生命周期评价46895

B1南开大学环科学院2目录生命周期影响评价框假与阶段LCA原则发展的历史与现状背景与定义数据库与分析软件案例分析LCA局限性前景与展望3背景随着工业化的发展进入自然生态环境的废物和污染物越来越多，超出了自然界自身的消化吸收能力，对环境和人类健康造成极大影响。同时工业化也将使自然资源的消耗超出其恢复能力，进而破坏全球生态环境的平衡。因此人们越来越希望有一种方法对其所从事各类活动的资源消耗和环境影响有一个彻底、全面、综合的了解，以便寻求机会采取对策减轻人类对环境的影响。4LCA的诞生生命周期评价（LifeCycleAssessment简称LCA）是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具。即是一种评价产品（包括服务或活动）从原材料开采与提炼开始，到产品制造、运销、使用、报废和最终处置全过程环境影响方法。5LCA的定义1993年SETAC的LCA定义中，LCA被描述成这样一种评价方法：①通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗、废弃物排放，评估其造成的环境负担；②评价这些能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响；③辨别和评估改善环境(表现)的机会。LCA的评估对象可以是一个产品、处理过程或活动，并且范围覆盖了评估对象的整个寿命周期，包括原材料的提取与加工、制造、运输和分发、使用、再使用、维持、循环回收，直到最终的废弃。6LCA的定义1997年ISO制订的LCA标准(1S014040)中也给出了LCA和一些相关概念的定义：LCA是对产品系统在整个寿命周期中的(能量和物质的)输入输出和潜在的环境影响的汇编和评价。这里的产品系统是指具有特定功能的、与物质和能量相关的操作过程单元的集合，在LCA标准中，产品既可以指(一般制造业的)产品系统，也可以指(服务业提供的)服务系统；寿命周期是指产品系统中连续的和相互联系的阶段，它从原材料的获得或者自然资源的产生一直到最终产品的废弃为止。7起初，多数企业的决策都是以经济为基础，由社会和政治上的考虑来调节。对环境的考虑通常受到地方和国家污染规则的限制。整个系统的环境因素很少受到重视。随着对绿色事业的迫切需求以及世界建模的开始，企事业单位开始注意到，他们对所进行工序的广泛的环境内涵知之甚少。这种意识，以及相关用来控制企业行为的法律的实施，为揭示各种工序广泛的内涵提供了动力。其中最早的最著名的实践就是HaroldSmith在生命周期影响评价(LCI)方面开展的。人们很快就发现，仅仅比较生产不同产品所消耗的能量会忽略一些重要的影响因素，因此就失去了对不同生产、使用和处理系统总的影响进行指示的作用。结果就是需要开发一种方法，来检测从原材料到最终产品处理回收，这一整个的延伸的系统。发展的历史与现状8发展的历史与现状1979年出版的某论文集中讨论了能量的分析，且讨论了与生产能耗相关的材料流问题,对工业系统与产品进行了明确的区分。目前LCI的关键问题就是对这个区分的误解。许多系统生产多种产品，随之而来的就是与整个系统相关的多种生命周期负担。当使用者想把多产品系统中的负担分配到每一个单一产品时，他们就不得不为这些负担加权重。这一过程不是科学的，因为这是针对与单一产品相关的负担,而不是对整个系统做出的判断。LCI分析中新的参数不完全隶属于全球范围的。一些（例如有毒物质）参数是高度地方化的;另一些（例如导致酸雨的硫氧化物）只是区域效应;还有诸如温室气体CO2则是全球效应。结果，由于不能确定某些参数（如地方水体排放）统计数据会不会产生重大的后果，因此就不可能对所有参量进行数据统计。9发展的历史与现状1990年，首届社会环境毒理和化学（SETAC）会议在美国的佛蒙特州召开，与会者就LCA的概念和理论框架取得了广泛的一致，并最终确定使用LifeCycleAssessment,LCA这个术语，从而统一了国际上的LCA研究。