12.1生命周期評價概述11.2生命周期評價原則11.3生命周期評價內(nèi)容11.4案例分析第12章生命周期評價12.1生命周期評價的概述“從搖籃到墳?zāi)埂?2.1.1概念生命周期評價(LifeCycleAssessment)是指對產(chǎn)品從最初的原材料采掘到原材料生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品使用以及產(chǎn)品用后處理的全過程(即所謂的從搖籃到墳?zāi)?進(jìn)行跟蹤和定量分析與定性評價。12.1.2生命周期的發(fā)展P2481.思想萌芽階段(60年代末，70年代初)生命周期評價研究開始的標(biāo)志是在1969年由美國中西部資源研究所(MRI)所開展的針對可口可樂公司的飲料包裝瓶進(jìn)評價的研究。2.學(xué)術(shù)探討階段(70年代中到80年代末)在70年代，環(huán)境問題的核心是能源問題。一方面開始意識到化石燃料將會用盡，必須進(jìn)行資源保護(hù)，另一方面認(rèn)識到能源生產(chǎn)是污染物主要排放源，因此這一時期的資源與環(huán)境狀況分析(REPA)研究普遍也采用了能源分析方法。3.廣泛關(guān)注，迅速發(fā)展階段(80年代末以后)隨著區(qū)域性與全球性環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，以及全球環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展思想的普及以及可持續(xù)行動計(jì)劃的興起，大量的REPA研究重新開始，公眾和社會也開始日益關(guān)注這種研究的結(jié)果。1990年由“國際環(huán)境毒理學(xué)與化學(xué)學(xué)會(SETAC)”首次主持召開了有關(guān)生命周期評價的國際研討會。在該會議上首次提出了“生命周期評價(LifeCycleAssessment，LCA)”的概念。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對LCA的定義是：匯總和評估一個產(chǎn)品（或服務(wù)）體系在其整個生命周期間的所有投入及產(chǎn)出對環(huán)境造成的和潛在的影響的方法。國際環(huán)境毒物學(xué)和化學(xué)學(xué)會對LCA的定義是：通過對能源、原材料消耗及廢物排放的鑒定及量化來評估一個產(chǎn)品、過程或活動對環(huán)境帶來的負(fù)擔(dān)的客觀方法。12.1.2生命周期的發(fā)展P248（ISO14040，1997）：對產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)整個生命周期中，與產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)功能直接相關(guān)的環(huán)境影響、物質(zhì)和能源的投入產(chǎn)出進(jìn)行匯集和測定的一套系統(tǒng)方法。（SETAC，1993）：生命周期評價是一個客觀過程，它通過識別和量化能源和資源消耗以及環(huán)境中的廢物排放來評估與某產(chǎn)品、工藝或活動相關(guān)的環(huán)境負(fù)荷。其目的在于評估能量和物質(zhì)利用以及廢物排放對環(huán)境的影響，尋求改善環(huán)境影響的機(jī)會以及如何利用這種機(jī)會。該評價包括產(chǎn)品、工藝或活動的整個生命周期，即包括材料的開采和加工、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、維護(hù)、再循環(huán)及最終處置等。12.1.2生命周期的發(fā)展P248生命周期評價的基本結(jié)構(gòu)（SETAC1993)定義目標(biāo)確定范圍影響評價改善評價清單分析12.1.2生命周期的發(fā)展P24812.1.2生命周期的發(fā)展P248LCA實(shí)施步驟（ISO14040，1997）

ISO14040標(biāo)準(zhǔn)將生命周期評價的實(shí)施步驟分為目標(biāo)和范圍定義、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋四個部分，如圖所示。12.2生命周期評價的原則12.2.1應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價方法（ＥＩＡ）是用于一定地理位置上工程項(xiàng)目的環(huán)境影響評價，它不適用于評估不同產(chǎn)品對環(huán)境的影響，即使勉強(qiáng)使用，也是將焦點(diǎn)聚于末端污染評價上，把產(chǎn)品使用后廢棄階段產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷，作為衡量該產(chǎn)品對環(huán)境影響大小的標(biāo)準(zhǔn)，對于產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的環(huán)境管理也僅集中于生產(chǎn)過程末端所產(chǎn)生的污染物。ＬＣＡ應(yīng)用主要在三個層面上：工業(yè)企業(yè)部門、政府環(huán)境管理部門和國際組織、消費(fèi)者。12.2.2評價方法

