第三章-生命周期评价

1.生命周期评价概念及特点2.环境评价和管理的新思路3.生命周期4.生命周期评价框架5.生命周期评价的应用第三章生命周期评价(LCA)1产品生命周期评价概念•国际环境毒理学和化学学会(SETAC)定义:是一种客观评价产品、过程或者活动的环境负荷的方法，该方法通过识别与量化所有物质和能量的使用以及环境排放，来评价由此造成的环境影响，评估和实施相应的改善环境表现的机会。•国际标准化组织(ISO)定义:是一种评价与产品（包括产品、服务或活动等）相关的环境负荷和潜在影响的技术。它分三步完成：1）编制与研究系统相关的输入和输出数据清单；2）量化评价那些输入和输出伴随的潜在环境影响；3）联系研究的目标，解释清单分析和影响评价结果。•LCA本质是检查、识别和评估一种材料、过程、产品或系统在其整个生命周期中的环境影响。从摇篮到坟墓——产品生命周期评价一种产品从原材料开采，经过原料加工、产品制造、产品包装、运输和销售，然后由消费者使用、回用和维修，最终再循环或作为废弃物处理和处置，整个过程称为生命周期。对整个过程检查如何减少或消除废物的方法，即生命周期评价。Kayanma对胡萝卜和西红柿生命周期中温室气体的排放进行了研究。结果表明，从瑞典的现有生产和消费模式看，消费1公斤西红柿对气候产生的影响大约比消费等量的胡萝卜高10倍。该研究结果能为消费者、商店经理、生态标志发放机构、非政府组织、生产者等所利用，分析食物生命周期中对环境的影响，并实施适当的技术监测，鉴定对环境由有显著影响的消费模式，找出替代性消费模式。为环境而设计一种产品的物理形态、性质和功能及其对环境的危害等属性在设计阶段就已确定。为减少产品在生产、使用、回用、处置等过程中对健康、安全、环境方面的危害，使产品的经济效益与环境效益达到最佳所采取的设计方式。施乐公司开发了一种新的“文件中心”，集传真、打印、复印、扫描于一体。1、公司将欧洲生态标志标准和能源协会作为开发产品指南；2、建立原材料环境影响数据库，便于设计者选取毒性小的原材料；3、零部件采用标准化模块设计，用镶嵌或螺丝连接而非焊接，便于再制造、维修、升级（减少因过时对环境的影响）；4、产品单元部件减少80—90%，减低噪音30—60%，能源消耗减少50%；5、第六感诊断系统，减少服务人员上门服务环境影响；6、无废包装：标准货盘；可再利用木、铁包装箱；减少内部包装7、无废工厂：90%废物再利用8、无废办公室：能源管理项目、自动化文档管理。延伸生产者的责任为了实现降低产品的总体环境影响这以环境目标，要求生产制造者对产品的整个生命周期，特别是产品的寿命终结后产品的回收、循环利用和最终处理承担责任。1990年代初，德国面临垃圾填埋场短缺，包装占废弃物总量的30%，体积50%，颁布《德国包装材料条例》，要求包装行业的生产者负责处理包装废弃物。根据条例要求，生产商可自己回收，或加入一个工业包装材料废弃物管理组织，在收取一定费用后，该组织给生产商颁发绿色标志，有该标志的包装可进入专门的回收渠道。荷兰、法国、奥地利均采用此方法。1995年荷兰颁布《电池处理法令》，要求进口商和生产商对其投放市场的电池承担回收和处理的责任。国际环境毒理学和化学学会的LCA技术框架影响评价生态健康人体健康资源破坏改进评价清单分析物质和能源获取制造使用废弃物管理等定义目标和确定范围产品生命周期评价的主要特点①生命周期评价面向的是产品系统②生命周期评价是对产品或服务“从摇篮到坟墓”的全过程的评价③生命周期是一种系统性、定量化的评价方法④生命周期评价是一种充分重视环境影响的评价方法⑤生命周期评价是一个种开放性的评价体系。2、环境评价和管理的新思路1）工业污染控制的四种模式演变A不顾环境的传统工业发展模式：资源—产品—废物B污染末端控制模式：C生产全过程控制模式——清洁生产D全生命周期控制模式3、生命周期5个阶段a.生产前阶段b.产品生产c.产品运输d.产品使用e.翻新、再循环或最终处置4生命周期评价框架生命周期评价的框架1）研究目的与范围的确定2）清单分析3）影响评价4）结果解释实际上，单纯的末端控制和生产过程控制，往往是解决了局部的环境问题，而却给其它地方带来更大的环境问题。