（机械制造及其自动化专业论文）基于目标距离原理的产品生命周期影响评价方法研究.pdf

摘要 摘要 随着工业化的发展，消耗了大量的能源和资源，并产生越来越多的废弃物。全球环 境日益恶化，环境和资源问题已经成为当今人类社会发展的瓶颈之一，各种绿色壁垒也 随之出现。面对着日益严重的全球性生态环境压力，传统的末端治理环境管理模式已难 以奏效。 在这一背景下，生命周期评价诞生，已经成为可持续发展研究、绿色设计方案评估 的有效工具而得到广泛应用，并形成了相关的i s 0 1 4 0 4 0 和g b t 2 4 0 4 0 系列标准。目前 国际上已有数十种基于不同研究目的生命周期影响评价方法，并且已有多种评价软件得 到商业化推广应用。国内在这一领域的研究相对滞后，尚未有系统成熟的影响评价方法 体系和软件工具用以指导企业绿色设计。本文针对这一现状，对开发适合我国国情和制 造业水平的评价方法及相关数据库构建的问题进行了分析和研究。 论文首先系统回顾了生命周期评价的产生和发展现状，然后对生命周期评价中的关 键问题影响评价方法进行了重点论述，并依据e d i p 方法和“政策目标距离原理”建立了 基于中国环境保护相关政策的机电产品生命周期影响评价方法框架，包括影响类型的选 择、特征化模型的选取、归一化基准体系的建立和权重因子的计算。 接着，在上述工作的基础之上，对基于w e b 的生命周期评价软件系统进行研究。同 时，由于数据库是生命周期评价得以有效应用的基础数据保障和支撑，本文进行了软件 的基础数据库框架设计和逻辑结构设计。 最后，选择在工农业生产中得到广泛应用的电力拖动设备三相异步电动机作为实 例，进行方法的应用验证，可以为中国产品生命周期评价提供示范和参考。 关键词：生命周期评价l 目标距离法；软件系统；数据库 幸本研究由中国国家科技支撑计划项目2 0 0 6 b a f 0 2 a 0 1 0 3 支持。 i x a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a l i z a t i o n ，al a r g en u m b e ro fe n e r g ya n dn a t u r a lr e s o u r c e a r ec o n s u m e da n dm o r ea n dm o r ew a s t ea n de m i s s i o na r ep r o d u c e d g l o b a le n v i r o n m e n ti s d e t e r i o r a t i n g ，e n v i r o n m e n t a le m i s s i o na n dr e s o u r c e sd e p l e t i o np r o b l e mh a sb e c o m en e c k b o t t l eo fs o c i e t yd e v e l o p m e n ta n da sar e s u l t ，v a r i o u sk i n d so fg r e e nb a r r i e r sa p p e a r e d r e s e a r c ha b o u tg r e e nd e s i g na n dg r e e np r o d u c t sh a sb e c o m eh o ts p o tw h i c hi sc o n c e r n e db y g o v e r n m e n t s ，b u s i n e s si n t e r e s t sa n da c a d e m i cw o r l d o nf a c i n gw i t hg r o w i n gp r e s s u r eo nt h eg l o b a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n t , t r a d i t i o n a l e n d t r e a t m e n t ”m e t h o dh a sb e e nd i f f i c u l tt ow o r k u n d e rt h i sb a c k g r o u n d ，l i f ec y c l e a s s e s s m e n ti sb r o u g h tf o r w a r dw h i c hh a sb e c o m ea ne f f e c t i v et o o lu s e dw i d e l yt ot h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tr e s e a r c ha n dg r e e nd e s i g n ，a n di s o14 0 4 0a n dg b t 2 4 0 4 0s e r i e s s t a n d a r d sr e l a t e dt ol c aw e r eb u i l ta n de x e c u t e d a tp r e s e n t ，t h e r ea r en e a r l yt h i r t yk i n d so f m