[科普中國]-生命周期分析

基本內(nèi)容

在LCA是眾多定義中，以國際標準化組織（ISO）、國際環(huán)境毒理學(xué)和化學(xué)學(xué)會（SETAC）、歐洲聯(lián)盟的定義最具權(quán)威。ISO定義為：匯總和評估一個產(chǎn)品（或服務(wù)）體系生命周期間的所有投入及產(chǎn)出對環(huán)境造成的和潛在的影響的方法；SETAC定義為：通過對能源、原材料消耗及污染排放的識別與量化來評估有關(guān)一個產(chǎn)品的過程或活動的環(huán)境負荷的客觀方法；歐盟定義為：基于對產(chǎn)品生產(chǎn)過程活動從原材料獲取到其最終處置的調(diào)查，定量評估產(chǎn)品的環(huán)境負荷的方法。以上定義共同反映了LCA的一個核心：對產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)“從搖籃到墳?zāi)埂钡恼麄€生命過程造成的所有環(huán)境影響的全面分析和評估。2

LCA一般分為四個階段：

1、確定分析的目的與范圍

2、清單分析 (life cycle inventory，LCI)

3、影響評價

4、生命周期解釋。

目的與范圍確定整個研究的基本框架，確立并定義另外三部分的相互關(guān)系，并決定后續(xù)階段的進行及LCA最終結(jié)果。整個過程一般有9個方面的內(nèi)容：研究的理由、研究的應(yīng)用意圖、預(yù)期的交流對象、研究范圍的修改及論證、研究范圍的功能、系統(tǒng)邊界、數(shù)據(jù)類型、輸入輸出初步選擇準則以及數(shù)據(jù)質(zhì)量要求，一般只需確定4個方面：LCA研究的應(yīng)用意圖、預(yù)期的交流對象、研究范圍及LCA研究的系統(tǒng)邊界。

清單分析生命周期清單分析，既是生命周期評價（life cycle assessment,LCA）中環(huán)境影響評價的基礎(chǔ)，也可直接指導(dǎo)實踐應(yīng)用。生命周期評價中的清單分析是對產(chǎn)品，工藝過程或活動等研究系統(tǒng)整個生命周期階段，資源和能源的使用及向環(huán)境排放廢物進行定量的技術(shù)過程。

清單分析是LCA研究的核心環(huán)節(jié)，也是研究最成熟的一個階段。2其主要流程有數(shù)據(jù)的收集與確認，數(shù)據(jù)與單元過程的關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)與功能單位的關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)的合并，系統(tǒng)邊界的修改以及數(shù)據(jù)的反饋，最后完成清單。

影響評價影響分析評價是在完成目標界定及清單分析后開展的又一部分工作，通常采用一定的計算模型將LCI過程得到的產(chǎn)品生命周期中的各種環(huán)境數(shù)據(jù)分類、指標化后再評估。其目的是根據(jù)清單分析后提供的物料、能源消耗數(shù)據(jù)以及各種排放數(shù)據(jù)對產(chǎn)品所造成的環(huán)境影響進行評估，即實質(zhì)上是對清單分析的結(jié)果進行定性或定量排序的一個過程。其是LCA的核心內(nèi)容，也是難度最大的部分。

國際通常采用的評價方法基本上可分為兩大類：“環(huán)境問題法”和“目標距離法”。前者著重于環(huán)境影響因子和影響機理，對各種環(huán)境干擾因素采用當量因子轉(zhuǎn)換而進行數(shù)據(jù)標準化和對比分析；后者則偏向于影響后果，用某種環(huán)境效應(yīng)的當前水平與目標水平（標準或容量）之間的距離來表征某種環(huán)境效應(yīng)的嚴重性。

影響評價在建立模型前一般要進行三個處理過程，即分類、特征化和量化。分類將LCI中的輸入和輸出數(shù)據(jù)歸到不同的環(huán)境影響類型，特征化則是把每一個影響類目中的不同物質(zhì)轉(zhuǎn)化為何匯總成為統(tǒng)一的單元，量化是確定不同環(huán)境影響類型的相對貢獻大小或權(quán)重，即依據(jù)獲取的環(huán)境影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的環(huán)境影響模型中的無量綱環(huán)境指標，據(jù)此期望得到總的整體環(huán)境影響水平。

生命周期解釋生命周期解釋的目的是根據(jù)LCA的前幾個階段或LCI的研究發(fā)現(xiàn)，以透明的方式來分析結(jié)果、形成討論、解釋局限性、提出建議并報告生命周期解釋的結(jié)果。生命周期解釋具有系統(tǒng)性、重復(fù)性的特點，階段包含3個要素：識別、評估和報告。最終根據(jù)研究目的和范圍提供對LCA或LCI研究結(jié)果易于理解的、完整的和一致的說明。

生命周期分析方法是該區(qū)域與全球環(huán)境的影響比量化、對全球環(huán)境的改善起到了積極的作用，近年來溫室效應(yīng)越發(fā)嚴重。因此生命周期分析的結(jié)果，全球氣候變暖指數(shù)（ GWP值，二氧化碳量換算）越發(fā)重要性的世界各國所矚目。

LCA的歷史生命周期分析（LCA），有時也稱為“生命周期評價”、“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)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，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)。雖然當時對LCA的研究仍局限于少數(shù)科學(xué)家當中，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。

工藝設(shè)施分析生命周期分析表明，除了要把建設(shè)處理效果好的廢水和污泥處置設(shè)施作為控制水污染的重要環(huán)保對策之外，還必須考慮廢水處理廠整個生命周期內(nèi)在其他方面所產(chǎn)生的重要環(huán)境影響，這涉及設(shè)施的設(shè)計、材料和能源的獲取、施工過程、運行管理和報廢拆除的全過程，將技術(shù)、經(jīng)濟、社會和心理等因素與環(huán)境保護聯(lián)系起來。因此，LCA除了在評價廢水處理設(shè)施產(chǎn)生的環(huán)境污染和生態(tài)影響的同時，考慮設(shè)施的資源和能源消耗水平，還將資源消耗和污染排放與全球環(huán)境問題聯(lián)系起來，以全面揭示一種工藝設(shè)施方案的優(yōu)缺點。1