环境材料第三章材料的环境影响评价

环境材料学广西大学环境学院王东波是环境科学与材料科学的交叉学科发展迅速培养看问题的观念、方法和意识环境材料是一种概念材料复习要点参考书目1.山本良一，环境材料，化学工业出版社2.刘江龙，环境材料导论，冶金工业出版社3.段宁，清洁生产论文集，环境科学出版社4.李志东等，中国能源环境研究文集，环境科学出版社5.Mann，M.K.，生物质气化联合循环发电系统寿命周期评价，环境科学出版社6.冯玉杰，环境功能材料，化学工业出版社7.比尔劳森，建筑材料、能源与环境：朝向生态可持续发展，环境科学出版社8.左铁镛，聂祚仁，环境材料基础，科学出版社，20039.孙胜龙，环境材料，化学工业出版社，200210.肖定全，王洪涛，拯救地球——从环境材料说起，科学出版社，200211.翁端，环境材料学，清华大学出版社，200112.王天民，生态环境材料，天津大学出版社，2000概念的提出日本东京大学山本良一教授在1992年提出一个全新的研究领域“环境材料”Ecomaterials（EnvironmentalConsciousMaterials）或EcologicalMaterials1.1环境材料定义指具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者是能够改善环境的材料。定义与判别标准的性质概念或定义应当是确定的或不变的而判别环境材料的标准是随科学技术的进步而发展或变化材料不断更新，性能不断提高对材料的认识也在变化（发泡餐盒的使用？）评价一种材料是否为环境材料，首先必须确定评价标准。先进性：满足功能需求环境协调性（优先争取的目标）舒适性：经济性、可接受性1.2它研究什么内容？研究材料对生态环境的作用及生态环境对这种作用的反应和行为；研究与材料生产、使用和废弃密切相关的环境问题手段：定量评价材料寿命周期中（LifeCycleAssessment）的环境负荷，研究材料的环境问题或材料的环境负荷值及其特征。研究什么内容?目标：如何对材料和物质进行再利用和再生循环利用，从根本上解决资源日益短缺，大量废弃物所造成的生态环境日益恶化等问题。主要研究3个方面：基础研究、应用研究、评价系统基础研究材料的开发、应用、再生过程与生态环境相互作用和相互制约的关系的理论研究。a.人类的材料需求活动引起的生态环境的变化及规律；b.环境恶化对人类生存所需材料的质量和数量的影响；c.与环境协调并适应环境发展的材料开发、应用和再生理论；d.低环境负担的合金理论，无机材料理论和高分子材料理论；e.可循环性的材料自分解和分离理论；f.材料再生循环难易程度的热力学和动力学应用研究：a.清洁的无污染的材料生产、加工和制造技术基础b.具有最低环境负担的材料工程新技术和新工艺c.可循环性的功能材料或结构材料的分解和分离技术基础d.废弃材料的综合再生技术基础e.现用材料中有害元素的替代技术f.自然资源中枯竭性金属元素的替代技术评价系统：包括使用性能和环境性能两方面的评价。a.生态环境与材料相互作用的度量标准和基准b.现有材料的合理性评价c.人类活动废弃的可再生资源的核算体系d.各种材料的环境负担的基础数据库e.“绿色标志”材料的评价体系、方法及其标准f.自然资源的容量评价和环境容量的评价主要研究课题：环境材料与产品的环境设计材料与生态环境的关系和相互作用材料与产品的再生循环设计及工艺技术材料的超长寿命化技术替代材料与替代工艺技术（如替代氟氯碳化物、石棉、铅基陶瓷的材料等）环境分解材料（生物降解塑料及树脂等）主要研究课题（续）环境净化材料（如废油固化剂、二氧化碳固化剂、用于分解氮氧化物和硫氧化物等有害气体的新型高效触媒材料）可再生材料，生态资源材料生态环境负担性低的工程技术废物再资源化技术材料中杂质的无害化技术与环境有关的先进材料（新型建筑材料、能源材料、汽车材料、陶瓷化木材等）材料及产品的环境影响的定量评估方法及其数据库发展趋势材料的环境性能将成为21世纪新材料的一个基本性能；在21世纪，结合ISO14000标准，用LCA方法评价材料产业的资源和能源消耗、三废排放等将成为一项常规的评价方法；结合资源保护、资源综合利用，对不可再生资源的替代和再生资源化研究将成为材料产业的一大热门；各种环境材料及绿色产品的开发将成为材料产业发展的一个主导方向。研究环境材料应该注意的几个问题在环境材料的定义中规定，材料的环境负荷相对较低，它是一个相对观点，是判定环境材料的标准时动态变化的根源所在。标准主要参照国家或国际的生产技术水平，即制定的环境污染标准和等级而制定。环境材料的研究从某种意义上讲是在材料的环境负荷、目前经济与材料的性能之间寻找合理的平衡点。第三章材料的环境影响评价（LCA）环境影响评价的概念环境影响评价，是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法与制度。——来自《中华人民共和国环境影响评价法》主要内容3.1常见的环境指标3.2材料的环境影响评价方法与标准3.3LCA的技术框架及评价过程3.4常用的LCA评价模型3.5LCA样例说明3.6.LCA的局限性3.7材料的环境性能数据库3.1常见环境指标1、能耗表3-1一些材料生产过程的能耗比较材料钢铝水泥能耗31.836.7142.43.1常见环境指标2、环境影响因子（Environmentalaffectfactor,EAF)EAF=[资源,能源,污染物,生物影响,区域性]3.1常见环境指标3环境负荷单位（Environmentalloadunit,ELU，无量纲)表3-2环境负荷单位比较元素ELU/kgFe0.38Mn21.0Cr22.1煤0.1石油0.1683.1常见环境指标4、耽误服务的材料消耗（Materialsintensityperunitofservice,MIPS)5、生态指数(eco-point)例：玻璃148聚乙烯2206、生态因子（Eco-indicator，ECOI）ECOI=EI/SPEI-------材料的环境影响；SP------材料的使用性能。