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1、生 命 周 期 评 价,清洁生产的主要分析工具,1 LCA的基本原则和总体框架,1.1 生命周期评价的基本原则 1 系统、充分地考虑产品系统从原材料获取直 至最终处置全部过程中的环境因素 2 研究的时间跨度和深度主要取决于所确定的目的和范围 3 研究的范围、假定、数据质量描述、方法、结果应具有透明性 4 LCA研究应讨论并记在数据来源，并予以明确、适当的交流,LCA的基本原则,5 LCA的研究意图规定了保密和保护产权的要求 6 方法学上要保证其开放性，以便能兼容新的科学发现和最新技术发展 7 对于向外公布比对论断的LCA研究要考虑一些具体要求 8 由于被分析系统生命周期各个阶段存在着折中的因素
2、和具体处理的复杂性，尚无法将LCA的结果转化成单一的综合得分或数字 9 LCA不存在统一的模式，应保持灵活性,2 生命周期评价的总体框架 LCA的总体框架由4个互相关联的部分组成。其中双箭头表示基础信息流，单箭头表示每阶段的结果解释,确定目标与范围,清 单 分 析,影 响 分 析,成 果 解 释,1.2.1 确定研究目的与范围,确定研究目的与范围是LCA的第一步 定义目的必须说明开展此项LCA的目的、原因和结果的可能应用领域，需要尽可能精确地确定目的和范围。 案例 干洗店的LCA，主要考虑干洗流程中氯代烯烃的排放问题，目的是减少其环境影响 狭义范围 终端控制、流程变化、溶剂替代 广义范围 可替
3、换的服务选项：存在大量只烫不干洗客户，提供单独熨烫，可减少排放；系统考虑则还有纺织品的性质与品种等问题,确定研究目的与范围 ,目标和范围的确定还应保证能够满足研究目的，包括定义所研究的系统、确定系统边界、说明数据要求、提出假设和限制等。 目的和范围设定要适当 设定过小，缺乏系统性和完整性，导致得出结论不可靠； 设定过大，增加很多工作量，延长时间。 实际工作中往往需要几次反复调整修改，才能最终确定目标和范围,关于目的,LCA目的是对一明确的产品或流程对环境的影响实施评价。在不同的条件下 的目的不同 在设计阶段，评价目的是对几种可选择的设计方案进行比较 在制造阶段，目的几位在此操作条件下对环境的最
4、小破坏和最小影响 对于系统存在多个执行者，还要有合作目的 目的最好能够量化，如“使污染物排放总量减少20%”，这样评价的结果会更有用，更容易操作,关于范围,在LCA中，确定范围十分重要。往往局限于某个生命阶段和局部的影响，实现LCA目的更容易实现。但如果忽略一些重要因素，结果报告将是片面的 确定评价范围，可以设问：为什么实施这项研究？结果有何用途？谁用？谁做？可获得的资料有哪些？需要怎样的细节水平？ 确定范围应考虑可用于分析的信息资源，已有大量重要数据可能造成资源事实过剩。如对于随身听的塑料选择就不必复杂分析。,生命周期范围,LCA评价范围按不同特性可分为五种类型 生命周期范围 产品生命周期包
5、括五个阶段 生命阶段 原材料获取。处于制造商直接控制范围之外 生命阶段 产品生产阶段，又称“门对门的分析”，从原材料入厂门到产品出厂门，是早期工业环境影响评价重点，注重内控, 生命周期范围,生命阶段 产品的包装运输阶段。把产品的包装纳入LCA 生命阶段 产品的使用或消耗阶段。关注产品在使用中的环境行为 生命阶段 产品的回收处理阶段。促进改进设计和原材料的选取，使之对环境和回收的产品价值最优 后三个阶段发展了制造业环境保护，从产品到服务，从摇篮到坟墓, 细节标准范围,一个困惑：LCA应该包括多少细节？有多少必要去描述痕量组分对环境的影响?现代科技产品中包含数百种材料、数千种组分，应评价多少材料和
