（环境科学专业论文）涤纶纺织品的生命周期评价.pdf

本论文通过实地调研生产厂家并结合查阅、分析大量的国内外文 献和资料，以现有的生命周期评价原则和模式为基础，确定出一套使 用于涤纶纺织品的生命周期评价的框架和模型。考虑了全球、区域和 局部地区不同的环境影响区域，建立了富营养化、酸化、全球变暖、 光化学臭氧合成、工业烟尘、噪声等环境影响体系。通过对每一环境 类型利用特征化因子计算环境影响潜值，将数据进行标准化，最后利 用层次分析法所确定的这些影响因子的权重来进行加权评估，最终得 到不同环境影响类型的环境影响负荷。 在模型应用时，收集了聚酯原料生产、聚酯纤维生产、涤纶纺织 品的加工制造、涤纶纺织品运输销售、使用废弃等阶段的大量资源、 能源的使用情况数据以及环境污染物的排放数据，然后运用该模型对 涤纶纺织品进行了评价，分析了对环境影响最大的阶段，为涤纶纺织 品朝生态化发展奠定基础，有利于实现可持续发展冒标。该模型在聚 酯纤维生产和涤纶纺织品的加工制造这两个阶段中引入了绿色度的 概念，综合考虑了这两个阶段的资源、能源的使用，根据隶属函数方 法计算出每个因子对各级标准的隶属度，从而最终判定其综合绿色等 级。这是本论文的创新之处。 关键词：涤纶纺织品、生命周期评价、层次分析法、绿色度、灰色理 论 硕士学位论文 l i f ec y c l ea s s e s s m e n to f t e r y l e n et e x t i l e a b s t r a c t l i f ec y c l e a s s e s s m e n t ( l c a ) ，d e v e l o p e d i n19 8 0 s ，i ss u c ha t e c h n o l o g y , w h i c hc a no v e r a l la s s e s st h ep o l l u t i o no fs o m ep r o d u c t a sa n e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n tt o o l ，i tg i v e sas y s t e m i ca s s e s s m e n to nt h e p r o d u c e do v e r a l le n v i r o n m e n t a li m p a c ts y s t e mo f t h ew h o l el i f ec y c l eo f t h ep r o d u c t ，i n c l u d i n gt h er a wm a t e r i a ls e l e c t i o n ，m a n u f a c t u r eo fp r o d u c t , t r a n s p o r ta n ds a l e s ，u t i l i z a t i o na n dd i s p o s a l t h e r e f o r e ，i to v e r c o m e st h e o n e - s i d e d n e s sa n dl i m i t a t i o no ft h et r a d i t i o n a la c c e s s e dw a y t h e e m p h a s i so fm a n a g e m e n tt u r n st o t h e l i f e c y c l em a n a g e m e n to ft h e p r o d u c tf r o mt h ee n dh a r n e s sa n dp r o c e s sc o n t r 0 1 a c c o r d i n gt ot h ei s o 14 0 4 0 ，l c ai n c l u d e s4s t e p s ：g o a la n ds c o p e d e f i n i t i o n ，i n v e n t o r ya n a l y s i s ，l i f ec y c l ei m p a c ta s s e s s m e n t ，a n d i n t e r p r e t a t i o no fr e s u l t s h o w e v e r , t h ei n t e r n a t i o n a lr e s e a r c ho nl c a a t p r e s e n tm o s t l yr e m a i n so nt h ei n v e n t o r ya n a l y s i s ，w i t h o u ti m p a c t a s s e s s m e n t t h er e a s o ni st h a tt h em e t h o do fl i f ec y c l ei m p a c ta s s e s s m e n t h a s n tb e e nn o r m a l i z e d i nt h ew o r l d ，t h er e s e a r c h e so nt h ew a yo