e t h o d sb a s e do nd i f f e r e n tr e s e a r c hp u r p o s e si nt h ew o r l da n ds e v e r a lk i n d so fs o f t w a r et o o l s h a v eb u s i n e s sa p p l i c a t i o n 二i nc h i n at h e r eh a sb e e nn om a t u r el c i am e t h o da n ds o f t w a r e u s e dt og u i d eg r e e nd e s i g nu n t i ln o w f o rt h i ss t a t e o f - t h e - a r t ，d e v e l o p i n gl c i am e t h o dt h a t f i tc h i n a sn a t i o n a lc o n d i t i o n sa n dm a n u f a c t u r i n gl e v e la n dr e l a t e dd a t a b a s eb u i l d i n gw e r e s y s t e ms t u d i e di nt h i st h e s i s t h ep a p e rf i r s t l yr e v i e w e dt h el e as y s t e m a t i c a l l y ，a n dt h e nf o c u s e do nt h ek e yp a r to f l e a l i f ec y c l ei m p a c ta s s e s s m e n t f o l l o w e db yd e v e l o p i n gl c i am e t h o db a s e do nc h i n e s e g o v e r n m e n te n v i r o n m e n t a 1p o l i c i e sa c c o r d i n gt o d i s t a n c e - t o p o l i t i c a lt a r g e t p r i n c i p l e t h e m e t h o d m o d e lf r a m e w o r ki n c l u d e ss e l e c t i o no fi m p a c tc a t e g o r i e s ，s e l e c t i o n o f c h a r a c t e r i z a t i o nm o d e l s ，n o r m a l i z a t i o nr e f e r e n c ec a l c u l a t i o na n dw e i g h t i n g f a c t o r s c a l c u l a t i o n f o l l o w e db yf o r e g o i n gw o r k ，s o f e w a r eb a s e do nw e bw a sd e v e l o p e d a n db e c a u s el c a d a t a b a s et h a ti n l i n ew i t hc h i n a sa c t u a lc o n d i t i o n si st h eb a s i cn e e df o re x e c u t i n gl e a e f f e c t i v e l y ，d a t a b a s ef r a m e w o r kd e s i g na n dl o g i c a ls t r u c t u r ed e s i g nw a ss t u d i e di nt h i st h e s i s l a s t ，ac a s es t u d yo fl i f ec y c l ea s s e s s m e n tf o rt h r e e - p h a s ea s y n c h r o n o u sm o t o ri sg i v e n i tw i l lb eh e l p f u lt ol e ap r a c t i c e sw i m i nt h ei n d u s t r i a lp r o c e s s e so fc h i n a k e y w o r d s ：l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ( l c a ) ，d i s t a n c e t o - t a r g e t ，s o f t w a r es y s t e m ，d a t a b a s e t h i sw o r ki ss u p p o r t e db yt h ec h i n e s em i n i s t r yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yu n d e rg r a