路面生命周期评价

a.土木与环境工程系,马萨诸塞州大道77号，门牌号5-417,麻省理工学院,剑桥,电话MA 02139-4307,美国

b.能源分析系，环境能源技术部门，门牌号90 R4000，劳伦斯柏克莱国家实验室,美国加州大学柏克莱分校，电话CA94720，美国

c.土木与环境工程系,迈克劳林大厅215号,加州大学伯克利分校，电话CA94720-1712,美国

文章信息文章摘要

文章历史：在文献上可行的迅速发展的路面生命周期评估套系2010年12月21日收稿统(LCAs)表现出在提高这项关键基础设施系统方面2011年3月25日收到修订版人们日益增长的兴趣。现有文献为量化环境影响建2011年3月27日收录立了一个基础框架,但在为实现可持续性目标的材料关键词：选择,维护策略，设计寿命,和其他最佳实践政策方面，寿命周期评估（LCA）没有得到全球性结论。为了全面量化环境足迹和有

路面效地引导可持续性努力,功能单位需要规范化、系统气候变化需要扩大,数据质量和可靠性需要提高,研究范围需要能源扩展。提高这些缺陷将允许未来的研究执行公平和可沥青比较的评估,从而形成一套协同的能够连续的建立于混凝土自身之上的文献,而不是产生独立而又孤立的结论。

这些改进将置路面LCA研究主体于一个更好的位置

上，在这个位置它可以自信的引领私营企业和政府

机构在成功的路上向可持续发展的目标迈进。

目录

1.引文

2.路面LCA文献

3.方法评估

3.1.功能部件相似性

3.2.系统界限相似性

3.3.数据质量和不确定性

3.4.LCI和LCA范围

4.讨论和建议

感谢

参考文献

1.引文

道路路面是交通基础设施中关键而又显而易见的组成部分。作为一个网络,全世界道路维持了每年超过九万亿公吨货物上千里的运输和超过十五万亿公里的乘客旅行(BTS,2010分;自动化,2010)。汽车燃料消耗和汽车尾气排放长期以来一直是旨在减少交通运输活动影响的政府政策关注的焦点。然而,考虑到全球在路面建设和维修方面每年高达4000亿美元的投资(IRF,2010),我们有理由相信

路面网络本身代表了一个有重大意义的环境改善机遇。事实上,最近的研究指出,如果道路建设、运营和维护产生的影响被添加到道路上机动车辆导致的能源消耗，温室气体(GHG)排放中去,所产生的环境影响将大约比只考虑机车运行本身所预测的高出10%（Chester and Horvath,2009)。

而且已经确定由路面所产生的影响远远不止路面材料的开采和生产这么简单(Santero和Horvath,2009)。例如,涉及交通延迟，车辆—路面交互影响和路面反射的研究显示大有可为的减排机会,尤其是支持模型和科学不断改善。当政策制定者和工程师寻找方法来减少交通运输系统对环境影响时——尤其是作为对建立于加利福尼亚的(Nu˜nez and Pavley, 2006)和国际社会通过的京都议定书等温室气体减排目标的响应，关键是整个路面的生命周期作为一个环境改善策略的一部分进行评估。

因路面产生的环境影响最好使用一种生命周期评估方法进行特点标记。LCA提供了一个综合方法，这个方法通过一系列包含了人类与自然系统所有重要相互影响的环境度量检验了产品和服务的净环境性能(ISO,2006 a)。当结合生命周期成本分析(LCCA)时,决策者能够更好的确定建议项目或政策的总的影响。LCCA已经广泛应用于交通部门,美国大部分州使用至少某种形式LCCA(Ozbay et

al,2004)。将LCA加入他们的工具箱将提高决策者的能力从而达到经济和环境的目标。

路面的生命周期划分为五个阶段，正如图1所示:(1)原材料和产品，(2)建设,(3)使用，(4)维护，(5)终止。每一阶段由各种不同部分组成,每一部分都代表了路面和环境之间独特的相互作用。这些成分代表路面影响环境的直接进程；间接和上游过程没有显示出来,但将包括这些成分的支持过程，例如发电和生产燃料。例如,现场设备通过燃料燃烧产生直接的影响,但是也有通过燃料生产，设备制造和其它上游过程产生的间接响。正如图中所描述,在维护阶段也涉及到材料和/或建设活动。虽然是生命周期中一个独特的阶段,但是维修产生的影响从本地成分传到了材料和建设阶段。临终回收通过一种材料反馈回路完成，这种反馈回路涉及维修流程,原料处理和建设活动。Santero和Horvath （2009)详细描述及级量化了每一阶段和组件。

