生命周期評估

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生命周期評估（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）

　　生命周期評估是一項自20世紀60年代即開始發展的重要環境管理工具，生命周期是指某一產品（或服務）從取得原材料，經生產、使用直至廢棄的整個過程，即從搖籃到墳墓的過程。

　　按ISO14040的定義，生命周期評估是用於評估與某一產品（或服務）相關的環境因素和潛在影響的方法，它是通過編製某一系統相關投入與產出的存量記錄，評估與這些投入、產出有關的潛在環境影響，根據生命周期評估研究的目標解釋存量記錄和環境影響的分析結果來進行的。

　　隨著世界各國社會經濟的不斷發展，人類的生產經營活動的環境影響越來越大，人們迫切要求獲取產品和服務的有關信息，以便進行全過程式控制制與改進。在大量的環境行為及其責任投訴和爭議面前，消費者和利益團體要求知道某種產品真正的環境影響究竟是什麼；在改善環境行為的壓力下，製造商們希望知道如何在其產品的整個生命周期中減少污染；而政府和其它管理機構更要獲得可靠的產品信息以幫助制定和完善其法規和環境方案。在這種背景下，國際標準化組織環境管理技術委員會（ISO/TC207）在開始制定ISO14000系列標準時，即建立了第五分委員（SC5）制定生命周期評估方面的標準。其中《ISO14040：環境管理－生命周期評估－原則和框架》已於1997年6月正式頒佈為國際標準。《ISO14041：環境管理－生命周期評估－目標與範圍確定及存量分析》也已進入DIS階段。

　　從LCA強調全面認識物質轉化過程中的環境影響，這些環境影響不但包括各種廢料的排放，還涉及物料和能源的消耗以及對環境造成的破壞作用。將污染控制與減少消耗聯繫在一起，這樣既可以防止環境問題從生命周期的某個階段轉移到另一個階段或污染物從一個介質轉移到另一個介質，也有利於通過全過程式控制制實現污染預防。

　　LCA的目標不僅僅是實現“達標排放”，而是改善產品的環境性能，使其與環境相容。因此，我們可以說LCA的思想原則導致了新的環保戰略——推行清潔生產。首先，LCA可促進企業認識與企業活動相聯繫的所有環境困素，正確全面理解自己的環境責任，積極建立環境管理體系，制定合理可行的環境方針和環境目標。其次LCA可協助企業發現與產品有關的各種環境問題的根源，發現管理中的薄弱環節，提高物料和能源的利用率，減少排污，降低產品潛在的環境風險，實現全過程式控制制。

　　依據標準條文，生命周期評估包括以下四個階段：

　　1、目的與範圍確定（GoalandScopeDefinition），將生命周期評估研究的目的及範圍予以清楚地確定，使其與預期的應用相一致。

　　2、清單分析（InventoryAnalysis），編製一份與研究的產品系統有關的投入產出清單，包含資料搜集及運算，以便量化一個產品系統的相關投入與產出，這些投入與產出包括資源的使用及對空氣、水體及土地的污染排放等。

　　3、影響評估（ImpactAssessment），採用生命周期清單分析的結果，來評估與這些投入產出相關的潛在環境影響。

　　4、解釋說明（Interpretation），將清單分析及影響評估所發現的與研究目的有關的結果合併在一起，形成結論與建議。

當不考慮產品製造時，所有工業LCA項目都具有一些共同特征。LCA的方法通常都涉及以下三步過程：

清單分析——影響評價(或說明)——改善評價

　　1．清單分析

　　(1)組建團隊一項工程的協調者通常被指派去管理LCA，而這位協調者又會成立一支或更多的團隊，每一團隊都要對一定數量的目標產品或目標活動進行評估。這些團隊都是綜合性的，其成員有著廣泛的實踐經驗，能對工藝或產品的改變作出至關重要的評價。這些成員應來自各個領域，包括操作和保養維護、製造、產品或設計的策劃、金融和會計，以及公共環境健康和安全。一般將對最後結論有著重要作用的所有關係人編為一個團隊，使他們能夠剋服變化過程的阻力，促進交流，協調部門間的矛盾。