fi m p a c t a s s e s s m e n ta r ea c t i v e l yc a r r i e do n , a n dt h e r ea r es o m er e p r e s e n t a t i v e m e t h o d s ，s u c ha st h eh o l l a n de f f e c tt y p em o d e l ，h o l l a n de c o l o g i c a li n d e x 硕士学位论文 m o d e s ，s w e d e ne p sm o d e la n ds oo n b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n td e g r e e o ft h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h es t o r a g eo ft h en a t u r er e s o u r c ea n dt h e u n d e r s t a n d i n go ft h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，t h ea i ma n de m p h a s i so f t h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na r ed i f f e r e n t t h e r e f o r e ，t h o s ew a y sc a n n o t d i r e c t l yb ea p p l i e di nc h i n a , a n dw es h o u l de x p l o r et h es u i t a b l el c a m o d e l b a s e do nt h ee x i s t i n gp r i n c i p l eo fl c a ，af r a m ea n dm o d e ls u i t a b l e f o rt h ep e tf i b e ri se s t a b l i s h e db ys u r v e y , c o n s u l t i n ga n da n a l y z i n gl o t s o ft h el i t e r a t u r e sa n dd a t a c o n s i d e r i n gt h eg l o b a l ，r e g i o n a l ，a n dl o c a l e n v i r o n m e n t a li m p a c ta r e a ，a l le n v i r o n m e n t a li m p a c ts y s t e mi sf o u n d e d i n c l u d i n ge u t r o p h i c a t i o n ，a c i dp o l l u t i o n ，g l o b a lw a r m i n g ，p h o t o c h e m i c a l o z o n es y n t h e t i cp o l l u t i o n ，i n d u s t r i a la s h , n o i s e ，e t c u s i n gt h ee f f e c t f a c t o rt oc a l c u l a t et h ee n v i r o n m e n t a lp o t e n t i a le f f e c t s ，w h i c ha r e n o r m a l i z e dl a t e r , a n dt h e nt h ee n v i r o n m e n t a lb u r d e n o fd i f f e r e n t e n v i r o n m e n t a li m p a c tt y p e sa r eo b t a i n e du l t i m a t e l yb yt h ew e i g h t e d a s s o c i a t i o nc a l c u l a t i o nu s i n ga n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ( 削旧) i nt h et h e s i s ，l o t so fd a t ao nt h er e s o u r c ea n de n e r g yu t i l i z a t i o n ，a n d d i s c h a r g eo fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t a n t sa r ec o l l e c t e d ，i n c l u d i n gt h es t a g e s o ft h ep r o d u c t i o no fp