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文档简介
1、水资源利用生命周期清单及影响评价的方法综述收稿日期:2012-01-05 修回日期:2012-10-10作者 本文是发表在上的公共资源摘要:目的 近年来,一些根据各种因果关系链提出的不同的水资源利用清单方案和影响评估的数字化模型的方法被开发出来。本文回顾了大量的在LCA中潜在地适合的淡水资源利用的参数和方法。本综述作为基础来确定一个关键元素,这个元素被用来建立在LCA方面的操作表征方法的科学共识。方法 这种评价方法是建立在全球生命周期数据系统参考手册的开发标准和程序上的,并且很符合这次课题的目的。因此包括1、相关的因果链的描述2、现有方法评估标准的定义3、具体到淡水资源利用的子标准的发展4、关
2、于淡水在LCA的现有方法的描述和综述成果与讨论 没有找到一种单一的方法能综合地描述所有来自水资源利用的潜在影响。然而本文概述了几个重点发现-生命周期评价体系中水资源利用和消耗评价,且包括所有评估影响路径的表征方法的设计,如下:1、在大多数数据库和方法中一致的淡水资源差额或因为没有考虑输出或因为被污染的水基于临界稀释方法被重新计算而没有被报道2、在中点层次,大多数方法都与缺水指数相关或对应于根据参数的数量和考虑过的水资源利用的简化指标的方法选择3、在终点层次,一些报告兼容传统人类健康和生态系统质损方面的结果及概括各种因果链的方法已经存在4、终点和中点参数有多种多样的空间分异层次,比如:没有任何分
3、化的通用因素,不管是国家、水域还是小区域单元的分化结论 现有的数据库应1、根据不同起源的水源类型完成输入和输出不同淡水径流量分化2、区域化3、如果可能,用一组有质量保证的参数特征化。这项影响评估关乎到通过将方法汇编成一个综合的方法使得水资源利用可以完全地描述出每项用途。关键词 生态质量 水资源利用 人类健康 LCA 方法综述 资源1介绍 水对于所有生态系统、人类及很多经济活动来说都是一项至关重要的自然资源,因为人口增长和经济发展的共同作用导致淡水资源利用的增加和气候变化对全球水循环作用的加强,水资源短缺已经成为一个越来越受人们关注的热点问题。尽管淡水资源是区域性的资源,但它的短缺却带来了全球性
4、的水资源危机,影响着全世界大量的人口(联合国2009年世界水评估项目)。全球淡水资源消耗确切的估计约为2600立方米/年,而拟议的地表地下水径流量的消耗边界是4000立方米/年(Rockström et al. 2009),这表明人类用水量目前还处于安全的操作范围内 (Shen et al. 2008; Alcamo et al. 2007)。其他来源估计实际的水资源抽取少于最大量可再生水资源的百分之十(Okiand Kanae 2006)。但是当考虑到地区自然水资源短缺,最主要的淡水资源抽取发生在已经是高度缺水的水流域 (Ridoutt and Pfister 2010a)。根据R
5、idoutt and Pfister (2010a)的说法,人类水足迹(抽取的总和与当地水资源应力指数的乘积)必须全球性的减少百分之五十左右才能达到可持续水资源利用的目的。水资源利用与其他大大小小的全球环境与社会系统比如说土地利用、气候变化的密切联系以及人口发展,证明了无论是全球还是区域的水资源管理都能解决与水相关的问题(Hoff 2009; Hoekstra 2011)。为了解决这个问题,最近推出了很多发展和标准化分析工具的措施,分析工具用雨测量和评估区域、全球的水资源利用以及改进整体淡水资源管理和产品、业务的整体环境表现。提出这些措施方案的有水足迹网络(WFN)(Hoekstraet al
6、. 2011);国际标准化组织(ISO)水足迹工作小组(ISO/TC207/SC5/WG8,ISO 14046草案);世界可持续发展工商理事会(WBCSD 2010),他推出了全球水资源工具,成立联合国环境规划署(UNEP)/社会环境毒理学和化学学会(SETAC)生命周期的工作小组,主要是负责LCA中的淡水资源利用和消耗评估,小组叫WULCA(Koehlerand Aoustin 2008)。这些措施旨在建立一个公共-个人的合作关系去协助公司实施水资源可持续发展的政策 (CEO Water Mandate 2007)并且开发认证项目 (AWS 2009)。笔者是联合国环境规划署(UNEP)/S
