環(huán)境材料(第三章評(píng)價(jià)方法)

1、中南大學(xué)材料學(xué)院中南大學(xué)材料學(xué)院2014.1012/8/20211本章大綱本章大綱12/8/202123.1.1 3.1.1 環(huán)境材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制訂環(huán)境材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制訂n評(píng)價(jià)一種材料是否為環(huán)境材料，首先必須確定評(píng)價(jià)標(biāo)評(píng)價(jià)一種材料是否為環(huán)境材料，首先必須確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。n由于不同種類的材料使用功能和環(huán)境影響的大小不同。由于不同種類的材料使用功能和環(huán)境影響的大小不同。因此不可能對(duì)所有的材料制訂統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此不可能對(duì)所有的材料制訂統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。n而對(duì)同類材料而言，盡管其在使用中表現(xiàn)出各種功能，而對(duì)同類材料而言，盡管其在使用中表現(xiàn)出各種功能，但是往往其中一種或幾種是主要的和共有的，可稱之但

2、是往往其中一種或幾種是主要的和共有的，可稱之為基本功能。為基本功能。n可將材料按基本功能分類，分別制定相應(yīng)的環(huán)境材料可將材料按基本功能分類，分別制定相應(yīng)的環(huán)境材料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 12/8/20213從環(huán)境材料的定義看，制訂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是從環(huán)境材料的定義看，制訂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是對(duì)材料的對(duì)材料的先進(jìn)性（功能性），舒適性（經(jīng)濟(jì)性）先進(jìn)性（功能性），舒適性（經(jīng)濟(jì)性）和環(huán)境協(xié)調(diào)性和環(huán)境協(xié)調(diào)性三個(gè)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)定量。三個(gè)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)定量。圖1 材料性能表征12/8/20214生態(tài)環(huán)境材料的要求生態(tài)環(huán)境材料的要求：（：（1）節(jié)約能源；（）節(jié)約能源；（2）節(jié)約資源；）節(jié)約資源；（3）可重復(fù)使用；

3、（）可重復(fù)使用；（4）可循環(huán)再生；（）可循環(huán)再生；（5）結(jié)構(gòu)可靠性；）結(jié)構(gòu)可靠性；（6）化學(xué)穩(wěn)定性；（）化學(xué)穩(wěn)定性；（7）生物安全性；（）生物安全性；（8）有毒、有害）有毒、有害替代；（替代；（9）舒適性；（）舒適性；（10）環(huán)境清潔、治理功能）環(huán)境清潔、治理功能生態(tài)環(huán)境材料的合成與加工工藝要求：生態(tài)環(huán)境材料的合成與加工工藝要求：（1）能源節(jié)約工藝；（）能源節(jié)約工藝；（2）資源節(jié)約工藝；）資源節(jié)約工藝；（3）降低污染的加工技術(shù)；（）降低污染的加工技術(shù)；（4）凈化環(huán)境的加工技術(shù)）凈化環(huán)境的加工技術(shù)12/8/202153.1.2 3.1.2 環(huán)境材料評(píng)價(jià)指標(biāo)定量方法環(huán)境材料評(píng)價(jià)指標(biāo)定量方法n根據(jù)環(huán)

4、境材料的概念，環(huán)境材料的評(píng)價(jià)必須以材料的完整壽命周期為研究范圍。 能源生產(chǎn) 原料開采原料加工材料制造材料使用回收利用廢棄 n在材料評(píng)價(jià)和比較研究中，需確定其比較基準(zhǔn)，可按其基本功能相同的一定重量或體積的材料為基準(zhǔn)。 12/8/20216(1) 環(huán)境協(xié)調(diào)性指標(biāo)化環(huán)境協(xié)調(diào)性指標(biāo)化環(huán)境協(xié)調(diào)性指材料在整個(gè)壽命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的綜合影響?？梢杂肔CA（life circle assessment）方法定量其指標(biāo)。LCA基本框架由研究目標(biāo)及范圍、編目分析、環(huán)境影響評(píng)估、環(huán)境改善評(píng)估四部分組成;研究目標(biāo)及范圍確定LCA的目的及邊界條件；編目分析確定壽命周期內(nèi)各階段資源、能源消耗數(shù)據(jù)及污染物排放數(shù)量；環(huán)境影響評(píng)估

5、根據(jù)編目分析得到的數(shù)據(jù)對(duì)壽命周期的環(huán)境綜合影響作出評(píng)估；環(huán)境改善評(píng)估則根據(jù)壽命期各階段環(huán)境負(fù)擔(dān)確定可能的改善途徑。12/8/20217將環(huán)境影響劃分以下幾個(gè)指標(biāo)：nADP 不可再生之原料消耗nEDP 不可再生之能源消耗nGWP 溫室效應(yīng)nODP 臭氧層的破壞nAP 環(huán)境酸化nHT POCP 光化學(xué)氧化物生成nNP 氮化作用nECA 生物體之損害n人類健康損害12/8/20218指標(biāo)當(dāng)量化采用相對(duì)定量的方法，對(duì)每種指標(biāo)選定一種參照物；將編目分析得到的污染物的環(huán)境影響作用以參照物的當(dāng)量表示。12/8/20219哪哪一一項(xiàng)項(xiàng)比較比較環(huán)環(huán)保？保？ 布尿布布尿布 vs. 紙紙尿布尿布 汽油機(jī)車汽油機(jī)車

