产业生态学基本方法生命周期评价LCA

a生产前阶段 b产品生产 c产品运输 d产品使用 e翻新、再循环或最终处置
5.1 生命周期评价的定义
生命周期评价是指从产品最初的原材料 采掘到产品使用后的最终废弃物处理进行 全过程的跟踪、定量分析和定性评价。
具体来说就是通过编制某一系统相关投 入与产出的清单，找出与这些投入与产出 有关的潜在的环境影响，进而对清单和存 在的环境影响进行分析，以指导产品的开 发和应用。
2. 温 室 效 应 : 对 导 致 温 室 效 应 的 物 质 , 以 对 全 球 变 暖 的 潜 在 影 响 GWP (global warming potential)来表示。GWP以CO2为参考标准,通过单位质量的物质CO2吸收 红外辐射比较,把其它气体的排放转化为具有相同效果CO2的排放。
6.对人体毒害（HT）:对人体毒性数据由关于人体最大日摄入量或最小可接受 浓度的毒理学实验来确定,即每千克体重所能承受的最大毒害限度。
LCA——特征化
框架—结果解释
系统地评估在产品、工艺或活动的 整个生命周期内的能源消耗、原材料 使用以及环境释放的需求与机会。这 种分析包括定量和定性的改进措施， 例如改进产品结构、重新选择原材料、 改变制造工艺和消费方式以及废弃物 管理等。
些参数必须通过一定的方法进行转化后才能汇总。一般是 将特征化结果与基准量进行比较，从而使不同影响类型的 特征化结果具有可比性。基准量一般为一个区域资源总量 或污染物排放总量。
加权。是根据有社会共识所确定的相对重要性对不同种类
的环境影响赋予相应权重的过程。比如一个评估者或者一 个国际标准组织可能会认为臭氧消耗影响的重要性是能见 度下降的2倍，并相应地将权重系数应用到已经标准化的影 响上。
影响评价 例子--女式皮鞋 的生命周 期过程
框架—影响评价例子
女式皮鞋的生命周期包括下列阶段：
①牲畜养殖； ②牲畜屠宰；
③制革；
④制鞋；
⑤废物管理； ⑥运输
框架—影响评价例子
研究表明，女式皮鞋在生命周期的家业阶段（牲畜养 殖和制革）与相关的生态影响（如全球气候变暖、酸 化潜值和富营养化潜值等）有着重要关系。就水的消 耗来说，制革阶段的消耗量最大。而且在造成水体富 营养化和不可再生资源消耗方面，制革阶段造成的影 响也很明显。整个生命周期中，能耗最大的是制鞋阶 段，所产生的与能源相关的影响尤其严重：包括空气 污染、对人体的毒性、化石燃料耗竭等。因此通过 LCA我们可以得知：我们通常认为不会对环境造成太 大危害的两个生命阶段—农业和制鞋阶段，恰恰需要 投入更多的关注。
框架—影响评价
影响评价在完成目标界定，清单分析后进行。
对清单阶段所识别的环境影响压力进行定量或定 性地表征评价，即确定产品系统的物质、能量交 换对其外部环境的影响。这种评价应该考虑对生 态系统、人体健康以及其它方面的影响。
影响评价是生命周期评价的核心内容，也是难度 最大的部分。
确定影响类型：根据研究的目标和范围确定影响类型。目前
范围：研究确定的功能单位为1 t 乙烯产品， 范围包括从初级资源开采、次级能源加工 和乙烯生产过程，涉及到的环境负荷类别 包括不可再生资源（原煤、原油和天然气） 的消耗、液态污染物、固体废弃物和气态 污染物的排放。
5.光化学氧化物形成:光化学氧化物是可挥发有机物(VOC)在紫外线(UV)的作 用下与NOx反应形成的化学烟雾。某种排放物(Mi)形成光化学氧化物的作用 以 光 化 学 臭 氧 形 成 势 POCP(photochemical ozone creation potential) 来 表 示 .POCP是使用乙烯(C2H4) 作为参照的相对值:单位质量的物质形成的氧化剂与 单位质量的乙烯形成的氧化剂相比较得到。
LCA——结果解释
识别：基于清单分析和影响评价阶段的结果识别重大问题 。
评估：对整个生命周期评价过程中的完整性、敏感性和一 致性进行检查。
报告：得出结论,提出建议。
5.5 生命周期评价研究实例
案例1：乙烯生产的生命周期评价
化工进展 2006年3、4期
研究目的和范围
