生命周期评价理论

1生命周期评价理论环工2班1402032016孙小飞摘要：生命周期评价是一种用于评估产品在其整个生命周期中，即从原材料的获取、产品的生产直至产品使用后的处置，对环境影响的评估技术和方法。生命周期评价的出现是由于需要调查、生产与提供商品和服务的活动与过程中整个体系潜在的环境影响。它已演变成为一个完整的方法结构，能够评价一个产品整个生命周期的环境影响。关键词:生命周期评价，LCA原则，生命周期影响评价一、生命周期评价的概念生命周期评价LCA（LifeCycleAssessment）是一种评价产品、工艺或活动从原材料采集，到产品生产、运输、销售、使用、回用、维护和最终处置整个生命周期阶段有关的环境负荷的过程。它首先辨识和量化整个生命周期阶段中能量和物质的消耗以及环境释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影晌的机会。从生命周期评价的发展历程来看，有许多对它的定义，其中国际标准化组织IISO)和国际环境毒理学和化学学会(SETAC)的定义最具有权威性。ISO对生命周期评价的定义是：汇总和评估一个产品或服务体系在其整个寿命周期间的所有投入及产出对环境造成的潜在的影响的方法。1990年环境毒理学与化学学会ISETAC)生命周期评价定义为：生命周期评价是一种对产品、生产工艺以及活动对环境的压力进行评价的客观过程，它是通过对能量和物质利用、以及废物排放对环境的影响，寻求改善环境影响的机会以及如何利用这种机会。这种评价贯穿于产品、工艺和活动的整个生命周期，包括原材料提取与加工；产品制造、运输以及销售；产品的使用、再利用和维护；废物循环和最终废物弃置。生命周期评价的起源与发展生命周期评价最早出现在60年代末70年代初的美国。作为生命周期评价开始的标志是1969年美国中西部研究所对可口可乐公司的饮料包装瓶进行的评价研究，该研究从原材料采掘到废弃物最终处置，进行了全过程的跟踪与定量2研究，揭开了生命周期评价的序幕。当时把这一分析方法称为资源与环境状况分析(ResourceandEnvironmentalProfileAnalysis，简称REPA)。从1970年至1974年，整个REPA研究的焦点是包装品废弃物问题。20世纪70年代中期由于能源危机，REPA有关能源分析的工作倍受关注。进入20世纪80年代后，公众的环境意识进一步提高，产品的环境性能成为市场竞争的重要因素。生命周期评价作为扩展和强化环境管理、评价产品性能、开发绿色产品的有效工具，得到了学术界、企业界和政府的一致认同，其应用领域也从饮料容器、食品包装盒、毛巾、洗涤剂等包装材料和日用品扩展到电冰箱、洗衣机等家用电器以及建材、铝材、塑料等原材料。目前LCA的方法论尚处在研究发展阶段，SETAC和ISO正积极促进LCA方法论的标准化研究。1993年6月，ISO正式成立了“环境管理标准技术委员会”(TC207)，并在ISO14000系列中为LCA预留了10个标准号，即ISO14040-ISO14049。其中ISO14040（原则与框架）已于1997年06月正式颁布，预计ISO14041（清单分析)）、ISO14042（影响分析）和ISO14043（结果解析）将在今后几年内颁布，从而有效地指导各国LCA工作的展开，为确定环境标志和产品环境标准提供统一的标准。LCA将成为ISO14000系列标准中产品评价标准的核心和确定环境标志和产品环境标准的基础，它同时也是环境标志计划与清洁生产实施的重要基础。二、生命周期评价的总体性描述（1）生命周期评价的技术框架1993年SETAC把LCA描述成4个相互关联的组分组成的三角形模型。它们分别是目标定义和范围界定、清单分析、影响评价和改进评价，如图3-1所示。1997年ISO14040进一步把LCA的实施步骤分为目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解析4个部分，如图3-2所示。3图3-1生命周期评价的技术框架（SETAC，1993）图3-2LCA实施步骤（IS014040，1997）（2）生命周期评价的主要内容①目标定义和范围界定确定目标和范围是LCA研究的第一步。一般需要先确定LCA的评价目标，然后根据评价目标来界定研究对象的功能、功能单位、系统边界、环境影响类型等等，这些工作随研究目标的不同变化很大，没有一个固定的标准模式可以套用，但必须要反映出资料收集和影响分析的根本方向。另外，LCA研究是一个反复的过程，根据收集到的数据和信息，可能修正最初设定的范围来满足研究的目标。在某些情况下，由于某种没有预见到的限制条件、障碍或其它信息，研究目标本身也可能需要修正。②清单分析清单分析的任务是收集数据，并通过一些计算给出该产品系统各种输入输出，作为下一步影响评价的依据。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。在计算能源时要考虑使用的各种形式改进评价清单分析目标定义范围界定影响评价目标和范围定义清单分析影响评价结果分析指导运用产品开发和优化战略规划制定公共政策开拓市场其他4的燃料和电力、能源的转化和分配效率以及与该能源相关的输入输出。③生命周期影响评价在LCA中，影响评价是对清单分析中所辨识出来的环境负荷的影响作定量或定性的描述和评价。