基于低碳理念下的居住区景观全生命周期碳平衡研究.pdf
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1、111Landscape Architecture Academic Journal 园林2024年第41卷第02期AbstractResidential landscape is the most common source of urban green space carbon sink that people come into contact with in daily life,which is of certain signifi cance for achieving the goal of“carbon neutrality”.In addition to the carbon
2、 sink function of plants,urban landscape also includes carbon emissions during the production of landscape materials,construction,use and maintenance.This study took the residential area of Znternatioal City Community as an example,calculated the carbon emissions of the whole life cycle of the lands
3、cape through fi eld investigation and reference to the corresponding standard carbon emission factors,and revealed that the landscape material production stage accounted for the largest proportion of total carbon emissions(47.08%),followed by the landscape construction stage(27.68%).Referring to pla
4、nt unit leaf area and carbon sequestration per unit leaf area,the annual carbon sequestration amount of plant landscape in residential area was calculated as 2 530.36 t.By analyzing the mutual conversion process of carbon source and carbon sink,it can be concluded that the residential landscape has
5、reached the carbon balance state in the 48th year after the construction of the residential landscape.Based on the analysis of the carbon balance of the whole life cycle of residential landscape,this paper puts forward the strategy of reducing emission and increasing sink of residen-tial landscape u
6、nder the concept of low carbon,and then discusses the evaluation system of low carbon landscape,which provides practical reference for the construction of sustainable urban landscape.Keywordsresidential landscape;the whole life cycle of landscape;carbon balance;carbon emissions;plant carbon sink园林,2
7、024,41(02):111-118.文章编号:1000-0283(2024)02-0111-08 DOI:10.12193/j.laing.2024.02.0111.014中图分类号:TU986 文献标志码:A 收稿日期:2023-10-05修回日期:2023-12-20摘 要居住区景观是人们日常生活中最常接触到的城市绿地,对于实现“碳中和”目标具有至关重要的作用。城市景观不仅具备植物碳汇功能,且涵盖了景观材料的生产、建造、使用和维护周期的碳排放。以甘肃省白银市国际城小区为例,通过实地调查研究及参考相应标准碳排放因子,计算景观全生命周期的碳排放量,揭示出景观材料生产阶段占总碳排放量的比重最大
8、(47.08%),其次是景观使用阶段(27.68%)。参考植物单位叶面积和单位叶面积固碳量,计算居住区植物景观全生命周期碳汇量为2 530.36 t。分析碳源和碳汇的相互转化过程可得,居住区景观在建成的第48年达到碳平衡状态。基于对居住区景观全生命周期碳平衡的分析,提出了低碳理念下居住区景观的减排和增汇策略,进而初步探讨低碳景观评价体系,为可持续发展的城市景观建设提供实践参考。关键词居住区景观;景观全生命周期;碳平衡;碳排放;植物碳汇Research on the Carbon Balance of the Whole Life Cycle of Residential Landscape U
