3]采用生命周期評估方法，全面涵蓋從公路規劃、可行性分析、設計構建、施工實施、運營階段到后期維護的整個生命周期，構建一套針對公路全壽命周期的碳排放評價體系。本研究通過對陜南地區國省干線公路大中修及預防性養護工程碳排放進行診斷和評估，針對公路養護工程減碳問題，研發一種適用于該地區的碳排放因子數據庫，結合地區差異，建立屬于該地區的碳排放測算體系。

1碳排放數據清單

1.1碳排放來源

為量化道路養護碳排放，首先分析碳排放來源。對陜南地區國省干線公路養護施工過程進行調查，結果發現，公路養護的施工流程基本一致，分為3個階段。通過對國道316漢陰段次級公路養護項目調查得知，養護材料的生產、運輸以及施工階段，使用的機械設備主要依賴柴油、煤和電力作為能源，而這些能源的消耗會直接導致碳排放。因此，公路養護施工的碳源涉及3個階段，即材料物化階段、材料運輸階段和養護施工階段。

1.2碳排放數據清單

材料物化階段的碳排放活動清單包括砂礫、礦粉、碎石、中砂、改性瀝青、水泥等材料，材料運輸階段的碳排放活動清單包括自卸車、裝載機、載貨車、灑水車等設備，養護施工階段的碳排放清單包括瀝青碎石混合料拌和、瀝青混凝土混合料拌和、瀝青混合料運輸、瀝青混合料路面鋪筑、水泥混凝土路面以及自卸汽車運輸水泥混凝土等環節。

2碳排放因子清單

陜南地區公路養護工程生命周期的碳排放來源主要是能源和材料，碳排放因子的計算通常是依據低位發熱量、含碳量和碳氧化率確定，且二次能源中的柴油、汽油需要加工，但加工產生的 較少，故柴油和汽油等計算方法與一次能源計算相同。材料的碳排放量通常計算生產階段單位材料的 排放量來作為碳排放因子進行衡量。

2.1能源碳排放因子

能源碳排放因子（CarbonEmissionFactor，CEF）是指消耗單位質量能源伴隨的溫室氣體生成量，也是計算碳足跡的基礎數據。在公路瀝青路面養護實踐中，能源碳排放因子的應用已經取得一些成果。例如，通過優化養護過程的能源使用、采用更加高效的加熱和攪拌設備、選擇低碳排放的能源等方式，降低養護過程的碳排放量。同時，基于能源碳排放因子的碳排放評價模型和方法為公路瀝青路面的節能減排提供更加科學的依據。采用式（1）計算化石能源的碳排放因子，以確保數據的準確性。經計算， 1 k g0 號柴油的低位發熱量為 4 2 7 0 5 k J ，缺省碳含量為 ，碳氧化率為 9 8 % ，碳排放因子為 ，而電力的碳排放因子為 （ Δ M W ? h ）。

式中： 為第 i 種化石能源的碳排放因子， 為第 i 種化石能源的預設碳含量， k g/ G J 為第 i 種化石能源的碳氧化率， % ； 為第 i 種化石能源的低位發熱量，GJ；44/12為二氧化碳與碳的相對分子質量比值。

2.2材料碳排放因子

材料碳排放因子表示單位生產或消費活動的溫室氣體排放系數。在公路瀝青路面養護中，設計時考慮材料碳排放因子，可以優化養護方案，選擇低碳排放的材料和技術，從而降低養護過程的碳排放。在公路瀝青路面養護的材料碳排放評估中，采用對比分析法從現有碳排放因子數據庫中選出代表性數據，并依據研究的具體范疇和設定的邊界條件比較和評估這些代表性數據。在此基礎上，對這些數據進行必要的調整和優化，以確保它們更準確地反映陜南地區國省干線公路養護工程的實際情況，結果如表1所示。

2.3運輸碳排放因子

原材料需要從開采地運輸到生產廠家，材料從生產廠家運輸到施工現場，該階段的碳排放主要是交通運輸工具消耗燃料帶來的。陜南地區公路養護工程所用車輛燃料以柴油為主。運用對比分析法，首先篩選出不同的碳排放因子數據庫，然后將這些數據庫與本研究的具體范圍及系統邊界條件進行對比分析，最終確定符合本地區實際情況的碳排放因子。柴油的碳排放因子為 ，汽油的碳排放因子為 。

2.4施工機械碳排放因子

針對陜南地區公路的獨特性，計算出適用于該地區公路養護作業機械的碳排放系數。鑒于不同級別公路所需機械的動力差異，特別選取若干關鍵機械進行具體估算，并整理每臺施工機械每班次運作產生的碳排放量，如表2所示。

3碳排放測算模型的構建

根據公路生命周期的劃分及各階段碳排放的來源分析和測算方法，分別從材料物化、材料運輸、養護施工3個階段建立碳排放測算模型。構建陜南地區公路養護工程碳排放計算模型，如式（2）所示。一是材料物化階段碳排放。材料物化階段是指筑路原材料從原料開采到成品售賣工廠的整個過程，追溯各原材料生產的上游過程均較為復雜，因此該階段的具體量化相對困難，分析對比已有模型，選取式（3）計算材料物化階段碳排放量。二是材料運輸階段碳排放。選用式（4）計算材料運輸階段的碳排放，重點是獲取某種養護技術各類能源的消耗量。三是養護施工階段碳排放。該階段的碳排放量化方法同材料運輸階段。其中，作業人員碳排放采用式（5）進行計算。