　　(2)分析目標設定儘管LCA被認為是為了研究一個產品在其整個生命周期過程中所產生的全部影響。事實上，要組織對其全部活動都進行詳細的生命周期分析是困難的。一般來說，企業都會指定幾個需進行詳細生命周期評價的主題。例如，企業會因某產品使用有毒材料或廢氣排放等原因而選擇其作為生命周期分析的主題。

　　 對工藝過程進行生命周期分析，通常要由那些對產品及環境問題有著豐富經驗的公司職員對以下幾方面進行初步評定：產品、工藝流程、化學用法、廢物的產生及排放。

　　(3)生命周期列表分析當一個活動被確認為目標後，其生命周期就可以用簡單的矩形流程來表示，但由於圖表研究的局限性，所以在繪製圖表前必須仔細考慮圖表的應用範圍。分析可以始於原材料的獲取，終止於危險廢物的處置，也可以將範圍擴展到原材料的生產及廢物的分解產物。

　　對某項具體分析的實際範圍或邊界條件，則主要由研究的需要決定，而研究需要又由所關註的問題決定。如果關註的是製造過程中的廢物排放，那麼就應將註意力集中在關鍵的製造過程及處理、貯存、處置和最終接受廢物的回收設備等各個生命周期。相反，如果我們關註的是整個產品的生命周期，邊界條件可能就要擴展，以下所涉及的各生命周期階段都應考慮：市場上購買、研究開發、原材料獲取、材料加工、最終產品製造、包裝、銷售、消費者使用和廢物的最終處置等。

　　(4)確認輸入與輸出清單分析的核心是建立需設定目標的生命周期階段所包括的一個或數個單元過程原料和廢物的輸入輸出分析。

　　如果LCA關心的是危險廢物的減量(如危險廢物和危險氣體污染HAPs)那麼重心就該放在生命周期每一階段中對這些廢物的清單分析。除了考慮生產階段危險廢物的直接排放，還要考慮其間接排放，如與原材料加工有關的危險廢物的排放、收運貯存過程的排放等。所以，包含在生命周期表中的所有可能產生廢物的點都要進行評估。

　　原料和廢物的輸入輸出分析數據收集包括：

　　①原料、中間物和輔助材料；

　　②能源(工藝能源，運輸能源及資源消耗)；

　　③水量(地下水和地表水)；

　　④大氣排放物，包括生產工藝或運輸能源所用燃料的大氣排放以及工藝廢氣，主要排放種類有顆粒物、氮氧化物、揮發性有機物、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、乙醛、氨等；

　　⑤水的排放，包括排放水中的所有的污染物，主要有BOD。、COD、懸浮物(SS)、可溶性固體、油和脂、硫化物、鉻、錫、鐵、金屬離子、氰化物、苯酚、磷酸鹽、氨等，視工藝不同而不同，污水量以經廢水處理裝置後註入污水河的污水和排放到收納水體的污水計；

　　⑥固體廢物，系統中各污染源排放的固體廢棄物包括工藝過程排出的廢物，由大氣排放控制設備排出的固體廢物，水處理設施或焚燒設備排出的固體廢物和消費後的固體廢物；

　　⑦其他排放。因此，最終的生命周期圖表必須包括的內容是：

　　1)目標產品或目標生產活動的設定；

　　2)廢物的排放、能量和原材料的消耗設施(例如廢氣排放，污水排放或清除設備)；

　　3)遷移過程廢物的類別(例如廢氣、廢水、固體或危險廢物)；

　　4)原料和廢物的流向及數量。

　　通過作圖為生命周期的系統分析提供了一個可視的框架，它可以幫助識別並追溯廢物產生的根源。比如，一張工作表可以根據產品的生產速率對廢物的產生速率進行規範(例如，每1000個新產品的產生所導致危險廢物的排放量)。這些已規範化的廢物因素可以將廢物的真實減排量與由於生產速率的變化引起的廢物排放量變化區分開來。這個做法可以為環境目標的設置及工作情況的考察提供一個固定的基準。

　　2．影響評估

　　影響評估是運用清單分析的結果對產品生命周期各個階段所涉及的所有潛在的重大的環境因素影響進行評估。評價的過程是將清單分析的數據與具體的環境影響聯繫起來，併進一步分析這些影響。研究的深度、環境影響的類別以及評價方法的選擇均取決於LCA研究的目的與範圍。