6、vs. 電動(dòng)機(jī)車電動(dòng)機(jī)車 自行車自行車 vs. 機(jī)車機(jī)車 紙袋紙袋 vs. 塑料袋塑料袋12/8/202110環(huán)境負(fù)荷環(huán)境負(fù)荷: : 布尿布布尿布與紙與紙尿布之比尿布之比較較環(huán)境負(fù)荷環(huán)境負(fù)荷布尿布布尿布紙紙尿布尿布原料原料消消耗耗( (磅磅) )3.63.625.625.6水水消消耗耗( (加加侖侖) )14414423.623.6能源能源消消耗耗( (BTU)BTU)78,89078,89023,29023,290氣體排氣體排放放( (磅磅) )0.860.860.0930.093水污染水污染( (磅磅) )0.1170.1170.0120.012固固體體廢棄廢棄物物( (磅磅) )0.24

7、0.2422.1822.1812/8/202111常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法材料的生產(chǎn)過程中單純用所耗能源的多材料的生產(chǎn)過程中單純用所耗能源的多少衡量材料對(duì)環(huán)境的影響。少衡量材料對(duì)環(huán)境的影響。能源評(píng)價(jià)法：能源評(píng)價(jià)法：難以綜合表達(dá)對(duì)環(huán)境的復(fù)雜影響難以綜合表達(dá)對(duì)環(huán)境的復(fù)雜影響環(huán)境影響因子評(píng)環(huán)境影響因子評(píng)價(jià)法（價(jià)法（EAF）將在將在生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)對(duì)環(huán)境影響各種生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)對(duì)環(huán)境影響各種因素給以綜合考慮。因素給以綜合考慮。環(huán)境負(fù)荷單位環(huán)境負(fù)荷單位法（法（ELU）指每生產(chǎn)一個(gè)單位的產(chǎn)品時(shí)（如指每生產(chǎn)一個(gè)單位的產(chǎn)品時(shí)（如1 1kgkg）它的它的EAFEAF值的大小。值的大小。無

8、量綱，在實(shí)際中如何換算某種材料的環(huán)境負(fù)荷無量綱，在實(shí)際中如何換算某種材料的環(huán)境負(fù)荷單位并與其他材料的環(huán)境影響比較沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)單位并與其他材料的環(huán)境影響比較沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境影響因子（環(huán)境影響因子（EAF）可表示為：可表示為：EAF=F資源，能源，污染物，生物影響，區(qū)域作用資源，能源，污染物，生物影響，區(qū)域作用12/8/202112生態(tài)指數(shù)生態(tài)指數(shù)(EI)對(duì)某一過程或產(chǎn)品，根據(jù)其污染物產(chǎn)生的量及其對(duì)某一過程或產(chǎn)品，根據(jù)其污染物產(chǎn)生的量及其他環(huán)境作用的大小，綜合計(jì)算出該產(chǎn)品或過程的他環(huán)境作用的大小，綜合計(jì)算出該產(chǎn)品或過程的生態(tài)指數(shù)，判斷其對(duì)環(huán)境影響程度。生態(tài)指數(shù)，判斷其對(duì)環(huán)境影響程度。環(huán)境商值環(huán)境商

9、值(EQ)是綜合考慮廢氣物的排放量和廢氣物在環(huán)境中的毒是綜合考慮廢氣物的排放量和廢氣物在環(huán)境中的毒性行為，用以評(píng)價(jià)各種生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。性行為，用以評(píng)價(jià)各種生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。EQEQ越高，越高，污染越嚴(yán)重。污染越嚴(yán)重。生態(tài)因子法生態(tài)因子法(ECOI)綜合考慮生產(chǎn)材料時(shí)對(duì)環(huán)境的影響及材料在使用綜合考慮生產(chǎn)材料時(shí)對(duì)環(huán)境的影響及材料在使用過程中的性能。過程中的性能。E=廢物量/產(chǎn)品質(zhì)量Q為廢物對(duì)環(huán)境的毒性EQ=E Q 生產(chǎn)某產(chǎn)品時(shí)對(duì)環(huán)境的影響量生產(chǎn)某產(chǎn)品時(shí)對(duì)環(huán)境的影響量 該產(chǎn)品使用性能的綜合量該產(chǎn)品使用性能的綜合量ECOI=12/8/202113生命周期評(píng)價(jià)生命周期評(píng)價(jià)法（法（LCA）以往曾用單因子

10、方法評(píng)價(jià)材料對(duì)環(huán)境的影以往曾用單因子方法評(píng)價(jià)材料對(duì)環(huán)境的影響，如測(cè)量材料的生產(chǎn)過程中的廢氣排放響，如測(cè)量材料的生產(chǎn)過程中的廢氣排放量，用以評(píng)價(jià)該材料對(duì)大氣污染的影響；量，用以評(píng)價(jià)該材料對(duì)大氣污染的影響；測(cè)量其廢水排放量，評(píng)價(jià)其對(duì)水的污染的測(cè)量其廢水排放量，評(píng)價(jià)其對(duì)水的污染的影響影響但用如此眾多的指標(biāo)評(píng)價(jià)是很麻但用如此眾多的指標(biāo)評(píng)價(jià)是很麻煩的，而且有些指標(biāo)還無法進(jìn)行比較，因煩的，而且有些指標(biāo)還無法進(jìn)行比較，因此，此，2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代提出了這種綜合性的評(píng)年代提出了這種綜合性的評(píng)價(jià)方法。價(jià)方法。材料對(duì)環(huán)境的影響材料對(duì)環(huán)境的影響材料的性能材料的性能資源消耗資源消耗能源消耗能源消耗排放的污染

