全 文 ：第 33卷 第 4期 生 态 科 学 33(4): 813−817
2014 年 7 月 Ecological Science Jul. 2014

收稿日期: 2012-10-31; 修订日期: 2014-01-06
作者简介: 何吉成(1976—), 男, 地理学博士, 生态学博士后, 副研究员, 主要从事交通运输行业环境、能源、自然灾害、温室气体和大气污染物排放等
方面的研究。E-mail: jichenghe@gmail.com

何吉成. 基于生命周期的松通高速公路碳排放估算[J]. 生态科学, 2014, 33(4): 813−817.
HE Jicheng. Estimation of the CO2 emission from Songyuan-Tongyu expressway during its life cycle[J]. Ecological Science, 2014,
33(4): 813−817.

基于生命周期的松通高速公路碳排放估算
何吉成
交通运输部规划研究院环境资源所, 北京 100028

【摘要】 基于车辆的交通量预测数据和不同类型车辆的 CO2 排放因子, 定量估算了松通高速公路生命周期中运营阶段
的碳排放量, 鉴于之前的研究成果, 进而估算了高速公路整个生命周期中的碳排放量。结果表明, 松通高速公路每年
车辆的 CO2 排放量为 19.69 万 t, 排放量在车型分配上以大型车居多, 占总量的 50.6%; 在燃油类型分配上以柴油车居
多, 占总量的 55.5%。松通高速公路在 30 年的生命周期中将共排放 658.09 万 tCO2, 其中运营阶段车辆排放 590.7 万
tCO2, 占总量的 89.8%; 筑路建材生产、公路建造、公路养护和废弃拆除 4 个阶段共排放 67.39 万 tCO2, 占总量的 10.2%。