7、ETAC生命周期计划的WULCA工作组(Koehler and Aoustin 2008)的成员,工作组有来自世界各地学术和工业界的合作者一起致力于从生命周期角度来看的与淡水资源利用相关的方法,这其中包括恰当的淡水资源统计计划和影响评估方法。当考虑到生命周期清单中的淡水资源及生命周期影响评价的方法选择时,工作组可以提供一些像科学共识的指导。然后就是提供一些定量比较的LCA方法。工作组的可交付成果也会被用作方法论输入到ISO14046水足迹标准化工作中。WULCA取得的比较突出的成就就是用一个通用框架来考虑LCA中的淡水资源 (Bayart et al. 2010)。这项工作在UNEP/SETA
8、C生命周期计划(Bauer et al. 2007)第一阶段成果和包括oven引进的概念性框架内的第一参数的基础上给出了水资源利用模型和相关影响类别的建议 (2001)。过去,大都LCA研究都没有考虑到淡水资源利用,LCI数据库报告水资源利用时都用来自自然或单个的专门系统(比如:饮水网络)的全部的淡水资源输入,忽视了从研究中的LCA系统中输出的淡水资源 (Koehler 2008)。应用于淡水资源量的LCIA方法没有用特征因子区确定影响,最近,一些考虑了各种因果关系的新方法被提出,一提出淡水利用清单计划(Boulay et al. 2011a; Peters et al. 2010; WBCS
9、D 2010),二评估淡水资源利用潜在环境影响的新方法(Milà i Canalset al. 2009; Motoshita et al. 2010b; Pfister et al. 2009)。Berger and Finkbeiner (2010)衡量了LCA中淡水资源利用评估的科学方法的选择,涉及到方法的应用范围,输入数据的需求以及总结方法论差异对ISO的遵从性。考虑到后者的研究,WULCA工作组已经进行了大量的分析,是广泛多样的水资源利用评估方案和应用于LCA领域水资源管理的度量。和 Berger and Finkbeiner (2010)相反,这项工作使用一个详细而又系统
10、分析去理解建模选择时使用的一组全面的评估标准的相似性与差异性,包括科学的可靠性、透明性和再现性、适用性,文件编制水平和相关人员的接受度。这是建立在国际参考生命数据库系统(ILCD)(JRC-IES 2011)。本方法综述是为了提供:从生命周期角度的一个为解决淡水资源利用的现有的、可用的清单和影响评价 为了说明和理解相似性与差异性,每个带有一组预定义标准方法的分析 在一个基于共识的操作表征方法包括WULCA的框架下,关键要素的分析给从业人员关于这项学科最初步的应用建议。本研究包括不同水资源利用总结和相关影响评估的方法。评价特定污染物(比如:水生生物毒性、人体毒性、水体富营养化、水体酸化)影响的方
11、法和解决有冷却水排放到引起水温变化的方法不包括在内,因为它们通常是在传统影响类别的LCA和面向质量相关的影响中评价的。2 方法采用的综述方法依赖于欧盟在国际参考生命周期数据系统定义“LCA模型和指标的框架和要求”时采取的方式(JRC-IES 2011)。下面的过程遵循着方法综述:相关因果链的描述评估现有方法标准的定义具体到淡水资源利用的次级标准的发展现有的淡水资源利用评价的描述与审查2.1相关因果链的描述图1描述的是因果链,连接了淡水类型和水资源利用所导致的中点、终点水平的潜在影响和最终涉及的相关区域的人类健康、生态系统质量和资源(Jolliet etal. 2004)。所确定的因果链作为淡水
12、资源利用具体标准发展的基础。自然界中,降水(固体或液体)分化成三种相互联的水类型:地表水(河流、湖泊、海洋)只是经过地表水和土壤湿度循环的地下水(更新水、浅水、深水)作为土壤水储存的降水(称为“绿水” (Falkenmark and Rockstrom 2006))古地下水的储存与其他的淡水资源不相通。淡水是其所溶解的固体少于1000毫升/升(USGS 2012),包括前面提到的三种类型,与淡水利用的影响相关的有:这些水资源类型中一类的消耗一类水的抽取、地表水的释放。降解的影响被认为是在给定质量下的地表地下水的抽取以及在另一给定质量下的释放。但是直接污染物在淡水中的排放和导致的因果链排除在本次
