环境材料(第三章评价方法)讲义

慢进行。
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3.2.1.3方法日益成熟
80年代末期后，随着区域性与全球性环境问 题的日益严重，以及全球环境保护意识的加 强，可持续发展思想的普及以及可持续行动 计划的兴起，大量的REPA研究重新开始。
REPA研究涉及到研究机构、管理部门、工业 企业、产品消费者，但是其使用REPA的目的 和侧重点各不相同，而且所分析的产品和系 统也变得越来越复杂，急需对REPA的方法进 行研究和统一。
材料的性能
材料的强度、韧性、热膨胀性、 电导率、电极电位等力学、物理 和化学性能
生命周期评价 法（LCA）
以往曾用单因子方法评价材料对环境的影 响，如测量材料的生产过程中的废气排放 量，用以评价该材料对大气污染的影响； 测量其废水排放量，评价其对水的污染的 影响……但用如此众多的指标评价是很麻 烦的，而且有些指标还无法进行比较，因 此，20世纪90年代提出了这种综合性的 评价方法。
Q为废物对环境的毒性
生态因子法 综合考虑生产材料时对环境的影响及材料在使用
(ECOI) 过程中的性能。
生产某产品时对环境的影响量 ECOI= 该产品使用性能的综合量
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材料对环境的影响
资源消耗 能源消耗 排放的污染物（废水、废气、废 渣等） 污染物引发的环境效应（温室效 应、区域毒性水平，噪声等）
《生命周期评价——原则与框架》国家标准（GB／T
24040）
2000年发布等同于IS314041的《生命周期评价——目
的 与 范 围 的 确 定 和 清 单 分 析 》 国 家 标 准 （ GB ／ T
24041）。
2002年，又发布了分别等同于ISO14042和ISO14043
的《生命周期评价——生命周期影响评价》国家标准
准。
由于不同种类的材料使用功能和环境影响的大小不同。 因此不可能对所有的材料制订统一的评价标准。
而对同类材料而言，尽管其在使用中表现出各种功能， 但是往往其中一种或几种是主要的和共有的，可称之 为基本功能。
可将材料按基本功能分类，分别制定相应的环境材料 评价标准。
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从环境材料的定义看，制订评价标准实际上是 对材料的先进性（功能性），舒适性（经济性） 和环境协调性三个方面进行标准指标定量。
同时随着70年代末到80年代中期出现的全球性 的固体废弃物的问题，这种研究方法又逐渐成 为一种资源分析工具。
因而这一时期的REPA均着重于计算固体废弃 物产生量和原材料消耗量。
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特征：
(1) 政府积极支持与参与。 (2) 案例发展缓慢，方法论研究兴起。 (3) 学术界一些关于REPA的方法论研究仍在缓
78,890 0.86 0.117 0.24
纸尿布 25.6 23.6 23,290 0.093 0.012 22.18
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常见的环境指标及其表达方法
能源评价法：
材料的生产过程中单纯用所耗能源的多 少衡量材料对环境的影响。
难以综合表达对环境的复杂影响
环境影响因子评 将在生产某种产品时对环境影响各种
(2) 大多数研究的对象是产品包装品。 (3) 采用能源分析方法。由于能源分析方法在当
时已比较成熟，而且很多与产品有关的污染 物排放显然与能源利用有关，因而能源分析 方法被广泛地应用于(REPA)环境状况分析。
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3.2.1.2 学术探讨阶段
在70年代，环境问题的核心是能源问题。然而 从生产系统的角度看，如果在一个系统内不进 行物流的测算，就不可能进行能源分析。
1997年ISO的定义
是对产品系统在整个寿命周期 中的物质能量的输人输出和潜 在环境影响的汇编和评价。
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可以看出，在LCA发展中，虽然定义的描述发生了 明显的变化，但基本的思想和方法都保留和固定了下 来。我们可以从其评价对象、方法、应用目的、特点 等方面去理解它的概念、定义、以及该评价方法的内 涵。
价法（EAF）
因素给以综合考虑。
环境影响因子（EAF）可表示为： EAF=F[资源，能源，污染物，生物影响，区域作用……]
环境负荷单位 法（ELU）
指每生产一个单位的产品时（如1kg） 它的EAF值的大小。
无量纲，在实际中如何换算某种材料的环境负荷 单位并与其他材料的环境影响比较没有统一标准
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ADP 不可再生之原料消耗 EDP 不可再生之能源消耗 GWP 温室效应 ODP 臭氧层的破坏 AP 环境酸化 HT POCP 光化学氧化物生成 NP 氮化作用 ECA 生物体之损害 人类健康损害
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指标当量化
采用相对定量的方法，对每种指标 选定一种参照物；将编目分析得到 的污染物的环境影响作用以参照物 的当量表示。
图1 材料性能表征