式中： c 為公路養護工程碳排放總量， 為公路建設過程中材料物化階段的碳排放總量， ； 為公路材料運輸階段的碳排放總量， ： 為公路養護施工階段的碳排放總量， ： 為材料消耗量， 或 ： 為材料的碳排放因子， 或 ; 為機械每臺班消耗量， 或 t ： 為機械運行的臺班數量，工日； 為耗材的碳排放因子， 或 為作業人員碳排放， ： 為作業人員工日消耗量，工日； 為作業人員的碳排放因子， 或 0

本次養護項目為國道G316漢陰段，起點位于漢陰縣新合村，終點位于石泉縣七里村，設計時速為 路面寬度為 1 1 . 4 m ，養護長度為 1 6 . 4 1 3 k m 。經計算，該路段養護施工碳排放總量為 5 0 5 5 . 7 4 4 t ，表明瀝青路面養護施工全過程的能耗主要來源為材料物化階段。其中，材料物化階段的碳排放總量為 4 6 1 0 . 1 7 2 t 材料運輸階段的碳排放總量為 1 9 3 . 7 9 8 t ，養護施工階段的碳排放總量為 此外，人工與機械的臺班碳排放總量為

4評價指標體系的構建

綠色公路評估指標體系包括能源效率、碳排放、廢棄物管理、環境影響等方面的指標。綜合考慮公路的規劃設計、建設施工以及運營養護，采用生命周期評估方法，結合既有研究成果，構建一套針對公路生命周期的碳排放評價指標體系。該體系的目的是以一種客觀、公正且基于事實的態度，全面評估陜南地區國省干線公路養護工程的碳排放，確保涵蓋的指標能夠準確反映公路養護工程碳排放中最關鍵、最具代表性和最相關的方面。

依據公路工程在不同階段達成節能降耗、環境保護及循環利用成效的貢獻，將評價體系劃分為綠色生態公路的規劃、建設、運營管理3個方面，共設定8個主要評價指標。針對瀝青面層建設過程的碳排放源，進一步制定瀝青面層的碳排放評價指標框架，涵蓋28個次級指標。公路生命周期的各階段碳排放評價指標存在一定差異。

規劃設計階段，設定瀝青路面這一主要評價指標，并將其細化為5個次級指標，即廢舊路面材料的再生利用率、耐久性路面結構的應用比例、溫拌瀝青路面和可循環材料以及其他低碳環保型筑路材料的利用率。

建設階段，確定施工區域、施工器具、施工策劃與管理3個主要評價指標。施工區域方面，涵蓋集中供電措施的執行狀況、現有電網與材料堆放場的利用效率等次級指標；施工器具則包括施工器具的低碳技術改進程度以及新能源施工器具的占比等次級指標；施工策劃與管理則進一步細化為節能減排組織體系及工作機制的建設狀況、宣傳教育與人員培訓成效、前期研究對實際施工項目的指導實施程度、施工機械器具能耗及碳排放的監控與管理等次級指標。

運營管理階段，設置綠色生態技術采納、信息技術融入、管控以及綜合評估4個主要評價指標。其中，綠色生態技術采納方面涵蓋公路節能照明設施的采用比例及其他綠色生態技術的實施狀況兩個次級指標；信息技術融入則包含公眾服務平臺及低碳運營指引系統的運用、車輛超限超載非停車預檢系統與隧道通風智能化管理系統的應用、其他信息技術的運用等次級指標；管控方面則涉及前期研究提出的低碳措施執行狀況、節能減排組織架構及工作機制的建立、節能減排統計與監控系統的構建、節能減排目標責任考核與評價機制以及節能減排宣傳教育與培訓等次級指標；綜合評估方面則關注營運維護階段的能源消耗與碳排放降低率、碳吸收能力等次級指標。

5結論

在整理分析現有國家統計數據和研究資料的基礎上，構建陜南地區公路生命周期的碳排放因子清單，并從公路生命周期的各階段展開分析，分別建立材料物化、材料運輸、養護施工階段的碳排放測算模型。結果表明，在現有資料的基礎上，結合陜南地區公路的特點，比選出適用于陜南地區公路材料的碳排放因子。通過實地調研，選取陜南地區次級公路常用的施工機械，并利用能耗估算方法得出每臺班機械的碳排放因子。路面工程溫室氣體排放評價一級指標為公路養護工程生命周期各階段碳排放總量，次級指標為各階段不同生產環節的碳排放總量。

參考文獻

1張鑫潔.內蒙古寒旱地區公路生命周期碳排放測算及減排策略研究[D].包頭：內蒙古科技大學，2023.

2 裴冉冉.基于LCA的秦唐高速公路碳排放核算與碳達峰預測研究[D].石家莊：河北科技大學，2023.

3 趙芳敏，蔡志洲，彭令發.公路碳評價指標體系初探[J].交通節能與環保，2021（6）：1-4.