環(huán)境材料評價方法的研究

第5章 環(huán)境材料 評價方法的研究 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 張劍波 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 5.1 環(huán)境材料的評價體系環(huán)境材料的評價體系 5.1.1 環(huán)境材料評價標(biāo)準(zhǔn)的制訂環(huán)境材料評價標(biāo)準(zhǔn)的制訂 評價一種材料是否為環(huán)境材料，首先必須確定評 價標(biāo)準(zhǔn)。 從環(huán)境材料的定義看，制訂評價標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是對 材料的先進(jìn)性（功能性），舒適性（經(jīng)濟(jì)性）和 環(huán)境協(xié)調(diào)性三個方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)定量。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 環(huán)境材料評價標(biāo)準(zhǔn)的制訂環(huán)境材料評價標(biāo)準(zhǔn)的制訂 由于不同種類的材料使用功能和環(huán)境影響 的大小不同，因此不可能對所有的材料制 訂統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)。 對同類材料而言，盡管其在使用中表現(xiàn)出 各種功能，但是往往其中一種或幾種是主 要的和共有的功能，即基本功能。 將材料按基本功能分類，分別制定相應(yīng)的 環(huán)境材料評價標(biāo)準(zhǔn)。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 5.1.2環(huán)境材料評價指標(biāo)定量方法環(huán)境材料評價指標(biāo)定量方法 根據(jù)環(huán)境材料的概念，環(huán)境材料的評價必須以材料的完整 壽命周期為研究范圍。 能源生產(chǎn) 原料開采原料加工材料制造材料使用回收利用廢棄 在材料評價和比較中，需確定其比較基準(zhǔn)，可規(guī)定其基本 功能相同的一定重量或體積的材料為基準(zhǔn)。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 (1)環(huán)境協(xié)調(diào)性指標(biāo)化環(huán)境協(xié)調(diào)性指標(biāo)化 環(huán)境協(xié)調(diào)性指材料在整個壽命周期內(nèi)對環(huán)境的綜合影響， 可以用LCA（life circle assessment）方法定量其指標(biāo)。 LCA基本框架由研究目標(biāo)及范圍、編目分析、環(huán)境影響評 估、環(huán)境改善評估四部分組成。 研究目標(biāo)及范圍確定LCA的目的及邊界條件； 編目分析確定壽命周期內(nèi)各階段資源、能源消耗數(shù)據(jù)及污 染物排放數(shù)量； 環(huán)境影響評估根據(jù)編目分析得到的數(shù)據(jù)，對壽命周期的環(huán) 境綜合影響作出評估； 環(huán)境改善評估則根據(jù)壽命期各階段環(huán)境負(fù)擔(dān)，確定可能的 改善途徑。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 將環(huán)境影響劃分以下幾個指標(biāo)： ADP 不可再生之原料消耗 EDP 不可再生之能源消耗 GWP 溫室效應(yīng) ODP 臭氧層的破壞 AP 環(huán)境酸化 POCP 光化學(xué)氧化物生成 NP 氮化作用 ECA 生物體之損害 HT 人類健康損害 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 指標(biāo)當(dāng)量化 采用相對定量的方法，對每種指標(biāo)選定一 種參照物；將編目分析得到的污染物的環(huán) 境影響作用以參照物的當(dāng)量表示。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 5.2 生命周期評價（生命周期評價（LCA） 5.2.1 生命周期評價的發(fā)展生命周期評價的發(fā)展 生命周期評價是70年代初至90年代發(fā)展起來的理論，即對產(chǎn)品從最初 的原材料采掘到原材料生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品使用以及產(chǎn)品用后處理 的全過程進(jìn)行跟蹤和定量分析與定性評價。 當(dāng)前生命周期評價已形成了基本的概念框架和技術(shù)框架，成為產(chǎn)業(yè)生 態(tài)學(xué)的主要理論與方法。 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的ISO14000環(huán)境管理體系亦將生命周期 評價作為該體系的一個重要步驟。目前 ISO正在積極促進(jìn)生命周期評 價理論的完善和方法的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.1.1方法的起源 生命周期評價最初始于70年代初美國開展的一系列針對包裝品的分析、 評價，當(dāng)時稱為資源與環(huán)境狀況分析（REPA）。 1969年由美國中西部資源研究所(MidWest Research Institute)所開 展的針對可口可樂公司的飲料包裝瓶進(jìn)行的研究。該研究試圖從最初 的原材料采掘到最終的廢棄物處理，進(jìn)行全過程的跟蹤與定量分析， 為了知道使用不同的包裝材料到底意味著什么樣的總體影響。在此基 礎(chǔ)上，又對使用塑料飲料容器的可行性進(jìn)行考慮，并比較了復(fù)用式容 器與一次性容器的整體環(huán)境影響。這種正式的分析方案便是LCA方法 的起源和基礎(chǔ)。 隨后美國ILLINOIS大學(xué)富蘭克林研究會以及斯坦福大學(xué)也相繼開展了 一系列針對其它包裝品的類似研究。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 特征： (1)主要由工業(yè)企業(yè)發(fā)起，秘密進(jìn)行，研究結(jié)果作為企業(yè)內(nèi) 部產(chǎn)品開發(fā)與管理的決策支持工具。如：可口可樂包裝的 研究結(jié)果，使得公司拋棄了過去長期使用的玻璃瓶，轉(zhuǎn)而 采用至今仍然使用的塑料瓶。而這項(xiàng)研究直到1976年4月 才在科學(xué)（SCIENCE）雜志上發(fā)表了一篇文章。 (2)大多數(shù)研究的對象是產(chǎn)品包裝品。 (3)采用能源分析方法。由于能源分析方法在當(dāng)時已比較成 熟，而且很多與產(chǎn)品有關(guān)的污染物排放顯然與能源利用有 關(guān)，因而能源分析方法被廣泛地應(yīng)用于(REPA)環(huán)境狀況 分析。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 5.2.1.2學(xué)術(shù)探討階段 在70年代，環(huán)境問題的核心是能源問題。然而從 生產(chǎn)系統(tǒng)的角度看，如果在一個系統(tǒng)內(nèi)不進(jìn)行物 流的測算，就不可能進(jìn)行能源分析。 同時隨著70年代末到80年代中期出現(xiàn)的全球性的 固體廢棄物的問題，這種研究方法又逐漸成為一 種資源分析工具。 因而這一時期的REPA均著重于計算固體廢棄物 產(chǎn)生量和原材料消耗量。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 特征： (1)政府積極支持與參與。從1975年開始，美國國家環(huán)保局開始放棄 對單個產(chǎn)品的分析評價，繼而轉(zhuǎn)向于如何制訂能源保護(hù)和固體廢棄物 減量目標(biāo)。同時歐洲經(jīng)濟(jì)合作委員會也開始關(guān)注生命周期評價的應(yīng)用， 要求工業(yè)企業(yè)對其產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的能源、資源以及固體廢棄物排放 進(jìn)行全面的監(jiān)測與分析。 (2)案例發(fā)展緩慢，方法論研究興起。由于一系列REPA工作未能取得 很好的研究結(jié)果，對此感興趣的研究人員和研究項(xiàng)目逐漸減少，公眾 的興趣也逐漸淡漠。尤其是企業(yè)界幾乎放棄了這方面的研究。 (3) 該研究方法缺乏統(tǒng)一的研究方法論，分析所需的數(shù)據(jù)常常無法得 到；而且對不同的產(chǎn)品采取不同的分析步驟，同類產(chǎn)品的評價程序和 數(shù)據(jù)也不統(tǒng)一。