城镇人居环境建设中绿色低碳循环发展问题及优化建议
张晶、黄淑彤、田梦瑶、程文林
摘 要:稳步推进绿色低碳循环发展,开展节能减排工作,既有助于解决城镇人居环境建设带来的废弃资源累积、生态污染加剧及气温波动异常等问题,也有利于促进生态环境可持续发展,提升人居环境质量。本文聚焦影响绿色低碳循环发展的问题,结合武汉市对垃圾回收体系建设、车辆尾气污染处理、固碳能力提升等问题的治理现状,提出了利用遥感监测碳排放、设计建造绿色建筑、实施 CCS 技术等低碳发展改进措施,旨在加强对城镇人居环境建设中绿色低碳循环发展问题的认识,并进一步提出优化建议。
关键词:城镇人居环境建设;绿色低碳循环发展;治理现状;优化建议
01
城镇人居环境建设中绿色低碳循环发展的时代趋势
据最新数据预测,随着我国城镇化进程的加快,2022 年我国城镇一般工业固废产生量将超 40 亿吨,环境污染治理总投资达到 11836 亿元。城镇居民数量增长造成的废弃资源积累、生态污染加剧及治理资金消耗问题,不仅给绿色低碳循环发展带来了挑战,也对城镇人居环境建设提出了更高的要求。
其中,城镇人居环境建设是指建设人类生存、生产及进行各种社会活动所在的环境。其建设重点之一是将居住环境的改善与生态建设有机结合,创建可持续发展性强、舒适度好、生态意识广的人居环境。
而绿色低碳循环发展作为我国生态建设的工作重点,则聚焦于双碳目标的实现,预测到 2035 年全面建成绿色低碳循环发展经济体系,总体形成绿色生产生活方式,推进经济社会发展全面绿色转型,促进生态环境的根本性好转。
城镇人居环境建设中碳排放量大、碳吸收量少的特点明显,两者长期不平衡造成的气温波动、空气污染及热岛效应等环境问题亟待解决。而绿色低碳循环发展中制定的碳中和目标,恰能够通过能源替代、节能减排、产业调整和植树造林控制碳排放量,实现排放量和吸收量的平衡。
因此,研究绿色低碳循环发展现状问题的优化改进措施,从而提升城镇人居环境建设质量,对于保障城镇人居环境的宜居性、生态性和可持续发展性具有十分重要的现实意义。
2021 年国务院发布的《“十四五”节能减排综合工作方案》强调,我国要加快建立全绿色低碳循环发展的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标。《“十四五”新型城镇化实施方案》更是将城乡人居环境明显改善列为 “十四五”时期经济社会发展主要目标之一。
02
城镇人居环境建设中绿色低碳环循环发展存在的问题
随着现代科学技术的高速发展,城镇化建设不断推进,人们对于日常生活的现代化和便利性提出了更高的要求,但与此同时,却忽视了对自然环境的保护,造成了自然资源过度损耗、碳排放量加速攀升、碳吸收量明显下降等问题,致使人居环境不断恶化。
(1)车辆尾气碳排放超标影响空气质量。随着我国经济的快速发展,城镇地区私家车、长途汽车、公交车、客车数量增长迅猛。2022 年 7 月,国家公安部发布 2022 年上半年全国机动车统计数据,我国机动车保有数量达 4.06 亿,相比于 2003 年增长了约 16.9 倍。
车辆保有量的逐年增长,带来的是对人居空气质量的极大挑战,对城镇地区的影响尤为明显。车辆尾气中的主要污染物一氧化碳 CO、碳氢化合物 HC、氮氧化物 NOX 等会使人群患呼吸道感染、贫血、肺癌等疾病的发病率增加,对于敏感人群甚至有急性死亡的威胁,是城镇人群健康的一大隐患。
汽车数量的增加也是造成城镇空气质量恶化的重要因素之一。据报道,重度雾霾天气中的 PM2.5 污染已经成为呼吸道疾病的重要诱因。人们一边享受着城镇化发展带来的进步,一边面对着空气污染的难题,两者之间的矛盾愈加突出。如何有效地解决车辆尾气过度排放导致的碳超标问题,提升人居环境空气质量,已成为政府部门和人民群众密切关注的话题。加大机动车尾气处理工作是推动绿色低碳建设的关键一环,也是建设宜居人居环境必然要面对的问题。
(2)废弃资源处理不当破坏土壤状况。作为我国人口的主要聚集地,城镇面临着资源回收率低,垃圾无处安放等困境,以及废弃资源处理不当带来的环境污染问题。
城镇废弃资源主要来源于建筑工业与生活垃圾。垃圾分类无成体系的标准,干湿垃圾混合,有害垃圾未进行专业分拣和储存等,导致在垃圾回收环节中,原本可回收的资源被浪费。
填埋和焚烧为处理废弃资源的两大主要手段,废弃资源焚烧方式不规范、地点分散、混合焚烧等问题不仅会导致刺鼻气味的释放,还会导致有害物质的扩散。