9、nder the Concept of Low Carbon李昱烨 唐 红LI Yuye TANG Hong(甘肃农业大学林学院,兰州 730070)(College of Forestry,Gansu Agricultural University,Lanzhou,Gansu,China,730070)基于低碳理念下的居住区景观全生命周期碳平衡研究李昱烨1998年生女甘肃靖远人 硕士研究方向为风景园林规划设计唐 红1969年生女山东阳谷人博士副教授研究方向为寒旱区景观规划与设计、园林观赏植物遗传育种及培育20世纪以来,人类生产活动造成的大气CO2浓度升高已经带来诸多全球性危机,国家主席习近平
10、在第75届联合国大会发表重要性讲话后,中国陆续出台相应提议,其中包括2035年远景目标:广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降。2023年9月,中国生态环境部提出,要充分 发挥环境影响评价制度对温室气体的源头防控作用,深化温室气体排放环评试点,落实降碳减污扩绿增长协同推进要求1。城市作为各种能源消APPLICATION RESEARCH应用研究112耗的主体,也是碳排放的主要载体,城市景观中的自然元素如植物、水体等,不仅能吸收空气颗粒物、降低城市热岛效应,而且能够固碳释氧,是城市中唯一净减碳的维度。在降碳与扩绿的双重需求下,构建低碳城市景观与高绩效城市绿地模式单元,实现城市景观碳平衡就
11、成为了风景园林领域亟需探索的方向。居住区作为人们日常最常接触到的城市景观,相较于宏观尺度的低碳城市来说,其实施性、操作性更强,已有研究发现,居住区绿地率30%,CO2浓度呈直线下降趋势,绿地率40%,空气中CO2浓度保持正常含量2-3。合理的居住区景观体系即是城市中高效益城市绿地模式单元,对促进城市碳平衡具有较高潜力4。本研究引入了全生命周期理念,分析居住区尺度碳排放和植物碳汇及其相互转换关系。景观全生命周期是一个全面性和长期性用于评估和管理项目环境、社会和经济影响,从规划设计阶段到建设、运营和维护阶段的系统性的方法5。全生命周期最初被用于建筑部门,作为一项有效的工具和方法,用于评价建筑对环境
12、的影响6。如对建筑能源使用和污染物排放的影响进行预测分析和评估,从目的和定义、数据分析、影响评估、改进分析4个方面构建SUSB-LCA全生命周期模型,对相关行业能源消耗产生的CO2评估有一定参考价值7。或者建立园林工程碳排放评估体系,评估城市公园碳排放量8。目前景观全生命周期利用到“双碳”领域主要研究小尺度绿地碳平衡,提出高绩效小尺度绿地的营建方法4,以及研究居住区50年生命周期的碳排放量,进而提出营建低碳景观的可行性分析9-10,但从环境影响评价视角研究景观碳平衡进而具体探讨碳平衡优化策略的研究较少,因此本研究从居住区尺度探究景观全生命周期碳平衡,提出减碳、增汇策略,从而完善低碳景观评价对温
13、室气体排放的防控,为日后建设低碳景观提供参考。1 研究对象及研究方法1.1 研究区概况研究区为甘肃省白银市靖远县国际城小区,靖远县地处甘肃省中东部,黄河上游,属黄土高原沟壑区,温带干旱半干旱气候,年均气温8.9左右,年均降水量240 mm。国际城小区位于靖远县新城区,北邻城市主干道,东邻县人民广场,周边交通便利。小区规划用地面积42 775 m2,景观用地面积20 759 m2,其中硬质铺装包括地上停车场、中心游园、小游园,面积共7 926.5 m2,软质景观面积为乔木、灌木、草本等,共12 832.5 m2。1.2 研究方法本文涉及到的居住区景观全生命周期借鉴建筑碳排放计算方法,将生命周期定
14、义为材料生产、建造、使用、维护阶段4,74个阶段。碳排放来源是4个阶段的能源消耗和污染物排放的总和,植物碳汇由研究区内不同植物通过光合作用吸收CO2释放O2,从而降低了环境中的CO2浓度,补充了环境中O2产生,即植物固碳效益。1.2.1 碳排放量计算在建筑生命周期碳源分析中采用的相关行业分析方法,因此在计算景观全生命周期碳排放量时也参考该方法。如原材料生产根据建筑材料定额分析,施工、维护阶段根据使用机械在工程中的定额耗能,运输过程需根据运输车辆定额距离耗油量得出7。通过调查得到场地景观建设的能源消耗量和具体工程量,工程能源消耗与相应的碳排放因子的乘积即碳排放量,各类碳排放因子参考相应行业碳排放
15、计算标准。4个阶段碳排放之和即全生命周期的碳排放量。计算如公式(1),式中CCO2代表全生命周期碳排放量,kg CO2e;Cp为景观材料生产的碳排放量,Cb为景观建造阶段的碳排放量,Cu为景观使用阶段的碳排放量,Cm为景观维护阶段的碳排放量。CCO2CpCbCuCm (1)1.2.1.1 景观材料生产阶段碳排放计算公式原材料生产、加工、直到产品出厂并运输到施工现场,各个环节都会产生温室气体排放,环境管理生命周期评价要求指南(GB/T24040)为碳排放计算提供了标准和方法。计算如公式(2),式中Mi为第i种景观材料的用量,Ni为第i种景观材料的碳排放因子,kg CO2e。(2)1.2.1.2
16、景观建造阶段碳排放计算公式景观建造阶段产生的碳排放量主要来自两部分,一部分是建设期间使用的机械耗油量和耗电量,另一部分是材料运输产生的车辆耗油量。建造期间所用人力无能源消耗,所以不产生碳的排放。计算如公式(3)(4),式中Cb1为材料运输过程的碳排放,Di为第i种景观材料运输距离,Ti为第i种景观材料运输能源消耗量,Ei为运输第i种景观材料车辆的碳排放因子。Cb2为施工建造过程的碳排放,Fi为第i种景观建造机械的单位台班耗能,Ri为第i种景观建造机械台班量,Wi为第i种景观建造机械碳排放因子。(3)(4)113Landscape Architecture Academic Journal 园林
17、2024年第41卷第02期基于低碳理念下的居住区景观全生命周期碳平衡研究 李昱烨 等.1.2.1.3 景观使用阶段碳排放计算公式景观使用阶段碳排放来自各类照明设备,计算如公式(5),中Qi为第i种照明设备的数量,Hi为第i种照明设备的年能源消耗量,Ji为第i种照明设备碳排放因子,其中消耗量为功率与年照明时长的乘积。(5)1.2.1.4 景观维护阶段碳排放计算公式景观维护内容主要为植物养护、补种,计算如公式(6),式中Ki为第i植物养护内容消耗能源量,Oi为第i种植物养护碳排放因子。(6)1.2.2 碳汇量计算植物的功能之一即固碳释氧,通过吸收CO2减弱温室效应。景观年碳汇量是各种植物固碳量的总
