第6章1 材料生命周期评价

Inve ntory A ssessm ent
Life Cycle Assessment Phases- based on ISO 14040
Life Cycle Assessment Framework Applications: Direct Applications: Goal and Scope Definition Inventory Analysis Interpretation Impact Assessment Product Development and Improvement Strategic Planning Public Policy Making Waste Management Marketing Other Others
1990年由国际环境毒理和化学学会（SETAC ） 统一为LCA（life cycle assessment ）.
1993年国际标准化组织制订国际环境管理系列标准， 即ISO 14000国际环境管理系列标准 ，ISO 14000 主要分为6个系列，即环境管理系统、环境审计、环 境标志、环境行为评价、环境影响评价、术语和定 义等。
所谓生命周期评价技术（ 所谓生命周期评价技术（LCA）是一种评 ） 价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、 价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、 使用到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定 量方法。具体地说， 量方法。具体地说，LCA是指用数学物理方法结 是指用数学物理方法结 合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、 合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、能 源消耗，废物排放。 源消耗，废物排放。环境吸收和消化能力等环境 负担性进行评价，定量确定该过程、 负担性进行评价，定量确定该过程、产品或事件 的环境合理性及环境负荷量的大小。 的环境合理性及环境负荷量的大小。 从定义来看LCA不是针对材料的，更多的是 不是针对材料的， 从定义来看 不是针对材料的 产品和服务，目前也有人提出了MLCA， 产品和服务，目前也有人提出了 ， Material LCA。 。
2．环境影响因子
某些学者曾用环境影响因子（environmental affect factor，EAF）来表达材料对环境的影响： EAF=[资源，能源，污染物，生物影响， 区域 资源， 资源 能源，污染物，生物影响， 性] （6－l） －） 相对于能耗表示法，环境影响因子考虑了资源、 环境影响因子考虑了资源、 环境影响因子考虑了资源 能源、污染物排放、 能源、污染物排放、生物影响和区域性的环境影响 等因素， 等因素，把材料的生产和使用过程中原料和能源的 投入及废物的产出都考虑进去了，比能耗指标要全 面综合一些。
表6-3 ISO 14000国际环境管理系列标准的框架 国际环境管理系列标准的框架
2．LCA的定义 LCA的定义
所谓生命周期评价技术（ LCA） 是一种评价某 所谓生命周期评价技术 （ ） 一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、 一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用 到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。 到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。 具体地说， 具体地说，LCA是指用数学物理方法结合实验分析 是指用数学物理方法结合实验分析 对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗， 对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗，废物 排放。环境吸收和消化能力等环境负担性进行评价， 排放。环境吸收和消化能力等环境负担性进行评价， 定量确定该过程、 定量确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境 负荷量的大小。 负荷量的大小。 从定义来看LCA不是针对材料的，更多的是产品 不是针对材料的， 从定义来看 不是针对材料的 和服务，目前也有人提出了MLCA，Material LCA。 和服务，目前也有人提出了 ， 。
表7-2
一些材料及元素的环境负荷单位比较
4. 单位服务的材料消耗
德国渥泊塔研究所的斯密特教授 （Schmidt）于1994年提出了一种表达材料环 境影响的指标方法——单位服务的材料消耗量 单位服务的材料消耗量 （Materials intensity per unit of service， ， MIPS）， ），MIPS指在某一单位过程中的材料消 ）， 指在某一单位过程中的材料消 耗量， 耗量，这一单位过程可以是生产过程也可以是 消费过程。详细介绍可参见斯密特教授的专著 《人类需要多大的世界》一书。
7. 碳排放