在城郊地区露天堆放或进行粗略填埋处理,导致废弃资源里有害物质的可溶性成分随雨水向土壤转移,这些有毒的废渣长期堆存,使大量垃圾滤液从地表向下渗透,严重的会导致附近土质放射性、重金属含量过高、酸化等问题。培育新兴行业最大化利用废弃资源,将回收利用的思想与产业规划相结合,深入探究资源与回收闭合循环的复合生态管理系统,进一步健全相关政策法规是可探寻的路径。
(3)绿地建设面积不足导致气温异常。近年来,全国乃至全球频繁出现极端天气,日温度波动幅度一再增长。城市的各种生产活动在一定程度上也导致热岛效应,造成城市中心温度高于郊区温度。树木被钢筋水泥代替,加上城镇地面建筑高耸密集,发热体多,人群密集,使碳吸收与排放无法达到平衡。
而城镇绿化能够很好地解决城镇人居环境气温问、题。资料表明,绿化面积与温度呈反比关系,在变量唯一的条件下,绿化覆盖率每增加 10%,温度则会降低0.2-0.9℃。10 平方米的森林或 25 平方米的草地就能吸收一个人呼出的二氧化碳,供给所需氧气,且绿化面积大而集中能明显地改善人居环境温度和湿度。
03
城镇人居环境建设中绿化低碳循环发展的改善现状
伴随着我国绿色低碳循环发展中相关举措的施行。城镇人居环境建设在城市绿地规划建设、生活垃圾合理处理、公共交通设施扩增等方面已经获得了一定成效,下面以武汉市的相关数据为例,阐述人居环境的相关变化。
(1)绿化指标呈增长态势。近五年,通过全民参与、部门联动、多措并举等方式,武汉市建成区绿化覆盖率及、绿化面积等绿化指标数据逐年上升。2017 年建成区绿化覆盖率为 39.55%,2021 年达到 43.07%,绿化面积从 21404.23 公顷上升至 30800.21 公顷,人均公园绿地面积由 10.91 平方米提高至 14.82 平方米。绿化带的增加与完善不仅在城镇人居环境建设中起到了美化城市的作用,也通过吸收空气中有害气体、二氧化碳、固体颗粒等污染物促进了低碳循环发展。
(2)垃圾焚烧处理集中化。生活垃圾的合理处理是保障民生需求的重要手段,目前主流的生活垃圾处理方式为填埋处理与焚烧处理。填埋处理过程中会排放甲烷、二氧化碳等温室气体,甲烷气体所带来的温室效应是二氧化碳的 28 倍。
据悉,目前武汉市已建立 5 个生活垃圾焚烧发电厂,总计处理生活垃圾可达 7730t/d,可实现每天发电 153000KW。与此同时,武汉市计划修建新式垃圾处理厂,预计 2023 年完成竣工,完成后日处理量将达7000t/d。与填埋相比,焚烧处理过程时间短,可控性强,能够有效解决填埋过程会产生甲烷的难点问题。同时又能够利用燃烧产生的热能发电,实现避免甲烷排放与代替发电的双效降碳。
(3) 低碳公共交通设施更新快。武汉市自 2015年来,开始大量更换新能源汽车,每年以 800 辆的速度进行公交车能源的转型升级。根据武汉市交通运输局公布的数据,截至 2017 年 7 月底,武汉市新能源汽车达到 4982 台,占全市公交车总台数的 48.73%。今年,武汉市计划再更新 1000 台新能源电动车,更新后将有超过一半以上的公交车使用新能源。与十米长的柴油电动车相比,更换 1000 台新能源电动车,碳排放将每年减少 5 万吨。
武汉市的以上数据体现出,我国各城镇在人居环境建设中已经明确绿色低碳发展的实现路径,正在通过规划公共环境资源和基础设施建设,努力实现碳吸收和碳消耗的平衡。
04
城镇人居环境建设中绿色低碳循环发展的优化建议
伴随着城镇人居环境建设的持续推进,人们不再满足于绿色低碳循环发展的已有成效,而是对进一步加大碳吸收和碳排放量差额的优化举措提出了要求。
(1)卫星遥感监测溯源碳排放。在城镇人居环境建设实现碳排放与碳吸收收支相抵的过程中,通过实时跟踪监测碳排放量的空间分布数据,量化分析其变化趋势,并利用图像进行可视化展现,为高效率管理碳平衡提供辅助是一种可行的优化手段。而卫星遥感正是帮助实现该优化措施最合适的 gis 技术工具。
卫星大气遥感对地球监测的反演技术,可利用航天卫星遥感影像,对二氧化碳的集中释放点、气体扩散路径、浓度覆盖范围进行实时精准动态监测。获取城镇交通道路用地、居民住宅房用地、工厂产业用地等不同建设用地区域的二氧化碳浓度变化值后,通过图像色彩差异可视化反映出区别。
比起传统利用各城镇区域燃料使用量计算碳排放量的方法,这项技术获得的数据误差显著减小,能够及时定位碳排放超标区域,进行控制整治的效率更高,效果更好。
