建筑废弃物产生的评估：以中国为例的案例研究

《Journal of Cleaner Production》：Assessment of construction spoil generation: A case study in China

本研究以中国为例，定量评估了建筑残渣的生成量，发现政策变化、人口增长和房地产投资显著影响其产生。通过建立调整R2为0.953的回归模型，揭示了经济发达、人口密集地区残渣集中问题，并提出具有全球适用性的简化评估方法，为循环经济监测提供方法论支持。

　　建设废料是指在建设过程中被挖掘或移除的土壤、石块及其他固体废弃物，其数量庞大，对环境造成严重问题。本研究开发了一个全面的分析框架，用于估算建设废料的产生量，并通过对中国这一全球最大的建设废料生产国的深入案例研究加以验证。通过对建设废料产生量的时间演变进行分析，研究发现其存在显著的阶段性变化，年际波动范围在0.53至3.50亿吨之间。这种变化与国家政策的转变密切相关，包括城市化进程、环境治理、循环经济措施以及公共卫生突发事件等方面。

人口和房地产开发投资被统计证明对建设废料的产生具有显著影响。在这两个因素中，房地产开发投资对建设废料的产生更为敏感。研究还开发了一个调整后的R2值为0.953的模型，通过特定的岭回归方法进行构建，并进一步验证了其有效性。应用该模型发现，建设废料的产生主要集中在经济发达和人口密集的地区。这项研究填补了建设废料核算方面的关键数据空白，并展示了建设废料量化与分析框架的全球适用性和可转移性潜力。这有助于构建循环经济转型监测的方法论框架。

随着全球经济发展和城市化进程的加快，城市扩张在许多国家和地区迅速推进。作为城市化最显著的国家之一，中国在2000年至2024年间，城市化率从36.2%增长到67%（国家统计局，2023），推动了建设活动的巨大需求，同时也产生了大量的建设与拆除废弃物（CDW）。据估计，2018年中国CDW的产生量约为24亿吨（Wang等，2021）。随着年均增长率保持在5.8%（Wang, Z.等，2021），到2025年，CDW的产生量可能达到36亿吨。在许多其他快速城市化的地区，也观察到了类似的趋势，使得CDW的管理成为全球环境领域的重要挑战。

大量CDW的产生与多种环境问题相关联，例如由于随意倾倒导致的填埋场空间短缺，以及CDW中污染物造成的土壤和地下水污染（Wang, B.等，2021）。为了解决这些问题，许多研究人员将重点放在CDW的回收和再利用上，以生产绿色建筑材料，如再生骨料（Kim, 2022；Liang等，2020；Shi等，2016；Tang等，2022；Wang, B.等，2021；Wang等，2022；Xiao等，2022；Xu等，2024；Zhang等，2022）。然而，这些研究主要关注的是建筑行业产生的CDW，包括旧混凝土、砖块、瓷砖、木材、玻璃和塑料等。而建设废料，即在基础、隧道、水利工程或其他地下结构建设过程中被挖掘或移除的土壤、泥浆、污泥、石块等固体废弃物，往往被排除在研究范围之外。实际上，建设废料应被视为CDW的一部分，因为CDW被定义为在新建、改建或拆除过程中产生的所有废弃物（美国环境保护署，2025）。一个合理的解释是，建设废料主要由挖掘的土壤组成，通常被视为非危险性物质，适合直接用于景观美化或土地复垦。

随着城市化进程的加快和公众对环境保护意识的提高，建设废料带来的安全和环境问题逐渐受到关注。建设废料的累积对填埋场容量造成压力，尤其是在许多地区由于限制在自然环境中倾倒的法规，这一问题更加突出。例如，在中国，自2002年起政府已明确禁止将建设废料倾倒至湖泊（《中华人民共和国水法》，2016），进一步加剧了填埋场空间的短缺（Xiao等，2021）。大量建设废料的产生导致了填埋场的过度填充，带来了严重的安全风险。例如，2015年深圳因建设废料过度堆积引发了特大山体滑坡，造成73人死亡、4人失踪、17人受伤。该山体滑坡造成的直接经济损失约为8.81亿元人民币（《中华人民共和国国务院》，2016）。此外，随着地下和隧道建设的发展，建设废料对环境的影响也日益显现。例如，截至2024年5月，中国已建成的道路、高速公路和铁路隧道总长度超过50,000公里，地铁线路达到8,543公里（Li，2024）。其中大多数隧道采用盾构施工技术。为了调整盾构施工过程中土壤的工作性能，通常会使用聚合物、发泡剂或其他添加剂。例如，发泡剂通常含有十二烷基硫酸钠（SLEC），根据Finizio等（2020）进行的毒性测试，这种物质可能对陆地，尤其是水生生物造成风险。尽管SLEC具有降解性，但其较长的半衰期（DT50约为平均3周）增加了处理成本和难度。