11、物（廢水、廢氣、廢排放的污染物（廢水、廢氣、廢渣等）渣等）污染物引發(fā)的環(huán)境效應(yīng)（溫室效污染物引發(fā)的環(huán)境效應(yīng)（溫室效應(yīng)、區(qū)域毒性水平，噪聲等）應(yīng)、區(qū)域毒性水平，噪聲等）材料的強(qiáng)度、韌性、熱膨脹性、材料的強(qiáng)度、韌性、熱膨脹性、電導(dǎo)率、電極電位等力學(xué)、物理電導(dǎo)率、電極電位等力學(xué)、物理和化學(xué)性能和化學(xué)性能12/8/2021143.2.1 生命周期評(píng)價(jià)的發(fā)展生命周期評(píng)價(jià)的發(fā)展n生命周期評(píng)價(jià)是70年代初至90年代發(fā)展起來的理論，即對(duì)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進(jìn)行跟蹤和定量分析與定性評(píng)價(jià)。n當(dāng)前生命周期評(píng)價(jià)已形成了基本的概念框架和技術(shù)框架，成為產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)主

12、要理論與方法。n而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的ISO14000環(huán)境管理體系亦將生命周期評(píng)價(jià)作為該體系的一個(gè)重要步驟。目前 ISO正在積極促進(jìn)生命周期評(píng)價(jià)理論的完善和方法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。12/8/202115n生命周期評(píng)價(jià)最初始于70年代初美國(guó)開展的一系列針對(duì)包裝品的分析、評(píng)價(jià)，當(dāng)時(shí)稱為資源與環(huán)境狀況分析（REPA）。n1969年由美國(guó)中西部資源研究所(MidWest Research Institute)所開展的針對(duì)可口可樂公司的飲料包裝瓶進(jìn)行的研究。n隨后美國(guó)ILLINOIS大學(xué)富蘭克林研究會(huì)以及斯坦福大學(xué)也相繼開展了一系列針對(duì)其它包裝品的類似研究。12/8/202116(1) 主要由工

13、業(yè)企業(yè)發(fā)起，秘密進(jìn)行，研究結(jié)果作為企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)品開發(fā)與管理的決策支持工具。 (2) 大多數(shù)研究的對(duì)象是產(chǎn)品包裝品。(3) 采用能源分析方法。由于能源分析方法在當(dāng)時(shí)已比較成熟，而且很多與產(chǎn)品有關(guān)的污染物排放顯然與能源利用有關(guān)，因而能源分析方法被廣泛地應(yīng)用于(REPA)環(huán)境狀況分析。12/8/202117n在70年代，環(huán)境問題的核心是能源問題。然而從生產(chǎn)系統(tǒng)的角度看，如果在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不進(jìn)行物流的測(cè)算，就不可能進(jìn)行能源分析。n同時(shí)隨著70年代末到80年代中期出現(xiàn)的全球性的固體廢棄物的問題，這種研究方法又逐漸成為一種資源分析工具。n因而這一時(shí)期的REPA均著重于計(jì)算固體廢棄物產(chǎn)生量和原材料消耗量。 12

14、/8/202118(1) (1) 政府積極支持與參與。政府積極支持與參與。(2) (2) 案例發(fā)展緩慢，方法論研究興起。案例發(fā)展緩慢，方法論研究興起。(3) (3) 學(xué)術(shù)界一些關(guān)于學(xué)術(shù)界一些關(guān)于REPAREPA的方法論研究仍在緩的方法論研究仍在緩 慢進(jìn)行。慢進(jìn)行。12/8/202119n80年代末期后，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(shí)的加強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展思想的普及以及可持續(xù)行動(dòng)計(jì)劃的興起，大量的REPA研究重新開始。nREPA研究涉及到研究機(jī)構(gòu)、管理部門、工業(yè)企業(yè)、產(chǎn)品消費(fèi)者，但是其使用REPA的目的和側(cè)重點(diǎn)各不相同，而且所分析的產(chǎn)品和系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，急需對(duì)REP

15、A的方法進(jìn)行研究和統(tǒng)一。 12/8/202120n1993年SETAC根據(jù)在葡萄牙的一次學(xué)術(shù)會(huì)議的主要結(jié)論，出版了一本綱領(lǐng)性報(bào)告：“生命周期評(píng)價(jià)綱要：實(shí)用指南”。n90年代后，生命周期評(píng)價(jià)在方法論上得到顯著發(fā)展。 SETAC和ISO已經(jīng)在積極促進(jìn)生命周期評(píng)價(jià)方法論的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化研究。n1996年，國(guó)際上正式出版了有關(guān)LCA評(píng)價(jià)的專業(yè)刊物國(guó)際生命周期評(píng)價(jià)學(xué)報(bào)（International journal of life cycle assessment），表明生命周期評(píng)價(jià)研究在國(guó)際上已占有很重要的位置。12/8/202121表表1 美國(guó)的部分美國(guó)的部分LCA 研究實(shí)例研究實(shí)例 年份年份 委托者委托者