e tr e s i n ，t h ep r o d u c t i o no fp e tf i b e lt h ef a b r i c m a n u f a c t u r e ，t r a n s p o r t a t i o n ，s a l e s ，u s ea n dd i s p o s a lo ft e r y l e n et e x t i l e ， a n dt h e nt h em o d e lr e f e r r e da b o v ei sa p p l i e dt ot h ea s s e s s m e n to ft e r y l e n e t e x t i l e ，a n dt h es e r i o u se n v i r o n m e n t a le f f e c ts t a g ei sa n a l y z e d ，t h u st h e 颟圭学饶论文 l c ar e s u l t sl a yaf o u n d a t i o nf o re c o l o g i c a la n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o f t e r y l e n et e x t i l e i nm o d e la p p l i c a t i o n ，t h ec o n c e p to fg r e e nd e g r e ei s i n t r o d u c e di n t ot h et w os t a g e st h ep r o d u c t i o no fp e tf i b r ea n dt h e t e r y l e n et e x t i l em a n u f a c t u r e t a k i n gt h er e s o u r c e sa n de n e r g yu t i l i z a t i o n o ft h et w os t a g e si n t oa c c o u n t , t h em e m b e r s h i pd e g r e eo fe a c hf a c t o ri s c a l c u l a t e du s i n gt h em e m b e r s h i pf u n c t i o na n d ，a n dt h ef i n a lg r e e nd e g r e e i sd e t e r m i n e du l t i m a t e l y , w h i c hi sm yi n n o v a t i o ni nt h i sd i s s e r t a t i o n k e y w o r d s ：t e r y l e n et e x t i l e ，l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ，a n a l y t i c a lh i e r a r c h y p r o c e s s ，g r e e nd e g r e e ，g r e yt h e o r y 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 另瓠 日期：口二年f 月谚i t 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 ， 不保密d 。 学位论文作者签名：马马氟 日期：d ( 年( 凋谚日 指导教师签名：司美哗 e t 期：；口。6 年i 明日 东华大学颈士学位论文 第一章生命周期评价综述 第一章生命周期评价综述 随着全球性环境污染与生态破坏的曰益严重、人类环境保护意识的不断加强 以及可持续发展思想的普及和可持续行动计划的兴起，传统的社会经济发展模式 所造成的生态后果正受到越来越广泛的批判。政府部门逐渐意识到制定合理的环 境政策对于可持续发展的重要性；消费者日益倾向购买“绿色”商品来保护自身的 生存环境；越来越多的企业正朝清洁生产和可持续发展的方向努力；全球社会也 在探索如何使社会经济继续保持高速发展同时减少环境污染。环境是一个相当复 杂的网络系统，有很多难以预测的相互关系，因此人们很难了解到自身和他人的 各种行为和决策给环境带来的污染，也很难地了解各种产品、生产工艺和服务系 统所产生的环境影响。所以一个看起来觉得很好的解决问题的技术方案，却往往 经受不了实践的考验。因此，我们遗切需要一种科学的和全面的对生产技术和服 务系统进行环境影响分析的方法，生命周期评价就作为这样的一种方法应运蔼生 7 f 1 1 1 重重生命周期评价的概念及历史发装状况 1 1 。1 生禽周期评价的概念 l c a 是英文l i f ec y c l ea s s e s s m e n t 的缩写，对l c a 的定义有多种，其中国 际标准化组织( 1 s o ) 和匡际毒理学和化学学会( s e t a c ) i 魏定义最具有权威性。 l s o 定义：汇总和评估一个产是( 或服务) 体系在其整个寿命周期的所有投入 及产出对环境造成的潜在的影响的方法。