n t 2 0 0 6 b a f 0 2 a 01 一0 3 x i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： ，关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或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 文被查阅和借阅；本人授权山东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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者虢洳坤导师签名鹋未、日期：一心- 3 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1 可持续发展 直以来，人类都在向自然界索取以创造物质生活，并不惜以牺牲人类自身生存环 境作为代价。为了人类自身，为了子孙后代的生存发展，上世纪六十年代末以来，环境 问题引起人们越来越广泛的关注，人类终于从环境与发展相对立的观念中醒悟过来，认 识到两者协调统一的可能性，并开创了一条人类通向未来的新的发展之路一可持续发展 之路。 可持续发展的概念，最先是在一九七二年在斯德哥尔摩举行的联合国人类环境研讨 会上正式讨论。自此以后，各国致力界定可持续发展j 的含意，最广泛采纳的是在一 九八七年由世界环境及发展委员会所发表的布特兰报告书所载的定义：既满足当代人的 需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可持续发展。 可持续发展的核心是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和保护环境、资 源永续利用的前提下进行经济和社会的发展。其核心思想是：人类应协调人口、资源、 环境和发展之间的相互关系，在不损害他人和后代利益的前提下追求发展。可持续发展 所要解决的核心问题有：人口问题、资源问题、环境问题与发展问题，简称p r e d 问题。 改革开放3 0 年以来，我国经济取得重大发展，但长期粗放型发展也造成了严重的 资源消耗和环境问题。因此，我们对以往的发展模式进行了反思，1 9 9 6 年公布的中 华人民共和国经济和社会发展“九五”计划和2 0 1 0 年远景目标纲要，明确提出实施可持 续发展战略，以正确处理经济发展同人口、资源、环境的关系，实现经济价值与生态价 值平衡。 1 1 2 绿色设计与绿色制造 制造业是将可用资源( 包括能源) 通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工 业或生活消费品的产业，它涉及到国民经济的大量行业，如机械、电子、化工、食品、 军工等，是创造人类财富的支柱产业。长期以来，由于人们追求的目标都集中在降低成 本、提高产量或获取最大利润上，很少考虑生产活动对自然环境产生的影响和破坏作用， 致使制造业在将制造资源转变为产品的制造过程中以及产品的使用和处理过程中，同时 也产生了大量的废弃物，对环境造成了严重的污染。 据统计，造成环境污染的排放物有7 0 以上来自制造业。在我国，由此而带来的环 境问题更为突出。主要原因是： 山东大学硕十学位论文 我国人口众多，资源人均占有量少，造成资源过度开采； 我国正处在工业化的发展时期，对自然资源的需求强度日益增大； 我国制造业水平落后，资源利用率低，废弃物排放量大； 我国资源回收利用率低，造成废弃物大量堆积。 可以看出，制造业在创造了高度发达的现代物质文明的同时，也造成了严重的环境 问题。这不仅制约了制造业的进一步发展，而且也危及到了人类的生存空间。如何使制 造业尽可能少地产生环境污染是当前制造科学面临的重大问题。制造业必须朝着资源利 用合理化、废弃物产生少量化、对环境无污染、少污染的方向发展。 从可持续发展的角度出发，绿色制造技术向人们展示了一个美好的发展前景。绿色 制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，是可持续发展战略在现代制 造业中的体现。采用绿色设计与制造是制造业实施可持续发展战略的必由之路。 1 1 3 欧洲三大环保指令 ( 1 ) w e e e 指令 w e e e 是欧洲报废电子电气设备指令( w a s t ee l e c t r i c a la n de l e c t r o n i ce q u i p m e n t ) 的英文缩写。w e e e 指令于2 0 0 5 年8 月1 3 号正式实施。依据该指令，2 0 0 5 年8 月1 3 日起，欧盟市场上流通的电子电气设备的生产商必须在法律上承担起支付报废产品回收 费用的责任，同时欧盟各成员国有义务制定自己的电子电气产品回收计划，建立相关配 套回收设施，使电子电气产品的最终用户能够方便并且免费地处理报废设备。 该指令适用于1 0 大类产品：1 ) 大型家用电器，2 ) 小型家用电器，3 ) i t 及通讯设 备，4 ) 消费性设备，5 ) 照明设备( 白炙灯泡和家用荧光灯除外) ，6 ) 电子电气工具( 大 型固定工业用途工具除外) ，7 ) 玩具、休闲及运动设备，8 ) 医疗器材等( 植入部件或 污染处除外) ，9 ) 监控设备，1 0 ) 自动售货机( 包括产品的所有元件、配件及消耗材料) 。 