目的：本研究对2002 年我国某乙烯生产装置 进行LCA 分析，得到其生命周期过程中对 环境影响最重要的工艺环节和影响类别分 析其产生原因，并提出合理的改进意见。
5.2 生命周期评价产生和发展
标志：1969年美国可口可乐公司对不同饮料容器的 资源消耗和环境释放进行评价
早期研究对象：45%针对包装，9%化工产品，8% 建筑材料；7%婴儿尿布；3%餐具。
早期组织者：70%企业；20%行业协会；10%政府。 20世纪80年代中期至90年代初，生命周期评价研究
LCA——特征化模型——特征化因子
LCA——特征化模型——特征化因子
臭氧损耗潜势(ozone depletion potential) 单位物质X引起的全球臭氧减少
ODP= 单位质量的CFC-11引起的全球臭氧减少
物质
化学式 化学名称 模式计算 半经验计算
CFC-11
CFCl3
三氯一氟甲烷 1.00
3.臭氧层破坏:对臭氧层有破坏作用的物质其作用大小由臭氧层破坏潜势ODP (ozonedepietion potential)来表示。ODP是以CFC-11为参考的一个相对值,破坏臭氧 层物质的排放量(Mi) 可转化为对臭氧层破坏有相同效果CFC - 11的排放。
LCA——特征化模型
4. 酸 化 效 应 : 导 致 酸 化 的 各 种 物 质 对 环 境 的 危 害 可 以 通 过 用 酸 化 潜 势 AP (acidification potential)来表示。AP是测定单位质量的某一物质结合H+的能力 与SO2结合H+的能力相比较的结果。
50 3 39
2.2 39.2
5.6 0.065
76
原料 棕榈油
899 49
26 5 37
9.0 33.2
5.3 0.12 111
牛油 891 415
27 7 40
8.0 34.8
4.3 0.30 139
框架—清单分析
结果表明，这些生产过程之间有很多相类似之处。 不同之处：①以牛油为原料需要更多的水（主要
Байду номын сангаас
LCA——特征化模型
目前国际上用于数据特征化的主要模型包括负荷模型、当量模型、固有化学特征 模型、总体暴露-效应模型、点源暴露-效应模型等。其中SETAC的当量模型最具 影响：
1.资源的消耗:用第i种资源净消耗量与资源储备量的比值来表示:
资源的消耗=∑资源的使用量M ( kg) /资源储备M ( kg)
0.64
0.57
H-1301
CF3Br
一溴三氟甲烷 12
13
H-1211
5.1
5
臭氧损耗物质的大气浓度分布及参与的大气化学过程是影响其ODP 值的主要 因素。由于对这些因素的处理方式不同，不同的研究者得到的臭氧损耗物质 的ODP值存在一定的差异，但各类臭氧层损耗物质的ODP 值的次序大体一致： 含氢的氟氯烃化合物的ODP 值远较氟里昂低，而许多哈龙类化合物对平流层 的破坏能力大大超过氟里昂。
研究范围的确定应保证能满足研究目的，包括定 义所研究的系统、确定系统边界、说明数据要求， 指出重要假设和限制等。
框架—清单分析
清单分析即对一个产品从生产、使用到废弃整个 生命过程中所投入的所有原材料和能源作为输入 逐一列出，而在这个过程中排出的所有影响环境 的物质（包括副产品）作为输出也逐一列出，对 输入和输出进行以数据为基础的客观量化过程。
常用的分类体系是将影响类型分为资源耗竭、人体健康和生 态系统健康三类，还可以继续细分为温室效应、臭氧层耗竭、 酸化、富营养化、光化学烟雾等。
选择环境影响类型参数和特征化模型：对选定的环境影响类
型，要量化其对环境的影响大小，就需要了解其作用机理， 然后建立负荷和环境影响之间的关系模型，即特征化模型。
清单分析可以找出生产过程某个环节对资源和能 源消耗大，或者对环境产生的污染大，从而有针 对性的提出解决方案。
清单分析的例子
以棕榈油为原材料生产表 面活性剂的原材料流程图
物流
有机原材料 耗水量
能耗 原材料 运输
生产加工 向大气排放
颗粒物 碳氢化合物 向水体排放
悬浮固体 油类
向土壤排放
石化制品 935 40