作为一个毒理学组织，SETAC将重点放到了工业系统的空气和水体排放上，而不是以往占支配地位的能量和材料流。主要的作用就是介绍生命周期评估的概念。在随后一系列的LCA研讨会中，SETAC讨论了LCA的理论框架和具体内容，并在1993年8月发布了第一个LCA的指导性文件《LCA指南：操作规则》。这个文件给除了LCA方法的定义和理论框架以及具体的实施细则和建议，描述了LCA的应用前景，并总结了当时LCA的研究状况。10发展的历史与现状另一方面，国际标准化组织（ISO）在1992年成立了环境战略顾问组SAGE,专门研究制定一种环境管理标准的可能性。1993年6月ISO成立了“环境管理”技术委员会TC207，正式开展环境管理方面的国际标准化工作。其指定的国际标准称为《环境管理系列国际标准》，即ISO14000系列标准。ISO对LCA方法的标准化有利于LCA方法的统一和实施，促进了LCA的进一步发展。并且，由于ISO的国际影响以及LCA方法在ISO14000系列标准中所占的重要地位，经过标准化的LCA方法必将成为最重要的评价产品环境表现的方法。事实上，由于ISO组织的有众多相关学术组织、政府机构、企业和环境组织参与的LCA研究已经成为国际上LCA研究的主流。11LCA原则评估对象评估方法应用目的特点LCA原则12LCA评估对象LCA的评估对象是产品系统或服务系统造成的环境影响(其实服务也是一种抽象的产品)，而不是评估空间意义上的环境的质量，这与环境科学中的环境质量评估有着根本区别。另外，LCA方法着眼于产品生产过程中的环境影响，这与产品质量管理和控制等方法也是完全不同的。其次，LCA的评估范围要求覆盖产品的整个寿命周期，而不只是产品寿命周期中的某个或某些阶段。LifeCycle的概念是LCA方法最基本的特性之一，是全面和深入地认识产品环境影响的基础，是得出正确结论和做出正确决策的前提。也正是由于LifeCycle概念在整个方法中的重要性，这个方法才以LifeCycle来命名。评估对象的角度来说，LCA是一种评价产品在整个寿命周期中造成的环境影响的方法。13LCA的主要方法LCA主要思路是：通过收集与产品相关的环境编目数据，应用LCA定义的一套计算方法，从资源消耗、人体健康和生态环境影响等方面对产品的环境影响做出定性和定量的评估，并进一步分析和寻找改善产品环境表现的时机与途径。其中环境编目数据，就是在产品寿命周期中流入和流出产品系统的物质/能量流。物质流既包含了产品在整个寿命周期中消耗的所有资源，也包含所有的废弃物以及产品本身。LCA的评估是建立在具体的环境编目数据基础之上的，这也是LCA方法最基本的特性之一，是实现LCA客观性和科学性的必要保证，是进行量化计算和分析的基础。在LCA标准中，详细地定义了具体的评估实施步骤，它包括如下4个组成部分：目标和范围定义(GoalandScopeDefinition)、编目分析(LifeCyclelnventoryAnalysis，LCl)、环境影响评估(LifeCyclelmpactAssessment，LCIA)、解释(LifeCycleInterpretation)。14LCA的应用目的原则上讲，不同的主体出于不同的目的，都可以实施LCA评估或引用LCA评估结论。在SETAC和ISO的文件中列举了一些LCA方法的作用，例如：①帮助提供产品系统与环境之间相互作用的尽可能完整的概貌；②促进全面和正确地理解产品系统造成的环境影响；③为关注产品或受产品影响的相关方之间进行交流和对话奠定基础；④向决策者提供关于环境的有益的决策信息，包括估计可能造成的环境影响、寻找改善环境表现的时机与途径、为产品和技术选择提供判据等。LCA方法鼓励各种组织，尤其是企业，将环境问题结合到他们的总体决策过程中。通过LCA方法，并与其他的环境管理工具相互补充，帮助更好地理解、控制和减少对环境的影响。从企业的角度考虑，可以在以下的时机实施LCA：①在产品决策中提供辅助信息；②在产品或技术的设计或再设计时提供与环境相关的帮助；③在产品的环境声明中或实施环境标识计划时；④在制定企业的环境战略计划和政策时；⑤在企业与公共关系沟通的过程中。