摘 要

随着我国城市化进程加快，所产生的建筑废弃物规模越发巨大。建筑废弃物大多组份里都含有重金属离子，传统的填埋方式浪费了大量天然建材资源，还对土壤、大气和水环境造成了巨大影响。论文以华中某市为研究区域，拟按建筑废弃物分为新建、拆除和装修三个阶段，在对统计数据等文献资料进行数据收集的基础上展开关于建筑废弃物处理、产生特性及各组分中镉、铅、铬、铜四种重金属离子含量测定的调研分析。主要结果如下：

（1）拆除阶段建筑废弃物产生量达到了建筑发废弃物总量的96%，是建筑废弃物的主要来源阶段；

（2）混凝土、砖块、砂浆等组分占建筑废弃物的80%-90%，是建筑废弃物的主要成分；

（3）装修阶段建筑废弃物虽然产量少，但是组分却最为复杂，重金属含量也比其他阶段高含量得多；

（4）建筑废弃物中的铜Cu和镉Cd均值分别只有31.5mg/kg，0.54mg/kg远小与二类建设用地的筛选值（分别为18000mg/kg和65mg/kg），环境污染风险可以忽略；

（5）拆除阶段各组分铅Pb含量对环境影响可忽略，但装修阶段线管和塑料中的Pb含量（817mg/kg）却超出了筛选值（800mg/kg），线管中Pb含量（5187mg/kg）分严重超出了管制值，对环境表现出严重危害风险；

（6）拆除和装修阶段几乎所有组分铬Cr含量都超过了筛选（5.7mg/kg），其中两个阶段的玻璃中铬Cr含量严重超过了管制值，会对人体健康产生不可接受的危害，也应该加加强其资源化和无害化管理；

（7）评估四种金属对土壤污染风险程度依次是：Cr gt; Pb gt; Cu gt; Cd。

以上结果可为该市建筑废弃物的减量化、资源化和无害化的管理及污染风险管控提供数据支撑。

关键词：建筑废弃物；重金属；土壤污染；组成成分

Abstract

With the acceleration of urbanization in China, the scale of construction waste is becoming larger and larger.

Most of the components of construction waste contain heavy metal ions, the traditional landfill method wastes a lot of natural building materials resources, but also has a great impact on the soil, atmosphere and water environment.

Taking a city in central China as the research area, this paper intends to be divided into three stages: new construction, demolition and decoration according to the construction waste.

On the basis of data collection of statistical data and other literature, this paper makes an investigation and analysis on the treatment and production characteristics of construction waste and the determination of cadmium, lead, chromium and copper in each component.

The main results are as follows:

(1) In the demolition stage, the production of construction waste reaches 96% of the total amount of construction waste, which is the main source of construction waste.

(2) Concrete, brick, mortar and other components account for 80% to 90% of construction waste, which are the main components of construction waste.

(3) Although the output of construction waste in decoration stage is less, but the composition is the most complex, and the content of heavy metal is much higher than that in other stages.

(4) The average values of copper (Cu) and cadmium (Cd) in construction waste are only 31.5 mg / kg, 0.54mg / kg and the screening values of the second type of construction land (18000mg/kg and 65mg/kg, respectively). The risk of environmental pollution can be ignored.

(5) The influence of lead and lead content on the environment can be ignored in the demolition stage, but the (Pb) content (817mg/kg) in the pipe and plastic exceeds the screening value (800mg/kg), and the (Pb) content (5187mg/kg) in the pipe seriously exceeds the control value. It shows the risk of serious harm to the environment.

(6) The chromium (Cr) content of almost all components in the demolition and decoration stage exceeds the screening (5.7mg/kg), and the chromium (Cr) content in the glass in the two stages seriously exceeds the control value, which will cause unacceptable harm to human health.

(7) The order of risk of soil pollution caused by four metals was Cr gt; Pb gt; Cu gt; Cd.

Its resource utilization and harmless management should also be strengthened.