但不包括：与成员国重要的安全利益相关的设备、武器、军需品和战争物资。 w e e e 对中国企业有直接的影响： w e e e 指令有关建立回收体系的要求虽然是针对欧盟内部的“生产商”( 包括其进 口商和经销商) ，但最终成本势必会转嫁到欧盟以外的出口商身上，由此产生的直接成 本及间接成本势必提高我国电子电气产品的出口成本。 我国企业在出口时要额外缴纳高额的电子垃圾回收费用。 ( 2 ) r o l l s 指令 r o l l s 是电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令( t h er e s t r i c t i o no f t h eu s e o fc e r t a i nh a z a r d o u ss u b s t a n c e si ne l e c t r i c a la n de l e c t r o n i ce q u i p m e n t ) 的英文缩写。 2 0 0 3 年2 月，欧洲议会和理事会禁止使用有害物质指令( 2 0 0 2 d 5 e c ) 正式公布， 该指令规定从2 0 0 6 年7 月1 日起，所有进入欧盟的电气电子产品应符合有害物质禁用 指令。该指令主要对八大类产品中的铅( p b ) 、汞( h g ) 、镉( c d ) 、六价铬( c r 6 + ) 、多溴联 苯( p b b ) 、多溴联苯醚( p b d e ) 含量进行限制，2 0 0 5 年欧盟又以2 0 0 5 6 1 8 e c 决议的形式 2 第一章绪论 对2 0 0 2 9 5 e c 进行了补充，明确规定了六种有害物质的最大限量值。 r o l l s 指令限制使用以下六类有害物质，包括：铅p b ，镉c d ，汞h g ，六价铬c r 6 + ， 多溴二苯醚p b d e ，多溴联苯p b b 。 r o l l s 指令涉及的产品范围相当广泛，几乎涵盖所有电子、电器、医疗、通信、玩 具、安防信息等产品，它不仅包括整机产品，而且包括生产整机所使用的零部件、原材 料及包装件，关系到整个生产链。 欧盟之所以要颁布r o l l s 指令，一是设立技术壁垒，提高产品准入门槛，二是加强 环境保护，确保可持续发展。r o l l s 指令即可称为绿色环保指令，也是技术壁垒指令。 美国、日本、韩国、泰国等也相继出台了类似指令。中国是全球制造业大国，也是 产品出口大国，出口总量的7 0 以上涉及到r o l l s 指令，因此中国政府亦十分重视相关 问题，并于2 0 0 4 年出台了电子信息产品污染防治管理办法，内容类似r o l l s 指令， 并准备与其同步实施。 ( 3 ) e u p 指令 e u p 指令( 用能源产品生态设计框架指令) 是继w e e e 、r o l l s 指令之后，欧盟另 一项主要针对能耗的技术壁垒指令。2 0 0 5 年7 月6 日，欧洲议会和理事会正式公布了 关于制定能耗产品环保设计要求框架的指令2 0 0 5 3 2 e c ( 以下简称e u p 指令) ，它作为 集成产品策略( i p p 考虑产品的生命周期对环境影响的潜在可能性，涉及其各个阶段相 关人员，对各种产品确定责任和提供开放式工具) 框架的一部分，考虑了产品在整个生 命循环周期对资源能量的消耗和对环境的影响。该指令还同时对理事会9 2 4 2 e e c ( 关 于新的燃气或使用液体燃料热水锅炉能效要求的指令) 和欧洲议会和理事会指令 9 6 5 7 e c ( 关于家用电冰箱、冷冻柜及其组合件能效要求的指令) 及2 0 0 0 5 5 e c ( 关于 荧光灯镇流器能效要求的指令) 进行了修订。自公布起2 0 日( 8 月1 1 日) ，2 0 0 5 3 2 e c ( e u p 指令) 正式生效，并规定会员国应在2 0 0 7 年8 月1 1 日前完成符合本指令所需的 国内立法及行政规定，以确保e u p 生态化设计指令得以有效运作。 一般认为使用能源产品( e u p ) 在生产、配送、使用、废弃阶段都会对环境造成若 干影响，如气候变迁、能源和资源消耗、产生一般及毒性废弃物等问题。根据德国环保 署( 2 0 0 0 ) ，超过8 0 的环境冲击跟产品设计有关，也就是在产品开发阶段若能考虑环 境冲击，便能改善该产品的环境绩效。近年来，电器产品对环境的影响渐渐受到重视， 各国纷纷制定产品环境绩效改善目标和标准，这种趋势正是欧盟目前规范此电器环境化 设计指令的基础。 该指令首次将生命周期理念引入产品设计环节中，旨在从源头入手，在产品的设计、 制造、使用、维护、回收、后期处理这一周期内，对用能源产品提出环保要求，全方位 监控产品对环境的影响，减少对环境的破坏。 e u p 指令所涵盖的产品范围非常广泛。按欧盟e u p 指令条文内容所示，原则上包括 所有投放市场的用能源产品，生成、转换及计量这些能源的产品( 不包括运输工具) ； 以及用于装入用能源产品中、并在市场上独立直接销售给最终用户的部件。产品消耗的 3 山东大学硕七学位论文 能源包括电能、固体燃料、液体燃料和气体燃料。中国市场上的电子产品、热水器、电 动发动机系统、住宅及第三产业的照明设备，以及暖气、通风和空调系统将是首批须符 合标准的产品类别。 