13、研究之内,因为在已用的办法内没有将其列入降解的价值判断。相关的影响评价方法在ILCD手册里被估定(JRC-IES 2011)。土地的占用和转型以及雨水收集是地表水改变和降水存为土壤水的驱动程序。后者水资源类型的可用性导致了更深层次的潜在影响,在本研究中没有考虑。但是,土地转型或占用的水温平衡的变更是在现有框架内考虑的,因为它对应于到达地下及地表的水的水量的变更(相当于相应水的消耗)。淡水资源的利用可以对人类、生态系统及资源产生潜在影响。这些影响与水资源缺乏、水资源的功能性、水资源的生态价值及水资源的更新速率的相关又受补偿机制发生的可能性的影响。在给定地区(比如流域),本项工作给水缺乏的定义是水
14、利用接近或超过水的再生。本文中,水稀缺是一个通过限制淡水资源供应导致水资源匮乏的决定性因素。水质量被定义为描述淡水资源物理、化学、生物特性的一组指标。这是一个功能方法,它可以评估出对于哪些用户水资源抽取和释放时有用的(Bayart et al. 2010),当不能保证指定用户一定质量的水时就判断出是水匮乏。水生态价值描述了生态系统与淡水资源的关联性和独立性(Bayart et al. 2010)。水更新的速率就是资源再生的自然速率。补偿机制就是人类缺少“功能性”水资源来满足自己需求而使用的后续技术(Boulay et al. 2011b)。2.1.1人类健康人类健康受水资源利用影响的方式依赖于
15、经济发展和福利水平(Boulayet al. 2011b; Bayart 2008)。如果经济水平足够,那么水资源的缺乏可以用后续技术的发展来补偿水(比如海水淡化或引进水密集型商品作为虚拟水(Allan 1996))。这些补偿活动需要一个新的清单去评估,同样反过来通过补偿活动的其他措施对环境产生影响(比如海水淡化的能量消耗对气候变化的影响)。如果经济水平不足以承担这些费用,淡水资源利用就会导致依当地情况的满足人类最基本需求的三种功能的水缺乏:家庭用水(卫生和饮用)、农业用水、渔业/生产养殖用水。和人类基本需求相近的淡水资源的工业使用(比如房屋建筑和药品提供)没有放在框架内考虑,因为它们更可能去
16、想补偿策略而不是受制于水资源匮乏(Boulay et al. 2011b)。水质退化会导致水资源缺乏,因为它的功能性减少了,而人类需要的是比这释放出来的水质量高的水。用户如果能用那样质量或质量更低的水就不会有水资源短缺了。水质的恶化程度与水里面排放的化学、生物和热污染的的数量浓度有关,也与环境容量有关。淡水资源的抽取代表了一种不利影响,就是在水环境质量里用户的给定水量减少。释放的淡水资源(负增长的LCI流)带来了负担的减轻,因为不仅给用户相同数量的水,而且保证了水的质量。当前的模型认为人类健康受水资源利用影响的方式依赖于经济发展和福利水平。他们承认,在一定条件下,水资源利用会导致人类基本生活需
17、求的短缺,比如农业、渔业和家庭用水,并最终导致营养不良和疾病的传播。但是目前还没有足够的信息确定是否低收入缺水区淡水资源的利用会降低家庭或只是农业、渔业、工业水的可用性(Boulay et al. 2011b)。营养不良和疾病传播是有内在联系的,比如说,营养不良会使一个人更容易受疾病传播的影响,反过来,一些肠胃疾病会影响人吸收营养,从而导致营养不良。淡水利用最终会对人类健康有一个总的影响,明了的说就是减寿(Motoshita et al. 2010a, b;Boulay et al. 2011b; Pfister et al. 2009)。2.1.2生态质量水资源利用也会影响生态系统,比如,河
18、流、湖泊和湿地流量的变化(却绝育地表水的抽取);地下水位的变化(取决于地下水的抽取);流态的变化(取决于透平水的利用);还有水质流失。和人类健康类似,水的退化与更高质量水(有很高的生态价值或很好的生态功能)的消耗和低质水(较低的生态价值,因而影响了所有的生态用户,需要更好质量的水但是不能处理的低质水)的释放有关。应该指出的是后者的因果链与给定质量的淡水的匮乏有关,与水生生物毒性、水生水体富营养化和这种退化的水生酸化影响。和中点影响相关的依赖于水短缺和水质的淡水匮乏最终会导致陆生和水生系统的生物多样化的变化。变化的程度取决于所考虑的系统内水的生态价值。对生态系统质量的最终影响常用语表达在特定年代
