生命周期评价 生命周期评价的定义 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 (IS014040,1997):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 ( SETAO,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 举例说明:饮料瓶选择复用式玻璃瓶还是一次性金属易拉罐?由于人们往往 只看到它们被消费后被抛弃的一瞬间,于是很容易产生玻璃瓶一定比易拉罐有利 于环境的判断但其实消费和抛弃仅仅是这些包装容器整个生命周期中一个环 节,从它们各自的原料被采掘、加工成容器,到用来包装食品,再将包装好的食 品运输分销到消费者,乃至在消费者家中如何储藏等所有环节,都对环境造影响。 二、生命周期的主要阶段 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。 三、生命周期评价的技术框架 生命周期评价的基本结构( SETAC1993)
生命周期评价 一、生命周期评价的定义 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。 （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。 举例说明：饮料瓶选择复用式玻璃瓶还是一次性金属易拉罐？由于人们往往 只看到它们被消费后被抛弃的一瞬间,于是很容易产生玻璃瓶一定比易拉罐有利 于环境的判断 但其实消费和抛弃仅仅是这些包装容器整个生命周期中一个环 节，从它们各自的原料被采掘、加工成容器，到用来包装食品，再将包装好的食 品运输分销到消费者，乃至在消费者家中如何储藏等所有环节，都对环境造影响。 二、生命周期的主要阶段 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。 三、生命周期评价的技术框架 生命周期评价的基本结构（SETAC 1993)
改善评 影响评价 定义目标 确定范围 清单分析 LCA实施步骤(IS014040,1997) IS014040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。 目标、范围确定 指导运用:指 数据解释 导产品开发 和优化、战 清单分析 略规划、制 定公共政 影响评价 策、开拓市 场、其他 1、目标和范围的确定 目标定义是要清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和意图,以及硏究结 果的可能应用领域。研究范围的确定要足以保证硏究的广度、深度与要求的目标 致,涉及的项目有:系统的功能、功能单位、系统边界、数据分配程序、环境 影响类型、数据要求、假定的条件、限制条件、原始数据质量要求、对结果的评 议类型、研究所需的报告类型和形式等。生命周期评价是一个反复的过程,在数 据和信息的收集过程中,可能修正预先确定的范围来满足研究的目标,在某些情 况下,也可能修正研究目标本身 2、清单分析 清单分析是量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和
LCA 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。 1、目标和范围的确定 目标定义是要清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和意图，以及研究结 果的可能应用领域。研究范围的确定要足以保证研究的广度、深度与要求的目标 一致，涉及的项目有：系统的功能、功能单位、系统边界、数据分配程序、环境 影响类型、数据要求、假定的条件、限制条件、原始数据质量要求、对结果的评 议类型、研究所需的报告类型和形式等。生命周期评价是一个反复的过程，在数 据和信息的收集过程中，可能修正预先确定的范围来满足研究的目标，在某些情 况下，也可能修正研究目标本身。 2、清单分析 清单分析是量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和 定义目标 确定范围 影响评价 改善评 价 清单分析 目标、范围确定 清单分析 影响评价 数 据 解 释 指导运用：指 导产品开发 和优化、战 略规划、制 定公共政 策、开拓市 场、其他