国际环境毒理学与化学学会( s e t a c ) 定 义l c a 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 辩识和量化来进行的。与其他的环境影响评价显著不同的是：l c a 针对产品、 工艺技术或服务系统“从摇篮到坟墓”整个生命周期内所产生的综合环境影响进 行系统的评估，从而克服了传统评价方法仅从产品、工艺技术或服务系统整个生 命周期起某令环境或某个阶段酶“末端影响评估的片露性和局限性【2 l 围。其目的 在于评估能量和物质剩用，以及废物排放对环境的影响，t 寻求改善环境影响的机 会以及如何利用这种机会。 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 1 1 2 生命周期评价c l c a ) 的历史背景 l c a 的起源可以追溯到2 0 世纪6 0 年代后期，最初对此方面的研究很简单， 而且仅局限于所耗能量和固体废弃物的计算，而很少侧重于潜在环境影响评价。 在2 0 世纪7 0 年代初期发生石油危机期间，人们开始在l c a 的基础上，对工业 系统进行更广范围的研究；到2 0 世纪8 0 年代末，瑞典、瑞士及美国的私有公司 采用l 以进行了很多的研究。然而，由于许多研究采用不同的方法，没有一个 共同的理论框架，即使出于同一目的，各研究结果也常常出现很大的不同，为此， l c a 很难成为被人们广泛接受的分析技术和方法【4 】。 l c a 方法正如同其方法的实施一样，经历了很多年且发生了很大的变化。 8 0 年代，l c a 技术开始出现分支，主要在所列元素和环境结果相关的影响元素 之间发生不同，在9 0 年代，已趋于环境影响评价，这时能源的使用、废气的排 放己成为造成环境影响的特殊因素，如：全球变暖和酸化。清单分析的方法也就 在9 0 年代产生了，并采用了更好的方法，如：系统边界法【5 】。 自从9 0 年代以来，人们就试图对l c a 以作进一步研究及标准化。在1 9 9 3 年，s e t a c 颁发了“规程编号”，代表了总的原则及框架。在s e t a c 的协作下， i s o 经组织整理后，l c a 全球性的标准产生了，并正在进行评价和替代工作。i s o 标准与s e t a c 方法相比，i s o 技术框架与s e t a c 类似只是表示的状杰有些不同， i s o 包括更深层的分析及灵敏度的研究。 i s o 近期标准以及以草稿形式存在的标准有： i s 0 1 4 0 4 0 ：包括于环境管理中的l c a ； i s 0 1 4 0 4 1 ：包括清单分析； i s 0 1 4 0 4 2 ：包括影响评价； i s o l 4 0 4 3 ：包括解释。 总之，生命周期评价正越来越受到人们的重视，它必将成为2 l 世纪最有生 命力和发展前途的环境管理工具。目前，生命周期评价在方法上仍然还不完全成 熟，尚有许多问题值得研究。 2 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 1 2 生命周期评价( l c a ) 的总体描述 1 2 1 生命周期评价的主要特征 l c a 研究应用于系统地、充分地考虑产品系统从原材料获取直至最终处置全 部过程中的环境因素： l c a 时间跨度和研究深度在很大程度上取决于所确定的目的和范围； l c a 研究的范围、假定、数据质量描述、方法和结果应具有透明性： 应保证l c a 方法学的开放性，以便容纳新的科学发现与最新技术发展； 用于向外公布对比论断的l c a 研究要考虑一些具体要求； 由于被分析系统生命周期的各个阶段存在着折中因素和复杂性，将l c a 的 结果简化为单一的综合得分或数字尚不具备科学依据； l c a 研究不存在一种统一模式，组织应保持灵活性，应根据具体的应用意图 和用户要求，实际地予以实施。 1 2 2 生命周期评价的技术框图 l c a 仍处于发展中，而l c a 的各种不同的应用又使采用同一种l c a 方法 更困难。此外，l c a 方法实际上是在一公用框架下包含了一系列不同的方法。 在影响评价方法的实际使用中尤其大不相同。按照s e t a c “规则编号”，实施l c a 的技术框架如图1 1 所示。其组成元素为【6 1 ：定义目标与确定范围；清单分析 ( i n v e n t o r ya n a l y s i s ) ；影响评价( i m p a c ta s s e s s m e n t ) 和改善评价( i m p r o v e m e n t a s s e s s m e n t ) 。 图1 1 生命周期评价技术框架 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 图l - l 表明了这些元素与目标定义是如何相互作用以及范围与所有其它元素 的直接关系。 1 9 9 7 年，国际标准组织i s 0 1 4 0 4 0 标准规定，生命周期评价须包括【7 】【8 1 【9 1 ： 目的和范围的确定；清单分析；影响评估；结果解释四个相关步骤，见图1 2 。 