1 2 生命周期评价概述 1 2 1l c a 的提出和发展 ( 1 ) 生命周期评价的提出 随着工业化的发展，进入自然生态环境的废物和污染物越来越多，超出了自然界自 身的消化吸收能力，对环境和人类健康造成极大影响。同时工业化也将使自然资源的消 耗超出其恢复能力，进而破坏全球生态环境的平衡。因此人们越来越希望有一种方法对 其所从事各类活动的资源消耗和环境影响有一个彻底、全面、综合的了解，以便寻求机 会采取对策减轻人类对环境的影响。 生命周期评价( l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ，简称l c a ) 就是在这种背景下产生的，是 目前国际上普遍认同的达到上述目的有效方法和环境管理的有力工具，可以促进整个社 会系统的可持续发展。 ，l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ( 简称l c a ) ，中文名称为“环境协调性评价”，一般直译为“生 命周期评价”，是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响 的工具。1 9 9 0 年，首届社会环境毒理和化学( s e t a c ) 会议在美国的佛蒙特州召开， 与会者就l c a 的概念和理论框架取得了广泛的一致，并最终确定使用l i f ec y c l e a s s e s s m e n t ( l c a ) 这个术语，从而统一了国际上的l c a 研究。在欧洲和日本，经常 用”e c o b a l a n c e ”代替l c a ，表达完全相同的意思。 ( 2 ) 生命周期评价的发展历程 综观生命周期评价的历程，其发展可以分为三个阶段。 1 ) 起步阶段 2 0 世纪7 0 年代初期，该研究主要集中在包装废气物问题上，如美国中西部研究所 ( m i d w e s tr e s e a r c hi n s t i t u t e ，简称m r i ) 对可1 ：3 可乐公司的饮料包装瓶进行评价研究，该研 究试图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研究，揭开了生命周 期评价的序幕。 2 ) 探索阶段 2 0 世纪7 0 年代中期，生命周期评价的研究引起重视，一些学者、科研机构和政府 投入了一定的人力、物力开展研究工作。在此阶段，研究的焦点是能源问题和固体废气 物方面。欧洲、美国一些研究和咨询机构依据相关的思想，探索了有关废物管理的方法， 研究污染物排放、资源消耗等潜在影响，推动了l c a 向前发展。 3 ) 发展成熟阶段 进入2 0 世纪9 0 年代，由于环境问题的日益严重，不仅影响经济的发展，而且威胁 4 第一章绪论 人类的生存，人们的环境意识普遍高涨，生命周期评价获得了前所未有的发展的机遇。 1 9 9 0 年8 月，国际环境毒理学和化学学会( s e t a c ) 举办首期有关生命周期评价的国际研 讨会，提出了“生命周期评价”的概念，成立了l c a 顾问组，负责l c a 方法论和应用方 面的研究。从1 9 9 0 年开始，s e t a c 已在不同国家和地区举办了2 0 多期有关l c a 的研 讨班，发表了一些具有重要指导意义的文献，对l c a 方法论的发展和完善以及应用的 规范化作出了巨大的贡献。与此同时，欧洲一些国家制定了一些促进l c a 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，大量的案 例开始涌现，如日本已完成数十种产品的l c a 。1 9 9 3 年出版的l c a 原始资料，是 当时最全面的l c a 活动综述报告。 欧洲生命评价开发促进会促进会( s p o l d ) 是一个工业协会，对生命周期评价也开 展了系列工作，近年来致力于维护和开发s p o l d 格式、供清单分析和s p o l d 数据网 使用。联合国环境规划署( u 姬p ) 1 9 9 8 年在美国旧金山召开了“走向l c a 的全球使用” 研讨会，其宗旨是在全球范围内更多地使用l c a ，以实现可持续发展，此次会议提出 了在全球范围内使用l c a 的建议和在教育、交流、公共政策、科学研究和方法学开发 等方面的行动计划。 国际标准化组织1 9 9 3 年6 月成立了负责环境管理的技术委员会t c 2 0 7 ，负责制订 生命周期评价标准。继1 9 9 7 年发布了第一个生命周期评价国际标准i s 0 1 4 0 4 0 生命周 期评价原则与框架后，先后发布了i s 0 1 4 0 4 1 生命周期评价目的与范围的确定，生 命周期清单分析、i s 0 1 4 0 4 2 生命周期评价生命周期影响评价、i s 0 1 4 0 4 3 生命周 期评价生命周期解释、i s o t r l 4 0 4 7 生命周期评价i s 0 1 4 0 4 2 应用示例和 i s o t r l 4 0 4 9 生命周期评价i s 0 1 4 0 4 1 应用示例o ( 3 ) 生命周期评价的定义 生命周期评价的定义较多，目前具有代表性的有以下三种： 1 ) 国际环境毒理学和化学学会( s e t a c ) 的定义 生命周期评价是一个评价与产品、工艺或行动相关的环境负荷的客观过程，它通过 识别和量化能源与材料使用和环境排放，评价这些能源与材料使用和环境排放的影响， 并评估和实施影响环境改善的机会。