《材料清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)》課件2-1

回顧：材料生產(chǎn)使用過程的排放物及環(huán)境影響材料生產(chǎn)使用過程排放物環(huán)境影響金屬材料無機(jī)非金屬材料高分子材料復(fù)合材料······CO2SO2NOx重金屬離子CH4NH3NO3-HCl粉塵固體廢棄物······全球變暖臭氧層破壞光化學(xué)煙霧酸化富營養(yǎng)化人體毒性水生生態(tài)毒性······大氣污染物水體污染物固體污染物其他污染冶煉1噸鋼材的輸入和輸出參數(shù)材料的生產(chǎn)過程是一個(gè)消耗大量資源、能源、產(chǎn)生大量環(huán)境污染的過程。回顧：材料生產(chǎn)使用過程的排放物及環(huán)境影響煉鋼過程原煤1.35t水資源49t標(biāo)煤1.4×104t鐵礦石4t其它0.5t鋼1t尾礦2.6t廢水11t（部分重復(fù)利用）二氧化碳2.57×104m3二氧化硫183m3粉塵、廢渣研究如何減少與材料相關(guān)的環(huán)境危害是一個(gè)十分重要的課題。什么樣的材料才稱得上是環(huán)境材料？這涉及到如何評價(jià)材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性，即環(huán)境表現(xiàn)或環(huán)境性能。本章學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括：材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價(jià)基本方法生命周期的概念LCA（lifecycleassessment）方法的起源與技術(shù)框架LCA方法應(yīng)用示例在進(jìn)行材料的環(huán)境影響評價(jià)過程之前，首先要確定用何種指標(biāo)來衡量材料的環(huán)境負(fù)擔(dān)性。關(guān)于衡量材料環(huán)境影響的定量指標(biāo)，已提出的表達(dá)方法有能耗、環(huán)境影響因子、環(huán)境負(fù)荷單位、單位服務(wù)的材料消耗、生態(tài)指數(shù)、生態(tài)因子等。本章內(nèi)容目錄1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法11常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法環(huán)境指標(biāo)

為評價(jià)環(huán)境質(zhì)量而針對環(huán)境要素設(shè)定的衡量標(biāo)準(zhǔn)。是伴隨著20世紀(jì)中葉環(huán)境問題的日益突出而提出的。作用：環(huán)境指標(biāo)是保護(hù)社會(huì)物質(zhì)財(cái)富和促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)，對環(huán)境結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，在綜合考慮自然環(huán)境特征、科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上，由國家按照法定程序制定和批準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范，是國家環(huán)境政策在技術(shù)方面的具體體現(xiàn)，是執(zhí)行各項(xiàng)環(huán)境法律的基本依據(jù)。1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法能耗評價(jià)法

即在各種材料的生產(chǎn)過程中，用所耗能源的多少來衡量材料對環(huán)境的影響。能耗評價(jià)法只采用一項(xiàng)指標(biāo)表達(dá)對環(huán)境的復(fù)雜影響，忽略了進(jìn)行全面環(huán)境影響評價(jià)中的多種因素，因此這種方法基本被淘汰。一些材料生產(chǎn)過程的能耗(106J)比較（1噸產(chǎn)品）1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法環(huán)境影響因子評價(jià)法

將在生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)對環(huán)境影響的各種因素給以綜合考慮，是對能耗評價(jià)法的一個(gè)補(bǔ)充與修正。環(huán)境影響因子(environmentalaffectfactor，EAF)可用下式表示，括號中各種因素都將對環(huán)境影響因子產(chǎn)生不同作用。

EAF＝F[資源，能源，污染物，生物影響，區(qū)域作用]