16、 實(shí)施者實(shí)施者 研究對(duì)象研究對(duì)象 1969 可口可樂公司可口可樂公司 中西研究所（中西研究所（ MRI ） 飲料容器飲料容器 1974 美國(guó)環(huán)保局美國(guó)環(huán)保局 中西研究所（中西研究所（ MRI ） 飲料容器飲料容器 1974 未知未知 中西研究所（中西研究所（ MRI ） 啤酒容器啤酒容器 1974 SPI公司公司 中西研究所（中西研究所（ MRI ） 塑料塑料 1978 Goo d Year公司公司 Franklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 飲料容器飲料容器 1988 Procter& Gamble Franklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 洗衣粉包裝洗衣粉包裝 1989 Procter& Gamble Fr

17、anklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 表面活性劑表面活性劑 1989 未知未知 Franklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 軟飲料軟飲料 1990 美國(guó)固廢委員會(huì)美國(guó)固廢委員會(huì) Franklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 泡沫飲料泡沫飲料 1990 美國(guó)紙張研究所美國(guó)紙張研究所 Franklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 布和尿布布和尿布 1991 乙烯研究所乙烯研究所 化學(xué)系統(tǒng)化學(xué)系統(tǒng) 乙烯包裝物乙烯包裝物 1991 州政府委員會(huì)州政府委員會(huì) Tellus 包裝物包裝物 1992 Procter& Gamble Franklin協(xié)會(huì)協(xié)會(huì) 硬表面活性劑硬表面活性劑 12/8/202122在中國(guó)，LCA研究起步較早，發(fā)展也非常迅速，已成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)和

18、研究熱點(diǎn)。1999年，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布等同于ISO14040的生命周期評(píng)價(jià)原則與框架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBT 24040）2000年發(fā)布等同于IS314041的生命周期評(píng)價(jià)目的與范圍的確定和清單分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBT 24041）。2002年，又發(fā)布了分別等同于ISO14042和ISO14043的生命周期評(píng)價(jià)生命周期影響評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB24042）與生命周期評(píng)價(jià)生命周期解釋國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBT24043）。12/8/202123在國(guó)內(nèi)的LCA研究方面，材料生命周期評(píng)價(jià)（MLCA）方面的研究及應(yīng)用是目前最主要的研究方向之一，也一直是環(huán)境材料研究中的重要組成部分。1998年起，國(guó)家“九五”高新技術(shù)研究計(jì)

19、劃（863計(jì)劃）支持了首項(xiàng)“材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)研究”課題，由北京工業(yè)大學(xué)牽頭主持，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)和四川大學(xué)等聯(lián)合承擔(dān)，對(duì)國(guó)內(nèi)幾大類主要基礎(chǔ)材料進(jìn)行了全面的MLCA評(píng)估。12/8/202124n生命周期評(píng)價(jià)又稱為環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)、生命周期評(píng)估、壽命周期評(píng)價(jià)等，已經(jīng)成為對(duì)材料和產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境表現(xiàn)分析的一種重要方法。n由于LCA方法本身的復(fù)雜性和歷史承襲的原因以及實(shí)施LCA的目的不同，對(duì)LCA的概念和方法歷來有著不同的理解，甚至在SETAC和ISO的文件中，LCA的定義也在不斷的修改和變化。 12/8/202125表表2 2 SETACSETAC和和ISOISO分別對(duì)分別對(duì)LCALCA進(jìn)行了定

20、義進(jìn)行了定義 19931993年年SETACSETAC的定義的定義19971997年年ISOISO的定義的定義通過確定和量化與評(píng)估對(duì)象相關(guān)通過確定和量化與評(píng)估對(duì)象相關(guān)的能源消耗、物質(zhì)消耗和廢氣物的能源消耗、物質(zhì)消耗和廢氣物排放，來評(píng)估某一產(chǎn)品、過程或排放，來評(píng)估某一產(chǎn)品、過程或事件的環(huán)境負(fù)荷；定量評(píng)價(jià)由于事件的環(huán)境負(fù)荷；定量評(píng)價(jià)由于這些過程所造成的環(huán)境影響；辨這些過程所造成的環(huán)境影響；辨別和評(píng)估改善（表現(xiàn)）的機(jī)會(huì)。別和評(píng)估改善（表現(xiàn)）的機(jī)會(huì)。是對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)在整個(gè)壽命是對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)在整個(gè)壽命周期中的物質(zhì)能量的輸人周期中的物質(zhì)能量的輸人輸出和潛在環(huán)境影響的匯輸出和潛在環(huán)境影響的匯編和評(píng)價(jià)。編和評(píng)價(jià)。

21、生命周期評(píng)價(jià)生命周期評(píng)價(jià)（LCALCA）作為正式術(shù)語(yǔ)是由作為正式術(shù)語(yǔ)是由SETACSETAC( (環(huán)境毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)和化學(xué)學(xué)會(huì)和化學(xué)學(xué)會(huì)) )于于19901990年提出。年提出。 12/8/202126 可以看出，在可以看出，在LCALCA發(fā)展中，雖然定義的描述發(fā)生了發(fā)展中，雖然定義的描述發(fā)生了明顯的變化，但基本的思想和方法都保留和固定了下明顯的變化，但基本的思想和方法都保留和固定了下來。我們可以從其評(píng)價(jià)對(duì)象、方法、應(yīng)用目的、特點(diǎn)來。我們可以從其評(píng)價(jià)對(duì)象、方法、應(yīng)用目的、特點(diǎn)等方面去理解它的概念、定義、以及該評(píng)價(jià)方法的內(nèi)等方面去理解它的概念、定義、以及該評(píng)價(jià)方法的內(nèi)涵。涵。 所謂生命周期所謂

