环境影响评价（第2版）第12章 生命周期评价

12.1生命周期评价概述11.2生命周期评价原则11.3生命周期评价内容11.4案例分析第12章生命周期评价12.1生命周期评价的概述“从摇篮到坟墓”12.1.1概念生命周期评价(LifeCycleAssessment)是指对产品从最初的原材料采掘到原材料生产、产品制造、产品使用以及产品用后处理的全过程(即所谓的从摇篮到坟墓)进行跟踪和定量分析与定性评价。12.1.2生命周期的发展P2481.思想萌芽阶段(60年代末，70年代初)生命周期评价研究开始的标志是在1969年由美国中西部资源研究所(MRI)所开展的针对可口可乐公司的饮料包装瓶进评价的研究。2.学术探讨阶段(70年代中到80年代末)在70年代，环境问题的核心是能源问题。一方面开始意识到化石燃料将会用尽，必须进行资源保护，另一方面认识到能源生产是污染物主要排放源，因此这一时期的资源与环境状况分析(REPA)研究普遍也采用了能源分析方法。3.广泛关注，迅速发展阶段(80年代末以后)随着区域性与全球性环境问题的日益严重，以及全球环境保护意识的加强，可持续发展思想的普及以及可持续行动计划的兴起，大量的REPA研究重新开始，公众和社会也开始日益关注这种研究的结果。1990年由“国际环境毒理学与化学学会(SETAC)”首次主持召开了有关生命周期评价的国际研讨会。在该会议上首次提出了“生命周期评价(LifeCycleAssessment，LCA)”的概念。国际标准化组织对LCA的定义是：汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个生命周期间的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。国际环境毒物学和化学学会对LCA的定义是：通过对能源、原材料消耗及废物排放的鉴定及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。12.1.2生命周期的发展P248（ISO14040，1997）：对产品或服务系统整个生命周期中，与产品或服务系统功能直接相关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方法。（SETAC，1993）：生命周期评价是一个客观过程，它通过识别和量化能源和资源消耗以及环境中的废物排放来评估与某产品、工艺或活动相关的环境负荷。其目的在于评估能量和物质利用以及废物排放对环境的影响，寻求改善环境影响的机会以及如何利用这种机会。该评价包括产品、工艺或活动的整个生命周期，即包括材料的开采和加工、生产、运输、使用、维护、再循环及最终处置等。12.1.2生命周期的发展P248生命周期评价的基本结构（SETAC1993)定义目标确定范围影响评价改善评价清单分析12.1.2生命周期的发展P24812.1.2生命周期的发展P248LCA实施步骤（ISO14040，1997）

ISO14040标准将生命周期评价的实施步骤分为目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解释四个部分，如图所示。12.2生命周期评价的原则12.2.1应用领域传统的建设项目环境影响评价方法（ＥＩＡ）是用于一定地理位置上工程项目的环境影响评价，它不适用于评估不同产品对环境的影响，即使勉强使用，也是将焦点聚于末端污染评价上，把产品使用后废弃阶段产生的环境负荷，作为衡量该产品对环境影响大小的标准，对于产品生产工艺的环境管理也仅集中于生产过程末端所产生的污染物。ＬＣＡ应用主要在三个层面上：工业企业部门、政府环境管理部门和国际组织、消费者。12.2.2评价方法

（1）柏林工业大学的半定量法柏林工业大学的Fleisher教授等在2000年研究的LCIA方法,通过综合污染物对环境的影响程度和污染物的排放量,对产品的生命周期进行半定量的评价方法。该方法首先要确定排放特性的ABC评价等级和排放量的XYZ评价等级,其影响程度中,A为严重,如致畸、致癌、致突的“三致”物质及毒性强的各类物质;B为中等,如碳氧化物、硫氧化物等污染物;C为影响较小,可忽略的污染物.12.2.2评价方法

排放量的XYZ分级根据是排放量低于总排放量的25%,定义为Z;位于25%～75%之间,定义为Y;大于75%,则定义为X.每种排放物质都赋予其对大气、水体及土壤三种环境介质的ABC/XYZ值.如果无法获得某种环境介质的排放数据,则其ABC/XYZ值由专家确定.对每种环境介质分别确定最严重的ABC/XYZ值(潜在环境影响最大的排放物质),其程度呈递减:AX>AY=BX>AZ=BY>BZ>CX=CY=CZ.根据生命周期的每个过程排放到大气、水体及土壤中ABC/XYZ值最高的物质进行分类,所有类别的值都通过表1的加权矩阵集中,得到最后的结论—名为AXair当量的单值指标.在此矩阵中,大气污染物的权重值较高,由于污染物经常沉积到水体和土壤中,可能对其产生影响.12.2.2评价方法12.2.2评价方法