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 特征： (4) 學(xué)術(shù)界關(guān)于REPA的方法論研究仍在緩慢進(jìn)行。歐洲和 美國的一些研究和咨詢機(jī)構(gòu)依據(jù)REPA的思想相應(yīng)發(fā)展了 有關(guān)廢棄物管理的一系列方法論，更深入地研究環(huán)境排放 和資源消耗的潛在影響。如英國的Boustead咨詢公司針對 清查分析方法作了大量研究，逐步形成了一套較為規(guī)范化 的分析方法，為后來著名的Boustead模型打下了堅(jiān)實(shí)的理 論基礎(chǔ)。 (5) 1984年，受REPA方法的啟發(fā)，瑞士聯(lián)邦“材料測試 與研究實(shí)驗(yàn)室”為瑞士研究部開展了一項(xiàng)有關(guān)包裝材料的 研究，該研究首次采用了健康標(biāo)準(zhǔn)評估體系，既后來所發(fā) 展的臨界體積方法。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.1.3方法日益成熟 80年代末期以后，隨著區(qū)域性與全球性環(huán)境問題 的日益嚴(yán)重，以及全球環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，可 持續(xù)發(fā)展思想的普及以及可持續(xù)行動計劃的興起， 大量的REPA研究重新開始。 REPA研究涉及到研究機(jī)構(gòu)、管理部門、工業(yè)企 業(yè)、產(chǎn)品消費(fèi)者，但是其使用REPA的目的和側(cè) 重點(diǎn)各不相同，而且所分析的產(chǎn)品和系統(tǒng)也變得 越來越復(fù)雜，急需對REPA的方法進(jìn)行研究和統(tǒng) 一。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 方法日益成熟 1989年荷蘭國家居住、規(guī)劃與環(huán)境部（VROM）針對傳統(tǒng)的“末端控 制”的環(huán)境政策，首次提出了制訂面向產(chǎn)品的環(huán)境政策。這種面向產(chǎn) 品的環(huán)境政策涉及到產(chǎn)品的生產(chǎn)、消費(fèi)到最終廢棄物處理的所有環(huán)節(jié)， 既所謂的產(chǎn)品生命周期。這種管理模式逐漸發(fā)展成今天所稱的“鏈管 理”。該研究提出了要對產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的所有環(huán)境影響進(jìn)行評 價；同時也提出了要對生命周期評價的基本方法和數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 1990年由“國際環(huán)境管理學(xué)與化學(xué)學(xué)會(SETAC)”首次主持召開了有 關(guān)生命周期評價的國際研討會，在該會議上首次提出了“生命周期評 價”的概念。在以后的幾年里，SETAC又主持和召開了多次學(xué)術(shù)研 討會，對生命周期評價從理論與方法上進(jìn)行了廣泛的研究。 1993年SETAC根據(jù)在葡萄牙的一次學(xué)術(shù)會議的主要結(jié)論，出版了一 本綱領(lǐng)性報告：“生命周期評價綱要：實(shí)用指南”。該報告為生命周 期評價方法提供了一個基本技術(shù)框架，成為生命周期評價方法論研究 起步的一個里程碑。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 方法日益成熟 目前生命周期評價在方法論上還不十分成熟。SETAC和ISO已經(jīng)在積 極促進(jìn)生命周期評價方法論的國際標(biāo)準(zhǔn)化研究。ISO14040標(biāo)準(zhǔn)生 命周期評價原則與框架已于1997年頒布，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) ISO14041生命周期評價目的與范圍的確定和清單分析， ISO14042生命周期評價生命周期影響評價，ISO14043生 命周期評價生命周期解釋也已正式公布。該標(biāo)準(zhǔn)體系擬對生命 周期評價的概念和技術(shù)框架及實(shí)施步驟進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 歐洲、美國、日本等國家和地區(qū)還制定了一些促進(jìn)LCA的政策和法規(guī)， 如“生態(tài)標(biāo)志計劃”、“生態(tài)管理與審計法規(guī)”、“包裝及包裝廢物 管理準(zhǔn)則”等。這一階段出現(xiàn)了大量LCA案例，如日本已完成數(shù)十種 產(chǎn)品的LCA，丹麥用3年時間對10種產(chǎn)品類型進(jìn)行了LCA等。 1996年，國際上正式出版了有關(guān)LCA評價的專業(yè)刊物國際生命周期 評價學(xué)報（International journal of life cycle assessment），表明 生命周期評價研究在國際上已占有很重要的位置。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 5.2.1.4 LCA在中國的發(fā)展 在中國，LCA研究起步較早，發(fā)展也非常迅速，已成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的 焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。在政府的引導(dǎo)和支持下，國內(nèi)大量研究人員圍繞 LCA方法開展了卓有成效的研究工作，包括生命周期清單分析中的分 配方法、環(huán)境影響類型分配體系、中國環(huán)境影響特征因子和權(quán)重因子 的確定等等。 1999年，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布等同于ISO14040的生命周期評 價原則與框架國家標(biāo)準(zhǔn)（GBT 24040），2000年發(fā)布等同 于IS314041的生命周期評價目的與范圍的確定和清單分析國 家標(biāo)準(zhǔn)（GBT 24041）。2002年，又發(fā)布了分別等同于ISO14042 和ISO14043的生命周期評價生命周期影響評價國家標(biāo)準(zhǔn) （GBT24042）與生命周期評價生命周期解釋國家標(biāo)準(zhǔn) （GBT24043）。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 LCA在中國的發(fā)展 在國內(nèi)的LCA研究方面，材料生命周期評價（MLCA）的研究及應(yīng)用 是目前最主要的研究方向之一，也一直是環(huán)境材料研究中的重要組成 部分。 1998年起，國家“九五”高新技術(shù)研究計劃（863計劃）支持了首項(xiàng) “材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價研究”課題，由北京工業(yè)大學(xué)牽頭主持，重 慶大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)和四川大學(xué)等 聯(lián)合承擔(dān)，與國內(nèi)一些主要材料企業(yè)合作，對國內(nèi)幾大類主要基礎(chǔ)材 料進(jìn)行了全面的MLCA評估。該項(xiàng)目對我國鋼鐵、水泥、鋁、工程塑 料、建筑涂料、陶瓷等7類典型的量大面廣的代表性材料進(jìn)行了生命 周期評價研究，初步獲得了以上代表性材料的環(huán)境負(fù)荷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在 大量系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)了材料環(huán)境負(fù)荷分析的方法，創(chuàng)新地提 出了上述典型材料生命周期評價的新方案和定量方法，構(gòu)建和設(shè)計了 材料的環(huán)境負(fù)荷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫框架，并自主開發(fā)了數(shù)據(jù)庫管理軟件和材 料的生命周期評價軟件。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.2 生命周期評價的概念框架生命周期評價的概念框架 生命周期評價又稱為環(huán)境協(xié)調(diào)性評價、生命周期 評估、壽命周期評價等，已經(jīng)成為對材料和產(chǎn)品 進(jìn)行環(huán)境表現(xiàn)分析的一種重要方法。 由于LCA方法本身的復(fù)雜性和歷史承襲的原因以 及實(shí)施LCA的目的不同，對LCA的概念和方法歷 來有著不同的理解，甚至在SETAC和ISO的文件 中，LCA的定義也在不斷的修改和變化。