22、生命周期( (life cycle),life cycle),又稱為生命循環(huán)或又稱為生命循環(huán)或壽命周期，是指產(chǎn)品從自然中來再回到自然中去的全壽命周期，是指產(chǎn)品從自然中來再回到自然中去的全部過程，即從部過程，即從“搖籃到墳?zāi)箵u籃到墳?zāi)埂保╢rom cradle to from cradle to gravegrave）的整個(gè)生命周期各階段的總和（如下圖所的整個(gè)生命周期各階段的總和（如下圖所示）。示）。12/8/202127回到自然中生命周期再生產(chǎn)及產(chǎn)品廢棄處理自然中開采資源、能源產(chǎn)品使用產(chǎn)品銷售包裝運(yùn)輸原材料加工產(chǎn)品生產(chǎn)12/8/202128LCA的的方法學(xué)框架方法學(xué)框架 1993年SETAC在

23、生命周期評(píng)價(jià)綱要：實(shí)用指南中將生命周期評(píng)價(jià)的基本結(jié)構(gòu)歸納為4個(gè)有機(jī)聯(lián)系的部分。(1)定義目標(biāo)與確定范圍（goal and scope definition）；(2)清查分析（清單分析，編目分析inventory analysis）；(3) 影響評(píng)價(jià)（impact assessment）；(4) 改善分析（improvement assessment）。 12/8/202129目的與范圍確定環(huán)境改善評(píng)價(jià)環(huán)境影響評(píng)價(jià)清單分析圖圖2 2 SETACSETAC三角形模型三角形模型圖圖3 3 LCALCA的評(píng)估過程及技術(shù)框架的評(píng)估過程及技術(shù)框架進(jìn)一步進(jìn)一步發(fā)展發(fā)展生命周期評(píng)價(jià)技術(shù)框架目標(biāo)與范圍的確定清單

24、分析影響評(píng)價(jià)結(jié)果解釋直接應(yīng)用： 產(chǎn)品開發(fā)與改進(jìn) 戰(zhàn)略規(guī)劃 公共政策制定 營(yíng)銷 其他12/8/202130n這是LCA的第一步，它直接影響到整個(gè)評(píng)價(jià)工作程序和最終的研究結(jié)論。定義目標(biāo)即清楚地界定評(píng)價(jià)對(duì)象，說明開展此項(xiàng)LCA的目的和原因，以及研究結(jié)果的可能應(yīng)用領(lǐng)域，即研究結(jié)果的接受者或預(yù)期交流對(duì)象。n評(píng)價(jià)的范圍包括評(píng)價(jià)功能單元定義、評(píng)價(jià)邊界定義、系統(tǒng)的輸入和輸出分配方法、環(huán)境影響評(píng)價(jià)的模型及其解釋方法、數(shù)據(jù)要求、指出重要假設(shè)和限制、審核方法及評(píng)價(jià)報(bào)告的類型及其格式等。3.2.3 LCA目的與范圍的確定目的與范圍的確定12/8/2021313.2.4 生命周期清單分析生命周期清單分析n它的目的是將環(huán)

25、境負(fù)荷定量化。對(duì)一種產(chǎn)品、工藝和活動(dòng)在其整個(gè)生命周期內(nèi)的能量與原材料需要量、以及對(duì)環(huán)境的排放（包括廢氣、廢水、固體廢棄物及其他環(huán)境釋放物）進(jìn)行以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的客觀量化過程。n該分析評(píng)價(jià)貫穿于產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，即原材料的提取、加工、制造和銷售、使用和用后處理。n需要收集的輸入數(shù)據(jù)包括資源和能源的消耗狀況，輸出數(shù)據(jù)則依據(jù)主要因素考慮具體的過程對(duì)環(huán)境造成的影響。12/8/202132清單分析的基本內(nèi)容：清單分析的基本內(nèi)容： n產(chǎn)品系統(tǒng) 產(chǎn)品系統(tǒng)是由提供一種或多種確定功能的中間產(chǎn)品流聯(lián)系起來的單元過程的集合。對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的表述包括單元過程、通過系統(tǒng)邊界（無論是輸入或輸出的）的基本流和產(chǎn)品流以及系統(tǒng)內(nèi)部的

26、中間產(chǎn)品流。n單元過程 為更清晰地顯示系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)系，尋找環(huán)境改善的時(shí)機(jī)和途徑，通常需要將產(chǎn)品系統(tǒng)分解為一系列相互關(guān)聯(lián)的過程或子系統(tǒng)，即單元過程。 12/8/202133n數(shù)據(jù)類型 量化單元過程的輸入和輸出。數(shù)據(jù)可歸入的主題包括： （a）能量輸入，原材料輸人，輔助性輸入，其他物理輸人； （b）產(chǎn)品； （c）向空氣的排放，向水體的排放，向土地的排放，其他環(huán)境因素。n產(chǎn)品系統(tǒng)模型 表述物理系統(tǒng)關(guān)鍵要素的模型。對(duì)于所要建立模型的物理系統(tǒng)中要素的選擇取決于研究的目的與范圍。 12/8/202134清單分析的主要步驟：清單分析的主要步驟：n生命周期清單分析是生命周期評(píng)價(jià)中對(duì)所研究產(chǎn)品系統(tǒng)整個(gè)生命周期中輸入

