生命周期評價

1、1 生命周期評價（LCA）的產(chǎn)生背景生命周期評價（LCA），有時也稱為“生命周期分析”、“生命周期方法”、“搖籃到墳?zāi)埂?、“生態(tài)衡算”等。其最初應(yīng)用可追溯到1969年美國可口可樂公司對不同飲料容器的資源消耗和環(huán)境釋放所作的特征分析。該公司在考慮是否以一次性塑料瓶替代可回收玻璃瓶時，比較了兩種方案的環(huán)境友好情況，肯定了前者的優(yōu)越性。自此以后，LCA方法學(xué)不斷發(fā)展，現(xiàn)已成為一種具有廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品環(huán)境特征分析和決策支持工具。 最初LCA主要集中在對能源和資源消耗的關(guān)注，這是由于20世紀60年代末和70年代初爆發(fā)的全球石油危機引起人們對能源和資源短缺的恐慌。后來，隨著這一問題不再象以前那樣突出，其他環(huán)

2、境問題也就逐漸進行人們的視野，LCA方法因而被進一步擴展到研究廢物的產(chǎn)生情況，由此為企業(yè)選擇產(chǎn)品提供判斷依據(jù)。在這方面，最早的事例之一是70年代初美國國家科學(xué)基金的國家需求研究計劃（RANN）。在該項目中，采用類似于清單分析的“物料過程產(chǎn)品”模型，對玻璃、聚乙烯和聚氯乙烯瓶產(chǎn)生的廢物進行分析比較。另一個早期事例是美國國家環(huán)保局利用LCA方法對不同包裝方案中所涉及的資源與環(huán)境影響所作的研究。 80年代中期和90年代初，是LCA研究的快速增長時期。這一時期，發(fā)達國家推行環(huán)境報告制度，要求對產(chǎn)品形成統(tǒng)一的環(huán)境影響評價方法和數(shù)據(jù)；一些環(huán)境影響評價技術(shù)，例如對溫室效應(yīng)和資源消耗等的環(huán)境影響定量評價方法，

3、也不斷發(fā)展。這些為LCA方法學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展奠定了基礎(chǔ)。雖然當(dāng)時對LCA的研究仍局限于少數(shù)科學(xué)家當(dāng)中，并主要分布在歐洲和北美地區(qū)，但是那時對LCA的研究已開始從實驗室階段轉(zhuǎn)變到實際中來了。 90年代初期以后，由于歐洲和北美環(huán)境毒理學(xué)和化學(xué)學(xué)會（SETAC）以及歐洲生命周期評價開發(fā)促進會（SPOLD）的大力推動，LCA方法在全球范圍內(nèi)得到較大規(guī)模的應(yīng)用。國際標準化組織制定和發(fā)布了關(guān)于LCA的ISO14040系列標準。其他一些國家（美國、荷蘭、丹麥、法國等）的政府和有關(guān)國際機構(gòu)，如聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP），也通過實施研究計劃和舉辦培訓(xùn)班，研究和推廣LCA的方法學(xué)。在亞洲，日本、韓國和印

4、度均建立了本國的LCA學(xué)會。此階段，各種具有用戶友好界面的LCA軟件和數(shù)據(jù)庫紛紛推出，促進了LCA的全面應(yīng)用。從90年代中期以來，LCA在許多工業(yè)行業(yè)中取得了很大成果，許多公司已經(jīng)對他們的供應(yīng)商的相關(guān)環(huán)境表現(xiàn)進行評價。同時，LCA結(jié)果已在一些決策制訂過程中發(fā)揮很大的作用。 生命周期評價（LCA）作為一種產(chǎn)品環(huán)境特征分析和決策支持工具技術(shù)上已經(jīng)日趨成熟，并得到較廣泛的應(yīng)用。由于它也同時是一種有效的清潔生產(chǎn)工具，在清潔生產(chǎn)審計、產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計、廢物管理、生態(tài)工業(yè)等方面發(fā)揮應(yīng)有的作用。2 生命周期分析（LCA）的定義關(guān)于LCA的定義，盡管存在不同的表述，但各國際機構(gòu)目前已經(jīng)趨向于采用比較一致的框架和內(nèi)