（1）柏林工業(yè)大學(xué)的半定量法柏林工業(yè)大學(xué)的Fleisher教授等在2000年研究的LCIA方法,通過綜合污染物對環(huán)境的影響程度和污染物的排放量,對產(chǎn)品的生命周期進(jìn)行半定量的評價方法。該方法首先要確定排放特性的ABC評價等級和排放量的XYZ評價等級,其影響程度中,A為嚴(yán)重,如致畸、致癌、致突的“三致”物質(zhì)及毒性強(qiáng)的各類物質(zhì);B為中等,如碳氧化物、硫氧化物等污染物;C為影響較小,可忽略的污染物.12.2.2評價方法

排放量的XYZ分級根據(jù)是排放量低于總排放量的25%,定義為Z;位于25%～75%之間,定義為Y;大于75%,則定義為X.每種排放物質(zhì)都賦予其對大氣、水體及土壤三種環(huán)境介質(zhì)的ABC/XYZ值.如果無法獲得某種環(huán)境介質(zhì)的排放數(shù)據(jù),則其ABC/XYZ值由專家確定.對每種環(huán)境介質(zhì)分別確定最嚴(yán)重的ABC/XYZ值(潛在環(huán)境影響最大的排放物質(zhì)),其程度呈遞減:AX>AY=BX>AZ=BY>BZ>CX=CY=CZ.根據(jù)生命周期的每個過程排放到大氣、水體及土壤中ABC/XYZ值最高的物質(zhì)進(jìn)行分類,所有類別的值都通過表1的加權(quán)矩陣集中,得到最后的結(jié)論—名為AXair當(dāng)量的單值指標(biāo).在此矩陣中,大氣污染物的權(quán)重值較高,由于污染物經(jīng)常沉積到水體和土壤中,可能對其產(chǎn)生影響.12.2.2評價方法12.2.2評價方法

（2）貝爾實(shí)驗(yàn)室的定性法該法將產(chǎn)品生命周期分為5個階段:原材料加工、產(chǎn)品生產(chǎn)制作、包裝運(yùn)銷、產(chǎn)品使用以及再生處置.相關(guān)環(huán)境問題歸成5類:原材料選擇、能源消耗、固體廢料、廢液排放和廢氣排放,由此構(gòu)成一個5×5的矩陣。其中的元素評分為0～4,0表示影響極為嚴(yán)重,4表示影響微弱,全部元素之和在0～100之間。評分由專家進(jìn)行,最終指標(biāo)稱為產(chǎn)品的環(huán)境責(zé)任率R,則有：

式中,mi,j為矩陣元素值,其中i為產(chǎn)品的生命周期階段數(shù);j為產(chǎn)品的環(huán)境問題數(shù).R以百分?jǐn)?shù)表示,其值越大表明產(chǎn)品的環(huán)境性能越好.12.2.2評價方法

例如,我國早點(diǎn)市場使用的餐具通常有四種:Ⅰ聚苯乙烯發(fā)泡餐具、Ⅱ高密度聚乙烯塑料餐具、Ⅲ紙餐具及Ⅳ集中式熱力消毒餐具.這四種餐具全生命周期過程中排放到大氣中的污染物質(zhì)有:碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物及碳?xì)浠衔锏?水污染物有生化需氧量、化學(xué)耗氧量、懸浮物及磷酸鹽類等;土壤污染物有:淤渣及灰等.根據(jù)前述分類及加權(quán)方法,這四種餐具的ABC/XYZ賦值及最終當(dāng)量指標(biāo)如表2.12.2.2評價方法表2四種餐具FleisherLCIA評價明細(xì)表