27、和輸出進(jìn)行匯編和量化的階段。n清單分析的目的是對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的有關(guān)輸入和輸出進(jìn)行量化。n進(jìn)行清單分析也是一個(gè)反復(fù)的過程。n生命周期清單分析是LCA四個(gè)組成部分中研究最成熟、理解最深入和應(yīng)用最充分的一個(gè)。 12/8/202135清單分析的主要步驟：清單分析的主要步驟：主要步驟：（1）數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備：對(duì)每個(gè)單元過程進(jìn)行了解，對(duì)輸入和輸出進(jìn)行定量和定性表述，確定過程的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，以及對(duì)單元過程功能的定量和定性表述。（2）計(jì)算程序：數(shù)據(jù)有效性的確認(rèn)，建立物質(zhì)和能量平衡和進(jìn)行排放因子的比較分析；數(shù)據(jù)與單元過程的關(guān)聯(lián)，確定適宜的基準(zhǔn)流(如1kg材料或1MJ能量)；數(shù)據(jù)與功能單位的關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)的合并，對(duì)整個(gè)系

28、統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算；系統(tǒng)邊界的修改；數(shù)據(jù)缺口的處理，在合理的情況下假設(shè)為零或?qū)ふ姨娲鷶?shù)據(jù)。（3）物流、能量流和排放物的分配：大部分工業(yè)過程都是產(chǎn)出多種產(chǎn)品，并將中間產(chǎn)品和棄置的產(chǎn)品通過再循環(huán)用作原材料，因此必須根據(jù)既定的方案將物流、能量流和環(huán)境排放分配到各個(gè)產(chǎn)品。12/8/20213612/8/2021373.2.5 生命周期影響評(píng)價(jià)生命周期影響評(píng)價(jià) 生命周期影響評(píng)價(jià)生命周期影響評(píng)價(jià)(LCIA)(LCIA)是生命周期評(píng)價(jià)的第三是生命周期評(píng)價(jià)的第三個(gè)階段。個(gè)階段。目的對(duì)清查階段所識(shí)別的環(huán)境影響壓力（環(huán)境負(fù)荷）進(jìn)行定量或定性的表征評(píng)價(jià)，其目的是根據(jù)清查分析后所提供的物料、能源消耗數(shù)據(jù)以及各種排放數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品

29、所造成的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估，即采用定量調(diào)查所得的環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)定量分析對(duì)人體健康、生態(tài)環(huán)境、自然環(huán)境的影響及其相互關(guān)系。影響分析是LCA的核心內(nèi)容，也是難度最大的部分，一般將數(shù)據(jù)收集起來進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括：資源消耗、水污染、大氣污染、固體污染、環(huán)境商值EQ。主要特征考慮了產(chǎn)品和污染物排放的各個(gè)方面運(yùn)用多種分析手段利用功能單位的方式對(duì)各種環(huán)境影響項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化12/8/202138主要步驟目前環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)的方法有許多種，LCIA階段的一般程序由幾個(gè)將清單分析結(jié)果轉(zhuǎn)換為指標(biāo)結(jié)果的必備要素，和指標(biāo)結(jié)果的歸一化、分組或加權(quán)等可選要素。必備要素：必備要素：（1）影響類型、類型參數(shù)及特征化模型的選擇：在LCA

30、評(píng)價(jià)中，將環(huán)境損害主要分為3類，即資源消耗、人體健康影響和生態(tài)環(huán)境影響。然后進(jìn)一步細(xì)化為全球變暖、酸雨破壞作用、臭氧層減少、沙漠化、富營(yíng)養(yǎng)化作用等。（2）生命周期清單結(jié)果的分配（分類）（3）類型參數(shù)結(jié)果的計(jì)算（特征化）：特征化是對(duì)比分析和量化的過程。12/8/202139選擇影響類型、類型參數(shù)和特征化模型分類結(jié)果計(jì)算必備要素類型參數(shù)歸類（LCIA概要）分組加權(quán)歸一化數(shù)據(jù)質(zhì)量分析可選要素生命周期影響評(píng)價(jià)階段的各個(gè)要素生命周期影響評(píng)價(jià)階段的各個(gè)要素12/8/202140必備要素選擇辨識(shí)與選擇環(huán)境影響類型、相關(guān)類型參數(shù)與特征化模型、類型終點(diǎn)及與其相關(guān)的LCI結(jié)果。生命周期清單分析結(jié)果的分配（分類）將

31、清單分析條目與環(huán)境影響類型相聯(lián)系并分組排列的過程，是一個(gè)定性的、基于自然科學(xué)知識(shí)的過程。類型參數(shù)結(jié)果（特征化）將利用特征化因子將LCI結(jié)果換算成通用單位，并把同一影響類型的換算結(jié)果累加，得到量化的指標(biāo)結(jié)果?？蛇x要素根據(jù)基準(zhǔn)計(jì)算類型參數(shù)結(jié)果的相對(duì)值（歸一化）是一個(gè)選擇過程，目的在于增加對(duì)所研究產(chǎn)品系統(tǒng)中每一項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果相對(duì)值的了解，使來自于不同影響目錄的影響值具有可比較性。分組把影響類型劃分到在目的和范圍確定階段預(yù)先規(guī)定的一個(gè)或若干個(gè)影響類型中去，可以包括分類和（或）排序。加權(quán)使用基于價(jià)值選擇的數(shù)值系數(shù)，將不同的影響類型指標(biāo)結(jié)果景象換算的過程。還可包括加權(quán)后參數(shù)結(jié)果的合并。數(shù)據(jù)質(zhì)量分析借助于其他技