该评价涉及产品、工艺或活动的整个生命周期，包 括原材料提取和加工，生产、运输和分配，使用、再使用和维护，再循环以及最终处置。 2 ) 联合国环境规划署( u n e p ) 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、再使用和产品维护，直至再循环和最终废物处置的 环境影响的工具。 3 ) 国际标准化组织( i s o ) 的定义 生命周期评价是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编 和评价【l 】。这里的产品系统是指具有特定功能的、与物质和能量相关的操作过程单元的 集合，在l c a 标准中，”产品”既可以指( 一般制造业的) 产品系统，也可以指( 服务业提 5 山东大学硕七学位论文 供的) 服务系统；生命周期是指产品系统中连续的和相互联系的阶段，它从原材料的获 得或者自然资源的产生一直到最终产品的废弃为止。 尽管关于l c a 的定义存在不同的表述，但各国际机构目前已经趋向于采用比较一 致的框架和内容，其总体核心是：l c a 是对贯穿产品生命全过程从获取原材料、 生产、使用直至最终处置的环境因素及其潜在影响的研究。 1 2 2l c a 技术框架 1 9 9 3 年，s e t a c 在生命周期评价纲要实用指南中将生命周期评价的基本 框架归纳为四个有机联系的部分：目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释， 后来国际标准化组织通过i s 0 1 4 0 4 0 、i s 0 1 4 0 4 1 、i s 0 1 4 0 1 2 、i s 0 1 4 0 4 3 依次对l c a 四 个部分进行了规范。目前最广泛应用的生命周期评估程序为i s 0 1 4 0 4 0 系列标准中提出 的四个单元阶段( 图1 1 ) 【1 j ： 1 ) 目标和范围定义( g o a la n ds c o p ed e f i n i t i o n ，g s d ) 2 ) 清单分析( l i f ec y c l ei n v e n t o r ya n a l y s i s ，l c i ) 3 ) 影响评价( l i f ec y c l ei m p a c ta s s e s s m e n t ，l c i a ) 4 ) 结果解释( l i f ec y c l ei n t e r p r e t a t i o n ) i s 0 1 4 0 4 0 确立了l c a 的原则和框架，i s 0 1 4 0 4 1 规范了目的和范围，i s 0 1 4 0 4 2 规 范了影响评价，i s 0 1 4 0 4 3 确立了解释的内容和步骤。 图l - 1l c a 阶段图 ( 1 ) 目标和范围的确定( g s d ) 在开始进行l c a 评估之前，必须明确地表述评估的目标和范围。这是其后的评估 过程所依赖的出发点和立足点。 1 ) 需要定义的l c a 评估目标包括： 实施l c a 评估的原因； 评估结果公布的范围。 2 ) 需要定义的l c a 评估范围包括以下方面： 6 第一章绪论 产品系统功能的定义； 产品系统功能单位的定义； 产品系统的定义； 产品系统边界的定义； 系统输入输出的分配方法； 采用的环境影响评估方法及其相应的解释方法； 数据要求； 评估中使用的假设： 评估中存在的局限性； 初始数据的数据质量要求； 鉴定性评审类型； 评估报告的类型与格式。 范围定义必须保证足够的评估广度和深度，以符合对评估目标的定义。在评估过程 中，范围定义是一个反复的过程，必要时可以进行修改。 ( 2 ) 清单分析( l c i ) 清单分析是一种定量描述产品系统物质流和能量流的方法，包括数据的收集和处 理，目的是对产品系统的有关输入输出进行量化，输入和输出包括与该系统有关的资源 的使用和向空气、水体和土壤的排放。l c i 的主要程序包括：数据收集准备；数据收集； 确认数据的有效性；联接完系统边界；分配流入和排出量；最后提出l c i 的限制条件。 清单分析是一个反复的过程，当取得一批数据，对系统有了更进一步的认识后，可 能会发现原有数据收集的局限性，因而提出新的数据要求并对数据收集程序做出修改； 或者依据数据收集的情况，可能会要求对研究目的或范围做出修改。l c i 是l c a 中已 得到较完善发展的部分。 ( 3 ) 影响评价( l c i a ) 影响评价的目的是根据清单分析结果对产品系统潜在环境影响进行评价。l c i a 把 清单分析的结果归到不同的环境影响类型，并量化这些影响。评价哪些影响类型，评价 的详尽程度和采用的方法由研究目的和范围决定。影响评价环节可包含下列要素： 将清单数据纳入影响类型( 分类) ； 按照影响类型建立清单数据模型； 将结果进行加权合并( 仅当有意义时) ，加权前数据应保留。 ( 4 ) 结果解释 结果解释是l c a 最后的一个阶段，目的是根据规定的目的和范围，综合考虑清单 分析和影响评价的研究结果，形成结论并提出建议。 