第六讲 生命周期评价

▪ 影响评估
▪ 影响评估是运用清单分析的结果对产品生命周期各个
阶段所涉及的所有潜在的重大的环境影响进行评估。
▪ 结果讨论
▪ 这一阶段是将清单分析和影响评估的发现与 研究的目的、范围进行综合分析得出结论与 建议的过程。结果讨论这一阶段是和另外三 个阶段关联在一起的，另外三个阶段中任一 个完成后即应进行结果讨论，考察原先确定 的研究范围是否合适，是否需要作必要的调 整，所收集的数据是否符合研究的目的，哪 些数据对结果的影响最灵敏等。
生命周期评价
Life Cycle Assessment
一、概念
▪ 1.生命周期
▪ 产品生命周期不仅是经济学术语，而且涉及 环境、技术、经济、社会等多个领域的概念， 指产品从自然中来到自然中去的全部过程， 也有的称 “生命循环”或“寿命周期”，均 是指产品从“摇篮到坟墓”的整个生命周期 各阶段的总和，包括了产品的从自然中获取 最初资源，经过原料采集和处理、加工制作、 运销、使用复用、再循环，直至产品最终处 置和废弃等环节组成的生命链。
例如,我国早点市场使用的餐具通常有四 种:Ⅰ聚苯乙烯发泡餐具、Ⅱ高密度聚乙烯塑 料餐具、Ⅲ纸餐具及Ⅳ集中式热力消毒餐具. 这四种餐具全生命周期过程中排放到大气中 的污染物质有:碳氧化物、硫氧化物、氮氧化 物及碳氢化合物等;水污染物有生化需氧量、 化学耗氧量、悬浮物及磷酸盐类等;土壤污染 物有:淤渣及灰等. 根据前述分类及加权方法, 这四种餐具的ABC/ XYZ 赋值及最终当量指 标如表2.
四、生命周期评价的应用实例
建筑瓷砖
我国是世界上最大的建材生产国。从资源 的消耗到环境的损害，建材行业一直是污染 较严重的产业。为考察建材生产过程对环境 的影响，用LCA方法评价了某建筑瓷砖生产 过程对环境的影响。该瓷砖生产线的年产量 为30万m2，采用连续性流水线生产。所需原 料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以 及其他添加剂等，消耗一定的燃料、电力和 水，排放出一定的废气、废水、废渣，其生 产工艺示意图。
二、LCA的基本框架
▪ ISO14040 对 LCA 的基本框架作出了 规 范 。 LCA 包 括 4 个阶段，即目标和 范围的确定;清单 分析;影响评估和 结果讨论。
目标和范
围的确定
结
果
清单分析
讨
论 影响评估
LCA的四个阶段
▪ 目标和范围的确定： ◆明确LCA的应用目标，确定研究深度，界定研究范围， 选择研究方向，使对所考察的产品有一个全面的认识。 ◆明确对数据的需求，对原始数据的质量要求以及数据 分摊方法。◆确定最终研究报告的类型和格式。 ▪ 清单分析： 收集数据，并通过处理得到该产品系统各种输人和输出。 输入的资源包括物料和能源，输出的除了产品外，还有 向大气、水体和土壤的排放。
在LCA实施过程中，首先是目标定义。 对该瓷砖生产过程的环境影响评价的目标定 义为只考察其生产过程对环境的影响；范围 界定在直接原料消耗和直接废物排放，不考 虑原料的生产加工过程以及废水、废渣的再 处理过程。
对该瓷砖生产过程的环境影响LCA评价的 编目分析，主要按资源和能源消耗、各种废弃 物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、 编目。如能耗可分为加热、照明、取暖等过程 进行编目；资源消耗则按原料配比进行数据分 类；污染物排放按废气、废水、废渣等进行编 目分析。由于该生产过程排放的有害废气量很 小，主要是二氧化碳，故废气排放量可以忽略， 而以温室效应指标进行数据编目。另外，在该 瓷砖生产过程中其他环境影响指标如人体健康、 区域毒性、噪声等也很小，因此在编目分析中 也忽略不计。
▪
式中, m 阶段数;
i
j
,为j为产矩品阵的元环素境值问,其题中数i.为R产以品百的分生数命表周示期,其
值越大表明产品ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环境性能越好.
（2）柏林工业大学的半定量法
柏林工业大学的Fleisher 教授等在2000 年研究的LCIA 方法,通过综合污染物对环境 的影响程度和污染物的排放量,对产品的生命 周期进行半定量的评价方法. 该方法首先要确 定排放特性的ABC 评价等级和排放量的XYZ 评价等级,其影响程度中,A 为严重,如致畸、 致癌、致突的“三致”物质及毒性强的各类 物质; B 为中等,如碳氧化物、硫氧化物等污 染物; C 为影响较小,可忽略的污染物.