（2）贝尔实验室的定性法该法将产品生命周期分为5个阶段:原材料加工、产品生产制作、包装运销、产品使用以及再生处置.相关环境问题归成5类:原材料选择、能源消耗、固体废料、废液排放和废气排放,由此构成一个5×5的矩阵。其中的元素评分为0～4,0表示影响极为严重,4表示影响微弱,全部元素之和在0～100之间。评分由专家进行,最终指标称为产品的环境责任率R,则有：

式中,mi,j为矩阵元素值,其中i为产品的生命周期阶段数;j为产品的环境问题数.R以百分数表示,其值越大表明产品的环境性能越好.12.2.2评价方法

例如,我国早点市场使用的餐具通常有四种:Ⅰ聚苯乙烯发泡餐具、Ⅱ高密度聚乙烯塑料餐具、Ⅲ纸餐具及Ⅳ集中式热力消毒餐具.这四种餐具全生命周期过程中排放到大气中的污染物质有:碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物及碳氢化合物等;水污染物有生化需氧量、化学耗氧量、悬浮物及磷酸盐类等;土壤污染物有:淤渣及灰等.根据前述分类及加权方法,这四种餐具的ABC/XYZ赋值及最终当量指标如表2.12.2.2评价方法表2四种餐具FleisherLCIA评价明细表

12.2.2评价方法

（3）荷兰的“环境效应”法该法认为评价产品的环境问题应从考虑消耗和排放对环境产生的具体效果入手,将其与伴随人类活动的各种“环境干预”关联,根据两者的关系来客观地判断产品的环境性能,这是在影响分析的定量方法中迄今为止最完整的一种方法.这种方法将影响分析分为“分类”和“评价”两步,分类指归纳出产品生命周期涉及的所有环境问题,已确认了3类18种环境问题明细表.这三类环境问题是:消耗型,包括从环境中摄取某种物质资源的所有问题;污染型,包括向环境排放污染物的所有问题;破坏型,包括所有引起环境结构变化的问题.在定量评价3类18种环境效应时,引用了分类系数的概念,分类系数是指假设环境效应与环境干预之间存在线性关系的系数.目前,对这18种环境效应大部分都有了计算分类系数的方法.12.2.2评价方法

通过分类,产品的生命周期对环境的影响可用10～20个效应评分来表示,并进一步进行综合性的评价.目前有两类评价方法:定性多准则评价和定量多准则评价.定性评价通常由专家进行,并对产品进行排序,确定对环境的相对影响.定量评价通过专家评分对各项效应加权,得到环境评价指数M

,即式中,ui为各效应评分;ri为相应的加权系数.由于至今尚无公认的加权系数值,致使定量评价达不到彻底定量化的要求.12.2.2评价方法

（4）日本的生态管理NETS法瑞典环境研究所于1992年在环境优先战略EPS法(EnvironmentPrioritystrategy)中提出了环境负荷值(ELV,EnvironmentLoadValue)的概念.根据为保持当前生活水平而必须征收的税率,EPS规定标准值为100(ELV/人),此值可用于计算化石燃料消耗引起的环境负荷.日本的SeizoKato等人在瑞典EPS法的基础上发展了NETS法,主要用于自然资源消耗和全球变暖的影响评价,可给出环境负荷的精确数值公式为.12.2.2评价方法

式中,EcL为环境负荷值,或任意工业过程的全生命周期造成的环境总负荷值;Lfi

为基本的环境负荷因子;Xi为整个过程的第i个子过程中输入原料或输出污染物的数量;Pi

为考虑了地球承载力的与输入、输出有关的测定量,如化石燃料储备及CO2

排放等.Ali为地球可承受的绝对负荷值;γi为第i种过程的权重因子.

EcL用量化的环境负荷标准NETS表示,其值规定为一个人生存时所能承受的最大负荷,即为100NETS.根据这些NETS值,就可从全球角度来量化评估任何工业活动造成的负荷,总生态负荷值为生命周期中所有过程的基本负荷值的总和.SeizoKato等人用此方法做了发电厂的化石燃料消耗和全球变暖的NETS评价.