　　(1)影響評價的單項評價指標借鑒環境影響評價的單項評價方法，設定用於產品環境評估的單項指標：

　　　　　　(1—1)

　　式中：P_i——單項指標值；

　　m_i——污染清單值；

　　M_i——參比標準值。

　　式(1—1)中，污染清單值m_i是清單分析中列出的數據，參比標準值M_i是體現現階段人類社會對健康要求的基本標準，兩者之比即為用於評價的某項指標數據，下麵分述各單項指標的計算方法。

　　①資源消耗。資源消耗是產品的自然索取，對各產品而言，消耗越多，表明其環境性能越差。確定資源消耗單項指標的計算公式為：

　　　　　　　　(1—2)

　　式中：m——資源消耗量，每噸產品或萬元產值所消耗的資源量；

　　C——資源的年產量；

　　R——全國資源的已探明量；

　　r——資源種類。

　　式(1—2)中指標表示由於該產品的生產和使用使某種資源消耗增加的份額。其中R、C的數據可以從國家統計部門，行業統計部門的統計數據中獲得。得到的P值越大表明該種資源消費越嚴重。

　　②水污染、大氣污染、固體廢物、危險廢物和其他污染指標為：

　　　　　　　　(1—3)

　　式中：m_i——測定值；

　　M_i——參比標準值；

　　P_i——測定值與標準值的比值。

　　(2)各環境要素的綜合評價指數對以上幾種單項污染指標分別進行處理(加權和統計處理)，可以得到各要素的綜合評價指標。計算產品的各環境要素指標須相應採用不同的方式和模式。

　　①資源消耗指標：

　　　　　　　　(1—4)

　　式中P_i——第i種資源消耗的單項指標；

　　w_i——第i種資源的權重值；

　　n——資源種類數，n≥2。

　　②水污染、大氣污染、固體廢物和危險廢物單項污染指標：

　　　　　　(1—5)

　　式中Q一單項污染要素指標。

　　③其他類指標在通常環境質量評價中，對其他類環境問題，還要考慮其風險程度而予以加權處理，由此形成其他類型要素指標Q_o：

　　　　　　　　(1—6)

　　式中 w_i——要考慮的風險程度的權重；

　　i——其他污染類型種類。

　　將這些指標計算彙總在下表中，它們從不同方面反映了產品的環境性能，體現了其全部生命過程各階段的資源消耗、水污染、大氣污染、固體廢物和危險廢物排放等污染的程度。

　　3．結果討論

　　結果討論是將清單分析和影響評估的結果與研究目的、範圍進行綜合分析得出結論與建議的過程。結果討論與清單分析和影響評估過程是緊密關聯的。三個階段中的任意一個階段完成後即應進行結果討論，考察原先確定的研究範圍是否合適，是否需要作必要的調整，所收集的數據是否符合研究的目的，哪些數據對結果的影響最靈敏等。結果討論中得到的結論和建議將提供給LCA研究的委托方作出決定、採取行動的依據。^[2]

　　生命周期評估主要是為了找出最適宜的預防污染技術，儘可能減少環境的污染，保護生態系統；同時達到合理開發和利用資源、節約不可再生的資源和能源、最大限度地進行原料和廢物的迴圈利用的目的，實現經濟、社會的可持續發展。因此，生命周期評估主要應用在以下幾個方面。

　　(1)對化學產品及其“從搖籃到墳墓”的全過程所涉及的環境問題進行量化和評估，故常作為評估化學產品或工業過程“綠色化”的管理工具。

　　(2)為產業界、政府機構和非政府組織的決策提供支持。例如，企業(或產業)發展規劃、優先項目的設定、產品與工藝的生態工業設計等。

　　(3)確立環境影響評價指標，包括產品和工程的環境評價指標、產品環境標誌的評價和認定等。

　　(4)確定市場經濟營銷戰略，如環境聲明、環保宣傳、環境標誌等。環境標誌是一種產品的證明性商標，它表明該產品不僅質量合格，而且在生產、使用和處理處置過程中符合環境保護要求，與同類產品相比，具有安全低毒、節約資源等優勢，有利於打破綠色貿易壁壘，促進商品的外貿出口。