3.2材料的环境影响评价方法与标准1、LCA起源：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）。物质流+能量流从摇篮到坟墓国际环境毒理和化学学会+国际标准化组织北京大学环境学院特征：(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。如：可口可乐包装的研究结果，使得公司抛弃了过去长期使用的玻璃瓶，转而采用至今仍然使用的塑料瓶。而这项研究直到1976年4月才在《科学》（SCIENCE）杂志上发表了一篇文章。(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。方法日益成熟目前生命周期评价在方法论上还不十分成熟。ISO14040标准《生命周期评价——原则与框架》已于1997年颁布，相应的标准ISO14041《生命周期评价——目的与范围的确定和清单分析》，ISO14042《生命周期评价——生命周期影响评价》，ISO14043《生命周期评价——生命周期解释》也已正式公布。欧洲、美国、日本等国家和地区还制定了一些促进LCA的政策和法规，如“生态标志计划”、“生态管理与审计法规”、“包装及包装废物管理准则”等。这一阶段出现了大量LCA案例，如日本已完成数十种产品的LCA，丹麦用3年时间对10种产品类型进行了LCA等。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》（Internationaljournaloflifecycleassessment），表明生命周期评价研究在国际上已占有很重要的位置。5.2.1.4LCA在中国的发展在中国，LCA研究起步较早，发展也非常迅速，已成为学术界关注的焦点和研究热点。。1999年，国家质量技术监督局发布等同于ISO14040的《生命周期评价——原则与框架》国家标准（GB／T24040），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／T24041）。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（GB／T24042）与《生命周期评价——生命周期解释》国家标准（GB／T24043）。LCA在中国的发展在国内的LCA研究方面，材料生命周期评价（MLCA）的研究及应用是目前最主要的研究方向之一，也一直是环境材料研究中的重要组成部分。1998年起，国家“九五”高新技术研究计划（863计划）支持了首项“材料的环境协调性评价研究”课题，由北京工业大学牵头主持，重庆大学、北京航空航天大学、清华大学、西安交通大学和四川大学等联合承担，与国内一些主要材料企业合作，对国内几大类主要基础材料进行了全面的MLCA评估。该项目对我国钢铁、水泥、铝、工程塑料、建筑涂料、陶瓷等7类典型的量大面广的代表性材料进行了生命周期评价研究，初步获得了以上代表性材料的环境负荷基础数据。在大量系统工作的基础上，总结了材料环境负荷分析的方法，创新地提出了上述典型材料生命周期评价的新方案和定量方法，构建和设计了材料的环境负荷基础数据库框架，并自主开发了数据库管理软件和材料的生命周期评价软件。3.2材料的环境影响评价方法与标准2、定义：生命周期评价技术（LifeCycleAssessment，缩写为LCA），是一种评价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗，废物排放，环境吸收和消化能力等环境负担性进行评价，定量确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。3.2材料的环境影响评价方法与标准国际环境毒物学与化学学会（SETAC）定义：通过对能源、原材料消耗及废物排放的鉴定及定量化来评估一个产品、过程或活动对环境带来的负担的客观方法。联合国环境规划署的定义：生命周期评价是评价一个产品系统生命周期整个阶段（从原材料的提取和加工，到产品生产、包装、市场营销、使用和产品维护，直至再循环和最终废物处置）的环境影响的工具。LCA主要研究学术流派与机构国际环境毒理学与化学学会(SETAC)联合国环境规划署（UNEP）LCANET与CHAINET美国环保局（EPA）国际标准化组织(ISO)荷兰的莱顿大学环境技术中心(CML)另外一些国际上著名的大企业集团（e.g.AT&T,IBM）Motorola）也都积极关注LCA的研究与应用，分别针对其产品开展相关研究。LCANETLCANET全称为“欧洲策略型LCA研究网络”是根据欧盟环境和气候计划建立的。其任务是描述最新的LCA方法学。LCANET的目标是:向欧洲的大学、研究机构、企业、非政府组织和欧盟提供LCA信息交流和LCA研究与开发场所:识别和描述最新的LCA方法学和应用，通过广泛交流，提出LCA的研究需求和研究议题;起草策略型LCA研究计划。作为欧盟环境和气候计划研究的输入。它的第一阶段工作从1995年3月开始，为期15个月。CHAINET全称为“欧洲环境决策支持的链分析网络”，是LCANET的后续行动，1997年12月，正式启动，为期2年。CML荷兰的莱顿大学环境技术中心(CML)一直致力于LCA的方法学研究，其物质与产品部着重于生态产业方法学研究，研究方法主要基于物流分析(SFA)、产品流分析(LCA)和货币流(经济投入产出分析)分析。其研究特点注重实用和应用，在其网站可以下载到许多LCA方面的研究文献。LCA和其他几种环境管理工具的比较项目环境影响评价风险评价LCA目标具体工程或项目环境影响综合评价预告目标生物的危险性全球生态系统变化的预警方法论综合评估查汇分析溯源分析内容结构范围界定，影响识别，影响度量、影响预测，减轻措施，评价和监测接触评价，危害识别，风