生命周期评价

文献综述报告专业名称环境工程学号******* 研究生姓名孙波导师姓名、职称王海宁教授二Ο一O年十月1理论基础——LCA评价方法1.1 LCA的基本概念生命周期评价[1]，Life cycle Assessment(简写LCA)，也称“生命周期分析”，是一种对产品、工艺或活动的客观评价过程，从原材料采集到产品生产、运输、销售、使用、回用和最终处置的全寿命周期阶段中的环境影响程度的认证，它是通过识别、量化产品整个生命周期的能流、物流及污染物排放来进行的。

目的在于评价上述过程对环境（生态健康、人类健康和资源消耗领域）的影响，寻求减小环境影响的机会和技术手段[2]。

在LCA的发展历程中，研究者们给出了多种定义，其中最具有权威性的定义世界公认为来自国际标准化组织(ISO)和国际环境毒理学与化学学会(SETAC)。

1.2 LCA方法的起源面对人口、资源、环境等重大问题，20世纪60年代以来人类开始认识到，地球提供自然资源的能力和环境的自净能力是有限的；各种控制治理理念逐步付诸于生产实践和研究探索，LCA思想应运而生。

1969年，美国可口可乐公司最先将LCA理念运用于集资源、能源、环境影响于一体的综合评价体系之中，目的是考察是否以一次性塑料瓶来替代可回收玻璃瓶，授权给美国中西部研究所（Mid West Research Institute，MRI），后者根据可口可乐公司所提供的整体构思和工作计划对不同包装材料的使用中可能对环境产生的影响进行了比较性的研究。

[3]这种较为系统的分析方案从方法论的角度成为相应生命周期评价方法的起源和基础。

[4]1.3 LCA评价方法的演变20 世纪60年代末和70年代初期，LCA理念逐渐渗透到能源领域、废物处理、包装方案等应用研究领域；80年代中后期到90年代初这一时期，LCA在方法论方向上的研究进展迅速；20世纪90年代以后，在环境毒理学和化学学会（SETAC）、欧洲生命周期评价开发促进会（SPOLD）的联合倡导下，以及国际标准化组织制定和发布了关于LCA的ISO14040系列标准，进一步促进了LCA方法论的发展和完善以及实践应用的规范化[5]；从90年代中期以来，LCA在许多工业行业中取得了很大成果， LCA研究成果已在一些企业决策制订过程中发挥出了很大的作用。

新世纪伊始，LCA理论进入了全球化的新发展阶段。

2002年，联合国环境规划署与环境毒理学与化学学会,提出并推动生命周期评价全球化的倡议,开始了生命周期概念的国际性合作[6]。

1.4 LCA的技术框架[7]LCA由4个相互关联的部分组成，它们是:目标定义和范围界定(Goal Definition and Scooping)、清单分析(Life-Cycle Inventory, LCI)、影响评价(Impact Assessment)和改进评价(Im-prove Assessment)。

LCA 的四个阶段作为统一的整体，既相互联系，又相互影响。

SETAC将LCA描述为四个相互关联的组分组成的三角形模型，如图1。

ISO14040框架进一步细化了LCA的步骤，对开展生命周期评价研究与实践应用更加清晰适用，如图2。

图1 SETAC生命周期评价技术框架图2 ISO 14040生命周期评价框架(1) 生命周期评价目标定义与范围界定[8](2) 生命周期评价的清单分析[8](3) 生命周期评价的影响评价[9](4) 生命周期评价的改进评价（解释评价）[10]经过上述步骤所得出的数据进行权重和污染物排放量的综合效益分析，指出区域的主要环境问题，找出能节约物质能源和减少废弃物的方法，并分析在不同解决方案下的环境和经济成本损益，提出较为合理的优化方案。