目前，关于建设废料的研究主要集中在识别、利用和管理三个方面。有效的利用首先需要准确识别废料类型，以提高处理效率和经济可行性。例如，Zhan等（2023）开发了一种利用图像深度学习结合时域反射率锥形贯入试验对挖掘土壤进行分类的系统，取得了88.7%的准确率，每次测试耗时约50秒。然而，现有研究对建设废料的利用和管理多局限于个别项目，缺乏系统性的宏观规划和政策支持，从而限制了其大规模应用。为了扩大资源利用的规模并实现建设废料的有效管理，一个根本且关键的步骤是获得国家或宏观层面的建设废料产生量估算。在这方面，可靠的数据和方法仍然较为缺乏。

基于上述背景，本研究以中国为例，评估建设废料的产生情况。通过分析建设废料的主要来源、其比例贡献以及历史趋势，提供了一种定量评估。该评估为未来建设废料管理与回收技术路线的规划和政策制定提供了数据支持（例如，填埋税政策和回收补贴）。此外，本研究还提出了一种基于社会经济参数的简化量化模型，并展示了其全球适用性和可转移性潜力。本研究旨在填补建设废料产生方面的数据空白，并为循环经济转型监测的方法论框架做出贡献。

建设废料的定义和量化范围是本研究的重要组成部分。建设废料被定义为在基础、隧道、水利工程或其他地下结构建设过程中被挖掘或移除的土壤、泥浆、污泥、石块等固体废弃物（Xiao等，2021）。值得一提的是，本研究仅考虑了新建过程中产生的建设废料，而不包括运营和维护阶段产生的废料，如河流疏浚产生的污泥。此外，额外的挖掘也未被纳入研究范围。这些排除因素在研究过程中需要特别注意，以确保估算的准确性。

在这一背景下，本研究探讨了中国建设废料的产生情况。2001年至2023年间中国建设废料的总产生量如图5(a)所示。考虑到建设废料的密度范围（即1600–2200千克/立方米），建设废料的产生量也以相应的范围进行表示。通常情况下，建设废料的产生量在2018年达到峰值，约为2.54–3.50亿吨。2023年建设废料的产生量约为2.32–3.19亿吨。为了更清晰地描述建设废料的整体产生情况以及分类情况，研究提供了详细的统计和分析。

为了减少统计成本并扩大估算方法的应用范围（例如，适用于其他国家或地区），本研究开发了一个简化模型。该模型基于社会经济参数，并结合了统计分析方法。通过这一模型，可以更有效地预测建设废料的产生趋势，同时为政策制定提供科学依据。模型的构建考虑了多种因素，包括人口、经济活动和政策变化等。虽然这些因素对建设废料的产生具有重要影响，但它们之间的关系较为复杂，需要进一步研究和分析。

本研究还探讨了该方法论的全球适用性和可转移性潜力。尽管目前缺乏其他国家或地区建设废料的数据，但研究框架的核心逻辑和整体方法仍然具有一定的普适性。通过这一框架，可以为其他国家或地区的建设废料管理提供参考和借鉴。此外，研究还强调了政策在建设废料管理中的关键作用。建设废料的产生量存在明显的阶段性变化，包括增长期、稳定期和下降期。这些变化与国家政策的调整密切相关，因此政策的制定和实施对建设废料的管理具有重要影响。

本研究的结论和未来展望表明，建设废料的产生与管理是一个复杂且多维度的问题，需要从多个角度进行综合分析。通过建立全面的方法论框架，可以更准确地估算建设废料的产生量，并为相关政策的制定提供科学依据。此外，研究还强调了未来在建设废料管理方面的研究方向，包括开发更高效的回收和再利用技术，以及加强政策支持和宏观规划，以实现可持续的城市发展和环境保护目标。