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生态环境材料的要求：（1）节约能源；（2）节约资源； （3）可重复使用；（4）可循环再生；（5）结构可靠性； （6）化学稳定性；（7）生物安全性；（8）有毒、有害 替代；（9）舒适性；（10）环境清洁、治理功能
生态环境材料的合成与加工工艺要求： （1）能源节约工艺；（2）资源节约工艺； （3）降低污染的加工技术；（4）净化环境的加工技术
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3.1.2 环境材料评价指标定量方法
根据环境材料的概念，环境材料的评价必须以 材料的完整寿命周期为研究范围。
能源生产
↓
↓———————↓————→材料制造→材料使用→回收利用→废弃
↑———————↑———————↑———————↓
1969年由美国中西部资源研究所 (MidWest Research Institute)所开展的针对可口可乐公 司的饮料包装瓶进行的研究。
随后美国ILLINOIS大学富兰克林研究会以及斯 坦福大学也相继开展了一系列针对其它包装品 的类似研究。
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特征：
(1) 主要由工业企业发起，秘密进行，研究结果 作为企业内部产品开发与管理的决策支持工 具。
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哪一项比较环保？
布尿布 vs. 纸尿布 汽油机车 vs. 电动机车 自行车 vs. 机车 纸袋 vs. 塑料袋
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环境负荷: 布尿布与纸尿布之比较
环境负荷 原料消耗(磅) 水消耗(加仑) 能源消耗(BTU) 气体排放(磅) 水污染(磅) 固体废弃物(磅)
布尿布 3.6 144
而国际标准化组织（ISO）制定的ISO14000环境管理 体系亦将生命周期评价作为该体系的一个重要步骤。 目前 ISO正在积极促进生命周期评价理论的完善和方 法的国际标准化工作。
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3.2.1.1 LCA方法的起源
生命周期评价最初始于70年代初美国开展的 一系列针对包装品的分析、评价，当时称为资 源与环境状况分析（REPA）。
未知 美国固废委员会 美国纸张研究所
乙烯研究所 州政府委员会 Procter& Gamble
实施者 中西研究所（MR）I 中西研究所（MR）I 中西研究所（MR）I 中西研究所（MR）I
Franklin 协会 Franklin 协会 Franklin 协会 Franklin 协会 Franklin 协会 Franklin 协会
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年份 1969 1974 1974 1974 1978 1988 1989 1989 1990 1990 1991 1991 1992
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表1 美国的部分LCA研究实例
委托者 可口可乐公司 美国环保局
未知 SPI公司 Good Year 公司 Procter& Gamble Procter& Gamble
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1993年SETAC根据在葡萄牙的一次学术会议的主要 结论，出版了一本纲领性报告：“生命周期评价纲要： 实用指南”。
90年代后，生命周期评价在方法论上得到显著发展。 SETAC和ISO已经在积极促进生命周期评价方法论的 国际标准化研究。
1996年，国际上正式出版了有关LCA评价的专业刊物 《国际生命周期评价学报》（International journal of life cycle assessment），表明生命周期评价研究在国 际上已占有很重要的位置。
第三章 环境材料的评价方 法与标准
中南大学材料学院
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本章大纲
3.1 环境材料的评价体系 3.2 生命周期评价方法（LCA）
3.2.1 LCA清单分析 。。。。 3.2.10 LCA评价方法与实例
3.3 其它评价方法
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3.1 环境材料的评价体系
3.1.1 环境材料评价标准的制订 评价一种材料是否为环境材料，首先必须确定评价标
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生态指数(EI) 对某一过程或产品，根据其污染物产生的量及其
他环境作用的大小，综合计算出该产品或过程的 生态指数，判断其对环境影响程度。
环境商值(EQ) 是综合考虑废气物的排放量和废气物在环境中的毒
性行为，用以评价各种生产对环境的影响。EQ越高， 污染越严重。
EQ=E Q E=废物量/产品质量
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3.2 生命周期评价方法(LCA)
3.2.1 生命周期评价的发展
生命周期评价是70年代初至90年代发展起来的理论， 即对产品从最初的原材料采掘到原材料生产、产品制 造、产品使用以及产品用后处理的全过程进行跟踪和 定量分析与定性评价。
当前生命周期评价已形成了基本的概念框架和技术框 架，成为产业生态学主要理论与方法。