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.2.1 LCA的定義的定義 在1993年，由SETAC對LCA定義為：通過對能源、原材料消耗及廢 物排放的鑒定及量化來評估一個產(chǎn)品、過程或活動對環(huán)境帶來的負(fù)擔(dān) 的客觀方法。 具體來說是通過確定和量化與評估對象相關(guān)的能源消耗、物質(zhì)消耗和 廢棄物排放，來評估某一產(chǎn)品、過程或事件的環(huán)境負(fù)荷；定量評價由 于這些能源、物質(zhì)消耗和廢棄物排放所造成的環(huán)境影響；辨別和評估 改善環(huán)境（表現(xiàn)）的機(jī)會。評價過程應(yīng)包括該產(chǎn)品、過程或事件的壽 命全過程，包括原材料的提取與加工、制造、運(yùn)輸和銷售、使用、再 使用、維持、循環(huán)回收，直到最終的廢棄。 該方法通過識別和量化所用的能量、原材料以及廢棄物排放來評價與 產(chǎn)品及其行動有關(guān)的環(huán)境責(zé)任，從而得到這些能量和材料應(yīng)用以及排 放物對環(huán)境的影響大小，并對改善環(huán)境的各種方案做出評估。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 LCA的定義的定義 在1997年ISO修訂的LCA標(biāo)準(zhǔn)（ISO14040）中給出的LCA的定義為： 匯總和評估一個產(chǎn)品（或服務(wù)）體系在其整個壽命周期間的所有投入 及產(chǎn)出對環(huán)境所造成的和潛在的影響的方法。這里的產(chǎn)品系統(tǒng)是通過 物質(zhì)和能量聯(lián)系起來的，具有一種或多種特定功能的單元過程的集合。 在LCA標(biāo)準(zhǔn)中，“產(chǎn)品”既可以指（一般制造業(yè)的）產(chǎn)品系統(tǒng)，也可 以指（服務(wù)業(yè)提供的）服務(wù)系統(tǒng)。生命周期是指產(chǎn)品系統(tǒng)中前后銜接 的一系列階段，從原材料的獲取或自然資源的生成，直至最終處置。 ISO不僅規(guī)范了所有產(chǎn)品和服務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，隨著環(huán)境保護(hù)的需要， 也在嘗試對環(huán)境問題的分析方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 在LCA發(fā)展過程中，其定義不斷地得到完善和充實(shí)，對定義的描述發(fā) 生了明顯的變化，但基本的思想和方法卻都保留和固定了下來。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.2.2 LCA的技術(shù)框架的技術(shù)框架 1993年SETAC在生命周期評價綱要：實(shí) 用指南中將生命周期評價的基本結(jié)構(gòu)歸 納為4個有機(jī)聯(lián)系的部分，(1)定義目標(biāo)與確 定范圍（goal and scope definition）；(2) 清查分析（清單分析，編目分析inventory analysis）；(3)影響評價（impact assessment）； (4)改善分析 （improvement assessment）。 生命周期評價技術(shù)框架生命周期評價技術(shù)框架 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 (1)定義目標(biāo)與確定范圍 這是LCA的第一步，它直接影響到整個評價工作程序和最終的研究結(jié) 論。定義目標(biāo)即清楚地界定評價對象，說明開展此項(xiàng)LCA的目的和原 因，以及研究結(jié)果的可能應(yīng)用領(lǐng)域，即研究結(jié)果的接受者或預(yù)期交流 對象。 評價的范圍包括評價功能單元定義、評價邊界定義、系統(tǒng)的輸入和輸 出分配方法、環(huán)境影響評價的模型及其解釋方法、數(shù)據(jù)要求、指出重 要假設(shè)和限制、審核方法及評價報告的類型及其格式等。研究范圍的 確定應(yīng)保證能滿足研究目的，以保證研究的廣度、深度、詳盡程度與 之相符，在研究過程中，可能由于收集到新的信息而要對研究對象加 以修正。 在進(jìn)行評價時要涉及大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能來自直接實(shí)測而得到， 也可能是一些中間處理數(shù)據(jù)，在處理這些數(shù)據(jù)時，一定要說明數(shù)據(jù)是 如何獲得的，它的精度、完整性如何，是否具有代表性等，顯然數(shù)據(jù) 的質(zhì)量是進(jìn)行LCA方法進(jìn)行評價的關(guān)鍵所在。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 (2)清單分析 它的目的是將環(huán)境負(fù)荷定量化。對一種產(chǎn)品、工 藝和活動在其整個生命周期內(nèi)的能量與原材料需 要量、以及對環(huán)境的排放（包括廢氣、廢水、固 體廢棄物及其他環(huán)境釋放物）進(jìn)行以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ) 的客觀量化過程。該分析評價貫穿于產(chǎn)品的整個 生命周期，即原材料的提取、加工、制造和銷售、 使用和用后處理。需要收集的輸入數(shù)據(jù)包括資源 和能源的消耗狀況，輸出數(shù)據(jù)則依據(jù)主要因素考 慮具體的過程對環(huán)境造成的影響。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (3)影響評價 對清查階段所識別的環(huán)境影響壓力（環(huán)境負(fù)荷） 進(jìn)行定量或定性的表征評價，其目的是根據(jù)清查 分析后所提供的物料、能源消耗數(shù)據(jù)以及各種排 放數(shù)據(jù)對產(chǎn)品所造成的環(huán)境影響進(jìn)行評估，即采 用定量調(diào)查所得的環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)定量分析對人體 健康、生態(tài)環(huán)境、自然環(huán)境的影響及其相互關(guān)系。 影響分析是LCA的核心內(nèi)容，也是難度最大的部 分，一般將數(shù)據(jù)收集起來進(jìn)行評價，包括：資源 消耗、水污染、大氣污染、固體污染、環(huán)境商值 EQ。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (4)改善評價 改善評價是LCA的最終目標(biāo)，系統(tǒng)地評估在 產(chǎn)品、工藝或活動的整個生命周期內(nèi)消減 能源消耗、原材料使用以及環(huán)境釋放的需 求與機(jī)會，比較產(chǎn)品的環(huán)境優(yōu)劣，可對產(chǎn) 品進(jìn)行重新設(shè)計，不斷改善和改進(jìn)，這種 分析包括定量和定性的改進(jìn)措施。例如改 變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，重新選擇原材料，改變制造 工藝和消費(fèi)方式，以及廢棄物管理等。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.2.3 LCA的特點(diǎn)的特點(diǎn) LCA的特點(diǎn)除了“壽命周期概念”和“定量化”這兩個基 本特征之外，LCA還具有明顯的“過程化”的特征，即將 整個的life cycle細(xì)分為多個的過程，對每個過程進(jìn)行定量 的描述，從而可以系統(tǒng)地、充分地闡述與產(chǎn)品系統(tǒng)相關(guān)的 環(huán)境影響，進(jìn)而才可能定位和辨別出影響產(chǎn)品系統(tǒng)環(huán)境表 現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)，并尋找到改善環(huán)境表現(xiàn)的時機(jī)和途徑。 LCA方法的這些特征體現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)手段由簡單、局部、 粗放向復(fù)雜、全面、精細(xì)方向發(fā)展的趨勢。 LCA方法不是要求企業(yè)被動地接受檢查和監(jiān)督，而是鼓勵 企業(yè)發(fā)揮主動性，將環(huán)境因素結(jié)合到企業(yè)的決策過程中。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.2.3 LAC的應(yīng)用范圍的應(yīng)用范圍 5.2.3.1用于工業(yè)企業(yè)部門用于工業(yè)企業(yè)部門 (1)產(chǎn)品系統(tǒng)的生態(tài)辨識與診斷。識別對研究影響最大的工 藝過程和產(chǎn)品壽命階段，評估產(chǎn)品（包括新產(chǎn)品）的資源 效益。 (2)產(chǎn)品環(huán)境影響評價與比較。以環(huán)境影響最小化為目標(biāo)， 分析比較某一產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)的不同方案或者對替代產(chǎn)品（或 工藝）進(jìn)行比較 。 (3)生態(tài)產(chǎn)品設(shè)計與新產(chǎn)品開發(fā)。 (4)再循環(huán)工藝設(shè)計。大量的LCA工作結(jié)果表明，產(chǎn)品用后 處理階段的問題十分嚴(yán)重，解決這一問題需要從產(chǎn)品的設(shè) 計階段就考慮產(chǎn)品用后的拆解和資源的回收利用。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 LAC的應(yīng)用范圍的應(yīng)用范圍 5.2.3.2政府環(huán)境管理部門和國際組織政府環(huán)境管理部門和國際組織 (1)制定環(huán)境政策和建立環(huán)境產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 (2)實(shí)施生態(tài)標(biāo)志計劃為評估和區(qū)別普通產(chǎn)品與生態(tài)標(biāo)志產(chǎn)品提供了具 體的指標(biāo) (3)優(yōu)化政府的能源、運(yùn)輸和廢物管理方案。 (4)向公眾提供有關(guān)產(chǎn)品和原材料的資源信息。 (5)國際環(huán)境管理體系的建立。LAC直接促進(jìn)了國際環(huán)境管理體系的制 定。ISO14000環(huán)境管理體系標(biāo)準(zhǔn)，與已被80多個國家和地區(qū)所廣泛 采用。該標(biāo)準(zhǔn)旨在促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，通過環(huán)境管理國際標(biāo)準(zhǔn) 來協(xié)調(diào)全球環(huán)境問題，試圖從全方位著手，通過標(biāo)準(zhǔn)化手段來有效地 改善和保護(hù)環(huán)境，滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的需求。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 LAC的應(yīng)用范圍的應(yīng)用范圍 5.2.3.3 LCA用于消費(fèi)者組織用于消費(fèi)者組織 消費(fèi)者組織主要利用LCA指導(dǎo)消費(fèi)者進(jìn)行環(huán) 境產(chǎn)品的消費(fèi)，以及對公眾行動進(jìn)行全過 程的環(huán)境評價。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3 LCA清單分析清單分析 5.3.1清單分析的基本內(nèi)容清單分析的基本內(nèi)容 生命周期清單分析（life cycle inventory， LCI）涉及數(shù)據(jù)的收集和計算程序。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 關(guān)鍵術(shù)語和基本內(nèi)容 1)產(chǎn)品系統(tǒng) 產(chǎn)品系統(tǒng)是由提供一種或多種確定功能的中間產(chǎn)品流聯(lián)系起來的單元 過程的集合。對產(chǎn)品系統(tǒng)的表述包括單元過程、通過系統(tǒng)邊界（無論 是輸入或輸出的）的基本流和產(chǎn)品流以及系統(tǒng)內(nèi)部的中間產(chǎn)品流。 2)單元過程 為更清晰地顯示系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)系，尋找環(huán)境改善的時機(jī)和途徑，通常需 要將產(chǎn)品系統(tǒng)分解為一系列相互關(guān)聯(lián)的過程或子系統(tǒng)，即單元過程。 分解的程度取決于前面的目的與范圍目的與范圍的確定以及數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性。單 元過程從“上游”（upstream）過程中得到輸入，并向“下游” （downstream）過程產(chǎn)生輸出。單元過程之間通過中間產(chǎn)品流和 （或）待處理的廢物相聯(lián)系，與其他產(chǎn)品系統(tǒng)之間通過產(chǎn)品流相聯(lián)系， 與環(huán)境之間通過基本流相聯(lián)系。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 關(guān)鍵術(shù)語和基本內(nèi)容(2) 3)數(shù)據(jù)類型 量化單元過程的輸入和輸出。數(shù)據(jù)可歸入的主題包括： （a）能量輸入，原材料輸入，輔助性輸入，其他物理輸入； （b）產(chǎn)品； （c）向空氣的排放，向水體的排放，向土地的排放，其他 環(huán)境因素。 4)產(chǎn)品系統(tǒng)模型 表述物理系統(tǒng)關(guān)鍵要素的模型。對于所要建立模型的物理 系統(tǒng)中要素的選擇取決于研究的目的與范圍。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3.2清單分析的主要步驟：清單分析的主要步驟： 生命周期清單分析是生命周期評價中對所研究產(chǎn)品系統(tǒng)產(chǎn)品系統(tǒng)整個生命周期中輸入 和輸出進(jìn)行匯編和量化的階段，即收集產(chǎn)品系統(tǒng)中定量或定性的輸入輸出數(shù) 據(jù)，計算并量化的過程。 清單分析的目的是對產(chǎn)品系統(tǒng)的有關(guān)輸入和輸出進(jìn)行量化。輸入和輸出可包 括與該系統(tǒng)有關(guān)的對資源的使用，以及向空氣、水體和土地的排放。可根據(jù) 預(yù)先確定的LCA目的和范圍需要，依據(jù)上述數(shù)據(jù)做出解釋。 進(jìn)行清單分析也是一個反復(fù)反復(fù)的過程。當(dāng)取得了一批數(shù)據(jù)，并對系統(tǒng)有進(jìn)一步 的認(rèn)識后，可能會出現(xiàn)新的數(shù)據(jù)要求，或發(fā)現(xiàn)原有的局限性，因而要求對數(shù) 據(jù)收集程序做出修改，以適應(yīng)研究目的，有時也會要求對研究目的或范圍加 以修改。 生命周期清單分析是LCA四個組成部分中研究最成熟、理解最深人和應(yīng)用最研究最成熟、理解最深人和應(yīng)用最 充分充分的一個。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3.2.1數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備 在LCA研究中，數(shù)據(jù)收集程序會因不同系統(tǒng)模型 中的各單元過程而變；同時，可能因參與研究人 員的組成和資格，以及滿足產(chǎn)權(quán)和保密要求的需 要而有所不同。 數(shù)據(jù)收集需要對每個單元過程進(jìn)行透徹了解。為 了避免重復(fù)計算或斷檔，需要對每個單元過程進(jìn) 行明確表述，包括對輸入和輸出進(jìn)行定量和定性 表述，確定過程的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，以及對單元 過程功能的定量和定性表述。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備（續(xù)）數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備（續(xù)） （1）數(shù)據(jù)的確認(rèn) 在數(shù)據(jù)收集過程中必須檢查數(shù)據(jù)的有效性。 （2）數(shù)據(jù)與單元過程的關(guān)聯(lián) 必須對每一單元過程確定適宜的基準(zhǔn)流（如1kg材 料或1MJ能量），并據(jù)此計算出單元過程的定量 輸入和輸出數(shù)據(jù)。 （3）數(shù)據(jù)與功能單位的關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)的合并 根據(jù)流程圖和系統(tǒng)邊界可以將各單元過程相互關(guān) 聯(lián)，從而對整個系統(tǒng)進(jìn)行計算。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備（續(xù)）數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)備（續(xù)） （4）系統(tǒng)邊界的修改 反復(fù)性是LCA的固有特性，必須根據(jù)由敏感性分析所判定的數(shù)據(jù)重要性來決 定數(shù)據(jù)的取舍。