关键词：高速公路; 碳排放; 生命周期; CO2
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.04.029 中图分类号：X37 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)04-813-05
Estimation of the CO2 emission from Songyuan-Tongyu expressway during its
life cycle
HE Jicheng
Division of Environment and Resources Research, Transport Planning and Research Institute, Ministry of Transport, Beijing
100028, China
Abstract: In this paper, based on the traffic volume forecast data and vehicular CO2 emission factors of various vehicle
categories, CO2 emission from the Songyuan-Tongyu expressway during its life cycle was estimated. The results showed that
the CO2 emission from vehicles was 196.9 thousand t, in which large size vehicles accounted for 50.6% and diesel vehicles
accounted for 55.5%. During its 30 years life cycle, the total CO2 emission from the Songyuan-Tongyu expressway would be
6.5809 million t, in which the CO2 emission from vehicles in the expressway service stage would be 5.907 million t
(accounting for 89.8%), and the CO2 emission from the manufacturing stage of construction materials, construction stage,
maintenance stage and demolition stage would be 0.6739 million t (accounting for 10.2%).
Key words: expressway; carbon emission; life cycle; CO2
1 引言
高速公路是国民经济和社会发展的重要基础设
施, 在促进沿线地区经济发展、资源开发、区域合
作等方面发挥着重要作用。随着经济的快速发展,
我国高速公路规模不断增长, 截止到 2011 年底, 全
国高速公路已达 8.49×104 km, 已有 14 个省份的高
速公路里程超过 3 000 km[1]。根据国家《交通运输
“十二五”发展规划》[2], 到 2015 年, 我国高速公
路规模将达到 10.8×104 km, 因此未来一段时期仍是
高速公路快速建设时期。高速公路建设造成的水环
境影响及水土流失问题日益受到重视[3,4], 但目前环
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境影响评价工作对公路建造、养护、拆除与回收利
用整个过程的资源、能源消耗及环境排放却鲜有分
析, 为此尚春静等人[5]采用生命周期评价方法定量
评估了高速公路建造、维护、拆除和回收各生命周
期阶段的能源消耗和环境负荷。在高速公路的大气
环境影响方面, 人们主要关注高速公路车辆的 CO、
HC 和 NOx 等大气污染物排放问题[6,7], 但对碳排放
问题关注较少。
在 2009 年哥本哈根气候变化大会召开之前, 中
国政府明确提出了未来减缓温室气体排放的行动目
标, 即 2020 年单位国内生产总值 CO2 排放比 2005
年下降 40%—45%[8]。在 2011 年 12 月德班气候大会
召开之际, 国务院印发了《“十二五”控制温室气体排
放工作方案》, 方案要求到 2015 年全国单位国内生
产总值 CO2排放比 2010 年下降 17%[9]。交通是我国
最主要的三大耗能领域之一, 因此, 快速发展的中
国公路交通行业也面临着温室气体减排任务的巨大
压力, 但迄今为止, 仍缺乏高速公路碳排放估算的
相关研究。高速公路的建设、运营、养护和拆除需
要消耗大量的资源和能源, 每个环节均会产生碳排
放。生命周期评价(Life Cycle Assessment, LCA)作为
一种新兴的环境管理工具, 旨在对产品、生产工艺
或活动整个生命周期过程中的资源消耗和环境排
放进行量化, 寻求改善环境影响的机会[10], 也被称
为“从摇篮到坟墓”的评价方法。本文以拟建的松通
高速公路为例, 运用生命周期评价方法, 定量分析
高速公路整个生命周期中的 CO2排放, 包括筑路建
材生产、公路建造、使用运营、公路养护和废弃拆
除 5 个阶段的排放, 为指导我国高速公路“建、管、
运、养、拆”过程中的资源节约、节能减排工作提
供参考。
2 松通高速公路概况
松原至通榆高速公路(简称松通高速公路)全长
204.40 km, 位于吉林省松原市的前郭县、白城市的
乾安县和通榆县境内, 路线东起前郭县大广高速拐
脖店互通立交, 西止于喇嘛仓水库北侧的吉林省和
内蒙古自治区交界处(图 1)。线路设计速度 100 km/h,
四车道, 路基宽度 26 m, 全线无隧道, 有大桥 4 座、
中桥 6 座、小桥 15 座、互通立交 11 处。项目永久
占地 1 586.782 hm2, 临时占地 585.84 hm2, 工程预
计 2013 年开工。该条公路是《吉林省高速公路网规
划》中“横一线”的组成路段, 是连接松原市、前
郭县、乾安县、通榆县及内蒙古地区的重要纽带, 作
为吉林省西部地区的一条横贯东西的干线公路, 也
是国家和东北地区骨架高速公路网的重要补充。
3 估算方法
高速公路生命周期中的碳排放来自于筑路建材
生产、公路建造、使用运营、公路养护和废弃拆除
5 个阶段, 其中公路使用运营阶段的碳排放来自车
辆排放, 其它 4 个阶段的碳排放均与公路建管养
拆等活动有关。生命周期内 CO2 总排放量计算公
式如下:
( )l cP P L P n= × + × (1)
式中: P 为生命周期内的 CO2 总排放量(104t); Pl 为单