5、容，其總體核心是：LCA是對貫穿產(chǎn)品生命全過程從獲取原材料、生產(chǎn)、使用直至最終處置的環(huán)境因素及其潛在影響的研究。 這里給出UNEP的定義： “LCA是評價一個產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期整個階段從原材料的提取和加工，到產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝、市場營銷、使用、再使用和產(chǎn)品維護，直至再循環(huán)和最終廢物處置的環(huán)境影響的工具。”3生命周期分析（LCA）的技術(shù)框架ISO14040標準將LCA的實施步驟分為目的與范圍的確定、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋四個階段。 1. 目的和范圍的確定：為開展LCA研究提供了一個初步計劃。它說明開展LCA的目的和意圖、研究結(jié)果的可能應(yīng)用領(lǐng)域，確定LCA的研究范圍，保證研究的廣度、深度與要求的目

6、標一致。 2. 清單分析：量化和評價所研究的產(chǎn)品、工藝或活動整個生命周期階段資源和能量使用以及環(huán)境釋放的過程。 3. 生命周期影響評價：為可選階段。將清單數(shù)據(jù)進一步與環(huán)境影響聯(lián)系起來，讓非專業(yè)的環(huán)境管理決策者更容易理解。一般將影響評價定為一個“三步走”的模型，即分類、特征化和加權(quán)。 4. 解釋：根據(jù)規(guī)定的目的和范圍，綜合考慮清單分析和影響評價的發(fā)現(xiàn)，從而形成結(jié)論并提出建議。如果僅僅是生命周期清單研究，則只考慮清單分析的結(jié)果。4生命周期分析（LCA）的類型LCA按照其技術(shù)復(fù)雜程度可分為三類： 1. 概念型LCA（或稱“生命周期思想”）：根據(jù)有限的，通常是定性的清單分析評估環(huán)境影響。因此，它不宜作

7、為市場促銷或公眾傳播的依據(jù)，但可幫助決策人員識別哪些產(chǎn)品在環(huán)境影響方面具有競爭優(yōu)勢。 2. 簡化型或速成型LCA：它涉及全部生命周期，但僅限于進行簡化的評價，例如使用通用數(shù)據(jù)（定性或定量）、使用標準的運輸或能源生產(chǎn)模式、著重最主要的環(huán)境因素、潛在環(huán)境影響、生命周期階段或LCA步驟，同時給出評價結(jié)果的可靠性分析。其研究結(jié)果多數(shù)用于內(nèi)部評估和不要求提供正式報告場合。 3. 詳細型LCA：包括ISO14040所要求的目的和范圍確定、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋全部4個階段。常用于產(chǎn)品開發(fā)、環(huán)境聲明（環(huán)境標志）、組織的營銷和包裝系統(tǒng)的選擇等。5 生命周期分析在清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用前景LCA是清潔生產(chǎn)診斷、

8、評價的有效工具,將會在以下幾個方面發(fā)揮較大作用： Ø 清潔生產(chǎn)審計 清潔生產(chǎn)審計是對企業(yè)的生產(chǎn)和服務(wù)實行預(yù)防污染的分析和評估，其審計的具體對象是企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品和生產(chǎn)過程。清潔生產(chǎn)審計思路是“判明廢物產(chǎn)生的部位分析廢物產(chǎn)生的原因提出方案以減少或消除廢物”。LCA作為一種環(huán)境評估工具用于清潔生產(chǎn)審計，可以保證更全面地分析企業(yè)生產(chǎn)過程及其上游（原料供給方）和下游（產(chǎn)品及廢物的接受方）產(chǎn)品全過程的資源消耗和環(huán)境狀況，找出存在的問題，提出解決方案。 Ø 產(chǎn)品和工藝的清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范制訂 生命周期理論是判斷產(chǎn)品和工藝是否真正屬于清潔生產(chǎn)范疇的基礎(chǔ)，在這方面，LCA可以作為最有效的支持技