初始產(chǎn)品系統(tǒng)邊界必須依據(jù)確定范圍時規(guī)定的邊界準(zhǔn)則進(jìn)行 適當(dāng)?shù)男薷摹?（5）數(shù)據(jù)缺口的處理 在清單數(shù)據(jù)計算過程中，經(jīng)常會遇到數(shù)據(jù)缺口（data gap），可能的發(fā)生原 因不一而足，比較常見的有：清單資料不可得（對方無法提供或查無相關(guān) 資料）；本土特有流程；某段期程不在國內(nèi)發(fā)生：數(shù)據(jù)調(diào)研成本過高， 無法實(shí)現(xiàn)。 對于數(shù)據(jù)缺口，最簡單的處理方法就是在合理的情況下，將其假設(shè)為零，亦 即忽略不計，但另一可能更為合理的方式，是找尋替代數(shù)據(jù)予以填補(bǔ)。替代 數(shù)據(jù)的重要性可依據(jù)敏感性分析來判斷，如果替代數(shù)據(jù)對輸入輸出最后結(jié)果 的影響不大時，就不必要找尋更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；反之，若替代數(shù)據(jù)對最后的 結(jié)果具顯著影響時，則不應(yīng)使用替代數(shù)據(jù)。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 數(shù)據(jù)來源 有關(guān)清單分析的操作步驟，美國EPA制定了詳細(xì)的指南， 對于發(fā)展中國家來說，由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的欠缺以及企業(yè)管理 水平的限制，要完全按照美國指南完成清單分析，存在許 多困難。 首先把產(chǎn)品的清單數(shù)據(jù)分為產(chǎn)品的社會數(shù)據(jù)社會數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的企業(yè)企業(yè) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)兩大類。然后用不同的方法分別獲得這兩類數(shù)據(jù)。 產(chǎn)品的社會數(shù)據(jù)是指來自于社會的原材料和商品能源所攜 帶的清單數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)品出廠后通過社會流通領(lǐng)域，進(jìn)入 消費(fèi)、使用階段直至廢棄后處置這些階段所包括的清單數(shù) 據(jù)。 產(chǎn)品的企業(yè)數(shù)據(jù)則是表征企業(yè)將購進(jìn)的原材料加工制作成 產(chǎn)品過程中涉及的消耗和排放狀況。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 企業(yè)數(shù)據(jù)的來源： 深入了解產(chǎn)品，包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、組成、包裝及使用性能等。考查產(chǎn) 品組成的方法有：產(chǎn)品解剖、產(chǎn)品圖紙分析和零件估算。 (1)產(chǎn)品解剖是將產(chǎn)品拆分開來，分別對零部件進(jìn)行材料分類和稱重， 以確定不同材料在整個產(chǎn)品中的重量比例。這種方法比較適合小件產(chǎn) 品。對于某些中型或大型產(chǎn)品，則需要進(jìn)行圖紙分析。 (2)圖紙分析是利用產(chǎn)品的設(shè)計圖紙或生產(chǎn)圖紙對所用材料進(jìn)行分類和 統(tǒng)計。方法簡單易行且準(zhǔn)確度較高。但在實(shí)際研究中，企業(yè)出于技術(shù) 保密的考慮，往往不愿意提供實(shí)際的圖紙。 (3)零件估算是一種比較粗糙的方法，只能確定材料的大致種類和用量， 適合于精度要求不高的LCA研究。 產(chǎn)品分析除了結(jié)構(gòu)組成分析外，還包括使用分析，這是對產(chǎn)品的使 用功能、使用領(lǐng)域、使用壽命及使用過程中可能存在的問題進(jìn)行分析 的過程。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 過程樹 一般企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品不是單一的，LCA所研究的產(chǎn)品在其企業(yè)產(chǎn)品構(gòu)成中的地位決定 了它應(yīng)當(dāng)負(fù)擔(dān)的污染與消耗責(zé)任。主要產(chǎn)品、副產(chǎn)品或平行產(chǎn)品在處理分擔(dān)率時必須 區(qū)別對待。 過程樹（過程圖）以產(chǎn)品生命周期的5個階段為主干。在產(chǎn)品的加工生產(chǎn)階段可開展第 二層次的過程樹，也可劃分更多的層次，全面展示產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。 原材料生產(chǎn)加工 產(chǎn)品加工生產(chǎn)零件1加工 產(chǎn)品的運(yùn)輸過程 零件2加工鑄造 產(chǎn)品的使用回收 噴砂 裝配調(diào)試 產(chǎn)品的廢置再生 包裝貯存 電鍍 過程樹（過程圖）的成功描繪有助于清單分析準(zhǔn)確、順利、全面地完成。在隨后的清 單分析過程中還可能對過程樹進(jìn)行必要的修正。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 社會數(shù)據(jù)的獲得社會數(shù)據(jù)的獲得 材料可能來自于不同的行業(yè)，一般是通過市場的流通領(lǐng)域購得的。其 環(huán)境性能是由社會生產(chǎn)的總體水平?jīng)Q定的。 但是這些數(shù)據(jù)并未以 LCA所需的形式給出，因此要進(jìn)行進(jìn)一步的計算處理。 (1)產(chǎn)值污染系數(shù)法產(chǎn)值污染系數(shù)法 產(chǎn)值污染系數(shù)法即是利用材料所屬的行業(yè)的總產(chǎn)值和相應(yīng)的總排污數(shù) 據(jù)得到典型污染物的產(chǎn)值排污系數(shù)（污染物排放量/單位產(chǎn)值），再根 據(jù)企業(yè)產(chǎn)品所消耗的原材料成本進(jìn)行單位產(chǎn)品的原材料加工生產(chǎn)階段 的污染計算，這是一種簡單而粗糙的計算方法。 (2)產(chǎn)量污染系數(shù)法產(chǎn)量污染系數(shù)法 產(chǎn)量污染系數(shù)法是利用行業(yè)產(chǎn)量統(tǒng)計值和污染統(tǒng)計值計算出產(chǎn)量污染 系數(shù)（污染物排放量/單位產(chǎn)量），相較于產(chǎn)值污染系數(shù)法，利用產(chǎn)量 計算不受市場價格的差別和波動的影響，較容易實(shí)施。理論上，產(chǎn)值 污染系數(shù)法和產(chǎn)量污染系數(shù)法應(yīng)有較好的一致性。然而在實(shí)際的運(yùn)用 中卻可能由于統(tǒng)計口徑的不同而帶來較大的偏差。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 社會數(shù)據(jù)的獲得社會數(shù)據(jù)的獲得(續(xù)）續(xù)） (3)行業(yè)污染系數(shù)法行業(yè)污染系數(shù)法 各行業(yè)部門的典型排放數(shù)據(jù)是根據(jù)該行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)和總的技術(shù)現(xiàn)狀 而提出的，可以代表全行業(yè)實(shí)際的污染排放水平。這些數(shù)據(jù)比較規(guī)范， 避免了不同行業(yè)產(chǎn)品間的模糊對比，具有較好的確定性；行業(yè)排放的 典型污染數(shù)據(jù)是較易得到的，可有較好的連續(xù)性。 獲得了各種材料的污染系數(shù)就可以根據(jù)某產(chǎn)品所用材料的實(shí)際消耗量， 確定出相應(yīng)的資源和污染數(shù)據(jù)。 某產(chǎn)品污染物排放量 =行業(yè)綜合污染系數(shù)（kg污染物/t）產(chǎn)品產(chǎn)量（t） =產(chǎn)值污染系數(shù)（kg污染物/萬元）材料價值（萬元） =產(chǎn)量污染系數(shù)（kg污染物/t）產(chǎn)品產(chǎn)量（t） 同樣地，根據(jù)材料的資源消耗系數(shù)（資源、能源），也可以獲得產(chǎn)品 的資源消耗清單，這一系數(shù)一般可以從行業(yè)生產(chǎn)中獲得。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 5.3.2.2 企業(yè)清單數(shù)據(jù)的獲得企業(yè)清單數(shù)據(jù)的獲得 在企業(yè)生產(chǎn)流程分析中，已大致確定了企 業(yè)生產(chǎn)各部門的情況，現(xiàn)在則要從企業(yè)的 實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，作進(jìn)一步的定量處理。