举例1：英国Drax发电厂是一个煤炭为燃料的功率为4000MW的发电厂，它每秒燃烧大约产生430kg的碳，产生17kg的SO2（2％）含量。为了治理大气污染，采用了湿石灰/石膏工艺除去SO2，可达90％，因此每年可减少482400t的SO2排放。但是采用全生命周期评估后发现，如果考虑原材料提取、生产和运输过程的环境负载和生产过程中的能耗，则在整个生命周期将反而多产生900t的SO2。此外，每年多排放8200t的碳酸钙。举例2北方的沙尘暴，如果但从对人体健康和区域社会经济发展的角度评价，对人们是百害而无一利，但从生物地球化学循环的角度评价，利大于弊。表现如下•补充海洋营养，尤其是氮和磷和铁•沙尘及其土壤粒子中和作用使我国北方降水pH值增加了0.8－2.5，韩国和日本增加了0.5－0.2•沙尘暴可以将大气中的污染物聚集沉降下来。1）确定评价目的和范围1）研究目的LCA的目的通常是对特定产品或过程的环境因素进行评价，以获得如何改进其环境表现的信息。如果在设计阶段，其目的可能比较选择2个或3个替代设计方案。如果产品已经投入生产，其目的往往是评价产品或流程的系统，即极有可能是可供选择的方法，而不是可供选择的系统，因为所能做的只能是在对当前操作造成的最低干扰和增加最小额外成本的前提下，略微地改变其环保特性而已。2）研究范围一般确定研究范围，要回答如下问题：•为什么要开展这项研究•研究结果将如何运用•谁将使用这些研究结果•需要研究具体环境问题吗•研究需要具体到什么程度（1）生命周期范围（2）细节标准范围（3）自然生态系统范围（4）时空边界（5）边界选择2）清单分析清单分析是对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期过程中的能量与原材料需要量以及对环境的排放进行以数据为基础的客观量化过程。其步骤包括。•制作生命周期全图•数据收集•数据核实•进一步完善系统边界•数据处理和汇总3）LCA影响分析①确定影响类型：根据研究的目标和范围确定影响类型。目前常用的分类体系是将影响类型分为资源耗竭、人体健康和生态系统健康三类，还可以继续细分为温室效应、臭氧层耗竭、酸化、富营养化、光化学烟雾等。②选择环境影响类型参数和特征化模型：对选定的环境影响类型，要量化其对环境的影响大小，就需要了解其作用机理，然后建立负荷和环境影响之间的关系模型，即特征化模型。③分类：分类始于由清单分析得到的物流和能流原始数据，分类就是将清单分析中所得到的数据分到不同的环境影响类型中去。④特征化。特征化就是将不同的环境压力－环境影响关系综合到一个通用的框架的过程。例如用臭氧消耗潜值（ODP）指数，可以定量比较不同物质分子对臭氧层造成的影响。⑤归一化：特征化得到了各种环境影响类型参数的大小，这些参数必须通过一定的方法进行转化后才能汇总。一般是将特征化结果与基准量进行比较，从而使不同影响类型的特征化结果具有可比性。基准量一般为一个区域资源总量或污染物排放总量。⑥加权。是根据有社会共识所确定的相对重要性对不同种类的环境影响赋予相应权重的过程。比如一个评估者或者一个国际标准组织可能会认为臭氧消耗影响的重要性是能见度下降的2倍，并相应地将权重系数应用到已经标准化的影响上。4）LCA解释生命周期解释是对生命周期清单分析和/或影响评价结果进行辨识、量化、核实和评价。提出产品设计或改进建议等。•举例：乙烯生产的生命周期评价研究目的和范围目的：本研究对2002年我国某乙烯生产装置进行LCA分析，得到其生命周期过程中对环境影响最重要的工艺环节和影响类别分析其产生原因，并提出合理的改进意见。范围：研究确定的功能单位为1t乙烯产品，范围包括从初级资源开采、次级能源加工和乙烯生产过程，涉及到的环境负荷类别包括不可再生资源（原煤、原油和天然气）的消耗、液态污染物、固体废弃物和气态污染物的排放。清单分析影响评价结果解释5产品生命周期评价的应用1）在工业企业部门中的应用①产品开发与设计②环境市场③企业决策战略计划2）在政府管理中的应用①制定环境政策与建立环境产品标准②实施生态标志计划③优化政府的能源、运输和废物管理方案④公众提供有关产品和原材料的资源信息⑤国家环境管理体系的建立⑥绿色采购