影响评价方法目前正在发展之中，ISO和SETCA都倾向于把影响评价作为一个“三步走”的模型，即影响分类、特征化和量化评价。影响分类是将从清单分析得来的数据归到不同的环境影响类型。影响类型通常包括资源耗竭、人类健康影响和生态影响3个大类。每一大类下又包含有许多小类，如在生态影响下又包含有全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾和富营养化等。另外，一种具体类型，可能会同时具有直接和间接两种影响效应。特征化是以环境过程的有关科学知识为基础，将每一种影响大类中的不同影响类型汇总。目前完成特征化的方法有负荷模型、当量模型等，重点是不同影响类型的当量系数的应用，对某一给定区域的实际影响量进行归一化，这样做是为了增加不同影响类型数据的可比性，然后为下一步的量化评价提供依据。量化评价是确定不同影响类型的贡献大小即权重，以便能得到一个数字化的可供比较的单一指标。④改善评价根据一定的评价标准，对影响评价结果做出分析解释，识别出产品的薄弱环节和潜在改善机会，为达到产品的生态最优化目的提出改进建议。改善评价是目前应用最少的。（3）生命周期评价的应用生命周期评价在环境管理上的应用近年来，一些国家和国际组织相继在环境立法上开始反映产品和产品系统相关联的环境影响。生命周期评价在工业中的应用正日益广泛。生命周期评价在工艺选择、设计和最优化过程中的应用更是引起工业领域的极大兴趣。国际上一些著名的跨国企业正积极开展各种产品，尤其是高新技术产品的生命周期研究。美国的一些企业开展了磁盘驱动器、汽车和电子数字设备部件的生命周期评价研究;欧盟的一些企业则广泛开展了电器设备和清洗器等产品的生命周期评价研究;在我国，在国家863计划的资助下，成立了材料生命周期评价中心，对钢材、铝材、水泥、陶瓷以及建筑材料等的生产制造技术和工艺进行生命周期评价。5三、生命周期评价的应用领域及局限（1）应用领域：ISO参考标准表明了LCA应用的广度和各个领域。LCA在不同背景下可对从产品开发到环境政策规划提供有效的支持作用。在产品开发中，LCA被用于识别一个机会，以提高产品生命周期的环境绩效。在产品开发中，目标是生产体系的分析和改善还有不同系统间的比较，LCA可帮助确定检查解决方案的环境评价。它还可帮助确定最佳设计战略和标准，选择最有效的(从环境角度看)替代方案；发现最清洁的技术。关于环境政策规划，在单一工业活动层面和政府层面，LCA在决策中是最有效的工具；它可用于确定复杂系统的环境评价，产品的环境危害，以及确定每个具体问题所应采取的最佳战略。（2）局限性：与此广阔前景相反，应注意到LCA一些重大的限。虽然目前可认为它是可用来评估产品环境绩效最有效的工具，多数问题可归因于它的方法，但其局限性仍未得到完全解决：1.每个LCA基础上的初步假设(例如：定义系统边界，选择信息来源，以及确定检查影响类别)都是主观的，并且对评价的最终结果有决定性的影响。2.清单合并阶段基础上的大量数据的质量和可靠性的不确定性可限制整体分析技术的可靠性。3.LCI和LCIA阶段下的模型和过程都受到进一步的假设和缺陷的限制，这对最终结果的影响很难控制。LCI阶段中时间和空间的缺乏导致影响评价结果的不确定性。4.由于这些局限性，针对扩大LCA潜力作了许多努力。一些更加重要的结果将在以下章节中考虑。然而，ISO标准中明确提出的建议仍然有效：“LCA研究中开发的信息应被用于更加全面的决策过程的一部分，或用于理解广泛的或一般的交易中”四、前景与展望LCA作为一种环境管理工具,不仅对当前的环境冲突进行有效的定量化分析评价,而且对产品及其“从摇篮到坟墓”的全过程所涉及的环境问题进行评价。因而是“面向产品的环境管理”的重要支持工具。它不但为设计开发绿色产品提供依据，同时也为政府环境管理部门制定环境政策提供信息(目前LCA主要应6用于生态标志、包装废弃物减量化、有毒有害物质管理等方面，将来这一活动还广泛地应用于制定政策法规和刺激市场），因此当前国际社会各个层次都十分关注生命周期评价。五、总结生命周期评价的出现是由于需要调查、生产与提供商品和服务的活动与过程中整个体系潜在的环境影响。它已演变成为一个完整的方法结构，能够评价一个产品整个生命周期的环境影响，例如：资源枯竭，毒理学对人体健康和生态系统的压力，臭氧层消耗，酸化，富营养化和气候变化。资源与排放的量化与分配和环境影响转化为清单数据的阶段，构成了最完整的方法，以评估基于整体问题的产品的总体影响——需要一个能够真正实现可持续发展的方向。生命周期评价在不同背景下，从产品开发到环境政策规划都是一个有效的支持。尤其是产品的开发，它可帮助审查确定环境影响的解决方案，确定最佳设计战略和标准，并选择最有效的方法。然而，ISO标准明确提出，生命周期评价研究的信息开发应该作为一部分被用于更加全面的综合决策过程中，或用于广泛的理解或一般的交易。参考文献1.郭伟祥。生命周期分析方法在通信产业节能减排中的应用。现代电信科技。2009.1：22~252.ISO14040环境管理生命周期评价原则与框架。3.黄春林等。生命周期评价综论。环境技术。2004.1：29~324.郭伟祥生命周期评价（LCA）方法概述《通信技术与标准》2009年第9-10期