32、術(shù)與信息協(xié)助辨別是否存在顯著差異、刪除可忽略的LCI結(jié)果，以及知道LCIA的反復(fù)性過程。表3 必備要素與可選要素12/8/2021413.2.6 生命周期解釋生命周期解釋 生命周期解釋是生命周期評(píng)價(jià)中根據(jù)規(guī)定的目的和生命周期解釋是生命周期評(píng)價(jià)中根據(jù)規(guī)定的目的和范圍的要求對(duì)清單分析和（或）影響評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行歸范圍的要求對(duì)清單分析和（或）影響評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行歸納以形成結(jié)論和建議的階段。納以形成結(jié)論和建議的階段。目的n生命周期解釋的目的是基于生命周期清單分析和（或）影響評(píng)價(jià)的發(fā)現(xiàn)，分析結(jié)果、形成結(jié)論、解釋局限及提出建議，并以透明化方式報(bào)告解釋結(jié)果。n解釋環(huán)節(jié)中可包括一個(gè)根據(jù)研究目的的對(duì)民A研究范圍、收

33、集數(shù)據(jù)的性質(zhì)和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)審與修正的反復(fù)過程。解釋發(fā)現(xiàn)應(yīng)能反映所做的所有敏感性分析的結(jié)果。12/8/202142主要特征n為了滿足研究目的和范圍的要求，在清單分析和（或）影響評(píng)價(jià)結(jié)果基礎(chǔ)之上采取系統(tǒng)化的方法辨識(shí)、限定、檢查、評(píng)價(jià)與提交最終解釋結(jié)果；n無論是生命周期解釋階段內(nèi)部還是與生命周期評(píng)價(jià)或清單研究其他階段之間，都是一種反復(fù)的過程；n通過強(qiáng)調(diào)涉及研究目的和范圍的生命周期評(píng)價(jià)或清單研究的優(yōu)勢(shì)與局限，提供了LCA方法和其他環(huán)境管理技術(shù)的關(guān)聯(lián)。 主要步驟n在生命周期評(píng)價(jià)或清單研究結(jié)果基礎(chǔ)上對(duì)重大環(huán)境問題的辨識(shí)：n在完整性、敏感性和一致性分析基礎(chǔ)上對(duì)生命周期評(píng)價(jià)或清單研究結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)；n得出解釋結(jié)論

34、、建議和最終報(bào)告 12/8/2021433.2.7 LCA數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)與LCA評(píng)估軟件評(píng)估軟件 LCA LCA 的的整個(gè)評(píng)價(jià)過程，主要是對(duì)環(huán)境影響數(shù)據(jù)的處理過整個(gè)評(píng)價(jià)過程，主要是對(duì)環(huán)境影響數(shù)據(jù)的處理過程?？煞譃槌??？煞譃長(zhǎng)CALCA數(shù)據(jù)庫(kù)和評(píng)價(jià)軟件分析數(shù)據(jù)。因此，基于數(shù)據(jù)庫(kù)和評(píng)價(jià)軟件分析數(shù)據(jù)。因此，基于數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)管理軟件和評(píng)價(jià)的開發(fā)，是當(dāng)今數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)管理軟件和評(píng)價(jià)的開發(fā)，是當(dāng)今LCALCA的的主要應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域之一。主要應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域之一。典型LCA數(shù)據(jù)庫(kù)典型LCA評(píng)估軟件12/8/2021443.2.8 材料生命周期評(píng)價(jià)方法材料生命周期評(píng)價(jià)方法 材料的生命周期通常稱為材料的生命周期

35、通常稱為MLCAMLCA，既將既將LCALCA應(yīng)應(yīng)用到對(duì)材料壽命周期的評(píng)估中，其研究范圍不斷用到對(duì)材料壽命周期的評(píng)估中，其研究范圍不斷擴(kuò)大，已經(jīng)深入到金屬、高分子材料，生物材料擴(kuò)大，已經(jīng)深入到金屬、高分子材料，生物材料等，從傳統(tǒng)上側(cè)重于結(jié)構(gòu)材料的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向?qū)δ艿?，從傳統(tǒng)上側(cè)重于結(jié)構(gòu)材料的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向?qū)δ懿牧系难芯?。材料的研究?MLCAMLCA涉及到材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)涉及到材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)等多個(gè)方面，對(duì)材料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)都有重要影響。等多個(gè)方面，對(duì)材料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)都有重要影響。12/8/2021453.2.9 LCA方法的局限性和困難方法的局限性和困難3.2.9.1 3.2.