Keywords: construction waste, heavy metal, soil pollution, composition

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 建筑废弃物的来源和分类 1

1.3 建筑废弃物对环境的危害 2

1.3.1 对土壤环境的危害 2

1.3.2 对水环境的危害 3

1.3.3 对大气环境的危害 3

1.3.4 对社会的影响 4

1.4 研究目的及意义 4

1.5 国外研究现状 4

1.6 我国可以借鉴的经验 5

第2章 材料和方法 7

2.1 研究方法 7

2.1.1 采样 7

2.1.2 预处理 7

2.2 试剂与仪器 9

2.3 检测方法 9

第3章 结果分析与讨论 11

3.1 华中某市建筑垃圾中各阶段产生量占比分析 11

3.2华中某市建筑废弃物各组分产生特性分析 11

3.2.1 不同区域新建建筑废弃物成分对比 12

3.2.2不同区域拆除建筑废弃物成分对比 13

3.2.3不同区域装修建筑废弃物成分对比 14

3.2.4 小结 15

3.3 拆除和装修阶段各组分重金属含量分析 15

3.3.1 拆除和装修阶段各组分Cd含量分析 16

3.3.2 拆除和装修阶段各组分Cu含量分析 17

3.3.3 拆除和装修阶段各组分Cr含量分析 18

3.3.4 拆除和装修阶段各组分Pb含量分析 19

3.3.5 建筑废弃物对农用地污染风险分析 20

3.3.6 小结 21

3.5 四种重金属离子比较 21

第4章 建筑废物的处理 23

4.1提高资源化利用率 23

4.1.1 预处理 23

4.1.2 各类可回收利用的组分重新利用 23

4.2从源头减量 27

4.2.1 从技术层面 27

4.2.2 从管理层面 28

第五章 结论 29

参考文献 III

致 谢 VI

第1章 绪论

1.1 研究背景

改革开放四十年来，我国的城市化建设取得了空前的发展。城市化进程在不断加快，城市规模也在不断扩大，所产生了越来越多的建筑废弃物。根据中国工程院报告，我国每年建筑垃圾的产量占城市垃圾总量的30%-40%^[1]。据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国建筑垃圾处理行业发展前景与投资战略规划分析报告》测算，2017年我国建筑行业已经产生了23.79亿吨建筑废弃物，较2001年的2.97亿吨增长了将近7倍之多。此外，房地产作为房屋建筑中最重要的类型，其开发的整个过程中都会产生大量的建筑垃圾，包括前期房屋的拆迁、土地的整理、地基的挖掘、工程施工以及后期的竣工装修，无论何种阶段施工量都比较大，因此产生的垃圾量也会是一个巨额数字。然而从2001-2014年我国房地产开发投资总额与GDP的比值呈现逐年上升的态势，从2001年的5.79%提升到2014年的14.93%，增加了近10个百分点。虽然2017年有所下降，但建筑废弃物的产量依然令人叹为观止。据住建部公布的最新规划，到2020年中国还将新建住宅300亿平方米，建筑废弃物的产量至少要增长到到50亿吨^[2]。

数量如此庞大的建筑废弃物无论是对环境还是对社会都造成了巨大的影响，如何将其有效处理显然已经成为一个巨大难题。早先时候我国政府及相关部门就这一现状制定了一些相关法规及政策， 《城市建筑垃圾和工程渣土管理规定》 、《城市建筑垃圾管理规定》 等都特别鼓励建立建筑废弃物填埋处理厂等手段对建筑废弃物进行处理。这种方法在当时能够将建筑废弃物带来的环境和能源负面影响减小并使其得到有效管控。但是随着城市化的发展和建筑废弃物数量的增多，对建筑废弃物进行填埋的弊端也越来越突出。一方面，传统粗放式堆填方式会占用大量宝贵的土地资源。有些地方缺乏严格管理，直接将建筑废弃物堆放在工地周边或运到乡下倾倒，加剧了我国人多地少的矛盾；另一方面，简单粗放地填埋方式使得建筑垃圾未经分类回收就直接被填埋导致大量建筑材料资源被浪费；再者，无论是填埋还是露天堆放，长时间的日晒雨淋使得建筑废弃物中有害物质分解释放，渗入土壤和附近水体或飘散在空气中，对环境造成巨大影响；同时建筑废弃物随处堆放不论是对市容市貌还是相逢村容来说都产生了巨大的影响。国内如此，华中某市的情况亦已不容乐观。因此寻求适合将其资源化、减量化、无害化的处理方式已经刻不容缓。