具 體步驟為：畫出該產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量流程圖、 獲得數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)整理、最終形 成清單。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 (1)企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量流程圖企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量流程圖 借助于企業(yè)的生產(chǎn)過程樹，可將該產(chǎn)品的 整個生產(chǎn)過程劃分為若干個相多獨(dú)立的過 程單元，再對每個單元進(jìn)行輸入、輸出的 各種物料和能源的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和收集， 這就是生產(chǎn)質(zhì)流圖。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 生產(chǎn)質(zhì)流圖 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 生產(chǎn)質(zhì)流圖 生產(chǎn)質(zhì)流圖需標(biāo)出各過程單元間物質(zhì)傳遞的數(shù)量 關(guān)系，體現(xiàn)出物料平衡、能量平衡的基本原則， 即各過程單元的輸入、輸出基本一致，用下式表 示： Mi=M0 ( 下標(biāo)i 是輸入，下標(biāo)0是輸出) 通過平衡可對各種輸入、輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較檢查 和篩選。一般地說，如果輸入與輸出之間的差值 在2%以內(nèi)，即可認(rèn)為所獲得的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。 （Mi-M0）/Mi 2% 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (2)形成產(chǎn)品的生產(chǎn)階段的清單形成產(chǎn)品的生產(chǎn)階段的清單 企業(yè)生產(chǎn)流程與污染數(shù)據(jù)（資源消耗視為一種污 染因子）的匯總即為產(chǎn)生清單的過程，它以矩陣 形成給出。這一矩陣的各過程單元數(shù)據(jù)即來自質(zhì) 流圖?？傆嫷臄?shù)據(jù)則表達(dá)產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程的 總體水平，污染因子在這一階段是根據(jù)目標(biāo)界定 中所確定的污染物種類來進(jìn)行統(tǒng)計的，是實(shí)際應(yīng) 用的數(shù)值表達(dá)。在計算機(jī)模型中，未被采用的污 染因子可以數(shù)值0表示。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (3)產(chǎn)品包裝產(chǎn)品包裝/運(yùn)銷、使用運(yùn)銷、使用/回收及處理回收及處理 等階段的清單等階段的清單 產(chǎn)品的包裝過程可作為企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的最后工序納入企業(yè)生產(chǎn)過程清 單之中。若產(chǎn)品的分裝包裝是在企業(yè)外部完成的，則應(yīng)另行計算。 產(chǎn)品的運(yùn)銷是一個社會化過程，一般很難對其所有的過程數(shù)據(jù)做全面 的統(tǒng)計，對于無特殊污染危害的產(chǎn)品的運(yùn)銷，可認(rèn)為是所有產(chǎn)品的一 個共同性問題，具有相同的評價基礎(chǔ)。但若產(chǎn)品的運(yùn)銷過程有其特殊 性，如惡臭、易燃、易爆、易泄露等，則必須加以特別的考慮。 產(chǎn)品的使用回收與處置是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其使用價值，轉(zhuǎn)化為廢物的過程， 一般不在產(chǎn)品的產(chǎn)地，可能分布在全國的廣大地區(qū)。因而這一數(shù)據(jù)的 獲得除了根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計資料外，要采取與獲取企業(yè)生產(chǎn)清單完全不 同的方法；如：用戶訪問、問卷調(diào)查或現(xiàn)場測定等。這幾種方法均需 詳細(xì)記錄訪問的時間、地點(diǎn)、人員等具體情況，內(nèi)容包括： 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (3)產(chǎn)品包裝產(chǎn)品包裝/運(yùn)銷、使用運(yùn)銷、使用/回收及處理回收及處理 等階段的清單等階段的清單 產(chǎn)品特征：購入與使用年限，使用現(xiàn)狀及技術(shù)水平； 污染特征：污染物種類、污染排放量，包括水、氣、渣等等，并要求 出示有效數(shù)據(jù)文件，如監(jiān)測報告、企業(yè)報表、崗位記錄等； 存在問題：產(chǎn)品自身使用問題、消耗品問題及可能的解決方法等等,產(chǎn) 品處置過程中存在的污染問題； 產(chǎn)品使用、處置中的其它材料，及能源消耗（水、煤、電、原料等）； 產(chǎn)品的可回用性能（回用率或廢品回收水平）。 將以上數(shù)據(jù)歸納總結(jié)即可得到產(chǎn)品的使用與處置清單。對于可回用/再 生的產(chǎn)品或部件在其廢置后，又可做為一種新的資源形式，進(jìn)入社會 生產(chǎn)中，它的數(shù)值計算可表達(dá)為負(fù)數(shù)。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 垃圾焚燒爐清單分析 從表中可看出，水污染問題主要是由原材 料（鋼材和水泥）引起的，在整個產(chǎn)品的 排放清單中不居主要地位 。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3.3 LCA評價清單分析中的評價清單分析中的 分配方法分配方法 生命周期清單分析，即針對產(chǎn)品系統(tǒng)所有單元過 程的輸入和輸出（原材料、能源、環(huán)境排放）進(jìn) 行清查和計算。然而實(shí)際生產(chǎn)單元過程不可能總 是只有一種原料（或產(chǎn)品）輸出或輸入；而且生 產(chǎn)工藝常通過原料或配件互相連接，因此就需要 對系統(tǒng)的輸入和輸出在各產(chǎn)品中進(jìn)行分配。分配 通常出現(xiàn)在各產(chǎn)品系統(tǒng)及開環(huán)再循環(huán)開環(huán)再循環(huán)過程中。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3.3.1生產(chǎn)系統(tǒng)與分配問題生產(chǎn)系統(tǒng)與分配問題 當(dāng)多種產(chǎn)品同時產(chǎn)出于某各生產(chǎn)工藝時，就構(gòu)成多種產(chǎn)品系統(tǒng)。例如， 燃煤熱電廠，電和熱作為共同產(chǎn)品輸出，需要確定多少煤用于發(fā)電和 產(chǎn)熱，以及生產(chǎn)一單位電將釋放多少CO2，生產(chǎn)一單位熱釋放多少 CO2等問題。因此與生產(chǎn)電力、熱相關(guān)的工藝過程，如采煤、運(yùn)輸和 發(fā)電過程都需要進(jìn)行分配。 多產(chǎn)品系統(tǒng)的特殊形式是基礎(chǔ)設(shè)施共享系統(tǒng)和廢物處理系統(tǒng)。 生產(chǎn)系統(tǒng)的再循環(huán)過程。工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)際上存在著復(fù)雜的再循環(huán)利 用過程，即邊角料、副產(chǎn)品或廢舊產(chǎn)品等再生產(chǎn)工藝的重新利用。由 于再循環(huán)的出現(xiàn)，改變了生產(chǎn)工藝的物流、能流的方向和流量，構(gòu)成 了復(fù)雜的相互連接的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，再循環(huán)通常存在兩種方式，即閉閉 環(huán)再循環(huán)環(huán)再循環(huán)和開環(huán)再循環(huán)開環(huán)再循環(huán)。