9、術(shù)之一。Ø 清潔產(chǎn)品設(shè)計和再設(shè)計 清潔產(chǎn)品設(shè)計或稱產(chǎn)品環(huán)境設(shè)計或生態(tài)設(shè)計，是LCA最重要應(yīng)用之一。它在產(chǎn)品開發(fā)和革新中，充分考慮產(chǎn)品整個生命周期的環(huán)境因素，從真正的源頭預(yù)防污染物的產(chǎn)生。 Ø 廢物回收和再循環(huán)管理 在LCA基礎(chǔ)上，給出廢物處置的最佳方案，制訂廢物管理的政策措施（如押金償還計劃、再循環(huán)含量要求等），即所謂的生命周期管理。推廣生命周期管理，可以促進廢物的資源化和再利用，從而在一定程度上有助于循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。Ø 區(qū)域清潔生產(chǎn)的實現(xiàn)生態(tài)工業(yè)園的園區(qū)分析和入園項目的篩選 生態(tài)工業(yè)園的最主要特征是：園區(qū)中各組成單元間相互利用廢物，作為生產(chǎn)原料，最終實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)資

10、源利用最大化和環(huán)境污染的最小化。LCA由于考慮的是產(chǎn)品生命周期全過程，即既考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)過程（單元內(nèi)），亦考慮原材料獲取和產(chǎn)品（以及副產(chǎn)品、廢物）的處置（單元外），將單元內(nèi)、外綜合起來，考察其資源利用和污染物排放清單及其環(huán)境影響，因此可以輔助進行生態(tài)工業(yè)園區(qū)的現(xiàn)狀分析、園區(qū)設(shè)計和入園項目的篩選。 幾種清潔生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域所適用的不同LCA的詳細程度。   LCA的不同詳細程度 概念型LCA 簡化型LCA 詳細型LCA 清潔生產(chǎn)審計 V V   清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范制訂 V V   清潔產(chǎn)品設(shè)計和再設(shè)計 V V V 廢物生命周期管理   V   生態(tài)工業(yè)

11、園區(qū)設(shè)計 V V   生命周期評價（LCA）方法概述1 生命周期評價方法的概念和起源    生命周期評價(LCA)是一種評價產(chǎn)品、工藝或活動，從原材料采集，到產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、銷售、使用、回用、維護和最終處置整個生命周期階段有關(guān)的環(huán)境負荷的過程。它首先辨識和量化整個生命周期階段中能量和物質(zhì)的消耗以及環(huán)境釋放，然后評價這些消耗和釋放對環(huán)境的影響，最后辨識和評價減少這些影響的機會。生命周期評價(LCA)最早出現(xiàn)于二十世紀60年代末、70年代初，當(dāng)時被稱為資源與環(huán)境狀況分析(REPA)。作為生命周期評價研究開始的標志是1969年由美國中西部資源研究所針對可口可樂

12、公司的飲料包裝瓶進行的評價研究，該研究使可口可樂公司拋棄了過去長期使用的玻璃瓶，轉(zhuǎn)而采用塑料瓶包裝。隨后，美國ILLIN0IS大學(xué)、富蘭克林研究會、斯坦福大學(xué)的生態(tài)學(xué)居研究所以及歐洲、日本的一些研究機構(gòu)也相繼開展了一系列針對其它包裝品的類似研究。這一時期的工作主要由工業(yè)企業(yè)發(fā)起，研究結(jié)果作為企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)品開發(fā)與管理的決策支持工具。1990年由國際環(huán)境毒理學(xué)與化學(xué)學(xué)會(S ETAC)首次主持召開了有關(guān)生命周期評價的國際研討會，在該次會議上首次提出了生命周期評價(Life Cycle Assessment，LCA)的概念。在以后的幾年里，SETAC又主持和召開了多次學(xué)術(shù)研討會，對生命周期評價（LCA

13、)從理論與方法上進行了廣泛的研究，對生命周期評價的方法論發(fā)展作出了重要貢獻。1993年SETAC根據(jù)在葡萄牙的一次學(xué)術(shù)會議的主要結(jié)論，出版了一本綱領(lǐng)性報告“生命周期評價(LCA)綱要：實用指南”。該報告為LCA方法提供了一個基本技術(shù)框架，成為生命周期評價方法論研究起步的一個里程碑。2 生命周期評價方法的主要內(nèi)容1993年SETAC在“生命周期評價綱要：實用指南”中將生命周期評價的基本結(jié)構(gòu)歸納為四個有機聯(lián)系的部分：定義目標與確定范圍、清單分析、影響評價和改善評價21 目標定義和范圍界定確定目標和范圍是LCA研究的第一步。一般需要先確定LCA的評價目標，然后根據(jù)評價目標來界定研究對象的功