生命周期解释阶段有以下三个要素组成1 4 】： 1 ) 基于l c a 中l c i 和l c i a 阶段的结果识别重大问题； 2 ) 完整性、敏感性和一致性检查； 7 山东大学硕十学何论文 3 ) 结论、建议和报告。 结论和建议将提供给l c a 研究委托方作为作出决定和采取行动的依据l c a 完成 后，应撰写和提交l c a 研究报告，还应组织评审，评审由独立于l c a 研究的专家承担。 评审主要包括以下一些要点。 l c a 研究采用的方法是否符合i s 0 1 4 0 4 0 标准； l c a 研究采用的方法在科学和技术上是否合理； 所采用的数据就研究目标来说是否适宜和合理； 结果讨论是否反映了原定的限制范围和研究目标； 研究报告是否明晰并前后一致。 1 2 3l c a 的局限性和理论上的困难 尽管l c a 方法在过去的1 0 多年中取得了快速的发展，在产品的环境影响评估中表 现出重要的作用，并获得了广泛的支持与认可，但从l c a 方法诞生之日起，也一直存 在着批评的意见。正确理解l c a 方法的局限性和存在的困难，对于l c a 的理论研究和 实际应用都是非常重要的。 ( 1 ) l c a 的局限性 1 ) 应用范围的局限性 作为一种环境管理工具，l c a 并不总是适合于所有的情况，所以在决策过程中不可 能依赖l c a 方法解决所有的问题。l c a 只考虑了生态环境、人体健康、资源消耗等方 面的环境问题，不涉及技术、经济或社会效果方面，例如质量、性能、成本、赢利、公 众形象等因素，所以在决策过程中必须结合其他方面的信息。绿色产品首先应保证其技 术先进性以及产品的经济实用性，在此基础之上在考虑其环境影响。而l c a 对此未予 以考虑。 2 ) 评估范围的局限性 l c a 的评估范围没有包括所有与环境相关的问题。例如，l c a 只考虑发生了的或 一定会发生的环境影响，不考虑可能发生的环境风险及其必要的预防和应急措施。l c a 方法也没有要求必须考虑环境法律的规定和限制。但在企业的环境政策和决策过程中这 些都是十分重要的方面。这种情况下应该考虑结合其他的环境管理方法。 3 ) 评估方法的局限性 l c a 的评估方法既包括了客观，也包括了主观的成分，因此它并不完全是一个科学 问题。在l c a 方法中主观性的选择、假设和价值判断涉及到多个方面，例如系统边界 的确定、数据来源的选择、环境损害种类的选择、计算方法的选择以及环境影响评估中 的评价过程等等。 无论其评估的范围和详尽程度如何，所有的l c a 都包含了假设、价值判断和折衷 这样的主观因素，所以l c a 的结论需要完整的解释说明，以区别由测量或自然科学知 识得到的信息和基于假设和主观判断得出的结论。 8 第一章绪论 4 ) 时间和地域的局限性 无论l c a 中的原始数据还是评估结果，都存在时间和地域上的限制。在不同的时 间和地域范围内，会有不同的环境编目数据，相应的评估结果也只适用于某个时间段和 某个区域。这是由产品系统的时间性和地域性决定了的。 ( 2 ) l c a 理论上的困难 l c a 作为一种评价产品环境影响的方法，最重要的是保证结论的客观性。但l c a 所处理的环境问题以及所采用的量化方法，恰恰都对l c a 的客观性有着极大的影响。 一方面，由于l c a 处理的环境问题并不完全是一个科学问题，各种主观因素都可 能对评估的结果有影响，所以标准化对于l c a 方法而言是非常重要的。但在l c a 方法 的许多环节中，由于缺乏普遍适用的原则与方法，实施的每一步既依赖于l c a 的标准， 也依赖于实施者对l c a 方法的理解和对被评估系统的认识以及自身积累的评估经验和 习惯。这些难以完全避免的非标准化的因素有损于l c a 的客观性。 另一方面，l c a 的量化评估方法带来了更严重的客观性问题。在l c a 方法中存在 着这样一种思路，即试图在编目分析中得到与单一产品系统直接相关的编目数据，然后 通过环境影响评估得到量化的评估结果，进而可以去比较同类产品环境表现的优劣。但 这个思路带来的量化与客观性之间的矛盾是很难解决的： ，l c a 理论上的问题也导致了在l c a 的评估实践中的困难。尽管i s o 对l c a 方法进 行了标准化，但并不可能覆盖l c a 评估中的每一个环节和方方面面的问题，所以在很 大程度上，当前的l c a 实践是建立在实施者对l c a 的认识和经验上的，缺乏一个普遍 适用的和操作性强的l c a 实施方案。 1 2 4l c a 应用现状 l c a 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， 而且对产品及其生命周期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l c a 主要应用于生态标志、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。 ( 1 ) 国外的l c a 应用情况 国外l c a 的应用情况主要从2 个层面来考虑：一是企业方面，二是政府方面。 1 ) 企业方面 在企业层次，l c a 主要用于产品的比较和改进以及产品的生态设计。其中，生态设 计要求在产品开发的所有阶段均考虑环境因素，以便从产品的整个生命周期减少对环境 的影响，最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。 