36、9.1 LCALCA的局限性的局限性n 應(yīng)用范圍的局限性 作為一種環(huán)境管理工具，LCA只考慮生態(tài)環(huán)境、人體健康、資源消耗等方面的環(huán)境問題，而不涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或社會(huì)效果方面。n 評(píng)估范圍的局限性 LCA的評(píng)估范圍沒有包括所有與環(huán)境相關(guān)的問題。12/8/202146 評(píng)估方法的局限性 LCA的評(píng)估方法既包括了客觀，也包括了主觀的成分，因此它并不完全是一個(gè)科學(xué)問題。 時(shí)間和地域的局限性 無論LCA中的原始數(shù)據(jù)還是評(píng)估結(jié)果，都存在時(shí)間和地域上的限制。12/8/2021473.2.9.2 LCA理論上的困難理論上的困難1)客觀性問題首先，LCA方法在許多環(huán)節(jié)的實(shí)施中，既依賴于LCA的標(biāo)準(zhǔn)，也依賴于實(shí)施者

37、對(duì)LCA方法的理解和對(duì)被評(píng)估系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)以及自身積累的評(píng)估經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，這些難以完全避免的非標(biāo)準(zhǔn)化的因素都有損于LCA的客觀性。第二，LCA中所做出的大量選擇和假定，包括功能單元的定義、系統(tǒng)邊界的設(shè)置、數(shù)據(jù)收集渠道和影響類型的選擇等，在本質(zhì)上無法脫離主觀因素的影響，所以必然會(huì)存在誤差。第三，環(huán)境影響評(píng)估在量化過程必然要引入像權(quán)重因子這樣的主觀因素，其評(píng)估結(jié)果必然因人而異，沒有重復(fù)性并且難以驗(yàn)證，使得其客觀性受到損害。12/8/2021482)計(jì)算模型的局限性 用于生命周期清單分析或評(píng)價(jià)環(huán)境影響的模型實(shí)際上存在很大局限性。將清單數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為環(huán)境損害的計(jì)算方法通常非常復(fù)雜和不確定，其簡(jiǎn)化處理公式存在根本

38、上的缺陷，精確度差。12/8/2021493)數(shù)據(jù)采集及質(zhì)量分析方法的標(biāo)準(zhǔn)化問題 雖然LCA的數(shù)據(jù)收集標(biāo)準(zhǔn)化有了很大進(jìn)展，但不同分析的結(jié)果差別仍然很大。差異源自于系統(tǒng)邊界定義不同、產(chǎn)品系統(tǒng)間的輸入輸出分配不同、收集的數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊等。4)研究結(jié)果的不確定性 由于許多參數(shù)還不能簡(jiǎn)化到用一個(gè)指標(biāo)來概括的程度，數(shù)據(jù)更新的速度又相當(dāng)快，而且在確定權(quán)重過程中使用的假設(shè)也可能有問題，因此不能為消費(fèi)者提供關(guān)于某一特定產(chǎn)品在環(huán)境方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。12/8/2021503.2.9.3 實(shí)際應(yīng)用中的問題實(shí)際應(yīng)用中的問題1)數(shù)據(jù)完整性和精度問題 由 于 L C A 需 要 大 量 的 數(shù) 據(jù) ， J . N

39、 a s h 和M.D.Stoughtom等人的研究表明，對(duì)某種材料充分的LCA評(píng)價(jià)可能涉及60萬(wàn)個(gè)基本數(shù)據(jù)，這就不可避免地產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料可得性的問題。12/8/2021512)完成費(fèi)用較高 為了進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，對(duì)許多產(chǎn)品來說，評(píng)價(jià)研究工作復(fù)雜，費(fèi)用支出很高。3)時(shí)間花費(fèi)長(zhǎng) 在國(guó)外完成一個(gè)LCA，一般要618個(gè)月，因此用LCA結(jié)果為產(chǎn)品尤其對(duì)電子、計(jì)算機(jī)等變化快的產(chǎn)品作設(shè)計(jì)是不切實(shí)際的。4)計(jì)算機(jī)輔助評(píng)價(jià)問題 適當(dāng)?shù)腖CA軟件工具和LCA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)可以使LCA的應(yīng)用簡(jiǎn)化，但存在的問題仍相當(dāng)多。 12/8/202152生命周期評(píng)價(jià)主要應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)企業(yè)部門、政府機(jī)構(gòu)及非政府組織的決策鑒別產(chǎn)品不同生

40、命周期階段中有益環(huán)境考慮面的機(jī)會(huì)選取相關(guān)的環(huán)境績(jī)效指標(biāo)市場(chǎng)行銷（例如：環(huán)保計(jì)劃或產(chǎn)品環(huán)保宣告）12/8/2021533.2.10 LCA評(píng)價(jià)方法與實(shí)例評(píng)價(jià)方法與實(shí)例LCA評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法輸入輸出法輸入輸出法材料生產(chǎn)或使用過程的材料生產(chǎn)或使用過程的LCALCA評(píng)價(jià)輸入輸出法框架圖評(píng)價(jià)輸入輸出法框架圖 這是這是LCALCA最常用的一種定量方法。在評(píng)價(jià)中僅考慮系最常用的一種定量方法。在評(píng)價(jià)中僅考慮系統(tǒng)的輸入輸出量，從而定量計(jì)算出該系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生統(tǒng)的輸入輸出量，從而定量計(jì)算出該系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響。其主要流程如下。的影響。其主要流程如下。輸入?yún)?shù)資源能源溫室效應(yīng)污染程度廢水廢棄物有效產(chǎn)品輸出參數(shù)材料生產(chǎn)或使用過程12/8/202154實(shí)例火力發(fā)電廠鍋爐用材料的評(píng)價(jià)項(xiàng)目