图 1 松通高速公路线路位置图
Fig. 1 The location of Songyuan-Tongyu expressway
4 期 何吉成. 基于生命周期的松通高速公路碳排放估算 815
位长度高速公路建管养拆等活动导致的 CO2 年排
放量(104 t/km); L 为高速公路长度(km), 此处取
204.40 km; Pc为公路生命周期内通行车辆的 CO2 年
排放量(104t); n 为高速公路的生命周期长度(年)。
高速公路的使用年限一般为 20—30 年, 考虑到
当前新材料、新工艺、新技术在高速公路建管养中
的使用, 在本研究中, 生命周期长度取 30 年。根据
尚春静等人[5]的研究, 每年每公里 4 车道高速公路
在建材生产、建造、养护和拆除阶段产生的 CO2 总
排放量是 109.89 t, 因此本研究中 Pl 取 1.099×10−2。
Pc的计算公式如下:
c kP P=∑ (2)
3
1
6
( )
10
j qj j cj k
j
k
Q A C A L
P =
× + × ×
=
∑
(3)
式中, Pk为高速公路的 k 区段车辆 CO2年排放量(104t),
Qj为燃烧汽油的 j类车CO2排放因子(g·km−1·辆−1), Aqj
为燃烧汽油的 j类车年车流量(104辆·年−1), Cj为燃烧
柴油的 j 类车 CO2 排放因子(g·km−1·辆−1), Acj 为燃烧
柴油的 j 类车年车流量(104辆·年−1), j=1, 2, 3, 分别表示
小型车、中型车和大型车, Lk为 k 区段的长度(km)。李
伟等人[11]采用MOBILE5 模式结合燃烧化学平衡获得
了我国不同类型车辆 CO2 排放因子, 其中小型、中型
和大型汽油车的排放因子分别为: 149.28 g·km−1·辆−1、
261.58 g·km−1·辆−1和 519.99 g·km−1·辆−1小型、中型和
大型柴油车的排放因子分别为: 181.35 g·km−1·辆−1、
533.04 g·km−1·辆−1 和 736.47 g·km−1·辆−1。根据交通调
查, 目前我国高速公路上行驶的车辆中, 小型车中
使用汽油的较多, 大型车中使用柴油的居多, 在本
研究中, 设定小型车中有 80%为汽油车、20%为柴油
车, 中型车中汽油车和柴油车各占 50%, 大型车中
有 10%为汽油车、90%为柴油车。
4 生命周期中的 CO2 排放
4.1 车流量的估算
项目工可报告预测了 11 个区段的近期、中期和
远期的标准车车流量, 选取中期的年车流量作为高
速公路生命周期内的年均车流量较为合理。根据各
类车辆的标准车折算系数[12]和沿线 S302 公路通行
车辆构成比例可算得各区段小型车、中型车和大型
车的年通行数量, 再根据小、中、大三种车型中汽
油车和柴油车比例, 可以得到各区段不同车型和燃
油类型的年车流量(表 1)。
4.2 车辆 CO2 年排放量的估算
基于各区段不同车型和燃油类型车辆的年流量
(表 1), 由公式(3)可估算出松通高速公路运营期间
各区段车辆的CO2 年排放量(表 2)。从表 2 可以看出,
松通高速公路每年车辆的CO2排放量达到 19.69万t。
在 11 个区段中(图 2), 大布苏至通榆东区段的排放
量最大, 为 2.85 万t, 占全线总排放量的 15%, 其次

表 1 松通高速公路车辆通行数量
Tab. 1 The traffic volumes of Songyuan-Tongyu expressway
小型车车流量(104辆/年) 中型车车流量(104辆/年) 大型车车流量(104辆/年)
区段 长度 (km) 汽油车 柴油车 汽油车 柴油车 汽油车 柴油车
起点-让字 20.772 192.72 48.18 23.25 23.25 8.03 72.34
让字-乾安 22.105 191.41 47.85 23.1 23.07 7.99 71.87
乾安-泥林 20.839 177.72 44.42 21.46 21.43 7.41 66.72
泥林-大布苏 21.215 177.35 44.35 21.39 21.39 7.41 66.58
大布苏-通榆东 27.519 176.15 44.06 21.24 21.24 7.34 66.14
通榆东-通榆北 9.495 154.36 38.58 18.62 18.62 6.42 57.96
通榆北-孟家枢纽 5.535 154.14 38.54 18.62 18.58 6.42 57.85
孟家枢纽-乌兰花 20.172 145.96 36.5 17.63 17.59 6.1 54.79
乌兰花-兴隆山 24.008 139.14 34.78 16.79 16.79 5.8 52.23
兴隆山-同发 23.861 133.74 33.43 16.13 16.13 5.58 50.22
同发-终点 8.879 128.26 32.08 15.48 15.48 5.37 48.14

816 生 态 科 学 33 卷
表 2 松通高速公路不同车型和燃油类型车辆 CO2年排放量(104 t⋅a–1)
Tab. 2 Annual CO2 emission from vehicles with different size categories and fuel types in Songyuan-Tongyu expressway(104 t·a–1)
小型车排放量 中型车排放量 大型车排放量
区段
汽油车 柴油车 汽油车 柴油车 汽油车 柴油车
起点-让字 i 0.6 0.18 0.13 0.26 0.09 1.11
让字-乾安 0.63 0.19 0.13 0.27 0.09 1.17
乾安-泥林 0.55 0.17 0.12 0.24 0.08 1.02
泥林-大布苏 0.56 0.17 0.12 0.24 0.08 1.04
大布苏-通榆东 0.72 0.22 0.15 0.31 0.11 1.34
通榆东-通榆北 0.22 0.07 0.05 0.09 0.03 0.41
通榆北-孟家枢纽 0.13 0.04 0.03 0.05 0.02 0.24
孟家枢纽-乌兰花 0.44 0.13 0.09 0.19 0.06 0.81
乌兰花-兴隆山 0.5 0.15 0.11 0.21 0.07 0.92
兴隆山-同发 0.48 0.14 0.1 0.21 0.07 0.88
同发-终点 0.17 0.05 0.04 0.07 0.02 0.31