18、和,植物固碳量测算采用光合速率法,乔灌木计算模型参考叶面积方程和单位叶面积CO2吸收量,草本碳汇因子参考国内相关研究使用光合仪测量并计算的研究成果11,13。计算如公式(7)(8),式中Q1表示乔木和灌木年碳汇量,kg。Si为第i种乔灌木单株叶面积,m2;LAi为第i种乔灌木单位叶面积年固碳量,kgm-2y-1;Ni为研究区内第i种乔灌木的株数。Q2表示草本年碳汇量,kg,YLAi为第i种草本年固碳量,gCO2/m2;Ai为研究区内草本面积,m2。(7)(8)2 研究结果及分析2.1 碳排放量2.1.1 景观材料生产阶段碳排放量通过调研靖远县国际城小区景观使用材料清单得到主要的材料13种和相应
19、材料的用量,具体材料和用量如表1所示,根据计算公式(2)得到景观材料生产阶段的碳排总量1 169 185.73 kg。2.1.2 景观建造阶段碳排放量2.1.2.1 景观建设产生的碳排放景观建设产生碳排的过程包括混凝土砂浆搅拌、场地平整、地面压实、木材和石材的切割及加工、材料运输等,每类机械消耗量依据 园林绿化工程消耗量定额,以及国际城小区景观工程量清单和机械台班记录清单,统计得出施工机械台班耗能和台班数量,具体统计数据如表2所示,根据计算公式(3)得到景观建设施工产生的碳排放 量为137 529.78 kg。表1 景观材料生产阶段的碳排放量Tab.1 Carbon emissions in
20、the production stage of landscape materials材料种类Type of material用 量Dosage碳排放因子14(kgCO2/单位)Carbon emission factor年碳排放量/kg Annual carbon emission大理石80.00 m339.893 191.20C30 陶砖170.40 t735.00125 244.00花岗岩150.00 m3142.4821 372.00混凝土 砖200.00 m3336.0067 200.00石灰410.90 t1 190.00167 671.00水泥170.50 t735.00125
21、317.50混凝土50.00 m3295.001 563 500.00沥青混凝土645.40 t439.00283 330.60钢材13.67 t2 365.0032 329.55木材100.00 m312.071 207.00碎石35.00 t2.1876.30砂158.00 t2.51396.58玻璃2.00 t1 130.002 260.00表2 景观建造机械碳排放量Tab.2 Carbon emissions of landscape construction machinery机械种类Type of machinery耗能Energy consumption台班量/消耗量Capaci
22、ty of station shift/Consumable碳排放因子16Carbon emission factor年碳排放量/kgAnnual carbon emission商混搅拌车40L柴油/台班180台班2.73 kgCO2/L19 656.00挖掘机40 L柴油/台班200台班2.73 kgCO2/L21 840.00推土机45 L柴油/台班90台班2.73 kgCO2/L11 056.5.00压实机38.6 L柴油/台班36台班2.73 kgCO2/L3 793.61平地机45 L柴油/台班320台班2.73 kgCO2/L39 312.00起重机63.5 L柴油/台班45台班2
23、.73 kgCO2/L7 800.98挖坑机56 L柴油/台班60台班2.73 kgCO2/L9 172.80切割机0.5 L kW/h540 h780.2 g/(kWh)210.70角磨机1 L kW/h1 200 h780.2 g/(kWh)936.20装载机58 L柴油/台班150台班2.73 kgCO2/L23 751.00APPLICATION RESEARCH应用研究1142.1.2.2 景观运输产生的碳排放景观运输产生的碳排量来自植物和材料运输中车辆耗油量,国际城小区均采用西北地区本土植物,由县内苗圃提供,大型乔木运输车辆为13 m长的重卡,每公里耗油量为0.4 L,小乔木、灌木
24、、地被运输车辆为7.6 m的轻卡,每公里耗油0.34 L。景观材料运输分别来自靖远县内建材市场、临夏县、兰州市,均采用重卡运输,由表 3可知具体景观材料运输距离与消耗量,根据计算公式(4)得出景观建设运 输产生的碳排放量为17 276.20 kg。2.1.3 景观使用阶段碳排放量景观日常使用阶段产生的碳排放,来自各种照明设施的电量消耗,部分照明设备的使用时间有差异,如大部分高杆灯、地埋灯,冬季照明时段为18:3023:30,夏季照明时段为19:0024:00,少部分则是冬季18:30次日7:30,夏季19:00次日6:00,所以高杆灯、地埋灯每日照明时长按照7 h计算。出入口处线性灯冬18:3
25、0次日7:30,夏为19:00次日6:00,其余照明设备是为了满足居住区景观品质,并无特殊照明需求,使用时间段均为19:3023:30,参考中国区域电网碳排放因子来测算碳排放量,根据计算公式(5)得出景观使用阶段碳排放量如表4所示,其中碳排放总量为13 776.89 kg。2.1.4 景观维护阶段碳排放量景观维护阶段碳排主要为植物的养护管理,包括补种、修剪、灌溉、施肥以及病虫害的防治。草坪修剪为511月,每月修剪两次,11次年3月不修剪,灌溉方式为自来水漫灌、喷灌,灌溉频率每周一次,冬季除外。另外根据国际城小区所属嘉泽物业管理细则,植物更新、补种为5年一次,主要更表5 景观使用阶段碳排放量Ta
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