1.2 建筑废弃物的来源和分类

对于建筑废弃物，世界上各个国家给出的定义不都一致。日本将其视作“建筑副产品”；德国将建筑废弃物分为土方开挖产生的渣土、废弃建材、道路建造与维修过程中产生的建筑垃圾以及建筑施工现场产生的建筑垃圾四类；美国环保署将其称为“拆建物料”。根据我国CJJ 134 － 2009《建筑垃圾处理技术规范》将建筑垃圾定义为:对各类建筑物和构筑物及其辅助设施等进行建设、改造、装修、拆除、铺设等过程中产生的各类固体废物，主要包括渣土、废旧混凝土、碎砖瓦、废沥青、废旧管材、废旧木材等^［3］。

建筑废弃物的分类方法有很多，但目前还没有全球统一的分类标准。按其可资源化程度：能直接利用的材料、可资源化再利用的材料以及没有利用价值的废料三种；按其是否被污染、本身是否含有有毒有害物质：一般建筑废弃物和危险建筑废弃物两种；根据《城市建筑垃圾和工程渣土管理规定》将建筑废弃物从来源上来分主要可分土地开挖、道路开挖、旧建筑物拆除、建筑施工、建材生产五大类^[4]。因为不同阶段的建筑废弃物的产生量和其组成成分有很大差异，因此将建筑废弃物按新建、装修、拆除三个产生阶段对建筑废弃物进行分类较为妥当^[5]：

（1）新建建筑产生的建筑废弃物，包括改造扩建和新建房屋产生的废弃砖头、石块、混凝土、灰浆等以及土地道路开挖产生的泥土、沥青等建筑废弃物；

（2）老旧或者需要违规不合规范的建筑和道路等的拆除或倒塌产生的建筑废弃物；

（3）新建筑装修或旧建筑翻修时产生的建筑废弃物，包括各种建筑装修材料的废料废渣。

1.3 建筑废弃物对环境的危害

建筑废弃物具有数量大、组分多、性质复杂等特点。建筑废弃物污染环境的途径和形式多样且复杂。而且建筑废弃物一般还有时间特性，即随着堆积存放的时间越长，其中的可资源化成分达到一定年限便受限于科技技术原因不能再利用。同时随着时间推移，废砂浆和混凝土块中含有的大量水合硅酸钙和CaOH会使渗滤液呈碱性；在厌氧条件下废石膏中含有的大量SO₄^2-会转化成HS；废报纸和废木材溶出的木质素和单宁酸会分解生成挥发性有机酸；废金属料可使渗滤液中含有大量重金属离子。随着大量有毒有害物质渗出，不仅会污染土壤和水环境，其中也会产生有毒有害气体影响大气环境。

1.3.1 对土壤环境的危害

1.3.1.1 侵占土地

我国目前产生的建筑废物基数庞大，而且还有在不断增长的趋势。面对这令人触目惊心的建筑废弃物群，我国目前最主要的处理方式还是填埋，且不说其填埋率尚不足10%，光就填埋本身来说，也会占用大量土地资源。况且，我国目前大多数建筑废弃物是未将处理直接被运送至郊区堆放。据估计，每有1万吨建筑废弃物堆积被随意堆放就要要占用约1亩的土地，可想而知，我国土地资源正处在何种艰难的困境。不由分说，我国人多地少的矛盾必然会被加剧。

1.3.1.2 破坏土壤

建筑废弃物的数量庞大，成分复杂，长时间堆放所分解释放出的各种化学有机物，酸类碱类物质以及汞、砷、铬、锰等各种重金属物质随着雨水渗入土壤后，对土壤造成的影响也最为巨大。而来自于装修行业以及化工、冶金、轻工等企业的建筑废弃物中有毒有害物质含量更多，这些有毒有害物质渗入土壤，植物很容易就将其吸收富集并富集与体内，若是被人或动物食用，将会对人畜的安全造成巨大危害。此外，有些物质抑制植物吸收和生长，土壤微生物活动，破坏土壤生态平衡，严重时还会直接导致植物死亡。而且，就算后来建筑废弃物被转移，对已经被污染的土壤进行修复也是十分困难而且必然耗资巨大。

1.3.2 对水环境的危害

那些化学物质、重金属等有毒有害物质不仅会对土壤环境产生影响，同样也会渗入附近水体对水环境产生危害。些有机物会被因为水体自净作用而降解，但是多数有机污染物、金属、非金属、重金属物质却可以对水体造成持久性影响。这些物质同样也会在鱼类和水草等动植物体内富集，若人类食用此类水产品或是引用这种水，健康也会受到影响。若果这些污染物质浓度足够大的话可以破坏水中生态平衡，直接对水中生物起到毒害作用，使水产业受到灭顶之灾。