6、组分，对实际工作关系很大 5%规则。实际工作中提出，对于对环境影响较轻，且在产品中所占比重少于5%的材料或组分，在评价中可以忽略。超过5%的输入材料或组分以及有重要影响的，即使低于5%也应全部计入。典型如机动车铅酸电池、汞、放射性材料等均不到5%，但必须计入, 自然生态系统范围,产品与生产系统与自然环境广泛存在交互影响。物资生产与环境生产衔接。 木材作燃料的系统，木材砍伐、运输和燃烧属于工业部分；木材的生长和剩余物的微生物分解属于自然部分。有些评价范围仅划定前者，有些扩大到后者。后者范围完整，但获取全面量化资料困难 生物降解是LCA范围中的一个生态问题：垃圾、废物、金属废弃，边缘到哪里？ 准确
7、性和综合性产生矛盾, 空间和时间范围,环境影响特征之一是效应可在时间和空间上产生极大延伸。 LCA的时空范围如何与之匹配？粉尘排放影响几km，酸雨影响数百km，臭氧层破坏达到50 km高空；导致光化学烟雾的排放仅有一两天影响，生态破坏需要几十年，全球气候变化需要几个世纪，造成LCA的计算时间划分难于统一 悖论1:造林固定CO2 木浆造纸 纸张焚烧或填埋产生CO2 ，贡献大还是损害大? 悖论2:消费品使用中消耗能源，因此越耐用越会对环境不利。, 范围的选择,界限的选择对LCA的时间规模、费用和可控制性有巨大影响。基本的原则是界限应当与行动目的一致 经验判断往往可作参考： 对便携式收音机的LCA不
8、必考虑对能源影响；评价手机则要考虑辐射影响。原因是既有科学依据，又有改进的机会。 常规污染物和持久性污染物有区别；局地性污染和跨国界转移性污染有区别,1.2.2 清单分析,LCA清单分析包括为实现特定的研究目的对所需要数据的收集。基本上是关于所研究系统的输入和输出数据清单 清单分析的主要用途是 有助于综合地认识相互关联的产品系统 确定研究目的与范围，界定待分析的系统并建立系统模型，收集数据并就清单分析结果编制报告 通过量化分析系统的能流、原材料和向气、水体和土地的排放 (环境输入、输出数据) ，建立该系统环境表现 (行为) 的基础线,清单分析概说,清单分析的用途还有 识别产品系统中输入、消耗、
9、排放最多的单元过程，以进行有目标的改进 提供用来帮助确定生态标志准则的数据 帮助制定备选政策方案（政府采购政策） 清单分析是一种定性描述系统内外物质流和能量流的方法。所有投入的原材料和能源作为输入，所有释放到环境中的物质作为输出，即可列出系统内外物质流和能量流的输入/输出清单,清单分析的单元,输 入 输 出,能 源,水,原料获取,制造、加工、方案制定,分配和运输,利用、再利用、维护,再循环,废弃物管理,污 水,烟尘、烟气,固体废物,其他废弃物,可用产品,清单分析的步骤,数据收集的准备 数据收集通常从建模开始，形成流程图解，描述每一个单元过程，列出与之相关的数据类型，编制计算单位数据。都是为建立
10、分析清单作准备 清单分析所需的一些数据是直接的、定量的数量型如原材料投入、水的消耗等 清单中还需要质量型信息，无论产品质量、设备质量还是相关的环境要素质量，都与最终总的环境影响直接有关。经济质量,过程和产品预算,材料预算的目的之一是为了加工过程 案例 化学清洗过程 系统的任何一个边界都存在物质平衡:进-出平衡、浸润-蒸发平衡、溶解-分离平衡,新溶剂,溶剂槽,溶剂清洗,滞留在 产品上,保留在 产品上,废物 处理,溶剂池,蒸发,过程和产品预算 ,根据平衡方程可以计算每一个界面上的物质、能量通量和转化率 根据过程框图、平衡关系、转化速率等可以计算出物质流、资金流、能量流，流失量、残留量排放量等直接指
11、标 也可以计算出转化率、排放率、流失率等相对指标 直接和间接指标都是与资源利用和环境影响有关的影响量,核算中的基本计算,转化率 转化率 = 参加反应的原料量/投入反应设备的原料量 x 100% 产 率 产率=生成目的产物消耗原料量/参加反应的原料量 x 100% 收 率 收率=转化率 x 产率=生成目的产物消耗原料量/投入反应设备的原料量 x 100%,分 配,问题的提出：同一生产系统可以生产多种产品，所产生的总的环境影响如何科学合理地分配到不同产品上，以进行各自相对独立的影响评价 案例 总 过 程 甲产品排放物 乙产品排放物,能 量 3109,能 量 2109,能 量 1109,水 600,