(2)设计建造绿色建筑。建筑是居民日常活动的空间基础。高频率的建新拆旧是当下建筑领域的常态,但却造成了过度的建筑碳排放和大量废旧建筑材料浪费及能源消耗,并不利于人居环境建设的可持续发展。因此,为建设更加绿色环保的高质量人居环境,采用绿色低碳建筑成为了建筑领域的必然选择。
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑 。
其中,推动建筑节能改造设计是绿色建筑规划实施的关键一环。可以通过在建筑区域内加大绿植多样性和覆盖度,采用节能设计电气设备打造高效使用空间,在实践绿色建筑理念的同时,满足人们对健康居住环境的需求。
(3)CCS 碳捕捉与封存技术。 碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术主要是借助特殊的地质层封存二氧化碳,并在煤炭燃烧消耗过程中大量捕捉二氧化碳。我国国土辽阔,煤矿资源储量居世界首位,因此在我国利用 CCS 技术实现二氧化碳的大量捕捉封存,对于加速绿色低碳循环发展具有巨大的促进作用。
在城镇人居环境建设中,碳排放主要来源于人们生产生活过程间接或直接燃烧的大量化石燃料。而碳捕获却能从煤炭燃烧源中分离、收集、净化和压缩CO2,减少释放到大气中的CO2含量。目前可利用的 CO2 捕获技术主要包括燃烧前捕获技术、富氧燃烧捕获技术及燃烧 。碳封存则是把捕集的 CO2安全地存储于地质结构层,建设释放到大气中的CO2量。实现方式主要采用地质封存、海洋封存、化学封存。这些优化手段能够大幅减少二氧化碳排放,应对气候变化。
伴随着城镇人居环境建设的持续推进,人们不再满足于绿色低碳循环发展的已有成效,而是对进一步加大碳吸收和碳排放量差额的优化举措提出了要求。
(1)卫星遥感监测溯源碳排放。在城镇人居环境建设实现碳排放与碳吸收收支相抵的过程中,通过实时跟踪监测碳排放量的空间分布数据,量化分析其变化趋势,并利用图像进行可视化展现,为高效率管理碳平衡提供辅助是一种可行的优化手段。而卫星遥感正是帮助实现该优化措施最合适的 gis 技术工具。
卫星大气遥感对地球监测的反演技术,可利用航天卫星遥感影像,对二氧化碳的集中释放点、气体扩散路径、浓度覆盖范围进行实时精准动态监测。获取城镇交通道路用地、居民住宅房用地、工厂产业用地等不同建设用地区域的二氧化碳浓度变化值后,通过图像色彩差异可视化反映出区别。
比起传统利用各城镇区域燃料使用量计算碳排放量的方法,这项技术获得的数据误差显著减小,能够及时定位碳排放超标区域,进行控制整治的效率更高,效果更好。
(2)设计建造绿色建筑。建筑是居民日常活动的空间基础。高频率的建新拆旧是当下建筑领域的常态,但却造成了过度的建筑碳排放和大量废旧建筑材料浪费及能源消耗,并不利于人居环境建设的可持续发展。因此,为建设更加绿色环保的高质量人居环境,采用绿色低碳建筑成为了建筑领域的必然选择。
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑 。
其中,推动建筑节能改造设计是绿色建筑规划实施的关键一环。可以通过在建筑区域内加大绿植多样性和覆盖度,采用节能设计电气设备打造高效使用空间,在实践绿色建筑理念的同时,满足人们对健康居住环境的需求。
(3)CCS 碳捕捉与封存技术。 碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术主要是借助特殊的地质层封存二氧化碳,并在煤炭燃烧消耗过程中大量捕捉二氧化碳。我国国土辽阔,煤矿资源储量居世界首位,因此在我国利用 CCS 技术实现二氧化碳的大量捕捉封存,对于加速绿色低碳循环发展具有巨大的促进作用。
在城镇人居环境建设中,碳排放主要来源于人们生产生活过程间接或直接燃烧的大量化石燃料。而碳捕获却能从煤炭燃烧源中分离、收集、净化和压缩 CO2 ,减少释放到大气中的 CO2 含量。目前可利用的 CO2 捕获技术主要包括燃烧前捕获技术、富氧燃烧捕获技术及燃烧 。碳封存则是把捕集的 CO2 安全地存储于地质结构层,建设释放到大气中的 CO2 量。实现方式主要采用地质封存、海洋封存、化学封存。这些优化手段能够大幅减少二氧化碳排放,应对气候变化。
内容来源:《建设科技》2022.No.15