第3章 环境材料的生命周期评价

3环境材料的生命周期评价3.1环境材料环境负荷与环境指标3.2环境材料的生命周期评价与标准（LCA）3.3环境材料的生命周期评价（LCA）的框架与过程3.4环境材料的生命周期评价的应用本章内容3.1环境材料环境负荷与环境指标3.1.1材料的环境负荷评价任何材料在生产中都需要消耗另大量的能量和资源，能量通常来源于化石能源。资源消耗为主原料和辅料，例如碳钢生产过程中需要消耗铁矿石并消耗脱硫剂、脱氧剂、铁合金等。材料的环境负荷的另一个因子是材料寿命周期中向环境的排放物，它包括污染物和排放物两大部分。通常将排放物按其存在的物理特征分为大气物质、水体物质、固体物质及能量4种类型。33.1.2环境材料的环境指标

在进行材料的环境影响评价过程之前，确定用何种指标来衡量材料的环境负担性显得尤为必要。衡量材料环境影响的定量指标，已提出的表达方法有：能耗环境影响因子环境负荷单位单位服务的材料消耗生态指数生态因子

这些环境指标的建立对材料的环境协调性评价起很大的促进作用。3.2环境材料的生命周期评价与标准（LCA）评价一种材料是否为环境材料,首先必须确定评价标准。从环境材料的定义看,制定评价标准实际上是对材料的环境协调性、经济性、功能性3个方面进行标准指标定量。由于不同种类的材料使用功能和环境影响大小不同,因此不可能对所有材料制定统一的评价标准。而对同类材料而言,尽管其在使用中表现出多种功能,但是往往其中一种或几种是主要的和共有的,可称之为基本功能。因此可将材料按基本功能分类,分别制定相应的环境材料评价标准。对每一类别的材料分别进行环境协调性、经济性、功能性的指标化;根据指标化结果,综合考虑边界条件及未来的可能发展来规定相应类别环境材料3方面的评价标准指标。环境影响评估至今没有统一的方法,且多限于定性分析,就可行的定量方法而言,可将环境影响划分为以下几个指标：①ADP——不可再生之原料消耗；②EDP——不可再生之能源消耗；③GWP——温室效应；④ODP——臭氧层的破坏；⑤ECA——生物体之损害；⑥AP——环境酸化；⑦HT——人类健康损害；⑧POCP——光化学氧化物生成；⑨NP——氮化作用。3.2.1环境材料的环境协调性指标根据环境影响指标分类,采用相对定量的方法,对每种指标选定一种参照物,将编目分析得到的污染物的环境影响作用以参照物的量表示。因此各环境指标可以参照物总量表示。并可以将各环境指标占整个研究范围内(地区、国家、世界)相应环境指标比例无量纲化表示,可称之为标准指标。为得到单一的环境协调性定量指标,可用AHP法确定各环境指标的权重系数,将材料之环境协调性指标e´。描述为:3.2.1环境材料的环境协调性指标73.2.2经济性指标常规耗费可能耗费环境耗费资本投入空气污染控制罚金财产损失温室效应人类健康影响设备水污染控制个人伤害制度审议臭氧破坏社会福利影响劳动力放射性/危险物管理经济损失维修费用化学烟雾生物体损伤能源公众印象损害未来市场变化酸化维持费用原料资源耗费水污染保险/税收废弃物管理制度协调文献表3-1寿命周期资金耗费的构成由于材料的环境负担已由环境协调性表示，因此材料的经济性不再考虑环境污染耗费。83.2.3功能性指标材料按功能分类主要是指其基本功能，如水泥，其基本功能为强度，而它在使用过程中往往还表现出其他功能，如抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性等。因此材料的功能质保f'应参考环境材料标准指标，在其基本功能的基础上以各种功能的集合表示。f'={f'1，f'2，……f'n}3.3环境材料的生命周期评价（LCA）的框架与过程CA由４个相互关联的部分组成，即目标定义和范围界定、清单分析、影响评价、结果解释。3.3.1目的和调查范围设定

定义目标与范围是生命周期评价的第一步，它是清单分析、影响评价和结果解释所依赖的出发点与立足点，决定了后续阶段的进行和LCA的评价结果，直接影响到整个评价工作程序和最终的研究结论。既要明确提出LCA分析的目的、背景、理由，还要指出分析中涉及的假设条件、约束条件。设定功能单位也是不可缺少的，它是对产品系统输出功能的量度。其基本作用是为有关输入和输出提供参照基准，以保证LCA结果的可比性。3.3.2清单分析清单分析是计算符合LCA目的全体边界的资源消耗量和排出物阶段，是目前LCA中发展最为完善的一部分，也是相当花费时间和劳力的阶段。主要是计算产品整个生命周期（原材料的提取、加工、制造和销售、使用和废弃处理）的能源投入和资源消耗以及排放的各种环境负荷物质（包括废气、废水、固体废弃物）数据。首先收集分析研究对象产品的制造、使用、废弃的数据，这些数据一般叫做实景（Foreground）数据；接着搜集产品使用的原料数据，包括从资源开采制作成原料使用的电力、燃料等数据，一般叫做背景（Back-ground）数据。由于这部分数据搜集困难，大多数研究者使用LCA软件数据库中的数据。DMMenke[add5]等对LCA数据软件的发展做了总结，并对LCA工具做了详细的对比介绍。3.3.3环境影响评价影响评价建立在生命周期清单分析的基础上，根据生命周期清单分析数据与环境的相关性，评价各种环境问题造成的潜在环境影响的严重程度。把清单分析的数据按照温室效应、臭氧层破坏等环境影响项目进行分类，评价每个类别的影响程度。目前，这个阶段在国际上仍处于研究阶段，有瑞士方法、北欧方法等。国际上对温室效应、酸化效应、臭氧层破坏、生态毒性、光化学烟雾形成、人体健康损害等环境影响类别及其类型参数，以及产生这些影响的相关污染物和作用范围基本上达成了一致。部分污染物的环境影响特征化因子是基于自然科学研究得到的结果，目前已在世界范围内得到了广泛应用。133.3.4结果解释（1）生命周期解释概述（2）重大环境问题的辨识（3）重大环境问题的辨识（4）结论与建议14生命周期评价（LCA）作为一种产品评价与产品设计的原则和方法，可应用于环境管理，涉及企业、政府与消费者三个层次。（1）应用于工业企业部门（2）应用于政府环境管理部门和国际组织（3）应用于消费者组织3.4环境材料的生命周期评价的应用151617思考题1.环境负荷