这篇文章是第一个分成两个系列旨在评估LCA应用于路面后的当前状况，为工作机构的优缺点提供关键性评论，为提高路面LCAs的可靠性和实用性指明未来的研究方向，而这些涉及到在政策制定和交通运输工程背景下作出决策。工作机构是基于四个关键方法论属性进行评定的:(1)

功能部件的相似性；(2)系统边界的相似性；(3)数据的质量和不确定性,(4)环境度量标准。

这四个属性对比较和聚集不同研究结果是必需的，同时这些属性使我们能够从集体文献中得到关于不同路面类型对环境影响的一般性结论。这些领域的改进将会提高那些致力于提供实用型环境解决方案的研究的能力。在两系列的第二篇文章提供了相当深入的研究领域,从而为填充路面LCA框架中的鸿沟起着杠杆作用。

2.路面LCA文献

自从第一篇路面LCAs在1990年中期发表以来，该方法不断获得牵引并作为方法量化路面

所造成的环境影响。各项研究已经通过多种媒体出版,包括产业组织, 同行评议期刊和政府报告。文献中文件的精确数量有点让人捉摸不透,这是因为定义何为路面LCA并不像看起来那么明确。理想情况下,一份LCA将详尽的检查产品的生命周期的每个阶段。然而,考虑到时间,数据和知识限制,这个过程对包括路面在内的大部分产品来说是很困难的。事实上所有环境评估因此被迫简化他们的范围并且只审查那些在他们自身条件限制下能够合理完成的阶段和过程。结果形成这样一个路面LCA文献银行，它里面的研究覆盖范围不一，然而没有一个达到最终目标，即形成一个真正而且完整的LCA。然而,许多遵循LCA指导思想、理论、意图的研究足够被认为至少部分属于路面LCAs。这些文件被认为是当前状态路面LCA研究的基础。

使事情变得更复杂的是,尽管被作为路面LCAs提出,许多研究仅包含生命周期清单(LCIs)

而却并不提供生命周期影响评价(LCIAs)。然而,LCIs被认为是独立的研究，它被管理所有LCA研究(通过ISO国际质量体系认证,2006年)的ISO 14040系列指导方针所支持。由于这一评论的目的，LCI研究会和与他们相对应的LCA一块进行评论，而且通常不会相互区分。LCIA的概念和好处和当前它们怎么应用于路面环境评估中将会在稍后的文章中讨论。

本论文中评论的十五篇研究代表了2010年出版的LCA和LCI著作。本评论特别把仅仅专注于路面所使用的回收材料的著作排除出去了。虽然这些作品提供了有价值的见解,

他们注定不会是全面的路面LCAs，而仅仅是一个较大产业中利基产品分析。

本篇评论的范围也因所使用的文件被认为是研究报告和论文,而不是产业的概况，杂志

文章和其他类似的媒体而受到限制。后者资源很少通常很少以研究为导向,因此,并没有很好的从方法论角度进行证明。最后,由于这些研究从属于方法论属性的关键评价，本评论只讨论这些研究的主要方面。关于各项研究的范围，方法和结论的详细总结，读者可参考 Santero et al. (2010)。

从表1可以得到一些一般性见解，这些见解是关于和路面LCA文献联系在一起的历史范围与方法。这张表按年代总结了被评估的路面结和分析中使用的LCA方法（进程，产入—产出，或者混合）。

几乎所有的研究提供一些混凝土和沥青基质路面选择之间的对照，其中研究沥青混凝土(AC)并连接普通混凝土路面(JPCPs)是最常见。这样的比喻是不令人惊讶的是,考虑到这些路面类型的普遍性，而且事实上对交通工程师和城市规划师来说，它们代表了最常见的竞争材料选项，这些对照也就不