19、给定的面积或体积内物种潜在的消失率(PDF每平方米每年 PDF每立方米每年)(van Zelm et al. 2011; Hanafiah et al. 2011)。Milà i Canals et al. (2009)建议由生产系统引起的,通过雨水组分的改变,渗透、蒸散、径流,使用户(生态系统)可用雨量的变化应该包括在生态系统质量的影响里。这和土地占用与转型通过储存的用于植物吸收的土壤水的水资源(绿水)的变化在绿水可用性上的影响密切相关。2.1.3资源所有淡水资源类型包括抽取和释放的古地下水的消耗,每个都会导致更新水体的过度使用及没有更新的古地下水的超采。更新水体的过度使用取决于水
20、体的更新速率。这些中点影响会对水的流态和储备,并最终对资源储量产生影响。这种可获得水的减少会通过增加地区水资源短缺影响其他因果链。存在不同的方法来描述对资源的影响包括中点水平上非生物在锑等值的潜在消耗(Sb-eq) (Milà i Canals et al.2009)和终点水平上后续技术理念表达的在给的兆焦耳热量上剩余兆焦耳能量或热量(Pfister et al. 2009)的资源破坏(MJex) (Boesch et al. 2007)。2.2评价现有方法的标准的定义建立于ILCD上的五个科学(15)标准和一个潜在的相关利益者接受的(6)相关标准(JRC-IES 2011)被本综述
21、采用:(1)范围的完整性;(2)环境相关性;(3)科学稳定性和确定性;(4)文件性、透明性、再现性;(5)适用性;(6)潜在利益相关者的接受程度和商业、政治背景下交流的适用性。电子版辅助资料里表S5对他们有进一步的描述。2.3淡水资源特定的次级标准的发展除了上述的六种标准,还有淡水资源利用特定的次级标准被添加进“范围的完整性”和“环境相关性”在表1中列出来。对于前者,需要子标准识别哪些保护区域是现有方法考虑的,及识别哪些中点和终点建立了模型。对于后者,在图1中子标准被用来评价与淡水资源相关的所有范围的特定因果链。这种覆盖范围的层次是在没有去评估不同因果链和相关参数的重要性情况下评价的,而是去探
22、讨相差多远以及那个方法被这个覆盖率实行了。2.4现有淡水资源利用评价方法的描述与回复很多方法被想出来评价LCA中的淡水资源利用。有很多办法已被发表或已被发表。所有成熟的淡水资源利用方法(比如草案、报告)本文都概括到了。最新消息是到2012年6月的未发表的方法也被评价了。表2总结了这些方法,也从清单水平、水指数水平、影响评价水平将他们分类了,并区分了中点和终点评价。还特别标明了方法是解决一个保护区域的方法还是解决多个保护区域的方法。数据库是跟着数据库名字叫的,方法是根据开发者学术工作的名称命名的。比如Boulay (Boulay et al. 2011b),或一个公司内开发方法的产业部门,比如V
23、eolia。在支持信息里有被评价的方法的简短描述。2.4.1 清单数据库清单部分包括清单数据库和清单方法。Ecoinvent数据库(Frischknecht etal. 2004; Ecoinvent 2007)和 GaBi 数据库 (PE 2011)是最广泛使用的方法,包括淡水和汽态水的基本流动。WFN(水足迹网络2011)数据库根据其方法评估了清单消耗;农作物和农产品,农场动物和动物产品的降解流动;生物燃料;国家的消费和生产;还有农产品、肉类及工厂产品的交易。Pfister et al.数据库(Pfister et al. 2011)评价了160种作物生产的淡水消耗。还有一个数据源可以找到
24、五种作物和三种牲畜产品的消耗和蒸散的利用(Hanasaki et al. 2010)。Quantis 水资源数据库(Quantis 2011)是基于ecoinvent2.2开发的关于水资源利用的数据库,目的是提供应用于现有影响评价方法的数据集给工业利益相关者。2.4.2清单方法清单方法通常提供根据水类型(地表水,地下水,储为土壤水的降水,不管摄入水的水质怎样等)对淡水基流进行系统分类的概念,而不是给单独的数据。清单方法也描述技术供水比如冷却水和灌溉用水。回顾的清单方法在他们的目标和详细级别上有很大的差异。一些注重于定义水种类所允许的水质量空间(Vince2007; Bayart 2008; B
25、oulay et al. 2011a),其他的,有的提供组织的清单工具(Hoekstra et al. 2011;WBCSD 2010), 有的整合直接用水和土地占用转型在水可用上效应的综合方法(Milà i Canals et al. 2009),或者提供详细的水文模型和淡水资源利用数据在特定领域的分类(比如澳大利亚的红肉部门)(Peters et al. 2010)。Boulay et al. (2011a)就是建立于Vinces (2007)和 Bayarts (2008)的方法。2.4.3中点评价方法中点评价方法给了常见的所有保护区域或特定的定义好的保护区域一个指标.覆盖所有