目标与范围的确定 清单分析 影响评估 结 果 解 释 直接应用： 产品开发和改进 战略规划 制定公共政策 开拓市场 其他 图1 - 2l c a 实施步骤 1 2 2 1 目标和范围的确定 目标定义即要清楚的说明开展此项生命周期评价的目的和原因，以及研究结 果的可能应用领域( 如是用于公司内部提高系统的环境性能，还是外部使用，如 用于环境声明或获得环境标志等) 。 研究范围的界定要足以保证研究的广度、深度和详尽程度与要求的目标一 致，项目有：产品系统的功能( 如系对比研究，则为各个系统的功能) 、功能单位、 系统边界、数据分配程序、环境影响类型、数据要求、假定的条件、限制条件、 原始数据质量要求、对结果的评议类型、研究所需的报告类型和形式等【1 0 1 产 品生命周期所有过程都落入系统的边界内，边界外就是系统环境，如图1 3 。 原材料采掘f - - 泵 生产制造f - - 一 运销 f - - + 丘 使用消费k - - j 回收利用b - - j r 最终t 处理b - - 图1 3 产品生命周期系统及边界 4 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 l c a 研究范围中必须明确规定所研究系统的功能。功能单位是对产品系统 输出功能的量度。功能单位的基本作用是为有关的输入和输出提供参照基准，以 保证l c a 结果的可比性。在评估不同系统时，l c a 结果的可比性是必不可少的， 否则无法在同一基础上进行比较。 确定系统边界是一个从热力学借用的术语：系统对于周期分析是作为一个黑 箱，用能量和物质的输入和输出来归纳。确定系统边界是关键步骤，也就是确定 应当包括和应当排出的事物。以“长度”和“宽度”来确定生命周期评价的范围是非 常有用的。“长度”确定了分析的范围，哪里开始哪里结束。它精确指出我们所选 择周期的各个步骤网络。“宽度”指的是分析的细节，即每一步骤的不同。 由于l c a 是一个反复的过程，在数据和信息的收集过程中，可能修正预先 界定的范围来满足研究的目标：在某些情况下，也可能修正研究目标本身。 从已有的研究来看，进行生命周期评价的目的主要有以下三类【1 1 1 ： ( 1 ) 市场营销：利用自己产品具有的环境优势进行市场宣传，增强产品的竞 争力。 ( 2 ) 产品生态设计：通过分析研究，找出产品对环境影响最大的环节，有针 对性的进行产品重新设计。 ( 3 ) 制定公共政策：政府部门可对某类产品进行研究，为制定该类产品的生 态标准或有关的环境政策、法规提供依据。 1 2 2 2 生命周期清单分析 清单分析是l c a 发展最完善的一部分，它是指对一种产品、工艺和活动在 其整个生命周期内的能量与原材料需要量以及对环境的排放( 包括废水、废气、 固体废弃物及其它环境释放物) 进行以数据为基础的客观量化过程【1 3 l 。该分析 评价贯穿于整个生命周期，即原材料的提取、加工、制造和销售、使用和用后处 理。一个完整的生命周期清单分析能为所有与系统相关的投入和产出提供一个总 的概括。 清单分析对系统边界内的各工艺步骤的输入( 采用质量、能量平衡的方法) 与 输出( 产品及空气、水和土壤中的排放物) 做了定量分析。通常清单分析所涉及的 结论和建议都被简化或最小化，而使许多生命周期的研究终止在清单分析阶段。 然而，此方法的不足在于是否清单所列信息条款都比未列入其中的危害性大。 5 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 进行清单分析是一个反复的过程，当取得了一批数据，并对系统有进一步的 认识后，可能会出现新的数据要求，或发现原有的局限性，因而要求对数据收集 程序作出修改，以活应研究目的【1 4 】【i5 1 。清单分析的简化程序如图l - 4 。 目标和范围确 数据收集准备 修正后数据收集单上数据收集单 需要另外的数据 或单位过程 数据收集 收集的数据 数据的有效性 有效数据 数据与过程相连 每一个单位过程的有效数据 数据与功能单位相连 每一个功能单位的有效数据 数据汇总 计算的清单 完善系统边界 图1 4 清单分析的简化程序 1 2 3 生命周期影响评价 生命周期影响评价( 1 i f ec y c l ei m p a c ta s s e s s m e n t ，简称l c i a ) 是l c a 的第三 阶段，也是其核心部分。它对清单分析所识别的环境影响进行定性与定量的表征 评价，确定产品系统的物质能量交换对其外部环境，主要是对生态系统及人体健康 等方面的影响l c i a 由定性分类、数据的特性化以及加权赋值三个步骤组成i l 引。 照m i e i t i n e n 和瑚j m a n l a i n e n ，此影响评价方法己得到广泛的认可。 在分类过程中，所用资源及产生的废物基于其构成对环境的影响而将其划分为影 6 东华大学硕士学位论文第一章生命周期评价综述 响类别；这些影响类别包括诸如资源耗竭、全球变暖、酸雨和光化学氧化剂的形 成【1 7 1 。然后，对这些潜在环境影响因素在特征化步骤中给予量化，在此过程中， 数量和权重两者都给予了考虑。特征化有几种方法，等价因素是比较典型的方法。 可以通过与参照物质比较，表示一种物质对环境产生多大的影响。