相對于能耗表示法，環(huán)境影響因子考慮了資源、能源、污染物排放、生物影響以及區(qū)域性的環(huán)境影響等因素，把材料的生產(chǎn)和使用過程中原料和能源的投入以及廢物的產(chǎn)出都考慮進(jìn)去了，比能耗指標(biāo)要全面綜合一些。1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法環(huán)境負(fù)荷單位法（environmentalloadunit,ELU）指每生產(chǎn)一個(gè)單位(例如1kg)的產(chǎn)品時(shí)，其EAF值的大小?？梢娚a(chǎn)某些貴金屬，其環(huán)境負(fù)荷單位特別大。環(huán)境負(fù)荷單位是一個(gè)無量綱的量，在實(shí)際應(yīng)用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)境影響進(jìn)行比較，目前還沒完全讓公眾了解和接受。一些材料環(huán)境負(fù)荷單位的比較1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法單位服務(wù)的材料消耗德國渥泊塔研究所的斯密特（schmidt）教授于1994年提出單位服務(wù)的材料消耗（Materialsintensityperunitofservice，MIPS）指在某一單位過程中的材料消耗量，這一單位過程可以是生產(chǎn)過程也可以是消費(fèi)過程。1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法Q:在納克量級上嚴(yán)格控制有害化學(xué)物質(zhì)的排放，能否做到預(yù)防生態(tài)災(zāi)難？通過某個(gè)工程、某種產(chǎn)品、某項(xiàng)服務(wù)的活動(dòng)，再以廢棄物的形式排放回去，這是一種不同于傳統(tǒng)污染物質(zhì)造成的環(huán)境破壞，是生態(tài)災(zāi)難總是無法避免的主要原因。當(dāng)今環(huán)境保護(hù)政策的誤區(qū)：納克量級上嚴(yán)格控制有害化學(xué)物質(zhì)的排放，但生態(tài)災(zāi)難仍在不斷地發(fā)生Why？片面地追求物質(zhì)財(cái)富，而沒有認(rèn)清我們從環(huán)境中索取兆噸級的物質(zhì)1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法生態(tài)指數(shù)(EnvironmentalImpact,EI)

即在某一過程中或生產(chǎn)某種產(chǎn)品時(shí)，根據(jù)其污染物產(chǎn)生的量和其他環(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)，判斷其對環(huán)境影響程度。例如，根據(jù)計(jì)算，玻璃的生態(tài)指數(shù)148，而在同樣條件下，聚乙烯的生態(tài)指數(shù)為220，由此即認(rèn)為玻璃的環(huán)境影響比聚乙烯要小。

指數(shù)表示法也是無量綱單位表示法。計(jì)算新產(chǎn)品或新工藝的環(huán)境影響的生態(tài)指數(shù)是一個(gè)很復(fù)雜的過程，故目前這些表達(dá)法都還不是很通用。1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法生態(tài)因子（eco-indicator，ECOI）綜合考慮材料的使用性能和環(huán)境性能，提出材料的生態(tài)因子表示法。主要思路是考慮兩部分內(nèi)容：一部分是材料的環(huán)境影響，包括資源、能源的消耗，以及排放的廢水、廢氣、廢渣等污染物，加上其他環(huán)境影響，如溫室效應(yīng)、區(qū)域毒性水平，甚至噪聲等因素；另一部分是考慮材料的使用或服務(wù)性能（serviceperformance，SP），如強(qiáng)度、韌性、熱膨脹系數(shù)、電導(dǎo)率、電極電位等力學(xué)、物理和化學(xué)性能。對某一材料或產(chǎn)品，用下式來表示其生態(tài)因子：式中ECOI是該材料的生態(tài)因子，El是其環(huán)境影響，SP是其使用性能。因此，在考慮材料的環(huán)境影響時(shí)，基本上扣除了其使用性能的影響，在較客觀的基礎(chǔ)上進(jìn)行材料的環(huán)境性能比較。常見的環(huán)境指標(biāo)1常見的環(huán)境指標(biāo)及其表達(dá)方法能耗評價(jià)法環(huán)境影響因子

(Environmentalaffectfactor，EAF)環(huán)境負(fù)荷單位法（Environmentalloadunit,ELU）單位服務(wù)的材料消耗（Materialsintensityperunitofservice，MIPS）生態(tài)指數(shù)(EnvironmentalImpact,EI)生態(tài)因子（Eco-indicator，ECOI）材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)22材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)早期曾采用單因子方法來評價(jià)材料的環(huán)境影響廢氣排放量評價(jià)該材料的大氣污染的影響廢水排放量評價(jià)其對水污染的影響廢渣排放量評價(jià)其對固體廢棄物污染的影響2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)全球溫室效應(yīng)能耗資源效率研究對環(huán)境綜合影響廢氣排放量廢水排放量廢渣排放量……需研究的單因子指標(biāo)多的單項(xiàng)指標(biāo)過多，比較起來過于繁瑣有些指標(biāo)還無法進(jìn)行平行比較存在的問題2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)引入----生命周期：產(chǎn)品從自然中來再回到自然中去的全部過程，即從搖籃到墳?zāi)梗╢romcradletograve）的整個(gè)生命周期各階段的總和。具體包括從自然中獲取最初的資源、能源，經(jīng)過開采、原材料加工、產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝運(yùn)輸、產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品使用、再使用以及產(chǎn)品廢棄處置等過程，從而構(gòu)成了一個(gè)完整的物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生命周期。2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)生命周期評價(jià)法（Lifecycleassessment,LCA）