26、保护区域的方法给一个与水短缺有关的单指数包括瑞士生态稀缺(Frischknecht et al. 2006; Pfister et al. 2009;Ridoutt and Pfister 2010b),Veolia水影响指数,Boulay等人的方法,还有水资源影响指数(Hoekstra et al. 2011)。特定保护区域的中点指标描述了影响途径导致当代人类(Bayart 2008)可用水在走向减少,同样生态系统可用水的变化导致淡水生态(Milà i Canals et al. 2009)在可用地下水的影响和其变化引起淡水资源耗尽(Milà i Canals et al
27、. 2009)。Milà i Canals et al. (2009)建议用不同类型的水资源指数(Smakhtin et al. 2004; Falkenmark et al. 1989;Raskin et al. 1997)去评价淡水资源生态系统影响。Falkenmark et al.的 (1989) 指标主要集中在人类利用上,评估每年人类使用的占每年总径流量的百分比。Raskin 等人(1997)用的是由Smakhtin et al. (2004)完善的每个资源水的使用,从可用资源里减去环境淡水需求来推出一个水指标关注于人类所使用的可用淡水资源。Hoekstra et al. (
28、2011)的整个的“蓝-绿-灰水”水足迹理念通常划分为清单度量,储存为土壤水的降水通过植物蒸散(绿水足迹),地表和地下水的耗水用量(蓝水足迹)代表自然指标,且没有被进一步特征化。但是,灰水也可以最为一个中点方法被评估,因为灰水可以通过表征水中的化学污染来指代退化的淡水利用就像“关键稀释卷的方法”。比如等量的水需要去稀释低于可接受阀值以下的排放物。这个方法因此可以同时测量到蓝水足迹的清单结果和与理论上一体积灰水有关的绿水足迹的清单记过,这个灰水对应于特征清单结果。用灰水这个术语也带来了一个问题,就是在水工业循环中这个术语两种不同的定义(Henriques and Louis 2011)。2.4.
29、4终点评价方法终点影响评价方法人类健康保护区域(Boulay et al. 2011b; Motoshita et al. 2010b,a; Pfister et al. 2009),生态系统的质量(Hanafiah et al.2011; Pfister et al. 2009; van Zelm et al. 2011)和资源Pfister et al. 2009; Boesch et al. 2007)的潜在损害提供了特定的指标。存在其他的方法去建立对资源的影响,比如计算一个地方的通过自然过程使给定的可用资源在给定状态(Zhang et al. 2010; Rugani et al. 2
30、011)的能流值,但本综述并没有对其进行评估,因为他们不是淡水资源的特定表征。能量被定义为在创造产品,提供服务是的自然工和人类功的衡量。比如先前用尽的可用能量的记录,也就是在已转型的商品中更少的可用能量的特征的记录。2.4.5水指数水指数最初是不以LCA为基础的指标,是对人类和环境水需求或满足人类这些需求的可用资源部分的测量。当应用于淡水资源消耗和退化作用时,水指数可以作为中点(Raskin et al. 1997; Smakhtin et al. 2004; Falkenmark et al. 1989) 和终点(Sullivan et al. 2003; Döll 2009)影响
31、评价方法的特征化因子。这些指数可以考虑成人类使用导向(Gleick 1996; Falkenmark et al. 1989; Ohlsson 2000;Seckler et al. 1998; Sullivan et al. 2003; Döll 2009),生态系统利用导向(Smakhtin et al. 2004),或者就是三个保护区的导向(Alcamo et al. 2007; Raskin et al. 1997; Pfister et al.2009; Frischknecht et al. 2006; Hoekstra et al. 2011; Boulay etal.