化石燃料消耗的NETS评价时,假设以当前速度消耗原油、天然气等不可再生资源至其可采储量消耗完毕,则可将地球最大承载力的绝对负荷值视为5.9×1011(NETS),即前述规定的100(NETS/人)与全球人口5.9×109

人的乘积.例如,原油的Lfi值就是用原油的可采储量来估计的,Poil=1.4×1011(t),则

此结果意为,如消耗1t原油,则此工业活动在原油消耗方面带来的环境负荷值为Lfoil=4.2(NETS/t).关于CO2

排放导致全球变暖的NETS值,可认为:如果在1997年京都会议规定的标准上继续排放2.1×1010(t)CO2,则100年内全球温度就会在1997年的基础上升高2～3℃.在此基础上,评估环境负荷的方法为此结果意义同上.由于除CO2外,还有多种温室气体,可用全球变暖潜值GWPi的量来估计其Lfi值.根据以上方法,可计算出各种资源消耗和温室气体的NETS值.由于其单位统一,可以很方便地加和,对每一生产过程或产品,都能得到最终的NETS值.此值越小,生产过程或产品对产品的影响就越小.SeizoKato用此方法对日本某企业购买商业用电和自行发电做了对比评价,取得了较好的效果.12.2.3目的（1）市场营销（2）产品生态设计（3）制定公共政策12.2.4特点ＬＣＡ面对的是产品系统，是对产品从“摇篮到坟墓”的全过程的评价，是一种系统性的、定量化的、充分重视资源与环境影响的评价方法。作为一种环境管理工具，生命周期评价更有资格推动循环经济的实施与发展。12.3生命周期评价内容LCA的基本框架

ISO14040对LCA的基本框架作出了规范。

LCA包括4个阶段：目标和范围的确定、清单分析、影响评估和结果讨论。目标和范围的确定清单分析影响评估结果讨论LCA的四个阶段目标和范围的确定◆明确LCA的应用目标，确定研究深度，界定研究范围，选择研究方向，使对所考察的产品有一个全面的认识。◆明确对数据的需求，对原始数据的质量要求以及数据分摊方法。◆确定最终研究报告的类型和格式。清单分析◆收集数据，并通过处理得到该产品系统各种输入和输出。◆输入的资源包括物料和能源，输出的除了产品外，还有向大气、水体和土壤的排放。影响评估

影响评估是运用清单分析的结果对产品生命周期各个阶段所涉及的所有潜在的重大的环境影响进行评估。

改善评估这一阶段是将清单分析和影响评估的发现与研究的目的、范围进行综合分析得出结论与建议的过程。结果讨论这一阶段是和另外三个阶段关联在一起的，另外三个阶段中任一个完成后即应进行结果讨论，考察原先确定的研究范围是否合适，是否需要作必要的调整，所收集的数据是否符合研究的目的，哪些数据对结果的影响最灵敏等。12.3.1生命周期评价的目标（１）引入研究的原因；（２）研究的对象是产品还是工艺；（３）评价分析的因素和忽略的因素；（４）评价结果如何应用。12.3.2生命周期评价清单分析数据收集的准备：确定系统内部流程；明确数据质量目标；确定数据的来源和种类；建立数据质量的指示器；设计一个数据收集表；12.3.2生命周期评价清单分析项目内容数据质量目标详尽准确的原材料和能源输入、水资源耗用、气体排放、固体废弃物的数据数据来源可信的工厂数据来源数据类型经过初步测量的或未测量（有经验人估计）的数据相应的指示器可接受性、偏差、完整性、比较性、代表性数据质量目标及数据收集计划12.3.2生命周期评价清单分析数据来源与数据类型数据来源（原始与间接数据）数据类型企业数据、报告测算数据实验数据模拟数据政府文件、报告取样其它未经测算数据杂志、论文、专利调整过的数据来源（原始与间接数据）数据类型参考书集合数据行业联合会个体观察相关的LCA时间上的平均产品和生产过程说明书空间上的平均12.3.2生命周期评价清单分析

数据收集获取的方法；进行数据确认的方法；数据收集的地点和时间及其代表性；在地域上数据的代表性；数据收集过程中所使用的技术方法和技术水平的代表性。原则：12.3.2生命周期评价清单分析

数据收集自行收集现有生命周期分析数据库和知识库文献数据非报告性数据方法：12.3.2生命周期评价清单分析数据确认运用数据质量指示器来分析数据源评价数据的质量对数据缺失和数据缺乏的情况进行处理数据与单元过程、功能单位的关联数据集结系统边界的修改物流、能流和排放物的分配12.3.2生命周期评价清单分析12.3.3生命周期影响评价P254影响类型的确定通常采用将清单分析的结果与环境问题相关联的思想，即采用分析每种环境影响类型的压力－响应模型或因果链来进行确定。在实践中，一般根据美国ＥＰＡ方案或ＳＥＴＡＣ方案，而且目前大多数ＬＣＡ研究都仅仅考虑全球尺度上的问题，即全球变暖和臭氧层破坏问题，而对其他影响类型则考虑较少。12.3.3生命周期影响评价2.分类将LCI中的输入和输出数据与环境损害种类相联系并分组排列的过程。影响因子和其可能的环境影响清单项目直接影响间接影响酸性物质的排放光化学酸雨湖泊酸化光化学氧化物质光化学烟雾健康危害温室效应气体全球变暖海平面上升