中国道路铺装的二氧化碳排放及其再分配潜力

《Resources, Conservation and Recycling》：Embodied CO 2 emissions of China’s road pavements and their redistribution potential

【字体：大中小】 时间：2026年09月05日 来源：Resources, Conservation and Recycling 10.4

编辑推荐：

　　摘要理解作为长期存在的材料库存的公路路面的二氧化碳排放对于预测生产效率提升之外的未来基础设施相关排放至关重要。本研究使用参数化和概率化的生命周期评估方法，量化了中国现有公路路面网络的二氧化碳排放量，涵盖了材料生产、运输和建设阶段。据估计，中国当前公路路面中锁定的二氧化碳量为2.5

摘要

理解作为长期存在的材料库存的公路路面的二氧化碳排放对于预测生产效率提升之外的未来基础设施相关排放至关重要。本研究使用参数化和概率化的生命周期评估方法，量化了中国现有公路路面网络的二氧化碳排放量，涵盖了材料生产、运输和建设阶段。据估计，中国当前公路路面中锁定的二氧化碳量为2.54吉吨（Gt），相当于2017-2022年间全国建筑相关生命周期排放量的约9%，不同城市之间存在显著的空间差异（人均排放量在0.39至100.43吨之间）。如果所有城市仅通过新建道路就能达到全国平均水平的人均道路材料量，将需要额外消耗9吉吨材料，从而产生4.95亿吨二氧化碳。相比之下，在采用80%再生沥青（RAP）和200公里运输距离的情景下，通过城市间剩余道路材料的重新分配和回收，可以避免260万吨二氧化碳的排放。

引言

公路路面是现代社会的基本组成部分，它促进了流动性、经济活动以及对基本服务的获取（Tini等人，2018年；Saif等人，2018年；Wang等人，2023年）。作为长期存在的基础设施资产，公路路面在数十年内提供运输服务，并且其建设、扩建和维护需要大量的沥青、金属材料、能源和资本投资。这些活动在整个路面生命周期内都会产生大量的二氧化碳排放（Huang等人，2016年；Rousseau等人，2022年；Wiedenhofer等人，2024年）。随着城市化的持续、经济发展和基础设施的升级，特别是在快速发展中，与公路路面相关的排放预计将继续成为全球碳预算的重要且持久的组成部分（Rousseau等人，2022年）。

现有的研究在量化与道路相关的材料使用及环境影响方面取得了重大进展。在城市和国家层面上进行的评估，采用了自上而下（Cao等人，2017年；Miatto等人，2017年；Sun等人，2023年）和自下而上（Wang等人，2023年；Rousseau等人，2022年；Wiedenhofer等人，2024年；Mao等人，2020年；Wiedenhofer等人，2015年）的方法，基于路面结构、层厚和材料成分进行材料量量化。这些方法通常与空间明确的数据集和遥感技术相结合，揭示了道路材料使用的显著空间差异（Wiedenhofer等人，2024年；Wiedenhofer等人，2015年；Albuquerque等人，2020年；Kazancoglu等人，2021年；Kijewska等人，2019年；Solaymani等人，2019年；Ebrahimi等人，2022年；Miatto等人，2017年；Cochran和Townsend，2010年）。同时，运用生命周期评估（LCA）的研究指出，使用水泥和沥青作为粘合剂的材料生产，特别是水泥稳定混合物和沥青混合料，是道路建设中二氧化碳排放的主要来源。然而，大多数碳排放评估集中在单一项目和特定施工活动上，而一致性的全国范围评估仍然较少，限制了城市和地区之间的有力比较。

这种一致性的全国范围评估尤为重要，因为像其他形式的基础设施一样，公路路面在服务提供方面存在明显的空间不平等，这体现在人均道路相关材料使用量的巨大差异上（Ebrahimi等人，2022年）。在许多地区，特别是欠发达地区，道路基础设施的水平远低于全国或地区平均水平，而其他城市则拥有密集且往往过度提供的道路网络（Wang等人，2023年；Rousseau等人，2022年）。仅通过新建道路来解决这种差异可能会导致额外的二氧化碳排放，尤其是考虑到所需材料的规模和上游生产过程的碳强度。

另一种方法是更多地利用从路面维护、修复和重建中回收的材料（Xu等人，2014年；Chen和Wang，2020年；Li等人，2023年）。再生沥青路面（RAP）主要是通过铣刨和移除现有沥青层产生的，它是道路建设的重要二次材料资源（Tarsi等人，2020年）。其回收和再利用可以替代新建路面所需的一部分原始骨料和沥青（Ongel和Hugener，2015年；Ma等人，2021年；Tushar等人，2025年；Zaumanis和Mallick，2015年），从而减少与原始材料提取和生产相关的排放。然而，RAP的供应和道路材料的需求在城市之间分布不均，表明城市间的重新分配可以进一步提高其利用效率和碳减排潜力。

本研究开发了一种空间明确、参数化和概率化的生命周期评估方法，以量化在中国现有技术条件和库存假设下的公路路面相关的二氧化碳排放量。它进一步评估了是否可以通过回收、再利用和城市间重新分配RAP来满足欠发达城市改善道路基础设施供应的部分未来材料需求。具体来说，研究了三个问题：（1）中国现有公路路面相关的二氧化碳排放量及其空间分布是什么？（2）如果欠发达城市仅通过新建道路达到平均水平，将会产生多少额外的二氧化碳排放？（3）在现实的运输限制下，通过回收、再利用和城市间重新分配RAP，可以在多大程度上避免二氧化碳排放？

章节摘录

分析框架和系统边界

该评估在中国现有技术条件和库存假设下量化了公路路面相关的二氧化碳排放量。基准系统边界涵盖了公路路面的建设阶段，包括材料生产、材料运输和现场施工过程（图1a）。由于评估目标是量化

道路面积和材料库存

图2a展示了2024年中国道路面积的空间分布。到这一年，中国的总道路路面面积已扩展到38,051.02平方公里（km2），约占全国陆地面积的0.40%。按人口计算，相当于每人26.5平方米。

如果用人均道路长度这一更常见的交通基础设施指标来表示，我们的估计值约为每人3.65公里。这个数值处于

结论

本研究开发了一个参数化和概率化的生命周期评估框架，以量化与中国现有公路路面相关的碳排放量。结果显示，中国的公路路面目前包含约47吉吨的材料库存，相当于全球人为材料库存的约6%（Krausmann等人，2017年），这些材料在经济发展地区集中程度较高。在1公里×1公里的分辨率下，道路材料库存量范围从0

科学写作中关于生成式人工智能的声明

在准备这项工作期间，我们使用了ChatGPT来检查和改进手稿的可读性和语言表达。使用该工具后，我们根据需要进行审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。

CRediT作者贡献声明

Shuhao Huo：写作——审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、资源管理、方法论制定、数据整理。Lijing Hou：写作——审稿与编辑、方法论制定、数据整理。Yuxuan Shi：资源管理、数据整理。Jingyang Song：写作——审稿与编辑、方法论制定、数据整理。Zhaoxing Wang：写作——审稿与编辑、软件使用、资源管理、方法论制定。Maud Lanau：写作——审稿与编辑、验证、数据分析。David Hernando：写作——审稿与编辑，

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了中国国家重点研发计划（2025YFE0108900）、国家自然科学基金（W2412159）、国家自然科学基金（W2412154）、国家自然科学基金（42571338）以及

联系信箱：

摘要

引言