进展迅速 20世纪90年代以后，LCA方法在全球范围内得到较
大规模的应用
5.3 生命周期评价的特点和意义
grave
cradle
产 品
生
命
周
期
示
意
生命周期评价的特点
全过程评价 LCA是整个产品系统原材料的采集、加 工、生产、包装、运输、消费和回用以及最终处理 生命周期有关的环境负荷的分析过程
系统性与量化 LCA以系统的思维方式去研究产品或 行为在整个生命周期中每一个环节中的所有资源消 耗、废弃物的产生情况及其对环境的影响，定量来 评价这些能量和物质的使用以及所释放废物对环境 的影响，辨识和评价改善环境影响的机会。
----Adapted from Society of Environmental Toxicology and Chemistry(SETAC)
框架—定义目标与确定范围
定义目标与确定范围是生命周期评价的第一步， 它直接影响到整个评价工作程序和最终研究结论。
定义目标即清楚地说明开展此项生命周期评价的 目的、原因以及研究结果的可能应用领域。
1.00
CFC-12
CF2Cl2
二氯二氟甲烷 0.82
0.9
CFC-113
C2F3Cl3
三氯三氟乙烷 0.90
0.9
CH3CCl3（B）
甲基氯仿
0.12
0.12
HCFC-22
CHF2Cl
一氯二氟甲烷 0.04
0.05
HCFC-123
C2HF3Cl2 二氯三氟乙烷 0.014
0.02
CH3Br(E)
甲基溴
生命周期评价的特点
注重产品的环境影响 LCA强调分析产 品或行为在生命周期各阶段对环境的 影响。包括能源利用、土地占用及排 放污染物等，最后以总量形式反映产 品或行为的环境影响程度。
生命周期评价的意义
可以对某一给定产品分析其LC内的环境影响并进行不同
产品的比较分析；
可以为授予“绿色”标签的产品提供量化依据； 对一确定的经济单位，比较不同国家间环境行为的效果； 评估不同地区、国家的工业效率； 评估政策变动所降低的环境影响效果，从中找到最佳政
策方针；
5.4 生命周期评价的框架
生命周期评价实施是要 包括目的与范围的确定、 清单分析、影响评价和结 果解释四个部分。
Life Cycle Analysis (LCA):
Goal and scope definition
Inventory analysis
Interpretation
Impact analysis
分类：分类始于由清单分析得到的物流和能流原始数据，分
类就是将清单分析中所得到的数据分到不同的环境影响类型 中去。
特征化。特征化就是将不同的环境压力－环境影响关系综
合到一个通用的框架的过程。例如用臭氧消耗潜值（ODP） 指数，可以定量比较不同物质分子对臭氧层造成的影响。
归一化：特征化得到了各种环境影响类型参数的大小，这
用于肉牛饲料生长过程的灌溉。 ②石化原料的能耗高于以棕榈油或牛油为原料的 生产能耗，但其颗粒物排放和需要填埋的废物却 比其他两种生产过程要少得多。 总结：这种研究的影响远不只是确定哪一种原料更 好。实际上，类似的研究可以运用到各种产业活 动中，包括针对那些进入生产过程的零部件和最 终产品。而且，这种研究还能促进污染预防。
框架—清单分析
然而，原料评价和污染预防活动分析并不涉及开展生 产LCA所需解决的一个关键问题：在分析过程中，必 须对每种物流和能耗赋予相对的环境影响当量值。如 果不这样，人们就可能认为排放1kg工业废水、1kg消 耗臭氧层气体或1kg有毒有害废物所造成的环境影响 相同，但其环境影响显然是不同的。为了采用某种统 一标准对它们进行评估，需要综合考虑法律法规、环 境、企业和社会因素。这是LCA的关键步骤—影响评 价要解决的问题。
5. 生命周期评价（LCA）
Life Cycle Assessment
本章内容
5.1 生命周期评价的定义 5.2 生命周期评价的产生和发展 5.3 生命周期评价的特点和意义 5.4 生命周期评价的框架 5.5 生命周期评价研究实例
产品生命周期
5个阶段 a. 生产前阶段 b. 产品生产 c. 产品运输 d. 产品使用 e. 翻新、再循环或最终处置