14、能、功能單位、系統(tǒng)邊界、環(huán)境影響類型等等，這些工作隨研究目標的不同變化很大，沒有一個固定的模式可以套用，但必須要反映出資料收集和影響分析的根本方向。另外，此研究是一個反復(fù)的過程，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和信息，可能修正最初設(shè)定的范圍來滿足研究的目標。在某些情況下，由于某種沒有預(yù)見到的限制條件、障礙或其它信息，研究目標本身也可能需要修正。22 清單分析清單分析的任務(wù)是收集數(shù)據(jù)，并通過一些計算給出該產(chǎn)品系統(tǒng)各種輸入輸出，作為下一步影響評價的依據(jù)。輸入的資源包括物料和能源，輸出的除了產(chǎn)品外，還有向大氣、水和土壤的排放。在計算能源時要考慮使用的各種形式的燃料和電力、能源的轉(zhuǎn)化和分配效率以及與該能源相

15、關(guān)的輸入輸出。23 生命周期影響評價在LCA從中，影響評價是對清單分析中所辨識出來的環(huán)境負荷的影響作定量或定性的描述和評價。影響評價方法目前正在發(fā)展之中，一般都傾向于把影響評價作為一個“三步走”的模型，即影響分類、特征化和量化評價。231 影響分類將從清單分析得來的數(shù)據(jù)歸到不同的環(huán)境影響類型。影響類型通常包括資源耗竭、人類健康影響和生態(tài)影響3個大類。每一大類下又包含有許多小類，如在生態(tài)影響下又包含有全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、光化學(xué)煙霧和富營養(yǎng)化等。另外，一種具體類型，可能會同時具有直接和間接兩種影響效應(yīng)。    232 特征化特征化

16、是以環(huán)境過程的有關(guān)科學(xué)知識為基礎(chǔ)，將每一種影響大類中的不同影響類型匯總。目前完成特征化的方法有負荷模型、當(dāng)量模型等，重點是不同影響類型的當(dāng)量系數(shù)的應(yīng)用，對某一給定區(qū)域的實際影響量進行歸一化，這樣做是為了增加不同影響類型數(shù)據(jù)的可比性，然后為下一步的量化評價提供依據(jù)。    233 量化評價量化評價是確定不同影響類型的貢獻大小，即權(quán)重，以便能得到一個數(shù)字化的可供比較的單一指標。    24       改善評價根據(jù)一定的評價標準，對影響評價結(jié)果做出分析解釋，識別出產(chǎn)品的

17、薄弱環(huán)節(jié)和潛在改善機會，為達到產(chǎn)品的生態(tài)最優(yōu)化目的提出改進建議。 3 生命周期評價工具簡介    3.1 GaBiGaBi是德國Institut fur Kunststoffprufung und Kunststoffkunde所開發(fā)出的環(huán)境影響評估軟件，目前版本為GaBi4，其數(shù)據(jù)庫包括800種不同的能源與材料流程。每一種流程又可以讓使用者自行發(fā)展出一套子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫中也提供400種的工業(yè)流程，歸納在十種基本流程中，如工業(yè)制造、物流、采礦、動力設(shè)備、服務(wù)、維修等。多功能的會話環(huán)境讓使用者可自行輸入或編輯資料。輸出時提供能量、質(zhì)量等多種對照表，也可以輸出

18、至微軟Excel軟件，適合有經(jīng)驗的LCA軟件使用者，但是由于其內(nèi)部采用圖形界面設(shè)計，因此初學(xué)者也可輕易上手。    3.2 LCAiTLCAiT(LCA Inventory Tool)乃是瑞典Chalmers Industriteknik所開發(fā)出的軟件，它僅提供有限的數(shù)據(jù)庫，包括能源、生產(chǎn)燃料及物流、化學(xué)物質(zhì)、塑料、紙漿及紙制品等內(nèi)容，其優(yōu)點是可外接其他數(shù)據(jù)庫，適合具有物質(zhì)能量流動概念的非專業(yè)技術(shù)的初學(xué)者使用。    3.3 PEMSPEMS(Pira Environmental Management System)系由英國Pira