能量使用以及环境释放的过程。一种产品的生命周期评价将涉及到其每个部件的 所有生命阶段,这包括从地球采集原材料和能源、把原材料加工成可使用的部件、 中间产品的制造,将材料运输到每一个加工工序、所研究产品的制造、销售、使 用、和最终废弃物的处置(包括循环、回用、焚烧或填埋等)等过程。 3、生命周期影响评价 国际标准化组织、美国“环境毒理学和化学学会”以及美国环保局都倾向于 将影响评价定为一个“三步走”的模型,即分类、特征化和量化。 ①分类:分类是将清单中的输入和输出数据组合成相对一致的环境影响类型 影响类型通常包括资源耗竭、生态影响和人类健康三大类,在每一大类下又有许 多亚类。生命周期各阶段所使用的物质和能量以及所排放的污染物经分类整理 后,可作为胁迫因子,在定义具体的影响类型时,应该关注相关的环境过程,这 样有利于尽可能的根据这些过程的科学知识来进行影响评价 ②特征化:特征化主要是开发一种模型,这种模型能将清单提供的数据和其他 辅助数据转译成描述影响的叙词。目前国际上使用的特征化模型主要有:负荷模 型;当量模型:固有的化学特性模型;总体暴露一效应模型;点源暴露一效应模 ③量化:量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重,以期得到总的 环境影响水平。 4、改进评价 改进评价是识别、评价并选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消 耗以及环境释放机会的过程。这些机会包括改变产品涉及、原材料的使用、工艺 流程、消费者使用方式及废物管理等。美国环境毒理学和化学学会建议将改进评 价分成三个步骤来完成,即识别改进的可能性、方案选择和可行性评价。在进行 分析时,还必须包括敏感性分析和不确定性分析的内容。目前,改进评价的理论 和方法研究较少 四、生命周期评价的应用 生命周期评价作为一种评价产品、工艺或活动的整个生命周期环境后果的分 析工具,迄今为止在私人企业和公共领域都有不少应用。 在私人企业,生命周期评价主要用于产品的比较和改进,典型的案例有布质 和易处理婴儿尿布的比较,塑料杯和纸杯的比较,汉堡包聚苯乙烯和纸质包装盒 的比较等。 在政府方面,生命周期评价主要用于公共政策的制定,其中最为普遍的适用 于环境标志或生态标准的确定,许多国家和国际组织都要求将生命周期评价作为 制定标志标准的方法。 生命周期评价还用来制订政策、法规和刺激市场等,如美国环保局在“空气 清洁法修正案”中使用生命周期理论来评价不同能源方案的环境影响,还将生命 周期评价用于制定污染防治政策;能源部用生命周期评价来检査托管电车使用效 应和评价不同。在欧洲,生命周期评价已用于欧盟制定“包装和包装法”,比利 时政府1993年作出决定,根据环境负荷大小对包装和产品征税,其中确定环境 负荷大小采用的就是生命周期评价方法。丹麦政府和企业间的一个约定中也特别 包含了生命周期评价,并用3年时间对10种产品类型进行生命周期评价 清洁生产、绿色产品、生态标志的提出和发展将会进一步推动生命周期评价 的发展。目前,各国政策重点从末端治理转向控制污染源、进行总量控制,这在
能量使用以及环境释放的过程。一种产品的生命周期评价将涉及到其每个部件的 所有生命阶段，这包括从地球采集原材料和能源、把原材料加工成可使用的部件、 中间产品的制造，将材料运输到每一个加工工序、所研究产品的制造、销售、使 用、和最终废弃物的处置（包括循环、回用、焚烧或填埋等）等过程。 3、生命周期影响评价 国际标准化组织、美国“环境毒理学和化学学会”以及美国环保局都倾向于 将影响评价定为一个“三步走”的模型，即分类、特征化和量化。 ① 分类：分类是将清单中的输入和输出数据组合成相对一致的环境影响类型。 影响类型通常包括资源耗竭、生态影响和人类健康三大类，在每一大类下又有许 多亚类。生命周期各阶段所使用的物质和能量以及所排放的污染物经分类整理 后，可作为胁迫因子，在定义具体的影响类型时，应该关注相关的环境过程，这 样有利于尽可能的根据这些过程的科学知识来进行影响评价。 ② 特征化：特征化主要是开发一种模型，这种模型能将清单提供的数据和其他 辅助数据转译成描述影响的叙词。目前国际上使用的特征化模型主要有：负荷模 型；当量模型；固有的化学特性模型；总体暴露—效应模型；点源暴露—效应模 型。 ③ 量化：量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重，以期得到总的 环境影响水平。 4、改进评价 改进评价是识别、评价并选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消 耗以及环境释放机会的过程。