例如：使环境 变暖的参照物质是二氧化碳，因此造成环境变暖的其它物质可以用对地球具有相 同影响的当量二氧化碳表示。标准化是一种选项过程，进行标准化是将特征化步 骤中与某一给定区域环境影响有关的数据进行标准化，使每一因素对环境影响的 相对数量更简易、明了。 在s e t a c 方法中，环境评价步骤直接在分类和特征化后面，这一步骤是针 对各环境问题的不同权重进行主观分析的过程。权重因子的确立是根据社会对减 少环境影响方面的研究而定，可以通过小组讨论决定，或者建立在国家或地区或 全球等级标准之上。当然，还存在许多其它影响评价方法，而且与s e t a c 方法 比较来说，一些方法或者直接以清单数据衡量，或者以部分特征化数据为依据。 影响评价是对清单阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价，即确 定产品系统的物质、能量交换对其外部环境的影响。这种评价应考虑对生态系统、 人体健康以及其它方面的影响。可以说影响评价是l c a 的核心内容，也是难度 最大的部分。影响评价目前正处于发展中，处于概念化阶段，还没有一个达成共 识的方法【1 8 】。 1 2 4 改进评价 改进评价是指系统地评估在产品、工艺或活动的整个生命周期内削减能源、 原材料使用以及环境释放的需求与机会。这种分析包括定量和定性的改进措施， 例如改变产品结构，重新选择原材料，改变制造工艺和消费方式，以及废弃物管 理等。为了每个功能单位的环境性能得到改善，产品和过程的投入以及对环境的 产出都要评价。能否得到改善，要依赖于清单分析、影响评价或二者的结合。改 善的机会也应该被评价以确保它们不产生额外的影响而削弱了提高的机会。改善 评价是目前发展最少的【1 9 1 。 7 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 1 3l c a 的主要作用【2 0 1 l c a 的主要用于： 识别改进产品生命周期各个阶段中环境因素机会； 产业、政府或非政府组织中的决策( 如战略规划、确定优先项、对产品或过程 的设计或再设计) ； 选择有关的环境表现( 行为) 参数，包括测量技术： 营销( 如环境声明、生态标志计划或产品环境宣言) 。 l c a 现已被应用于公司和政府决策的制定中，到目前为止，l c a 已在能量 运输系统化、工行业、金属、固体废物的管理、造纸和林木业、水、环境标志产 品的评价及其它行业得到广泛的应用。 1 4l c a 方法的局限性与发展趋势【2 i 】 1 4 1l c a 的局限性 l c a 仅仅是一个环境管理和决策支持工具，它不能代替其他工具。无论是理 论上还是实践方法上都有其局限性。 从理论框架上看，l c a 主要考虑的是潜在的生态环境影响。由于目前还没有 考虑区位因子的影响，因而无法对实际影响做出评估。l c a 结果，尤其是影响 评价阶段( l c 队) 的结果所能提供的信息只是一个简单的指标，掩盖了很多重 要的信息。在整个l c a 中，存在着大量的主观判断，常常缺乏足够的科学、技 术数据支持。 从方法上看，l c a 存在的主要问题有：缺乏标准化的生命周期清单分析方法 ( 包括确定系统边界，数据选择标准，分析处理方法以及标准化的清单模型) ； 缺乏有效的标准化的数据库；在将清单分析结果转化为环境影响指标时，缺乏标 准的模型方法：l c a 与现有的管理工具在方法上存在着巨大差异，因而常常无 法进行比较等。 从目前的实践来看，大部分研究基于实践和经费的考虑，仅仅属于“从摇篮 到坟墓”的研究，由于数据的缺乏和方法的混乱，目前的l c a 缺乏透明性，离 i s 0 1 4 0 4 0 的要求尚有较大差距 目前，对一项产品的整个系统或一系列工艺过程进行全面评价还十分困难， 而将一系列复杂的环境问题与繁复的产品系统进行关联就更困难。虽然目前 8 东华大学硕士学位论文第一章生命周期评价综述 l c a 中的l c i a 方法有一定的局限性，但它还是有助于对整个系统进行评价的。 首先，环境过程和自然生态系统是随时空变化的，而l c i a 不考虑时空特性，因 此排放废物和资源消耗信息是一段时段内不同地方特性的一种组合；其次，环境 过程或自然生态系统可能显示一种阈值或具有一种非线性的剂量反应关系，而 l c i a 一般假设不存在环境阈值，在系统负荷与环境之间存在一种简单的线性关 系。 1 4 2 生命周期评价的发展趋势 以往l c a 研究多局限与专业的科学研究，仅为少数研究人员所掌握。而且 研究的目标常常是问题的科学细节，研究的结果也仅为研究人员所理解，对于支 持政府决策和指导消费者尚有一定差距。1 9 9 8 年1 1 月在日本筑波召开了第三届 国际生态平衡大会，指出l c a 应从技术工具转向价值判断工具，即应从深奥、 复杂和严格的科学研究体系，走向简单、灵活和多样性的决策支持工具。因此， 近年来在l c a 研究领域出现了被简化的l c a ( s t r e a m i n gl c a ) 的概念，但在简 化的方法上却缺乏共识，科学研究只有被社会所认识和承认才能推动社会的发 展。 清单分析数据是决定l c a 结果的最重要的基础，清单分析数据的不标准， 使l c a 的结果常常无法得出令人信服的解释。