12.2.2評價方法

（3）荷蘭的“環(huán)境效應(yīng)”法該法認(rèn)為評價產(chǎn)品的環(huán)境問題應(yīng)從考慮消耗和排放對環(huán)境產(chǎn)生的具體效果入手,將其與伴隨人類活動的各種“環(huán)境干預(yù)”關(guān)聯(lián),根據(jù)兩者的關(guān)系來客觀地判斷產(chǎn)品的環(huán)境性能,這是在影響分析的定量方法中迄今為止最完整的一種方法.這種方法將影響分析分為“分類”和“評價”兩步,分類指歸納出產(chǎn)品生命周期涉及的所有環(huán)境問題,已確認(rèn)了3類18種環(huán)境問題明細(xì)表.這三類環(huán)境問題是:消耗型,包括從環(huán)境中攝取某種物質(zhì)資源的所有問題;污染型,包括向環(huán)境排放污染物的所有問題;破壞型,包括所有引起環(huán)境結(jié)構(gòu)變化的問題.在定量評價3類18種環(huán)境效應(yīng)時,引用了分類系數(shù)的概念,分類系數(shù)是指假設(shè)環(huán)境效應(yīng)與環(huán)境干預(yù)之間存在線性關(guān)系的系數(shù).目前,對這18種環(huán)境效應(yīng)大部分都有了計(jì)算分類系數(shù)的方法.12.2.2評價方法

通過分類,產(chǎn)品的生命周期對環(huán)境的影響可用10～20個效應(yīng)評分來表示,并進(jìn)一步進(jìn)行綜合性的評價.目前有兩類評價方法:定性多準(zhǔn)則評價和定量多準(zhǔn)則評價.定性評價通常由專家進(jìn)行,并對產(chǎn)品進(jìn)行排序,確定對環(huán)境的相對影響.定量評價通過專家評分對各項(xiàng)效應(yīng)加權(quán),得到環(huán)境評價指數(shù)M

,即式中,ui為各效應(yīng)評分;ri為相應(yīng)的加權(quán)系數(shù).由于至今尚無公認(rèn)的加權(quán)系數(shù)值,致使定量評價達(dá)不到徹底定量化的要求.12.2.2評價方法

（4）日本的生態(tài)管理NETS法瑞典環(huán)境研究所于1992年在環(huán)境優(yōu)先戰(zhàn)略EPS法(EnvironmentPrioritystrategy)中提出了環(huán)境負(fù)荷值(ELV,EnvironmentLoadValue)的概念.根據(jù)為保持當(dāng)前生活水平而必須征收的稅率,EPS規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值為100(ELV/人),此值可用于計(jì)算化石燃料消耗引起的環(huán)境負(fù)荷.日本的SeizoKato等人在瑞典EPS法的基礎(chǔ)上發(fā)展了NETS法,主要用于自然資源消耗和全球變暖的影響評價,可給出環(huán)境負(fù)荷的精確數(shù)值公式為.12.2.2評價方法

式中,EcL為環(huán)境負(fù)荷值,或任意工業(yè)過程的全生命周期造成的環(huán)境總負(fù)荷值;Lfi

為基本的環(huán)境負(fù)荷因子;Xi為整個過程的第i個子過程中輸入原料或輸出污染物的數(shù)量;Pi

為考慮了地球承載力的與輸入、輸出有關(guān)的測定量,如化石燃料儲備及CO2

排放等.Ali為地球可承受的絕對負(fù)荷值;γi為第i種過程的權(quán)重因子.

EcL用量化的環(huán)境負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)NETS表示,其值規(guī)定為一個人生存時所能承受的最大負(fù)荷,即為100NETS.根據(jù)這些NETS值,就可從全球角度來量化評估任何工業(yè)活動造成的負(fù)荷,總生態(tài)負(fù)荷值為生命周期中所有過程的基本負(fù)荷值的總和.SeizoKato等人用此方法做了發(fā)電廠的化石燃料消耗和全球變暖的NETS評價.