2 国外研究现状生命周期评价（LCA）在欧美发达国家以及亚洲的日本、韩国研究探索较为深入，引领此领域的发展潮流。

其中，由环境毒理学和化学学会等著名国际组织提出倡议，促成了ＬＣＡ的定义的统一及基本研究方法的确立。

其中日本、韩国和印度均建立了本国的ＬＣＡ学会。

推出了相应的LCA应用软件和数据库，推动了ＬＣＡ的全球化发展。

[11]发达国家LCA应用非常广泛，例如：国际上很多行业非常重视对产品的环境标志的标识工作，引进LCA是实现这一理念的最直接渠道。

通过LCA可以为授予“绿色”标签——产品的环境标志来提供量化依据[12]。

英国ICI公司的“环境负荷”方法，可量化处理，可用作确定监督和改进环境的指标[13]。

在矿业生产环境改善问题上，ReneVan Berkel认为, 生命周期评价针对资源开采和选矿的应用，有利于上下游企业对其产品和服务进行正确的环境协调性认识。

[14] Sven Lundie[15]等人将污水处理工艺纳入LCA，对悉尼市2021年水环境系统的环境负荷进行预测性研究,通过城市人口数量改变、能源结构改变等情景分析,最终得出:关键在于能源结构和水处理剂的选择。

欧洲铜产业价值链对铜基产品纳入生命周期评价研究，德国铜业协会生命周期中心对欧洲的铜基产品也进行了生命周期评价，通过评价结果与预期值的对比，对未达到环保要求的指标进行改进,从循环经济的角度提高废铜的利用率。

[16]中野加都子[17]利用LCA对含有金属Fe、AI、Cu等的废弃物进行了回收再利用与不法抛弃两者间的比较研究。

李秉勋等[18]对韩国采用LCA法对环境标志产品进行系统的评价研究，从方法论角度将复杂、庞大的科学数据进行通俗化、直观化处理，在考虑科学性和全面性的同时也兼顾了其分析结果的可宣传性。

而我国开展ＬＣＡ应用研究还停留在专业科研人员层面，其研究成果也主要在专业领域内交流，因此在民众中缺乏可宣传性。

总之，国外产品生命周期评价应用领域广泛、技术层面成熟、理论研究日臻完善，形成了较为系统的方法论和相对完备数据库及环境影响模型，其专业的研究团队进行跟踪性科学研究，不断地完善其研究理论、更新其研究成果、拓展其研究领域。

3 国内研究现状3.1国内LCA评价方法研究状况国内LCA评价方法的研究，最初是兰州大学和重庆大学在定量化研究上取得了一定的基础性成绩，现在，包括兰州大学和重庆大学在内的北京理工大学、北京航空航天大学、西安交通大学等科研机构已经相继建立了关于陶瓷、金属材料、高分子材料等的LCA数据库，其工作列入国家863计划，目前在此领域取得了一定的研究成果[19] 。

3.1.1在清单构建分析研究方面王俊尉等[20]提出了LCA研究与信息化技术的整合——数据库建立。

王春华等[21] 通过对物质名录的收集整理、科学分类对LCA数据库的构建探索方向。

李娜[22]、姜金龙等[23]、曹华林[24]、刘英平等[25]，分别提出了生命周期评价技术架构各部分的重点研究方向及存在的问题，为后续LCA方法论研究的完善提出了合理化建议和方法。

王静等[26]、李军等[27]、王建宏等[28]分别对产品LCA模式进行了探讨。

邓寅生等[29]、郑小平等[30]分别对层次分析法应用于LCA进行了阐述，即应用多指标综合的方法，从技术架构角度优化评价模式。

席德立等[31]通过实证，对LCA清单分析数据的可获性进行了深入的研究。

戴宏民等[32]认为：确定分析范围，并界定主要环境问题，是建立相应清单数据库的前提。

同时戴宏民等[33]、张亚平等[34]开发了生命周期清单分析数据管理库软件,有利于原始数据的管理和数据的查询。

向东等[35]、夏添等[36]、龚先政等[37]分别研究了生命周期清单编制的算法和处理方法，其中夏添提出了利用高斯消元法的原理进行计算，简化计算，提高了数据准确度。