这些机会包括改变产品涉及、原材料的使用、工艺 流程、消费者使用方式及废物管理等。美国环境毒理学和化学学会建议将改进评 价分成三个步骤来完成，即识别改进的可能性、方案选择和可行性评价。在进行 分析时，还必须包括敏感性分析和不确定性分析的内容。目前，改进评价的理论 和方法研究较少。 四、生命周期评价的应用 生命周期评价作为一种评价产品、工艺或活动的整个生命周期环境后果的分 析工具，迄今为止在私人企业和公共领域都有不少应用。 在私人企业，生命周期评价主要用于产品的比较和改进，典型的案例有布质 和易处理婴儿尿布的比较，塑料杯和纸杯的比较，汉堡包聚苯乙烯和纸质包装盒 的比较等。 在政府方面，生命周期评价主要用于公共政策的制定，其中最为普遍的适用 于环境标志或生态标准的确定，许多国家和国际组织都要求将生命周期评价作为 制定标志标准的方法。 生命周期评价还用来制订政策、法规和刺激市场等，如美国环保局在“空气 清洁法修正案”中使用生命周期理论来评价不同能源方案的环境影响，还将生命 周期评价用于制定污染防治政策；能源部用生命周期评价来检查托管电车使用效 应和评价不同。在欧洲，生命周期评价已用于欧盟制定“包装和包装法”，比利 时政府 1993 年作出决定，根据环境负荷大小对包装和产品征税，其中确定环境 负荷大小采用的就是生命周期评价方法。丹麦政府和企业间的一个约定中也特别 包含了生命周期评价，并用 3 年时间对 10 种产品类型进行生命周期评价。 清洁生产、绿色产品、生态标志的提出和发展将会进一步推动生命周期评价 的发展。目前，各国政策重点从末端治理转向控制污染源、进行总量控制，这在
定程度上反映了现有法规制度无法单独承担对环境和公共卫生造成的危机,从 另一侧面也反映了生命周期评价将成为未来制定环境问题长期政策的基础。从某 角度看,生命周期评价反映了现有环境管理已转向向各类污染源最小化一排放 最小化一负面影响最小化的管理模式,这对实现可持续发展战略具有深远的意 义 五、生命周期评价的应用实例 1、建筑瓷砖的环境影响评价 我国是世界上最大的建材生产国。从资源的消耗到环境的损害,建材行业一 直是污染较严重的产业。为考察建材生产过程对环境的影响,用LCA方法评价 了某建筑瓷砖生产过程对环境的影响。该瓷砖生产线的年产量为30万m2,采用 连续性流水线生产。所需原料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添 加剂等,消耗一定的燃料、电力和水,排放出一定的废气、废水、废渣,其生产 工艺示意图见图6-1 配料 成形)□废气 球磨 干燥 加水 加热 搅拌 烧成 废水」(包装)[废渣 图6-1某瓷砖生产工艺示意图 在LCA实施过程中,首先是目标定义。对该瓷砖生产过程的环境影响评价 的目标定义为只考察其生产过程对环境的影响;范围界定在直接原料消耗和直接 废物排放,不考虑原料的生产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。 对该瓷砖生产过程的环境影响LCA评价的编目分析,主要按资源和能源消 耗、各种废弃物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、编目。如能耗可分 为加热、照明、取暖等过程进行编目;资源消耗则按原料配比进行数据分类;污 染物排放按废气、废水、废渣等进行编目分析。由于该生产过程排放的有害废气 量很小,主要是二氧化碳,故废气排放量可以忽略,而以温室效应指标进行数据 编目。另外,在该瓷砖生产过程中其他环境影响指标如人体健康、区域毒性、噪 声等也很小,因此在编目分析中也忽略不计 在环境影响评价过程中采用了输入输岀法模型,其输入和输出参数见图6-2 所示。其中输入参数有能源和原料,输出参数包括产品、废水、废渣,以及由二 氧化碳排放引起的全球温室效应