化石燃料消耗的NETS評價時,假設(shè)以當(dāng)前速度消耗原油、天然氣等不可再生資源至其可采儲量消耗完畢,則可將地球最大承載力的絕對負(fù)荷值視為5.9×1011(NETS),即前述規(guī)定的100(NETS/人)與全球人口5.9×109

人的乘積.例如,原油的Lfi值就是用原油的可采儲量來估計(jì)的,Poil=1.4×1011(t),則

此結(jié)果意為,如消耗1t原油,則此工業(yè)活動在原油消耗方面帶來的環(huán)境負(fù)荷值為Lfoil=4.2(NETS/t).關(guān)于CO2

排放導(dǎo)致全球變暖的NETS值,可認(rèn)為:如果在1997年京都會議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)上繼續(xù)排放2.1×1010(t)CO2,則100年內(nèi)全球溫度就會在1997年的基礎(chǔ)上升高2～3℃.在此基礎(chǔ)上,評估環(huán)境負(fù)荷的方法為此結(jié)果意義同上.由于除CO2外,還有多種溫室氣體,可用全球變暖潛值GWPi的量來估計(jì)其Lfi值.根據(jù)以上方法,可計(jì)算出各種資源消耗和溫室氣體的NETS值.由于其單位統(tǒng)一,可以很方便地加和,對每一生產(chǎn)過程或產(chǎn)品,都能得到最終的NETS值.此值越小,生產(chǎn)過程或產(chǎn)品對產(chǎn)品的影響就越小.SeizoKato用此方法對日本某企業(yè)購買商業(yè)用電和自行發(fā)電做了對比評價,取得了較好的效果.12.2.3目的（1）市場營銷（2）產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)（3）制定公共政策12.2.4特點(diǎn)ＬＣＡ面對的是產(chǎn)品系統(tǒng)，是對產(chǎn)品從“搖籃到墳?zāi)埂钡娜^程的評價，是一種系統(tǒng)性的、定量化的、充分重視資源與環(huán)境影響的評價方法。作為一種環(huán)境管理工具，生命周期評價更有資格推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)施與發(fā)展。12.3生命周期評價內(nèi)容LCA的基本框架

ISO14040對LCA的基本框架作出了規(guī)范。

LCA包括4個階段：目標(biāo)和范圍的確定、清單分析、影響評估和結(jié)果討論。目標(biāo)和范圍的確定清單分析影響評估結(jié)果討論LCA的四個階段目標(biāo)和范圍的確定◆明確LCA的應(yīng)用目標(biāo)，確定研究深度，界定研究范圍，選擇研究方向，使對所考察的產(chǎn)品有一個全面的認(rèn)識?！裘鞔_對數(shù)據(jù)的需求，對原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求以及數(shù)據(jù)分?jǐn)偡椒??！舸_定最終研究報告的類型和格式。清單分析◆收集數(shù)據(jù)，并通過處理得到該產(chǎn)品系統(tǒng)各種輸入和輸出?！糨斎氲馁Y源包括物料和能源，輸出的除了產(chǎn)品外，還有向大氣、水體和土壤的排放。影響評估