某瓷砖生产过程的环境影响LCA评价结果
另外，该工艺过程的废渣排放量较小，仅 为0.5 kg/m2。废水的排放量为30 kg/m2，且 可以循环再利用。相对而言，该工艺过程的 温室气体效应较大，生产l m2瓷砖要向大气 层排放19.8 kg二氧化碳，因此，年产量为30 万m2的瓷砖向空中排放的二氧化碳总量是相 当可观的。
排放量的XYZ 分级根据是排放量低于总排放量 的25 % ,定义为Z ;位于25 %～75 %之间,定义为Y ; 大于75 % ,则定义为X.每种排放物质都赋予其对大 气、水体及土壤三种环境介质的ABC/ XYZ 值. 如 果无法获得某种环境介质的排放数据,则其ABC/ XYZ 值由专家确定. 对每种环境介质分别确定最严 重的ABC/XYZ 值(潜在环境影响最大的排放物质) , 其程度呈递减: AX > AY = BX > AZ = BY > B Z > CX = CY= CZ. 根据生命周期的每个过程排放到大 气、水体及土壤中ABC/ XYZ 值最高的物质进行分 类,所有类别的值都通过表1 的加权矩阵集中,得到最 后的结论—名为AXair当量的单值指标. 在此矩阵中, 大气污染物的权重值较高,由于污染物经常沉积到水 体和土壤中,可能对其产生影响.
产品生命周期示意图
排向自然
取自自然
自然资源
原料采集和处理
原材料
废弃/再循环
废品
使用/复用
能源
商品
产品的加工制作
产品
运输销售
产品生命周期分为5 个阶段: 原材料加工; 产品生产制作; 包装运销; 产品使用; 再生处置。
相关环境问题归成5 类: 原材料选择; 能源消耗; 固体废料; 废液排放; 废气排放。
表2 四种餐具Fleisher LCIA评价明细表
（3）荷兰的“环境效应”法
该法认为评价产品的环境问题应从考虑消耗和
排放对环境产生的具体效果入手,将其与伴随人类活 动的各种“环境干预”关联,根据两者的关系来客观 地判断产品的环境性能,这是在影响分析的定量方法 中迄今为止最完整的一种方法.这种方法将影响分析 分为“分类”和“评价”两步,分类指归纳出产品生 命周期涉及的所有环境问题,已确认了3 类18 种环 境问题明细表. 这三类环境问题是:消耗型,包括从环 境中摄取某种物质资源的所有问题;污染型,包括向 环境排放污染物的所有问题;破坏型,包括所有引起 环境结构变化的问题. 在定量评价3 类18 种环境效 应时,引用了分类系数的概念,分类系数是指假设环 境效应与环境干预之间存在线性关系的系数. 目前, 对这18 种环境效应大部分都有了计算分类系数的 方法.
通过分类,产品的生命周期对环境的影响可用10～ 20 个效应评分来表示,并进一步进行综合性的评价. 目前有两类评价方法:定性多准则评价和定量多准则 评价. 定性评价通常由专家进行,并对产品进行排序, 确定对环境的相对影响. 定量评价通过专家评分对各 项效应加权,得到环境评价指数M ,即
式中, ui 为各效应评分; ri 为相应的加权系数.由于 至今尚无公认的加权系数值,致使定量评价达不到彻 底定量化的要求.
▪ （ISO14040，1997）：对产品或服务系统整个 生命周期中，与产品或服务系统功能直接相关 的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集 和测定的一套系统方法。
▪ 举例说明：
饮料瓶选择复用式玻璃瓶还是一次性金属易 拉罐？
由于人们往往只看到它们被消费后被抛弃 的一瞬间,于是很容易产生玻璃瓶一定比易拉 罐有利于环境的判断.但其实消费和抛弃仅仅 是这些包装容器整个生命周期中一个环节， 从它们各自的原料被采掘、加工成容器，到 用来包装食品，再将包装好的食品运输分销 到消费者，乃至在消费者家中如何储藏等所 有环节，都对环境造成影响。
对LCA评价结果的解释，除上述的环境影 响数据外，通过对该瓷砖生产过程的LCA评 价，提出的改进工艺主要有降低能耗、降低 废水排放量、减少温室气体效应影响等。
五、生命周期评价方法
（1）贝尔实验室的定性法 该法将产品生命周期分为5 个阶段:原材料加工、
产品生产制作、包装运销、产品使用以及再生处置. 相关环境问题归成5 类:原材料选择、能源消耗、固 体废料、废液排放和废气排放,由此构成一个5 ×5 的矩阵。 其中的元素评分为0～4 ,0表示影响极为 严重,4 表示影响微弱,全部元素之和在0～100 之间。 评分由专家进行,最终指标称为产品的环境责任率R , 则有：
生命周期评价还用来制订政策、法规和
刺激市场等，如美国环保局在“空气清洁法 修正案”中使用生命周期理论来评价不同能 源方案的环境影响，还将生命周期评价用于 制定污染防治政策。在欧洲，生命周期评价 已用于欧盟制定“包装和包装法”，比利时 政府1993年作出决定，根据环境负荷大小对 包装和产品征税，其中确定环境负荷大小采 用的就是生命周期评价方法。丹麦政府和企 业间的一个约定中也特别包含了生命周期评 价，并用3年时间对10种产品类型进行生命 周期评价。
在环境影响评价过程中采用了输入输出法 模型，其输入和输出参数见图所示。其中输 入参数有能源和原料，输出参数包括产品、 废水、废渣，以及由二氧化碳排放引起的全 球温室效应。
某瓷砖生产线的输入输出法评价模型
通过输入输出法计算，得到该瓷砖生产过 程对环境的影响结果见图，其中图6(a)为能 源和资源的消耗情况，图 (b)为对环境的影 响。由图可见，该瓷砖生产过程的能耗和水 的消耗较大。由于采用钢渣为主要原料，这 是炼钢过程排放的固态废弃物，因此在资源 消耗方面属于再循环利用，这对保护环境是 有利的生产工艺。