1.3.3 对大气环境的危害

1.3.3.1 扬尘

在建筑施工过程、建筑废弃物运输、堆放过程，由于操作和管理不当都是会产生大量的扬尘的。扬尘不仅影响人们的生活，更是促成雾霾的重要因素之一。建筑扬尘中含有二氧化硅、碳酸钙、氧化铁、氧化铝等有害颗粒污染物，在雾天时容易悬浮在空气中发生化学反应催化雾霾的形成^[6]。雾霾作为八大公害之一，不仅危害着人类和其他生物的健康，更是会对气候、环境、经济等方面造成显著的负面影响^[7]。因此加大扬尘治理力度是当前减少雾霾、改善空气质量的关键^[8]。

1.3.3.2 焚烧产生废气

在施工现场可能有着很多不文明的施工现象，随意焚烧废弃物就是其一，而且这种现象极为普遍。有时候为了方便，直接在施工现场焚烧废弃物中的例如油毡、橡胶、塑料、废旧木材等可燃物，会产生许多有毒有害气体，甚至会产生二噁英。这些气体进入大气会参与到温室效应、酸雨等公害作用中，对大气环境造成巨大危害。

1.3.3.3 建筑废弃物分解产生废气

长时间堆放会使建筑废弃物发生化学作用以及分解，其中有机成分会在微生物作用下产生反应。石膏中的SO₄^2-会因为厌氧转化为有臭鸡蛋味道的HS，木质素和单宁酸会因为废纸板和木材在厌氧条件下反应而溶出，并分解成挥发性有机酸。来源于装修行业以及化工、轻工等行业的建筑废弃物本身携带有的有毒有害气体也会逐渐释放，使区域内空气质量逐渐恶化。

1.3.4 对社会的影响

社会上的不文明施工，将建筑废弃物随处堆放，占用城市有限的空间，损害城市绿地，与城市整体不协调，影响交通。而且，不论是不合理的对进驻废弃物进行转运，导致部分物块散落在道路上，还是现场施工过程管理不规范导致扬尘以有气味的气体产生、对泥浆处理不当导致流到工地外，对居民的生活影响都是十分巨大的，还严重破坏城市市容市貌。

1.4 研究目的及意义

华中某市产生的建筑废弃物规巨大，但其资源化回收利用率目前仅达到了10%。深究原因不难发现该市建筑行业只重视建筑建设的速度和质量，而对于从源头减少建筑废弃物的产生量以及绿色施工的意识与管理观念非常薄弱。加之，受限于技术与资金方面的困扰，缺少政府的引导与扶持，该市建筑废弃物处理行业也在艰难中度日。本研究对华中某市建筑废弃物的产生情况进行调研分析，将建筑废弃物按照产生的阶段分为新建、拆除、装修三个产生阶段。对三个阶段所产生的建筑废弃物总量以及组成成分进行对比分析，分析其产生特性。对各阶段的各组分物质中镉、铬、铜、铅四种重金属含量用原子吸收分光光度法进行测定，分析各组分的污染特性。用数据的形式向大家展示建筑废弃物对环境以及对人类本身的危害，以引起人们对将建筑废弃物资源化和无害化处理的重视。同时结果可为该市建筑废弃物的减量化、资源化和无害化的管理及污染风险管控提供数据支撑。

1.5 国外研究现状

纵观国外发达国家，他们较早开始探讨治理之策，他们治理建筑废弃物的思路基本一致。即，明确建筑垃圾管理目标，并通过加强立法、采用经济政策、完善处理和资源化利用产业链，一方面，在源头加强设计和施工管理，提高建筑废弃物重新效率，减少企业产生与排放量；另一方面，加强政府的引导与经济、技术支持、建立健全法律法规，通过分类回收等方式对已产生的建筑废弃物实现最大的资源化 ^[10]。

美国很早就实现了政府倡导和企业自律相结合（即ppp模式），用法律鼓励与引导相关企业对建筑废弃物资源化进行研究，在源头牢牢将废弃物的产生量限制住 ^[11]。他们很早就对建筑废弃物实施了“四化原则”，提出的三级利用模式对建筑废弃物进行严格细致地分类和分选回收利用使得资源被最大化地保留，回收利用率接近100%。