道路融雪除冰技术生命周期内环境负荷分析
作者：郭猛1，2，蔡晓晓1，2，王京京*1，2，杜修力1，2
单位：
1. 北京工业大学 桥梁工程安全与韧性全国重点实验室，北京 100124；
2. 北京工业大学 城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124）
创新点
1. 将生命周期分析（LCA）方法应用于融雪除冰技术环境负荷分析中，通过收集数据建立了包括原料开采、拌和、运输、摊铺压实和除冰雪等阶段的融雪除冰技术生命周期清单。
2. 基于当量模型，通过全球变暖潜值（GWP）、酸化潜值（AP）、光化学臭氧形成潜值（POCP）、人体毒性潜值（HTP）四个环境负荷指标，对融雪除冰技术进行了多维度评估，识别了影响不同环境负荷的关键环节。
3. 通过归一化处理将不同环境负荷指标转换为统一的量纲，对不同融雪除冰技术的环境负荷进行比较，发现蓄盐路面为最优融雪除冰技术。
摘要
目前广泛采用的融雪除冰方法会对路面和环境产生一定的破坏。为了研究沥青路面融雪除冰技术在其生命周期内对环境的影响作用，以蓄盐路面、电缆加热路面、机械除冰雪3种不同融雪除冰技术为研究对象，基于生命周期分析(LCA)方法，将3种不同融雪除冰技术分为原料开采、拌和、运输、摊铺压实、除冰雪5个过程，量化分析3种不同融雪除冰技术生命周期内环境排放的影响。取全球变暖潜值(GWP)、酸化潜值(AP)、光化学臭氧形成潜值(POCP)、人体毒性潜值(HTP)4种环境影响类别来评价生命周期内融雪除冰技术的环境负荷。研究结果表明：在融雪除冰技术的各个阶段中，CO2的排放均是最多；在整个生命周期内，3种融雪除冰技术产生的环境负荷的排序均为GWP>HTP>AP>POCP；在4种影响类别中，不同融雪除冰技术中GWP占比均在74%以上。为了比较不同融冰除雪技术的环境负荷，对不同融雪除冰技术的分析结果进行归一化处理，得出电缆加热路面产生的环境负荷最大，蓄盐路面产生的环境负荷最小。
引言
据统计，中国冬季70%以上的公路会受到冰雪天气的影响，路面积雪结冰引起的交通事故约占冬季交通事故总量的35%。因此，为了保证交通的畅通和人员的安全，融雪除冰技术也越来越不可或缺。但是目前针对沥青路面融雪除冰技术的研究主要还是集中在新材料的研发以及性能研究方面，缺少融雪除冰技术对环境带来的影响考量。生命周期评价（LCA）是一种分析数据和信息的工具，可以准确地衡量各种活动或是产品的对资源消耗和对环境的影响。目前该方法已应用到各种不同道路类型中，能够全面分析和评估道路建设各个环节对于环境的影响。因此，本文选取蓄盐路面、电缆加热路面、机械除冰雪三种不同融雪除冰技术为研究对象，量化分析不同融雪除冰技术生命周期内的环境负荷，并对其结果进行比较分析。
主要内容
不同融雪除冰技术介绍
融雪除冰技术生命周期清单分析流程
融雪除冰技术生命周期环境影响清单调查
不同融雪除冰技术环境影响评价
各过程环境影响贡献百分比：
图3显示了三种不同融雪除冰技术生命周期各过程环境影响贡献百分比：
总的来看，对于融雪除冰技术生命周期环境影响，原料开采过程和运输过程是缓解环境影响的关键。同时，对于碳排放的影响，运输过程的环境影响贡献百分比也不容小觑，贡献百分比也约达20%，在考虑减排时也要重点关注。
不同融雪除冰技术环境影响类型百分比：
图4显示了蓄盐路面、电缆加热路面、机械除冰雪三种融雪除冰技术的环境影响类型百分比：
图4显示，三种不同融雪除冰技术环境影响占比最大的是均是GWP，占比超过了80%，处于支配地位；其次是HTP，占比在11%以上，而对于AP和POCP的影响很小。
归一化：
在进行特征化运算得到计算结果后，各种环境负荷的当量值的单位不同，无法进行其大小的比较，因此，需进行归一化处理，以调整结果以具有通用维度，归一化结果如图5所示：
结语
为了进一步推进道路融雪除冰技术的研究，本文分析了蓄盐路面、电缆加热路面、机械除冰雪三种融雪除冰技术生命周期内的环境负荷，得出结论主要如下：
（1）运用基于过程的生命周期评价方法，研究了三种融雪除冰技术生命周期内污染物排放，三种融雪除冰技术污染物排放最多的均是CO2，影响类型排序均为全球变暖潜值＞人体毒性潜值＞酸化潜值＞光化学臭氧形成潜值。
（2）不同融雪除冰技术对环境负荷的影响为：电缆加热路面影响最大，其次为机械除冰雪，影响最小的是蓄盐路面。
（3）由于除雪车工作过程产生的污染物相较于电缆加热过程较小，在特殊大雪天气，可以将蓄盐路面与除雪车结合，在产生环境负荷较小的情况下，进一步提高除冰雪的效率。
（4）由于蓄盐添加剂的掺量较少且相关研究较为有限，本文忽略了这部分产生的污染。冰雪路面往往伴随一些极端天气出现，对应的能耗等与文章设定条件会有所不同，在后续的研究中我们将进行更深入的探讨和分析，以得到更加准确和实用的结论。文章没有考虑到生产成本以及不同地区下雪的频率，下一阶段可以从多个角度进行分析评价，进一步推动融雪除冰技术的发展。
作者简介
本文主要内容出自于《中国公路学报》2024年第9期，点击查看文章全文：
郭猛，蔡晓晓，王京京，杜修力.道路融雪除冰技术生命周期内环境负荷分析[J].中国公路学报，2024.37(8):1-16.
编辑/校对：马勇
审核：王磊