是让字-乾安区段, 为 2.48 万 t, 通榆北至孟家枢纽
区段的排放量最小, 只有 0.51 万 t, 不到总排放量的
3%。在年总排放量中, 大型车排放最多, 达到 9.97
万 t, 占总量的 50.6%, 其次是小型车, 为 6.51 万 t,
占总量的 33.1%, 中型车最少, 只有 3.21 万 t, 只占
总量的 16.3%(图 3)。在年总排放量中, 柴油车排放
多于汽油车, 前者排放 12.9 万 t, 占总量的 55.5%,
后者只排放了 6.79 万 t, 占总量的 34.5%(图 3)。
4.3 高速公路生命周期中的 CO2 总排放量
通过公式(1)和(2)即可估算出松通高速公路整

图 2 松通高速公路各区段车辆年 CO2排放量
Fig. 2 Annual CO2 emission from vehicles running in
different spans in Songyuan-Tongyu expressway

图 3 松通高速公路小型、中型和大型车辆年 CO2排放量
Fig. 3 Annual CO2 emission from small, middle and large
size vehicles in Songyuan-Tongyu expressway
个生命周期中的碳排放量, 在 30 年的生命周期中,
该路段共排放 658.09 万tCO2, 其中运营阶段的车辆
共排放 590.7 万tCO2, 占总量的 89.8%; 筑路建材生
产、公路建造、公路养护和废弃拆除 4 个阶段共排
放 67.39 万tCO2, 占总量的 10.2%。
5 讨论与结论
5.1 讨论
本研究未考虑桥梁、立交、管理处、服务区、
养护工区、停车区、收费站等附属设施工程, 如果
考虑上述附属工程, 单位长度的高速公路生命周期
碳排放量会有所增加, 从这方面来看本研究估算结
果偏低一些。但是, 在高速公路建设过程中, 会有相
应的景观绿化工程, 如边坡绿化、中央分隔带绿化、
4 期 何吉成. 基于生命周期的松通高速公路碳排放估算 817
以及服务区、停车区、养护工区的绿化工程等, 在
高速公路生命周期内, 这些用于绿化的植被均会吸
收一定数量的 CO2, 综合以上两方面因素考虑, 本
研究的估算结果基本可信。
车辆排放因子是计算车辆 CO2 排放的基础, 我
国对不同燃料类型和车型的机动车在不同年份实行
了不同的污染物排放控制标准[13], 高速公路上同一
车型和燃料类型的车辆其排放标准也多种多样, 因
此其 CO2 实际排放因子彼此差异较大, 在本研究中
采用的是同一车型和燃料类型车辆的平均 CO2排放
因子, 这会给估算结果带来了一定的偏差。加上本
文是基于预测的车流量来估算的, 在高速公路实际
使用运营期间, 每年实际的车流量会比预测值有所
出入, 考虑到今后更为严格的机动车排放标准的实
施, 以及低标准机动车的不断淘汰和车辆使用过程
发动机劣化等因素的影响, 因此本文结果只是一个
粗略的估算。
5.2 结论
松通高速公路每年车辆的CO2 排放量为 19.69
万t, 年总排放量在车型分配上, 以大型车居多, 占
总量的 50.6%, 在燃油类型分配上以柴油车居多,
占总量的 55.5%。松通高速公路在 30 年的生命周期
中共排放 658.09 万tCO2, 其中运营阶段的车辆共排
放 590.7 万tCO2, 占总量的 89.8%; 筑路建材生产、
公路建造、公路养护和废弃拆除 4 个阶段共排放
67.39 万tCO2, 占总量的 10.2%。
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