32、 2011b)。在这项工作中,术语“水短缺指数”仅和抽取-可用比例(Smakhtin etal. 2004; Alcamo et al. 2007; Raskin et al. 1997; Seckler et al.1998; Pfister et al. 2009; Frischknecht et al. 2006; Bayart et al.submitted)或者消耗-可用比例(Boulay et al.2011b; Hoekstra et al. 2011)有关。水短缺指数仅仅基于水短缺的测量,包括水质的测量(Boulay et al. 2011b)。在LCA中水指数应用的详细信息(
33、比如在清单里考虑水类型)需要详述各种条件,从而使其在方法中可被引用。2.4.6不确定性在生命周期影响评价中不确定性通常比较大,特别是终点水平很多方法都不能给出大体的定量。只有少数的作者,比如Pfister and Hellweg (2011),发表了人类健康的不确定性和水流域及城市水平的WSI指标。3结论和方法评价及交叉比较的讨论在清单、中点和终点水平中,表1和S5是根据选定的标准和子标准对方法进行评估和比较,且定义了主要差异。电子辅助材料中表S1,S2和S3有每个方法回顾的总结。3.1清单数据库ecoinvent (Frischknecht et al. 2004; Ecoinvent200
34、7), GaBi (PE 2011), 和 Quantis (Quantis 2011)的数据库给给机会根据自然来源地表水(河流、湖泊)或地下水(更新的或古地下水)去区分作为水资源抽取的淡水资源输入。在水足迹网路数据库和Pfister et al的数据集中 (Pfister et al. 2011),水输入被限定为存为土壤水的降水的消耗,通过植物蒸散(所谓的绿水足迹)和地表地下水的消耗(所谓的蓝水足迹)。所有的数据集都以一种不同的方式考虑水资源输出和全球水资源平衡。这个 ecoinvent datasets在他们目前 2.2版本中不能有水平的确定,因为水资源释放没有被报告,因此水的消耗是水抽取
35、的一个未知部分。相反地,GaBi 和Quantis数据库在所有前景和后景过程中包括水的输出和输入。WFN(水足迹网络)数据库认为通过蓝和绿水足迹对水消耗进行估计,而退化作用通过灰水理念表达,污染物的持久性,内在组份的转移和生物累积特性毫无疑问的被包括在水质标准定义中,这个定义为一套减少的物质而存在。只有Quantis水资源数据库认为水是从贮藏中被蒸发的。WFN 和GaBi 数据库, the Quantis 谁数据库, 和 Pfister et al的数据集提供每个国家的区域化数据,如果考虑产品(全球化商品或地区特定商品),数据很恰当。3.2清单方法Boulay et al. (2011a)的水
36、流态分类和WBCSD的全球水工具通过来源(比如地表水和地下水)区分水,也用输入输出指标来计算水平衡。Milà i Canals et al.s (2009), Peters et al.s (2010),和WFN(2011)的方法只用来计算消耗的水利用,蒸发蒸腾消失的土壤水(绿水)和地表地下水流的蒸散Boulay et al.的方法是Vinces (2007) 和Bayarts (2008)方法的升级,更加的全面,因为它可以以137个参数为基础的相应的水质类给11个输入输出的水资源清单流分类。3.3中点评价方法在中点方法中用的水指数是基于抽取-可用比例(Pfister et al.