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3.3.1生產(chǎn)系統(tǒng)與分配問題生產(chǎn)系統(tǒng)與分配問題 閉環(huán)再循環(huán)：指一個生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，一些副產(chǎn)品，邊角料或 廢棄物被重新利用或回用，其可減少原材料的使用和初級 原料的生產(chǎn)。 開環(huán)再循環(huán)：開環(huán)再循環(huán)是與閉環(huán)再循環(huán)相比較而言的， 是指一個產(chǎn)品系統(tǒng)的副產(chǎn)品、廢棄物或產(chǎn)品在消費(fèi)后被重 新收集、處理，然后被另一個產(chǎn)品系統(tǒng)作為原料再利用， 只有開環(huán)再循環(huán)才存在分配問題。 開環(huán)再循環(huán)中要研究解決的分配問題主要是再循環(huán)產(chǎn)品或 物質(zhì)的收集處理過程應(yīng)該分配給哪個系統(tǒng)，資源采掘或獲 取過程是否應(yīng)該完全分配給利用原材料進(jìn)行生產(chǎn)的初級系 統(tǒng)；最終的廢物處理過程是否完全分配給最后利用該物質(zhì) 的產(chǎn)品系統(tǒng)。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.3.3.2 分配原則與方法分配原則與方法 原則一,盡可能避免分配問題的出現(xiàn)，通過分析工藝之間 的因果關(guān)系，將可以分解的工藝?yán)^續(xù)分解以消除虛假的共 同工藝，即將具體的工藝過程和環(huán)境交換與具體產(chǎn)品對應(yīng) 起來，從而避免分配問題的出現(xiàn)。擴(kuò)展系統(tǒng)邊界，通過擴(kuò) 展產(chǎn)品系統(tǒng)邊界，將系統(tǒng)外輸入和輸出納入多研究的系統(tǒng) 中，從而避免出現(xiàn)分配，但擴(kuò)展系統(tǒng)邊界的做法必須要和 研究目標(biāo)一致。 原則二，在無法避免分配的情況下，通過確定所研究工藝 的所有功能單位的輸入或輸出比例進(jìn)行分配。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (1)多產(chǎn)品系統(tǒng)的分配多產(chǎn)品系統(tǒng)的分配 多產(chǎn)品系統(tǒng)的分配的目標(biāo)就是要找到一個 分配參數(shù)，以盡可能的反映系統(tǒng)本身的物 理行為，通常采用產(chǎn)品的重量、能量、能 質(zhì)、面積、體積、摩爾值等物理參數(shù)進(jìn)行 分配。例如最常見的形式就是以每種產(chǎn)品 的相對重量大小來分配系統(tǒng)的輸入和輸出。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 (2)開環(huán)再循環(huán)的分配開環(huán)再循環(huán)的分配 下圖是一個開環(huán)再循環(huán)的系統(tǒng)模型，由于 廢物1和廢物2被系統(tǒng)B作為部分原料利用而 構(gòu)成一個開環(huán)再循環(huán)，而主要問題是如何 將系統(tǒng)A輸出的廢物流在產(chǎn)品A和產(chǎn)品B之 間進(jìn)行分配。在該系統(tǒng)中。需要進(jìn)行分配 的環(huán)境負(fù)荷包括：原生材料過程中的環(huán)境 負(fù)荷，與廢物處理系統(tǒng)相關(guān)的環(huán)境負(fù)荷， 再循環(huán)過程的環(huán)境負(fù)荷。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 對等分配方法 SETAC提出了一種對等分配方法（即50：50 法），即將產(chǎn)品中原材料生產(chǎn)和產(chǎn)品最終作為廢 物處理造成的環(huán)境負(fù)荷由原材料生產(chǎn)和廢物處理 系統(tǒng)各負(fù)擔(dān)50%，再循環(huán)過程所造成的環(huán)境負(fù)荷 也由提供再循環(huán)材料的系統(tǒng)和接收再循環(huán)材料系 統(tǒng)各負(fù)擔(dān)50%。盡管這種方法常常掩蓋了產(chǎn)品系 統(tǒng)輸入和輸出中各種能流和物流的相對大小和重 要性，但再實(shí)踐中，由于其它方法經(jīng)常缺乏足夠 的數(shù)據(jù)，而使對等分配法成為目前最為普遍的方 法。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 對等分配方法 由于開環(huán)再循環(huán)明顯地減少了要處理的廢物和需 要提供的再生資源，而且從理論上講，開環(huán)再循 環(huán)所減少的廢物處理量一般屬于產(chǎn)生該廢物的產(chǎn) 品系統(tǒng)；而減少的原材料投入則屬于利用該循環(huán) 材料的產(chǎn)品系統(tǒng)。 對等分配方法實(shí)際上沒有考慮再循環(huán)的實(shí)際情況， 即當(dāng)再循環(huán)經(jīng)濟(jì)價值不高時，實(shí)際上原材料生產(chǎn) 系統(tǒng)承擔(dān)了過多的再循環(huán)過程中的環(huán)境負(fù)荷。 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 假設(shè)上述模型系統(tǒng)中工生產(chǎn)了100個單位地產(chǎn)品A，其中60 個單位被 回收重新作為生產(chǎn)70個單位的產(chǎn)品B的原材料之一，產(chǎn)品B在使用后 再進(jìn)行燃燒處理，那么與60個單位產(chǎn)品A相關(guān)的輸入和輸出是否分配 給系統(tǒng)A？ 根據(jù)分配原則，原材料生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷A1，使用后產(chǎn)品A的收集、分 類和分離的環(huán)境負(fù)荷A2，以及最終的廢物處理過程的環(huán)境負(fù)荷B3應(yīng) 該在系統(tǒng)A和系統(tǒng)B之間進(jìn)行分配，但實(shí)際上兩個系統(tǒng)間的環(huán)境負(fù)荷 只與60個單位的產(chǎn)品A有關(guān)。因此： A1=60/100=60% A2=100% 假設(shè)產(chǎn)品A和產(chǎn)品B由同種材料同種材料組成，那么廢物處理的環(huán)境負(fù)荷B3為： B3=60/70=86% （添入其它原料） 采用均等分配的原則，產(chǎn)品A將承擔(dān)地環(huán)境負(fù)荷為： L（A）=0.5(0.86B3+1.00A2+0.60A1) 分配問題主要涉及多產(chǎn)品系統(tǒng)和再循環(huán)系統(tǒng)。目前，對等分配法仍是 較好的選擇。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.4 LCA環(huán)境影響分析環(huán)境影響分析 根據(jù)清單數(shù)據(jù)對產(chǎn)品的環(huán)境性能予以評價，既環(huán)境影響分析，其目的 是根據(jù)清單分析所提供的物料、能源消耗數(shù)據(jù)以及各種排放數(shù)據(jù)對產(chǎn) 品所造成的環(huán)境影響進(jìn)行評估，其是LCA 的核心內(nèi)容，也是難度最大 的部分。 目前環(huán)境影響分析評價的方法有許多種，但基本上包含4個步驟：即 分類、表征、歸一化和評價。 在LCA評價中，將環(huán)境損害主要分為3類，即資源消耗、人體健康影 響和生態(tài)環(huán)境影響。然后進(jìn)一步細(xì)化為全球變暖、酸雨破壞作用、臭 氧層減少、沙摸化、富營養(yǎng)化作用等。表征是對比分析和量化的過程， 如二氧化硫和二氧化氮兩種氣體都可形成酸雨，但同樣的氣體量所形 成的酸雨程度不同，這時就要用表征將其過程量化。通常在表征中都 用計算當(dāng)量的方法，用以比較和量化這種程度上的差異。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 環(huán)境影響分析環(huán)境影響分析 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.4.1 影響分析的單項(xiàng)評價指標(biāo)影響分析的單項(xiàng)評價指標(biāo) 設(shè)定用于產(chǎn)品環(huán)境評估的單項(xiàng)指標(biāo)：Pi= mi/Mi 式中Pi為單項(xiàng)指標(biāo)，mi為污染清單指標(biāo)，Mi為參 比標(biāo)準(zhǔn)值. mi是清單分析中列出的數(shù)據(jù)，參比標(biāo)準(zhǔn)值Mi則體 現(xiàn)現(xiàn)階段人類社會對環(huán)境健康要求的基本標(biāo)準(zhǔn)， 兩者之比即為用于評價的某項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 1)資源消耗（資源消耗（R） 資源消耗是產(chǎn)品向自然的索取，對各產(chǎn)品而言，消耗越多表明其環(huán)境 性能越差，在這里資源消耗視為污染的一種特殊表現(xiàn)形式，并參照荷 蘭環(huán)境科學(xué)中心對消耗型環(huán)境資源中非生物資源消耗的處理方法，確 定資源消耗單項(xiàng)指標(biāo)的計算方法為：Pi= mici/Ri, 式中：m是資源消耗量，kg資源/t產(chǎn)品（或萬元產(chǎn)值）；c為資源的年 產(chǎn)量，億噸資源/a；R是全國資源的已探明量，億噸資源；i是資源種 類。 