影響評估是運(yùn)用清單分析的結(jié)果對產(chǎn)品生命周期各個階段所涉及的所有潛在的重大的環(huán)境影響進(jìn)行評估。

改善評估這一階段是將清單分析和影響評估的發(fā)現(xiàn)與研究的目的、范圍進(jìn)行綜合分析得出結(jié)論與建議的過程。結(jié)果討論這一階段是和另外三個階段關(guān)聯(lián)在一起的，另外三個階段中任一個完成后即應(yīng)進(jìn)行結(jié)果討論，考察原先確定的研究范圍是否合適，是否需要作必要的調(diào)整，所收集的數(shù)據(jù)是否符合研究的目的，哪些數(shù)據(jù)對結(jié)果的影響最靈敏等。12.3.1生命周期評價的目標(biāo)（１）引入研究的原因；（２）研究的對象是產(chǎn)品還是工藝；（３）評價分析的因素和忽略的因素；（４）評價結(jié)果如何應(yīng)用。12.3.2生命周期評價清單分析數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備：確定系統(tǒng)內(nèi)部流程；明確數(shù)據(jù)質(zhì)量目標(biāo)；確定數(shù)據(jù)的來源和種類；建立數(shù)據(jù)質(zhì)量的指示器；設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)收集表；12.3.2生命周期評價清單分析項(xiàng)目內(nèi)容數(shù)據(jù)質(zhì)量目標(biāo)詳盡準(zhǔn)確的原材料和能源輸入、水資源耗用、氣體排放、固體廢棄物的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來源可信的工廠數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)類型經(jīng)過初步測量的或未測量（有經(jīng)驗(yàn)人估計(jì)）的數(shù)據(jù)相應(yīng)的指示器可接受性、偏差、完整性、比較性、代表性數(shù)據(jù)質(zhì)量目標(biāo)及數(shù)據(jù)收集計(jì)劃12.3.2生命周期評價清單分析數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)來源（原始與間接數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)類型企業(yè)數(shù)據(jù)、報告測算數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)政府文件、報告取樣其它未經(jīng)測算數(shù)據(jù)雜志、論文、專利調(diào)整過的數(shù)據(jù)來源（原始與間接數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)類型參考書集合數(shù)據(jù)行業(yè)聯(lián)合會個體觀察相關(guān)的LCA時間上的平均產(chǎn)品和生產(chǎn)過程說明書空間上的平均12.3.2生命周期評價清單分析

數(shù)據(jù)收集獲取的方法；進(jìn)行數(shù)據(jù)確認(rèn)的方法；數(shù)據(jù)收集的地點(diǎn)和時間及其代表性；在地域上數(shù)據(jù)的代表性；數(shù)據(jù)收集過程中所使用的技術(shù)方法和技術(shù)水平的代表性。原則：12.3.2生命周期評價清單分析

數(shù)據(jù)收集自行收集現(xiàn)有生命周期分析數(shù)據(jù)庫和知識庫文獻(xiàn)數(shù)據(jù)非報告性數(shù)據(jù)方法：12.3.2生命周期評價清單分析數(shù)據(jù)確認(rèn)運(yùn)用數(shù)據(jù)質(zhì)量指示器來分析數(shù)據(jù)源評價數(shù)據(jù)的質(zhì)量對數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)缺乏的情況進(jìn)行處理數(shù)據(jù)與單元過程、功能單位的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集結(jié)系統(tǒng)邊界的修改物流、能流和排放物的分配12.3.2生命周期評價清單分析12.3.3生命周期影響評價P254影響類型的確定通常采用將清單分析的結(jié)果與環(huán)境問題相關(guān)聯(lián)的思想，即采用分析每種環(huán)境影響類型的壓力－響應(yīng)模型或因果鏈來進(jìn)行確定。在實(shí)踐中，一般根據(jù)美國ＥＰＡ方案或ＳＥＴＡＣ方案，而且目前大多數(shù)ＬＣＡ研究都僅僅考慮全球尺度上的問題，即全球變暖和臭氧層破壞問題，而對其他影響類型則考慮較少。12.3.3生命周期影響評價2.分類將LCI中的輸入和輸出數(shù)據(jù)與環(huán)境損害種類相聯(lián)系并分組排列的過程。影響因子和其可能的環(huán)境影響清單項(xiàng)目直接影響間接影響酸性物質(zhì)的排放光化學(xué)酸雨湖泊酸化光化學(xué)氧化物質(zhì)光化學(xué)煙霧健康危害溫室效應(yīng)氣體全球變暖海平面上升