一些国家发起和实施了l c a 研究计划和项目，以在产品开发阶段纳入环境因素， 9 山东大学硕士学何论文 例如：瑞典的“产品生态项目”、北欧国家的“环境友好产品开发计划”、荷兰的“生态设 计计划”和“生态指数计划”、美国的“生命周期设计项目”、德国的“2 1 世纪工业生产策略” 植 号子o 2 ) 政府方面 面向产品的政策：例如，利用l c a 方法，制定环境友好的产品和服务的购买政 策，即绿色采购政策。 废物管理政策：废物处置可视为一种特殊的生产过程，其中，原材料就是废物 本身。因此，l c a 可用于优化废物处置过程，选择最佳废物处置方案。在包装政策制 定方面，许多国家采用l c a ，研究牛奶包装、啤酒瓶和啤酒罐、p v c 包装等包装材料 的环境影响，帮助制定相关政策。 一般性的面向工艺和过程的政策：在欧洲，欧盟在制定“包装和包装法”时明确 将关于l c a 的条款纳入了法令的内容；丹麦政府和企业间的一个约定中，向企业提出 了对l c a 的要求，据此，他们用了3 年时间，对1 0 种产品类型进行了生命周期评价。 ( 2 ) 国内的l c a 应用情况 作为i s 0 1 4 0 0 0 系列标准工作的一部分，1 9 9 8 年，国家技术监督局开始全面引进 i s 0 1 4 0 4 0 系列标准，将其等同转化为国家标准，相应国家标准代号为g b t 2 4 0 4 0 系列。 1 9 9 9 年推出了g b t2 4 0 4 1 环境管理一生命周期评价一原则与框架，2 0 0 0 年推出了 2 4 0 4 1 环境管理一生命周期评价一目的与范围的确定和清单分析，2 0 0 3 年4 月推出 了g b t2 4 0 4 2 环境管理一生命周期评价一生命周期影响评价和g b t 2 4 0 4 3 环境 管理一生命周期评价一生命周期解释。 在理论研究方面，国家自然科学基金项目先后资助了一些生命周期项目的研究，包 括“我国企业环境行为生命周期管理对策研究”、“城镇生活垃圾生命周期分析及过程管 理对策研究”、“考虑环境因素的产品生命周期的评价”、“保护区生态旅游生命周期与承 载力的关系及风险评价”等。 在l c a 实践方面，在国家8 6 3 计划的科技计划资助下，国家建立了生命周期评价 中心，对铝材、钢材、水泥、陶瓷以及建筑材料等的制造工艺进行生命周期评价也有一 些科研机构对某些环境影响较大的产品进行了生命周期评价，比如：绿色照明产品的生 命周期评价，酸盐水泥的生命周期评价，广汉市生活垃圾的生命周期评价，消毒柜的生 命周期评价。但总体上讲我国的生命周期评价还基本停留在理论研究阶段，还没有成为 直接指导企业产品开发与设计的工具。 另外，在清洁生产审计、环境标志、绿色包装、绿色制造、城市交通方式的选择、 绿色建筑等方面，也有应用生命周期评价思想或方法的初步尝试。 1 2 5l c a 前景展望 生命周期评价作为一种面向产品的环境管理工具，经过三十多年的发展，已日趋系 统化和完整化，必将在环境管理和人类社会可持续发展进程中发挥越来越重要的作用， l o 第一章绪论 有着广阔的发展前途。无论是企业实施清洁生产、废物再循环，还是政府机构制定面向 产品的环境政策、实施环境管制，生命周期评价无疑都是一个有力的、不可替代的工具。 但是l c a 还很年轻，其发展还不完善，为使其成为一个有效的环境管理工具，当前 须着重解决以下一些问题： 1 ) 数据一致性：数据由于时间和地点不同，以及数据获取方法的不一致，造成数 据之间的不一致性，从而影响l c a 结果。为此可通过制定工业规章来提高l c a 的信息 结构，或建立l c a 数据库，提供最新的、精确的和不同类型的数据。 2 ) 通用的影响评价方法：生命周期影响评价是通过对数据分析来给出各项活动对 环境的影响的结论，目前尚不存在普遍接受的方法在清单数据和具体的潜在环境影响之 间建立一致准确的联系。尽管i s o 、s e t a c 等l c a 研究组织已做了大量的工作，但影 响评价方法的研究还须继续。 3 ) l c a 研究的标准化工作：主要针对系统研究范围确定、数据选择标准、清单分 析和影响评价处理方法等，此外还涉及到术语的标准化。 1 3 研究目的和意义 生命周期评价是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境 影响的工具。国外对生命周期的评价研究较早，并且已经开发出多种生命周期评价软件。 比较著名的有荷兰生态产品开发顾问小组( p r e ，p r o d u c te c o l o g yc o n s u l t a n t ) 开发的 s i m a p r o 软件，德国斯图加特大学开发的g a b i 软件等。国内的中科院生态中心，清华 大学，重庆大学，合肥工大等许多国内高等院校和研究机构的专家学者也进行了深入研 究，l c a 软件的研究和应用也取得了一定进展，但相比之下，在这一领域的研究相对 滞后，与国外仍然有较大差距，主要是缺乏基础数据库，并且尚未有成熟的商品化软件 得到实际应用。 本研究依托国家科技支撑计划项目，目的是开发适合中国制造业现状和水平的机电 产品生命周期评价方法和支持工具，同时构建符合规范，具有良好扩展性的基础数据库 框架。研究意义在于：一方面对于中国