19、International公司所研發(fā)出來，可以選擇109種材料、49種能源、37種廢棄物管理及16種物流等，來計算影響評估程度，參數(shù)主要采用歐洲的資料，且不可自行修改或編輯，輸出資料可選擇采用文字或圖表。初學(xué)者及專業(yè)人士皆可適用。    3.4 SimaproSimapro是由荷蘭PRe Consultant公司所開發(fā)出的影響評估軟件，是數(shù)據(jù)庫最豐富的LCA軟件之一。其特色為制造階段的數(shù)據(jù)庫最為詳盡。且其可以選擇圖文輸出方式，使用者操作更為簡便。    3.5 TEAMTEAM系由美國Ecobalance公司所開發(fā)的軟件，其數(shù)據(jù)庫分為

20、10大類及216個小類個別資料文檔。10大類分別為：紙漿造紙、石化塑料、無機化學(xué)、銅、鋁、其他金屬、玻璃、能量轉(zhuǎn)換、物流、廢棄物管理等。使用者可自行定義及編輯資料或單位。因為其輸出介面并未使用圖形介面，使用者操作起來較不方便，此軟件較適合生命周期評估之專家使用。 4 生命周期評價方法應(yīng)用舉例生命周期評價方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)環(huán)境影響評價，許多國際知名通信企業(yè)也對自己的產(chǎn)品和系統(tǒng)進行了生命周期分析。本部分將簡要介紹這些企業(yè)進行生命周期分析的過程和所取得的一些結(jié)論。    （1）Nokia 3G手機生命周期分析案例Nokia于2003年對其一款3G手機進

21、行了生命周期分析。在此次生命周期分析中，針對一次能源消耗（PEC）全球變暖指數(shù)（GWP）、臭氧破壞潛力指數(shù)（ODP）、酸雨指數(shù)（AP）、人體健康損害指數(shù)（HTP）、光化氧化污染潛力（POCP）等環(huán)境影響方面對一款3G手機進行了生命周期評價。分析功能單元設(shè)定為：一部3G手機（包含電池和充電器），平均使用狀態(tài)，壽命為2年。生命周期階段涉及手機的原材料提取和加工、零部件制造、零部件運輸、手機組裝、手機運輸、手機使用。由于缺乏數(shù)據(jù)的支持，生命周期末期階段沒有被包含到此次分析中來。這部手機具有一些最新的功能，例如藍牙、攝像、游戲、MP3等。手機的焊接全部實現(xiàn)無鉛焊接。分析軟件使用Gabi3.0。在分析中

22、設(shè)定了兩種用戶使用行為，如表一所示。表一  兩種用戶使用行為假設(shè)適度使用行為過度使用行為使用部分手機功能使用手機的全部功能每次使用95的電池電量每次使用100的電池電量每48小時充電1.5小時每24小時充電10小時充電完畢，切斷充電器電源充電完畢，不切斷充電器電源分析過程不再詳述，下面介紹一下一次能源消耗和全球變暖指數(shù)的分析結(jié)果。這部手機的電池容量是850mA，充電器的待機消耗是0.3W。適度使用者的電能消耗為25.7MJ，過度使用者的電能消耗為33.5MJ。使用階段，適度使用者和過度使用者的能源消耗分別為77MJ和101MJ，這個數(shù)據(jù)是一次能源數(shù)據(jù)，即產(chǎn)生25.7MJ的電能，發(fā)電廠

23、則需要消耗77MJ一次能源。這種消耗包括電能生產(chǎn)時能源消耗和傳輸消耗等。通過對一次能源消耗的分析，可以得出以下結(jié)論：· 對于適度使用的手機來說，產(chǎn)品制造階段的一次能源消耗占產(chǎn)品全生命周期能耗的60；對于過度使用的手機來說，則占54。 · 在使用階段，適度使用的手機一次能源消耗占全生命周期能耗的29，過度使用的手機一次能源消耗占全生命周期能耗的35。在使用階段的能源消耗中，充電器待機能耗占重要比例。 · 在運輸階段，零部件運輸?shù)窖b配廠的一次能源消耗占總能源消耗的6，成品運輸?shù)较M者手中的一次能源消耗占總能源消耗的5。 · 印刷電路板（PWB）的制造是手機中一次能耗消耗最多的部件，PWB原材料的消耗和制造消耗一次能耗占總能耗的40。IC材料消耗和制造能源消耗也占有很大的比重。