上述指標(biāo)表示由于該種產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用使某種資源消耗增加的分額， 其中R、C的數(shù)據(jù)可以從國家統(tǒng)計部門、行業(yè)統(tǒng)計部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中 獲得，得到的P值越大表明該種資源的消耗問題越嚴(yán)重。而相應(yīng)的數(shù) 值最大者，或在全部數(shù)值中所占比例較大者所對應(yīng)的該種資源存在嚴(yán) 重的資源消耗問題。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 2）水污染（）水污染（W）、）、 大氣污染（大氣污染（A）指標(biāo)）指標(biāo) 對于水污染、大氣污染我國都有相應(yīng)的環(huán)境指標(biāo)。我國的環(huán)境指標(biāo)體 系中包括環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，污染排放標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)與方法標(biāo)準(zhǔn)3大類。在 LCA研究中選用環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為評價的依據(jù)。 我國的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)2類。為統(tǒng)一起見，一 般采用國家標(biāo)準(zhǔn)作為LCA研究中的通用標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)系列中又有各 級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等多種類型。產(chǎn)品生命周 期評估的重要特點(diǎn)在于跨越產(chǎn)品生產(chǎn)的區(qū)域范圍，使異地生產(chǎn)的產(chǎn)品 有較好的可比性，因此在選擇標(biāo)準(zhǔn)時不應(yīng)含有地方性、行業(yè)性因素， 且最好采用國際通用的標(biāo)準(zhǔn)作為LCA評價的參比基準(zhǔn)。基于這種考慮， 應(yīng)選用以保護(hù)人體健康為目的的環(huán)境衛(wèi)生和工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，它們與國 際標(biāo)準(zhǔn)較為接近，且不含地方特點(diǎn)。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 標(biāo)準(zhǔn)主要有： (1)國家 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（TJ36-79） (2)居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度 （采用一次性數(shù)值） (3)地面水中有害物質(zhì)的最高允許濃度 (4)工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（試行草案） (5)國家放射防護(hù)規(guī)定 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 水污染（水污染（W）、）、 大氣污染（大氣污染（A）指標(biāo)）指標(biāo) 選定使用的標(biāo)準(zhǔn)后，公式Pi= mi/Mi中的各參數(shù)就有了具體 的數(shù)據(jù)單位。 Pi：單項(xiàng)指標(biāo)值，m3（水或大氣）/單位產(chǎn)品； mi：污染清單值，kg污染物/ m3（水或大氣）； MI：參比標(biāo)準(zhǔn)值，mg污染物/ m3（水或大氣）。 該單項(xiàng)污染指標(biāo)的現(xiàn)實(shí)含義為：由于該產(chǎn)品的生產(chǎn)所造成 的被污染的水或大氣的體積數(shù)。如：1kg丙酮的生產(chǎn)可能 造成30m3的大氣污染和5m3的水污染，使其達(dá)不到衛(wèi)生要 求。這樣，各種污染物對水體和大氣的污染有了一個統(tǒng)一 的標(biāo)準(zhǔn)單位，可對不同性質(zhì)的污染物進(jìn)行比較。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 3)固體廢物固體廢物 Pi= mi/Mi 定義污染清單值（mi）表示為kg廢物/單位產(chǎn)品；參比標(biāo) 準(zhǔn)（Mi）選用產(chǎn)品的重量，單位是kg，單項(xiàng)指標(biāo)（Pi）用 單位產(chǎn)品的重量進(jìn)行處理后，表示為產(chǎn)品產(chǎn)生固體廢物與 產(chǎn)品自重的比例，反映產(chǎn)品的固廢產(chǎn)率。 例如，產(chǎn)品使用階段固廢單項(xiàng)指標(biāo)的值始終小于1，若Pi 的值接近1，則顯然表明該產(chǎn)品的回用率較低，材料再生 較困難。對于有害的固體廢棄物，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)， 處理成受污染的土壤的體積，或作為專項(xiàng)進(jìn)行考查。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 4)噪聲噪聲 國家關(guān)于噪聲的標(biāo)準(zhǔn)都是以噪聲聲壓級（dB(A)） 和噪聲持續(xù)時間（n）規(guī)定的，得到的污染清單值 也以噪聲聲壓級和持續(xù)時間（n）進(jìn)行描述。但實(shí) 際上，用聲壓級不能進(jìn)行直接的比較，而應(yīng)轉(zhuǎn)化 為它所攜帶的能量，即噪聲的聲壓（u）來進(jìn)行評 價，方可得到正確的結(jié)論。 定義：Pi= Gi/Gs=（uiti）/（usts） P為單項(xiàng)指標(biāo)，無量綱；G為噪聲水平，Pa2.h；u 為聲壓，t為持續(xù)時間，h；下標(biāo)i為污染數(shù)，下標(biāo)s 為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水平。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 在實(shí)際的監(jiān)測工作中，往往直接利用儀器得到噪聲聲壓級 的數(shù)據(jù)（Lu），需要利用噪聲聲壓級的有關(guān)定義進(jìn)行換算， 才可以進(jìn)行比較到達(dá)人體的聲能的大小。聲壓u與聲壓級 Lu之間的關(guān)系為: u=u010Lu/10 其中u0為人體可接受的聲壓域值，u0=410-10（Pa2）,Lu 為聲壓級，dB(A). 計算得到的單項(xiàng)指標(biāo)Pi的實(shí)際含義為 噪聲向人體轉(zhuǎn)達(dá)的聲能。這類污染的單項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)都是無 量綱的，且其物理的和實(shí)際的指標(biāo)含義均為超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn) 的倍數(shù)與人體平均可接受聲能間的比例。當(dāng)Pi值大于1， 則表示超過了所規(guī)定的可接受水平；Pi值小于1時，則表 明噪聲污染較小。 北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院 5.4.2 環(huán)境要素指標(biāo)環(huán)境要素指標(biāo) 環(huán)境要素指標(biāo)是由5種環(huán)境要素中各自的單項(xiàng)污染 指標(biāo)分別進(jìn)行處理后得到的。這5種要素指標(biāo)是： 資源消耗指標(biāo)，水污染指數(shù)，大氣污染指數(shù)，固 體廢物指標(biāo)和其他類型的污染指標(biāo)。 由于在LCA研究中所使用的單項(xiàng)指標(biāo)的單位各不 相同，如資源消耗指標(biāo)為資源量/單位產(chǎn)品,而水體 污染指標(biāo)則表達(dá)為水的體積/單位產(chǎn)品，故在計算 產(chǎn)品的各環(huán)境要素的指標(biāo)時也須相應(yīng)地采用