一定程度上反映了现有法规制度无法单独承担对环境和公共卫生造成的危机，从 另一侧面也反映了生命周期评价将成为未来制定环境问题长期政策的基础。从某 一角度看，生命周期评价反映了现有环境管理已转向向各类污染源最小化—排放 最小化—负面影响最小化的管理模式，这对实现可持续发展战略具有深远的意 义。 五、生命周期评价的应用实例 1、建筑瓷砖的环境影响评价 我国是世界上最大的建材生产国。从资源的消耗到环境的损害，建材行业一 直是污染较严重的产业。为考察建材生产过程对环境的影响，用 LCA 方法评价 了某建筑瓷砖生产过程对环境的影响。该瓷砖生产线的年产量为 30 万 m2，采用 连续性流水线生产。所需原料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添 加剂等，消耗一定的燃料、电力和水，排放出一定的废气、废水、废渣，其生产 工艺示意图见图 6-1。 图 6-1 某瓷砖生产工艺示意图 在 LCA 实施过程中，首先是目标定义。对该瓷砖生产过程的环境影响评价 的目标定义为只考察其生产过程对环境的影响；范围界定在直接原料消耗和直接 废物排放，不考虑原料的生产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。 对该瓷砖生产过程的环境影响 LCA 评价的编目分析，主要按资源和能源消 耗、各种废弃物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、编目。如能耗可分 为加热、照明、取暖等过程进行编目；资源消耗则按原料配比进行数据分类；污 染物排放按废气、废水、废渣等进行编目分析。由于该生产过程排放的有害废气 量很小，主要是二氧化碳，故废气排放量可以忽略，而以温室效应指标进行数据 编目。另外，在该瓷砖生产过程中其他环境影响指标如人体健康、区域毒性、噪 声等也很小，因此在编目分析中也忽略不计。 在环境影响评价过程中采用了输入输出法模型，其输入和输出参数见图 6-2 所示。其中输入参数有能源和原料，输出参数包括产品、废水、废渣，以及由二 氧化碳排放引起的全球温室效应
输入参数 输出参数 瓷砖 能源 由钢渣生产瓷砖 废渣 资源 的工艺过程 废水 全球温室效应 图6-2某瓷砖生产线的输入输出法评价模型 通过输入输出法计算,得到该瓷砖生产过程对环境的影响结果见图6-3,其 中图6-3(a)为能源和资源的消耗情况,图6-3(b)为对环境的影响。由图可见,该 瓷砖生产过程的能耗和水的消耗较大。由于采用钢渣为主要原料,这是炼钢过程 排放的固态废弃物,因此在资源消耗方面属于再循环利用,这对保护环境是有利 的生产工艺。 1825CJm2 kgm 105kgm21000gm2 好 能耗钢渣黏上其他水 瓷砖废渣废水温室效应 图6-3某瓷砖生产过程的环境影响LCA评价结果 另外,该工艺过程的废渣排放量较小,仅为0.5kg/m2。废水的排放量为30 kgm2,且可以循环再利用。相对而言,该工艺过程的温室气体效应较大,生产 lm2瓷砖要向大气层排放198kg二氧化碳,因此,年产量为30万m2的瓷砖向 空中排放的二氧化碳总量是相当可观的。 对LCA评价结果的解释,除上述的环境影响数据外,通过对该瓷砖生产过 程的LCA评价,提出的改进工艺主要有降低能耗、降低废水排放量、减少温室 气体效应影响等。 2、聚氨酯防水涂料生产过程的环境影响评价 全世界约有4万家涂料生产厂。包括乡镇企业在内,中国目前约有上万家 有一定规模的涂料厂也有几百家。由于髙能耗、低质量、污染环境、损害人体健 康等原因,急需采用先进技术改进生产工艺和相应的施工技术。而且在近几十年 内,建筑涂料行业将是我国材料应用的主要行业。因此,发展高档的环境兼容性
图 6-2 某瓷砖生产线的输入输出法评价模型 通过输入输出法计算，得到该瓷砖生产过程对环境的影响结果见图 6-3，其 中图 6-3(a)为能源和资源的消耗情况，图 6-3(b)为对环境的影响。由图可见，该 瓷砖生产过程的能耗和水的消耗较大。由于采用钢渣为主要原料，这是炼钢过程 排放的固态废弃物，因此在资源消耗方面属于再循环利用，这对保护环境是有利 的生产工艺。 图 6-3 某瓷砖生产过程的环境影响 LCA 评价结果 另外，该工艺过程的废渣排放量较小，仅为 0.5 kg/m2。废水的排放量为 30 kg/m2，且可以循环再利用。相对而言，该工艺过程的温室气体效应较大，生产 l m2 瓷砖要向大气层排放 19.8 kg 二氧化碳，因此，年产量为 30 万 m2 的瓷砖向 空中排放的二氧化碳总量是相当可观的。 对 LCA 评价结果的解释，除上述的环境影响数据外，通过对该瓷砖生产过 程的 LCA 评价，提出的改进工艺主要有降低能耗、降低废水排放量、减少温室 气体效应影响等。 2、聚氨酯防水涂料生产过程的环境影响评价 全世界约有 4 万家涂料生产厂。包括乡镇企业在内，中国目前约有上万家， 有一定规模的涂料厂也有几百家。由于高能耗、低质量、污染环境、损害人体健 康等原因，急需采用先进技术改进生产工艺和相应的施工技术。而且在近几十年 内，建筑涂料行业将是我国材料应用的主要行业。因此，发展高档的环境兼容性