37、2009; Ridouttand Pfister 2010b; Frischknecht et al. 2006; Milà i Canals etal. 2009)或消耗-可用比例(Boulay et al.2011b; Hoekstra et al. 2011)的。在评价水消耗的影响(Pfister et al. 2009;Ridoutt and Pfister 2010b; Frischknecht et al. 2006; Boulay etal. 2011b; Hoekstra et al. 2011; Milà i Canals et al. 2009)和水退化
38、(Hoekstra et al. 2011; Boulay et al. 2011b; Ridoutt and Pfister 2010b)的生命周期影响评价中,它们给水资源利用作为特征化因子。Ridoutt 和 Pfister(2010b)的指标Pfister et al的方法的扩展版本(2009),因为退化用水(绿水)被额外包括在消耗使用(蓝水消耗)中 。水足迹网络的影响指数(蓝、绿、灰水足迹指数)(Hoekstra et al. 2011)遵循相同的理念,将蓝、绿、灰水去发指数与水类别对应。水影响指数和and Boulay et al.的指数都作为参数包括在水质中,此外对于水短缺问题,水
39、质参数会限制人类和自然环境的使用,就像图一中定义的那样。在Pfister et al. (2009)中存储容量被认为和水退化有很大的联系(只有当库存容量不足或大部分储存的水蒸发时退化才会发生)。大多方法提供给国家(Frischknecht et al. 2006; Bayart 2008;Pfister et al. 2009; Milà i Canals et al. 2009; Ridoutt 和Pfister 2010b; Boulay et al. 2011b),流域(Frischknechtet al. 2006; 水足迹网络 2011; Boulay et al.2011
40、b; Pfister et al. 2009)还有网格单元(Pfister et al. 2009;Ridoutt and Pfister 2010b)的不同的特征化因子。水足迹网络的蓝水足迹影响指数给特征化因子提供每月的颞分化 (Hoekstra et al. 2011),因而给影响评价提供更多的时间精度。但是存储水不包括在内。Milà i Canals et al.(2009)关于淡水消耗的方法不提供地区的特征化因子。3.4终点评价方法3.4.1人类健康目前方法涉及到的影响路径和人类健康有关,包括卫生和饮食的淡水资源缺乏会导致传染病的传播(Motoshita et al. 201
41、0b; Boulay et al. 2011b),灌溉水的退化会带来营养不良(Pfister et al.2011; Motoshita et al. 2010a; Boulay et al. 2011b),淡水养殖业和渔业水的退化会使得减产和粮食供应不足(Boulay etal. 2011b). 淡水利用的间接影响,比如人类健康和冲突产生上的影响,就没有存在的方法考虑到。因果链模型的基础水文和社会经济的数据(Pfister et al. 2009;Boulay et al. 2011b; Motoshita et al. 2010b, a)。它们中的一些考虑了中点水平上的谁缺乏指数(Pfis
42、ter et al. 2009; Boulay et al. 2011b)。经济发展水平以参数的形式被考虑进研究方法中,比如人类发展指数(Pfister et al. 2009),供水家庭(Motoshita et al. 2010b),按毛计算的国家收入的使用能力 (Boulay et al. 2011b). 在经济水平能够填补补偿机制成本的情况下,所有方法都在考虑人类健康影响的降低,但是它们中没有一个包括发展的影响和补偿机制的功能。不扩大系统边界是LCA内因中的一个常见的方法。一些因果链的关系已经基于经验值计算过了,比如营养不良速率和人类发展指数(Pfister et al. 2009),
43、水缺乏和安全水的可用性(Motoshita et al. 2010b)。其他的因果链依赖于主要参数的相乘(Boulay et al. 2011b)。这两种方法是相关的,但是需要通过测量潜在影响偏差评估的不确定性来进一步特征化。终点指标通常都是国家(Pfister et al. 2009; Motoshita etal. 2010b; Boulay et al. 2011b)或是水流域(Pfister etal. 2009; Boulay et al. 2011b)水平上的地区化、3.4.2生态质量关于生态系统质量的方法覆盖了与生态系统服务和生物多样化的因果链的不同部分。和生态系统质量损害有关的
44、现有方法涉及到的因果链是由于淡水消耗(Pfister et al. 2009)而使陆地生物物种减少,是由于透平水的利用水生生物物种减少,由于地下水的抽取和与之相关的水位下降(van Zelm et al. 2011)而使陆地植物物种减少,在淡水鱼类(Hanafiah et al. 2011)上淡水消耗的影响。这些终点方法不使用缺水指数作为模型方程的要素,而是应用于不同的水类型和水利用,且应该被互补的使用。大部分方法考虑到了淡水资源的生态价值,通过观察到了生物物种的减少或者一些代理数据,比如净初级生产量(Pfister et al. 2009; van Zelm et al. 2011),或者从