美国国家环保局正在建立美国标 准化的清单分析数据库。“国际生命周期评价发展促进会”也在积极开发全球标准 化的清单数据库格式。该组织开发了一种数据交换格式，定义了l c a 数据的逻 辑结构，并可在网络上运行，为数据的自由流动提供了技术前提。瑞典的s p i n e 咨询中心提出了一个标准化的数据模型和关系型数据库结构，它可成为l c a 的 “通用语言”，处理、构造和存储l c a 数据的所有相关信息。 当前国际上l c a 研究，尚有大部分仅仅停留在清单分析阶段，而不进行影 响评价，主要原因在于影响评价方法的欠缺和不完备。清单分析的结果以各种各 样的表格表示，难以反映生态环境问题的总体特征和趋势，尤其在政策支持和消 费支持方面缺乏可理解性。 在将l c a 的分析结果应用于社会实践时，必须提供简单、可信的社会价值 判断指标。越来越多的l c a 研究开始考虑l c i a 。l c i a 方法论成为目前l c a 领域内的研究热点。目前l c i a 方法十分繁多，各有所长。短时间内还难以达成 9 东华大学硕士学位论文 第一章生命周期评价综述 共识。从清单分析转向影响评价，是l c a 方法的发展新方向。生命周期评价仍 然十分年轻，随着不断地积累经验，将会对更多的产品、工艺和材料进行分析。 不同工业部门的产品均有不同的特性、维护条件和生命期，对环境的影响也不同。 一方面生命周期评价会变得越来越复杂；另一方面会变得越来越重要、总之，生 命周期评价将成为2 1 世纪最有生命力和发展前途的环境管理工具之一。 i o 东华大学硕士学位论文 第二章涤纶纺织品系统生命周期评价模型 第二章涤纶纺织品系统生命周期评价模型 涤纶纺织品系统生命周期评价是采用“从摇篮到坟墓”整体概念，从原料的 采集、聚酯纤维生产到涤纶纺织品的加工制造、使用、废弃全过程的物质、能 量的消耗以及所产生的环境影响。 在本文中，将涤纶织品生命周期的各个阶段对环境的影响分别进行了评估， 先总体把握各个阶段的绿色度，再将结果汇总计算，分析比较哪些因素对环境 的影响最大，从而为涤纶纺织品的生态设计提供方向和思路。 2 1 目标和范围界定 目标和范围界定的重要性在于它决定为何要进行某项生命周期评价研究， 也包括对其结果的应用意图，并表述所要研究的系统和数据类型。它是l c a 研 究的第一步，也是最关键的部分。一般先确定l c a 的评价目的，然后按评价目 的确定研究范围。 2 1 1 研究目标 2 1 1 1 研究背景 近年来，世界其他国家几乎没有新的聚酯装置投产，但中国聚酯业的发展 却可以用“突飞猛进”来形容。我国自2 0 0 0 年底聚酯年产能力达到5 6 8 万吨，产 量5 1 2 万吨，一跃成为世界第一之后。然而中国的纺织品服装出口历来是数量 大而质量不高。近几年，亚洲的印度、巴基斯坦、菲律宾等国家，拉美的墨西哥以 及东欧的一些国家纺织服装业发展非常迅速，中国的纺织服装业要想获得大的 发展，面临的一个亟待解决的问题便是提高产品质量。而中国的纺织品服装质量 的检测目前主要是注重产品的外观性能特征。对标签、纺织印染和后整理的环 保要求及内在品质特别是安全卫生项目的检验不够重视。据有关资料报道，因不 符合国际环境标准，我国每年有数十亿美元的出口商品受阻，其中一大部分是纺 织品。不完全统计表明，我国出口德国的纺织品中，未通过“生态性”检验的约占 1 5 。如何能解决国外对我国涤纶纺织品的这种“绿色壁垒“，需要对涤纶纺织 品的生命周期过程中的资源消耗和造成的环境影响有一个彻底全面、综合的了 解。这正是建立涤纶纺织品生命周期评价模型的目的和意义所在2 2 j i l l 。 东华大学硕士学位论文 第二章涤纶纺织品系统生命周期评价模型 2 1 1 2 预期应用 本论文依据i s 0 1 4 0 4 0 环境管理生命周期评价一原则和框架提出的 有关开展生命周期评价的研究框架，在分析国内外大量生命周期研究案例的基 础上，提出一套系统的涤纶纺织品生命周期评价理论和方法。一方面探索适合 我国国情的涤纶纺织品生命周期评价方法和模型；另一方面，根据生命周期清 单分析和环境影响评价提供的数据，对涤纶纺织品的各个阶段的绿色化提供相 对应的措施、方法，为确定涤纶纺织品的标准提供一些技术支持和数据基础【2 4 1 。 2 1 1 3 服务对象 将生命周期评价应用于涤纶纺织品，通过分析、研究涤纶纺织品全寿命过 程中资源的利用和对环境排放，寻找可以减少环境污染的机会，为环境管理部 门制定环境法规、环境排放削减计划提供参考。 2 1 2 范围界定 生命周期评价的范围界定是由所开展研究的目的、未来应用以及研究的深 度和广度等因素所确定的。在涤纶纺织品的l c a 研究中，考虑从原料的采集、 聚酯纤维生产到涤纶纺织品的加工制造、使用、废弃等阶段的环境影响。系统 输入包括资源、能源等；输出为排入水、气、声等污染物以及能量。涤纶纺织 品的生命周期系统边界【1 0 1 2 5 1 ，见图2 1 输入输出 能源三废 i 输入 原料的采集 排放 l il。 聚酯纤维生产 涤纶 物质 纺织品 ， 输入涤纶纺织品的加工制造 其它环 。使用、废弃 境排放。 