12、水 200,水 400,1600,1067,533,问题的提出：同一生产系统可以生产多种产品，所产生的总的环境影响如何科学合理地分配到不同产品上，以进行各自相对独立的影响评价 案例,1000,500,1000,500,30,100,10,20,67,7,10,33,3,功能单元,对于看似不同的单元进行比较时，要以完成同样功能为比较的基线统一可比性 一次性尿布与多次性尿布，评价节水。前者38片/周，后者68片/周。功能单元：每周消耗量 一次性纸杯热饮杯与陶瓷杯，评价材料消耗。前者一次用2个，后者反复使用。功能单元：一次使用个数 厚保温层冰箱与较薄保温层冰箱，评价节能。相同空间的使用效率。功能单元
13、：标准体积冷藏容量,生命周期影响评价,生命周期影响评价是对LCI得到的各种排放物对现实环境影响进行定性定量的评价,是LCA最重要的阶段。任务是确定产品系统的物质能量交换对其外部环境的影响，包括对生态系统、人体健康和其他方面的影响 评价环境影响是复杂的过程，理论上可以通过评价外因作用进行。 外因是清单分析中被确认有环境影响潜在趋势的因素，环境科学已经建立了环境与外因的作用与变化关系，如汽油发动机排放的铅,影响评价的阶段和方法,影响评价可以分为三个阶段：分类、特性化和评价。 分类：定性工作。分影响对象：人体健康、生态环境、资源、社会福利等四类，结合不同影响因子分类。 特性化：定量工作。环境影响的非
14、线性和复合性带来许多困难 评价：将分类并定量化的各种影响因子归结为一个综合指标 潜在趋势法负荷估计 剂量-效应法统计学方法,生命周期解释,生命周期解释是LCA的最终目的，是重要的成果阶段、应用阶段。通过对前三个阶段的一个或多个做出结论，并提出改进建议，从而改善产品过程的环境影响 理想化生命周期解释在前三个阶段完成之后进行。展望前景，提出建议。表现为两种方式：事先性的环境设计和事后性的污染控制 通过提出定性和定量的改进措施的实施：改变产品结构，更换材料和工艺，加强废弃物管理，高边消费方式等。再次进行清单分析和评价优化措施，持续改进,优先化表,面对大量机会和建议，不可能一次解决 列表对提出的改进建
15、议措施进行优化比较 比较原则 基本方法：专家评分 +33 技术可行性 是否存在技术上的困难 环境改善 从科学和社会两方面评估 经济利益 事实的净成本，要力争有正效益 消费者的影响 正面影响，吸引力与宣传 生产管理 对现有生产的影响,优化化图,当优化表建议措施条目多时，平列出来，难于比较和获得最重要的信息 优化范围图可以迅速分辨出优先权高低的建议。生产领域判断优先权高的准则：使用可循环利用的技术材料；运用可重复使用的包装材料；使用高效率加工转化技术与工艺等 优先化图是一种把建议分类分级的办法，纳入不同的优先范围域，然后直观判断优先权重程度,生命阶段优化图,把各个建议归纳到生命周期的五个不同阶段：
16、预生产、生产、产品运输、产品使用、生命终止。有些跨多个阶段 不同阶段的建议考虑角度不同，价值不同 影响阶段长短不同，价值不同,LCA报告的编制,报告的主要内容 基本情况 所确定的目的和范围 清单分析 生命周期解释 LCA的局限性 参加人员和单位，鉴定性评审报告，对建议的答复,2 生命周期清单分析,生命周期清单分析(Life Cycle Inventory LCI )是LCA中环境影响评价的基础，也可直接指导实际应用 LCI是对产品、工艺或活动等被研究系统在整个生命周期阶段资源、能源的使用与向环境排放废物的定量技术过程 清单分析包括数据的收集和计算程序，目的是对产品系统的有关输入和输出进行量化 LCI需要收集系统边界内每一单元过程中需要纳入清单的数据。数据分定性和定量两类,2.1清单分析的内容和目的