45、一个机械的角度,比如鱼类丰富度与河流流量相关联(Hanafiah et al. 2011)。一些因果链,比如由于水生态系统上的与水质恶化相关的水资源退化的影响,仍然需要被额外的方法考虑。关于生态系统质量的终点方法,有不同水平的空间差异:没有什么分别,通用或一个特定的区域(van Zelm et al. 2011),典型的(例如:高山或非高山水坝)国家(Pfister et al. 2009)或水流域(Pfister et al. 2009;Hanafiah et al. 2011)。差异水平的不同反映了因果链中考虑的指数的多样性3.4.3资源关于资源保护区的方法量化了对未来水资源可用性的影响,
46、通过一个备份的技术方法衡量高于它们更新速率的水资源消耗的影响(Pfister et al.2009)或者通过淡水资源的热含量(Boesch et al. 2007)。和Pfister et al的方法相反Boesch et al. (2007) 的方法并没有特定到水资源也没有考虑水缺乏。没有一个终点方法包括全部的因果链;古地下水的消耗影响路径鲜为人知而且现有的方法中不包括它。此外,更新速率的消耗的影响的评价缺乏不同水资源类型的差异对比,且绿水可用性的而变化没被包括。Pfister etal (2009)的方法是一个水流域和国家水平上的空间分以方法, whereas Boesch et al.(
47、2007)的方法没有分异4建议 4.1为方法开发者建立一个科学共识的模型组份先前描述的发现可以引导未来LCA中水资源利用的思考4.1.1清单数据库从一个商业工业角度来看,淡水资源利用税局的可用性和相应的报告格式限制了建立有意义的商品、过程和组织的水足迹的因子(Koehler 2008)。因此需要在LCA方法和商业数据需求间有一个平衡的方法使得特征化方法广泛的可用和有意义。为了连结新兴的LCI和LCIA方法,清单数据库应保留最大的自由度给不同影响办法的应用提供必要的流动。下面给清单数据库发展的建议时间里在已有的LCI和LCIA方法上给出的,而且衡量后认为是必要的:1、 可以通过前景和背景过程的水
48、平衡结合来区分消耗和抽取的水资源利用,不能讲自然流动和评估单位混为一谈,比如每立方米污染水的等价物2、 区别不同起源的水类型(地表淡水,包括河流,湖泊和海洋;地下水,包括更新的,浅层的和深层的;还有存为土壤水的降水和古地下水)和淡水质量。这些可以通过应用Boulay和他同事根据收集的质量数据,比如通用参数的数据(包括微生物参数)、有机无机化合物,提出的系统分类方法去做。3、 包括消耗用的储存水的淡水蒸发,因为它使淡水区域性的不再可用。下面附加的可选指导方针很全面1、 对于地下水抽取的评价和相关影响,区分浅层水(<2.3 m)和深层水位(van Zelm et al. 2011)或者是估计
49、每种水类型区域的地区平均组份。2、 区分古地下水的抽取和以地区性尽可能用的资源为基础的更新水体。4.1.2清单方法清单方法的大体建议如下:1、 包括只有只可测量的淡水资源,比如地表和地下水,或者一种评价这些流动的方法可被提供,比如,存为土壤水的水资源通过植物蒸发,这就是绿水,可以通过适合的作物模型评价,模型建立的基础是气候、土壤和作物特征的输入数据。2、 用水质指数去表征现有数据库中可获得的淡水流动4.1.3影响评价方法为了缓解他们的适用性,一般来说,LCIA会举出有力的连接淡水类型清单和所有有需要计算的步骤的例子去应用特征化因子,且会综合其所获得的中点、终点指标的结果4.1.4中点评价方法和
50、其他的指数相比,水的消耗和抽取与可用的比例已经被认为是典型的短缺代表,比如,人均用水量可以反映出相当于社会经济的情况。解决水资源短缺的中点办法可能包括一个地理单元可用总水量的模型中的水的存储容量与评估简单应用和因果链覆盖于间的平衡进行定量的比较,并确定基于完全的水缺乏和更全面的中点指标上的指标间的相关不确定性提供进一步的谁缺乏和水耗尽间联系的实证,也提供不同保护领域的影响从而去评价中点和终点不同指标间的联系。对LCA来说,水缺乏指标不涉及任何潜在影响。但这并不意味着终点最终没被影响。水的应力指数是,比如说包含在 Pfister et al.s 和Boulay et al.s人类健康的终点模型中,但如果经济发展水平不够,人类健康就不会受到影响。很明显,水短缺、水匮乏和在保护区域上的影响间的联系需要被用来评价中点和终点里不同的指标。4.1.5终点评价方法关于终点方法应用的一个一致套路的接下来的步骤如下1. 对于人类健康保护区域:a提供一个现有方法和经验数据评估的定量比较b评价建模对水缺乏的间接影响的相关性和不确定性,比如冲突的产生和人口迁移会对人类健康有影响c找出补偿机制模型的新方法来防止通过影响类别造成功能上的水资源流失,同时这个技术手段可用来解决其他诸如环境变化的影响。2.对于生态系统质量保
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