系统边界 图2 1 涤纶纺织品生命周期系统边界 1 2 窳攀大学硕士学位论文第二章涤纶纺绫品系统生命周期评价模壅 2 1 3 功能单位 功能单位( f u n c t i o nu n i t ) 是量度系统输出功能时采用的单位，它可以是 一定数量的产品或服务，例如“发送一定量饮料所需的包装材料量”或“清洗一套 标准房间所需清洁剂量，阑。功能单位的主要作用就是提供一个在数学意义上 统一计量输入与输出的基准，它是整个生命周期评价的基石。 涤纶纺织品生命周期评价研究中功能单位的确定主要是采用涤纶纺织品的 重量来计算的，为了方便研究，从聚酯纤维生产到涤纶纺织品的废弃质量都假 定恒定。本文采用l o o k g 涤纶纺织品作为生命周期评价的功能单位。 2 2 清单分析 清单分析是对产品、工艺过程或者活动等研究系统整个生命周期阶段原材 料 和能源的使用以及向环境排放废弃物等进行定量的技术过程。清单分析包括数 据的收集和计算( 原材料和能源的消耗，大气、水、土壤的排放及圆体废物的产 生) ，是对产品系统有关输入和输出进行量化的过程。清单分析的任务就是要收 集这些数据，并通过一些计算，给出以产品功能单位表达的产品系统的各种输 入和输出( 即建立清单) ，作为下一步生命周期影响评估的依据。清单分析的核 心是建立以功能单位基准的输入和输出1 1 3 1 1 2 7 。 2 2 1 数据收集 数据收集是清单分析的核心部分，本文中的聚酯纤维生产阶段的数据来源 予滁州某聚合公司。本文中的涤纶纺织品的加工制造、运输、废弃等阶段的数 据来源于上海菜台资纺织企业的工艺和数据以及查阅大量相关的文献。 所要收集的主要数据类型包括：能量输入、资源输入；产品：大气、 永体、固体以及噪声等环境捧放；其他环境嚣素。 进行数据收集的第一步需要确定研究系统包括的功能单位，涤纶纺织品生 命周期包括的阶段；其次要确定针对每个阶段所要收集的数据的种类，如每个 阶段的电力、燃油输入，产品和能量( 焚烧产生的热电能) 的输出，以及过程 输出中包括的各类污染物排放。 1 3 东华大学硕士学位论文第二章涤纶纺织品系统生命周期评价模型 2 2 2 清单分析 通过以上的数据收集，可将各个阶段的数据用如下的方式表述出来： 表2 1 涤纶纺织品生命周期清单分析 涤纶纺织品生命周期各个阶段 输入与输出 原料采集聚酯纤维生产涤纶纺织品加工 涤纶纺织品使用废弃 输入原油聚酯原料聚酯纤维、水 物质 输出聚酯原料聚酯纤维涤纶纺织品 输入水、电水、电电、油、水油、电、煤 能量 输出电 c o d = 、c 0 2 、c o d c , 、b o d 5 b o d 。烟尘 n o k 、s ( h 、n o , 、s 0 2 、 b o d 、c o d 、 s t h 污染物排放c o d ，s 0 2 c o 、烟尘对苯二甲酸、油n o x 、c o c o ，h c ! 、铅化物 污 2 3 影响评价 生命周期影响评价( l c i a ) 是l c a 评价的第三部分，是对清单分析中所提供 的资源耗竭以及污染物排放对环境所造成的压力进行定性和定量评价的过程。 通过使用与清单分析结果相关的环境影响类型和类型参数，从环境角度审查涤 纶纺织品的环境特性。 目前国际上关于l c i a 尚无统一方法，本文采用绿色度综合评价，并结合 s e t a c 建立的框架进行环境影响潜值的计算。 2 3 1 绿色度 应用绿色技术生产的产品通常被冠以“绿色产品( g r e e np r o d u c t ) ”的称号。它 也是上世纪9 0 年代世界各国为了适应全球环保战略，进行产业结构调整的产物。 绿色产品的界定与其“绿色度”( g r e e nd e g r e e ) 的高低有着直接的关系。产品的 “绿色度”是从产品生命周期的各个阶段体现出来的，只有对整个产品生命周期 的每一个阶段带来的全部环境影响进行综合分析，才能得出一个总体的概念。 而模糊评价法中的隶属函数和隶属度的概念正是针对定性因素，以精确的数 学语言描述定性或不确定因素的方法，它解决了统一各项指标量纲的问题，为实 现定量化提供了一种可能。因而在充分运用l c i a 方法的基础上，若能结合模糊 评价理论就可以有效地弥补这一缺吲2 引。 1 4 东华大学硕士学位论文 第二章涤纶纺织品系统生命周期评价模型 2 3 1 1 层次分析法确定权重 本文中的系数确定均由层次分析法( a h g ) 来确定。a h p 法是一种多目标 决策方法。它将各种影响因素划分为不同的层次进行研究，在模糊评价中作为 定权方法，根据被评价对象的组合权重，确定被评价对象的重要性次序【2 9 】。 a h p 法的执行大体分为以下四步p 0 1 1 3 1 1 ： ( 1 ) 建立层次结构模型。将问题中所包含的因素划分为不同层次，用框图形 式说明层次的递阶结构与因素的从属关系。 ( 2 ) 构造判断矩阵a n n 。判断矩阵一般在9 阶以下，其元素b ij ，代表因素 b i 对bj 的相对重要性，其数值常采用1 - 9 及其倒数的标度方法来确定。构造 判断矩阵a 一般取下表形式： 表2 - 2 判断矩阵a 的一般形式 其中，b i ( i = 1 , 2 n ) 是同一层次中的不同组成因素，其元素b i i = l ，b i j = l h i 。 判断矩阵中元素b i i 的取值是根据下表的标度来确定的： 表2 - 3 相对重要性的标度 标度各个因素间的相对重要性 同等重