郑元[38]、莫华等[39]、任丽娟等[40]、钟流举等[41]分别以清单不确定性案例进行定量分析的研究。

陶建宏等[42]借助模糊评价理论和产品的绿色属性特征,构建了清单分析评价方法。

3.1.2在环境影响评价方面席德立等[43]对LCA的影响评价这一核心部分进行了探索性研究，推导出环境影响评价的基础理论框架，为该方面的后续研究奠定了基础。

王寿兵等[44]经过研究，提出了资源耗竭潜力及当量系数的一种算法。

任苇等[45]、杨建新等[46]又从环境影响类型综述的角度，比较性的研究了环境影响评价的具体实施适用条件。

刘华[47]提出了易于理解和接受的环境影响评价量化模型的构建方法。

杨建新等[48]首次建立了针对中国环境影响和资源消耗评价方法体系,为我国LCA研究和应用提供了一种模型方法。

3.1.3在环境解释方面丁绍兰等[49]对当前环境解释研究所面临的模型、数据都存在的不确定性问题，提出了相应的解决措施：通过敏感性分析以及贡献分析，对两个不确定性评价指标进行论证，以验证研究数据是否支持结果。

马费成等[50]通过图谱绘制的手段研究我国生命周期理论的发展态势，结果显示出：我国LCA理论呈现出在诸多领域均有涉猎的格局。

通过大量关于LCA评价方法研究方面的文献搜集，当前研究主要集中在两个方面：一是建立国内本地化的生命周期清单数据库；二是探索研究满足我国国情的生命周期影响评价方法[51]。

3.2 LCA在国内的应用状况目前，LCA已经作为国际上普遍采用的环境评价重要管理工具，在国内各行业的应用研究开展的非常广泛，例如：在高分子材料、建筑行业、石化产品、环境保护等多个领域中得到广泛应用[52-56]。

LCA在有色金属行业的应用研究非常广泛，例如姜金龙等[57]在研究不同方法生产金属铜的过程中引入LCA，发现其间的环境影响与生产工艺直接相关。

研究结果表明,湿法冶炼铜过程环境影响明显低于火法炼铜的环境影响。

黄带弟等[58]通过生命周期评价的介入研究氧化钴生产过程的环境负荷，提出：为了使环境影响效应最小,需要在生产工艺、原材料、能源结构上优化。

肖骁等[59]对金属锌不同冶炼工艺纳入LCA体系，基于锌冶炼过程LCA结果与我国锌冶炼厂实际运行情况,提出了相应的清洁生产工艺措施。

通过生命周期评价与物流分析的综合运用，高峰等[60]把我国皮江法炼镁纳入LCA体系，对原料消耗、CO2和SO2的排放进行了分析。

提出：皮江法炼镁仍然需要从“节能减排”上下功夫。

宋丹娜[61]运用生命周期评价在铝工业生产中通过建立模型来研究环境负荷问题，计算出最终产品及各中间工序产品的环境负荷，这为改善氧化铝的环境负荷提供了依据。

也得出了不同工艺流程、不同工序的环境负荷的差异，指明了实践整改方向。

这对其他类似产业实施清洁生产具有积极推广意义。

余花琴等[62]对镍矿冶炼的研究提出了环境负荷、资源耗竭的主要来源，以及重要的环境影响阶段。

其研究结果客观地反映了电镍生产的环境性能，既能为电解镍本行业的环境管理提供可靠的数据基础,也可为相关产品的后续研究提供基本平台。

李英顺等[63]以铜矿石和铜炉渣选矿为研究对象引入LCA,对铜炉渣选矿工艺的环境协调性以及从国外进口铜炉渣的可行性进行研究，对循环经济的开展提供了支持数据。