生命周期評價(jià)：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進(jìn)行跟蹤和定量分析與定性評價(jià)。是一種用于評價(jià)與產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)的環(huán)境因素及其整個(gè)生命周期環(huán)境影響的工具，是目前通常采用的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價(jià)方法。生命周期評價(jià)-2.flv2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)Raw

MaterialFabricationStepsUseEndofLifeEmissionstoair,waterandlandRawmaterialandenergyconsumption生命周期思想2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)生命周期5個(gè)階段：a.

生產(chǎn)前階段,b.產(chǎn)品生產(chǎn)c.

產(chǎn)品運(yùn)輸,d.

產(chǎn)品使用e.

翻新、再循環(huán)或最終處置2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)LCA的起源LCA概念最早于20世紀(jì)60年代末70年代初在美國出現(xiàn)。1969年每中西部研究所對可口可樂飲料包裝瓶進(jìn)行評價(jià)。兩個(gè)組織在LCA的研究和推廣應(yīng)用中起到了重要的作用：LCA作為正式的環(huán)境評價(jià)術(shù)語是由國際環(huán)境毒理和化學(xué)學(xué)會(huì)（SETAC）在1990年提出的，并給出了LCA的定義和規(guī)范（1993年《LCA指南：操作規(guī)則》）。其后，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）將LCA方法在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，1997年納入為ISO14000國際環(huán)境管理系列標(biāo)準(zhǔn)之一。2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)LCA的起源關(guān)于環(huán)境影響分析方法都采用了生命周期的概念，但在不同的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)中卻使用了不同的名稱。例如：環(huán)境設(shè)計(jì)（designfortheenvironment）環(huán)境意識設(shè)計(jì)與制造（environmentallyconsciousdesignandmanufacturing）綠色設(shè)計(jì)（greendesign）壽命全程設(shè)計(jì)（lifecycledesign）產(chǎn)品責(zé)任意識（productresponsibility）環(huán)境質(zhì)量設(shè)計(jì)（environmentalquality）產(chǎn)品完整性設(shè)計(jì)（productintegrity）……

2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)ISO14000國際環(huán)境管理系列標(biāo)準(zhǔn)框架示意圖

ISO14000中6大系列標(biāo)準(zhǔn)之一，14040-14049

2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)生命周期評價(jià)(LCA)的定義在1993年，SETAC對LCA定義：LifeCycleAssessmentisaprocesstoevaluatetheenvironmentalburdensassociatedwithaproduct，process，oractivitybyidentifyingandquantifyingenergyandmaterialsusedandwastesreleasedtotheenvironment；toassesstheimpactofthoseenergyandmaterialusesandreleasestotheenvironment；andtoidentifyandevaluateopportunitiestoaffectenvironmentalimprovements.Theassessmentincludestheentirelifecycleoftheproduct，process，oractivity，encompassingextractingandprocessingrawmaterials；manufacturing，transportationanddistribution；use，re-use，maintenance；recycling，andfinaldisposal.2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)譯文：通過確定和量化相關(guān)的能源、物質(zhì)消耗、廢棄物排放，來評價(jià)某一產(chǎn)品、過程或事件的環(huán)境負(fù)荷，并定量給出由于使用這些能源和材料對環(huán)境造成的影響；通過分析這些影響，尋找改善環(huán)境的機(jī)會(huì)；評價(jià)過程應(yīng)包括該產(chǎn)品、過程或事件的壽命全程分析，包括從原材料的提取與加工、制造、運(yùn)輸和分發(fā)、使用、再使用、維持、循環(huán)回收，直至最終廢棄在內(nèi)的整個(gè)壽命循環(huán)過程。2材料的環(huán)境影響評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)在1997年ISO制訂的LCA標(biāo)準(zhǔn)（ISO14040系列）中也給出了LCA和一些相關(guān)概念的定義：

Lifecycleassessment：Compilationandevaluationoftheinputs，outputsandthepotentialenvironmentalimpactsofaproductsystemthroughoutitslifecycle.Productsystem：Collectionofmateriallyand