由于全球变暖的现状，和京都议定书的约束，有 很多国家意识到了二氧化碳的危害，碳排放量逐 渐也形成了一种评价环境影响的指标。 bp公司推出了一款碳排放计算器，计算出行方 式、城市能源结构来计算个人和家庭的碳排放量， 生活方式的碳排放量，私家车是公交的10倍。 应该和美国目前在开发一种低碳排放的水泥。
第一节 常见的环境指数 及其表达方式
在进行材料的环境影响评价过程之前， 首先要确定用何种指标来衡量材料的环境负担 性。关于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 态因子等。
1．能耗
20世纪 年代初 欧洲一些旅行社 用能耗 世纪90年代初 世纪 来表达旅游过程的环境 在材料的生产和使用过程中—用能耗来表达其 在材料的生产和使用过程中—用能耗来表达其 对环境的影响（现已基本淘汰能耗表示法） 对环境的影响（现已基本淘汰能耗表示法）。 表6-1 一些典型材料生产过程的能耗比较 产品名 水泥 钢 铝 142.4 36.7 31.8 能耗
LCA的起源 1. LCA的起源
20世纪60年代 衡方法
化学工程 物质一能量流平
20世纪80年代 欧美 “从摇篮到坟墓”（from cradle to grave）的生命周期评价技术 初始生命周期名称 ：design for the environment、 environmentally conscious design and manufacturing、 green design、life cycle design、product responsibility、environmental quality、product integrity等
Im p ac t D e s c rip t o rs
Im p ac t D e s c rip t o rs
V a lu a t i o n M eth o ds / M o d e ls
V a lu a t i o n
I m p ro v e m e n t A sse ssm e n t
1．目标和范围定义
6．生态因子
综合考虑材料的使用性能和环境性能的生态因子 表示法（eco－indicator，ECOI）的主要思路是考虑 两部分内容：一是材料的环境影响 （environmental 一是材料的环境影响 impact，EI），包括资源、能源的消耗，以及排放的 ），包括资源 ， ），包括资源、能源的消耗， 废水、废气、废渣等污染物，加上其他环境影响， 废水、废气、废渣等污染物，加上其他环境影响，如 温室效应、区域毒性水平，甚至噪声等因素；另一部 另一部 分是考虑材料的使用或服务性能（ 分是考虑材料的使用或服务性能（service performance，SP）， ），如强度、韧性、热膨胀系数、 ， ）， 电导率、电极电位等力学、物理和化学性能： ECOI=EI／SP （7－2） ／ 此式基本上扣除了其使用性能的影响，在较客观 的基础上进行材料的环境性能比较。
第二节 材料的环境影响评价方法与标准
早期曾采用单因子方法来评价材料的环境影 响，如测其废渣的排放量，评价其对固体废弃物污 染的影响等。采用单因子评价不能反映其对环境的 综合影响，如全球温室效应、能耗、资源效率等。 而且，用如此多的单项指标，比较起来也太麻烦， 甚至有些指标还无法进行平行比较。 到20世纪90年代初，专家提出了一个综合的 综合的 评价方法——生命周期评价方法（life cycle 生命周期评价方法（ 评价方法 生命周期评价方法 assessment，LCA）。 ）。LCA方法现已，成为全世 ， ）。 界通行的材料环境影响评价方法，并已在 ISO 14000国际环境认证标准中规范化，是 ISO 14000 的标准系列之一。
5．生态指数
除上述表示材料的环境影响指标外，国外还 有一种生态指数表示法(eco－Point)，即对某 即对某 一过程或产品， 一过程或产品，根据其污染物的产生量及其 他环境作用大小， 他环境作用大小，综合计算出该产品或过程 的生态指数，判断其环境影响程度。例如， 的生态指数，判断其环境影响程度。 根据计算，玻璃的生态指数为148，而在同样 条件下，聚乙烯的生态指数为220，由此即认 为玻璃的环境影响比聚乙烯要小。由于同环 境负荷单位、环境影响因子相同，指数表示 法也是无量纲单位表示法。计算新产品或新 工艺的环境影响的生态指数是一个很复杂的 过程，故目前这些表达法都还不是很通用。
3．环境负荷单位
环境负荷单位（ 环境负荷单位（environmental load unit，ELU） ， ） 是用一个综合的指标，包括能源、资源、 是用一个综合的指标，包括能源、资源、环境污染 等因素来评价某一产品、过程或事件对环境的影响。 等因素来评价某一产品、过程或事件对环境的影响。 这一工作主要是由瑞典环境研究所完成的，现在在 欧美较流行。 表7-2是一些材料及元素的环境负荷单位比较， 可见，贵金属元素的环境负荷单位特别大，这与实 际情况基本一致。 由于单位材料的质量环境负荷单位是一种无量 无量 纲单位，在实际应用中如何换算某种材料的环境负 纲单位 荷单位并与其他材料的环境影响进行比较，目前还 没有完全为公众了解和接受。
LCA的技术框架及评价过程 第三节 LCA的技术框架及评价过程
LCA评价方法技术框架包括4部分：目标和 范围定义、编目分析、环境影响评价及评价结 果解释(见图6-1).
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