15LCA的特点与其他的行政和法律管理手段不同，LCA方法作为一种环境管理工具有着自身的特点。首先，LCA方法不是要求企业被动地接受检查和监督，而是鼓励企业发挥主动性，将环境因素结合到企业的决策过程中。从这个意义上讲，LCA方法并不具有行政和法律管理手段的强制性。尽管这样，LCA的研究和应用仍然大行其道，这一方面是由于LCA在产品环境影响评价中的重要作用，另一方面也是环境保护思想深入发展的结果。其次，LCA评估建立在LifeCycle概念和环境编目数据的基础上，从而可以系统地、充分地阐述与产品系统相关的环境影响，进而才可能寻找和辨别环境改善的时机和途径。这体现了环境保护手段由简单粗放向复杂精细发展的趋势。16LCA体系框架与阶段结果解释（LifeCycleInterpretation）LCA体系内容目标与范围确定（GoalandScopeDefinition,GSD）影响评价（LifeCycleImpactAssessment,LCIA）清单分析（LifeCycleInventory,LCI）17LCA体系框架与阶段生命周期评价框架目标与范围确定清单分析影响评价结果解释直接应用：产品开发与改进战略规划公共策略制定营销其他18生命周期影响评价(LCIA)LCIA是根据清单分析（LCI）过程中列出的要素对环境影响进行定性和定量分析。LCIA包括以下几个步骤：·对清单分析过程中列出的要素进行分类；·运用环境知识对所列要素进行定性和定量分析；·识别出系统各环节中的重大环境因素；·对识别出的环境因素进行分析和判断环境影响的类型主要分成四大类：直接对生物、人类有害和有毒性；对生活环境的破坏；可再生资源循环体系的破坏；不可再生资源的大量消耗。LCIA把清单分析的结果归到不同的环境影响类型，再根据不同环境影响类型的特征化系数加以量化，来进行分析和判断。19LCIA典型模型生命周期影响评价（LCIA）是LCA中难度最大、争议最多的部分，相关国际标准尚处于制定阶段。目前国际上采用的评价方法，基本上可以分为两大类：“环境问题法”和“目标距离”法。前者着眼于环境影响因子和影响机理，对各种环境干扰因素采用当量因子转换而进行数据标准化和对比分析，如瑞典EPS方法、瑞士和荷兰的生态稀缺性方法（生态因子）以及丹麦的EDIP方法等；后者则着眼于影响后果，用某种环境效应的当前水平与目标水平（标准或容量）之间的距离来表征某种环境效应的严重性，其代表方法是瑞士临界体积方法。20生命周期影响评价步骤生命周期清单分析21SETAC/CML的生命周期影响评价步骤SETAC的CML介绍了一种生命周期影响评价方法，但目前只有第一步付诸了实践。它总共分为以下三步：(1)分类和特征化在分类步骤中，所有的影响都根据其对环境造成的效应归类。例如，把能造成温室效应的环境影响归为一类，造成臭氧层破坏效应的也如此处理。有些环境影响包括在好几个类别之中。比如，氮氧化物的排放不但有毒、能产生酸化效应，而且会造成富营养化效应。每个类别中的环境影响都被累加起来，从而产生一个影响分数（effectscore）。如果不使用加权，仅仅把涉及到的物质的质量加起来是不够的，因为有些物质可能会比其它物质造成更强烈的影响。这个问题是通过为不同的物质提供加权因子来解决的。这个步骤称为特征化。22SETAC/CML的生命周期影响评价步骤排放质量/kg温室效应臭氧层破坏人体毒性酸化效应CO21.792X1———CO0.000670——X0.012—NOx0.001091——X0.78X0.7SO20.000987——X0.12X1影响分值1.79200.002040.0017Note:影响分值=排放物质的质量X权重因子N为所有涉及到的环境影响种类，N=1,…i.聚乙烯生产过程特征化步骤（使用权重因子）23SETAC/CML的生命周期影响评价步骤(2)标准化为了更好地理解环境影响的相对大小，需要有一个标准化步骤