生命周期评价
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关于LCA随着工业化的发展进入自然生态环境的废物和污染物越来越多,超出了自然界自身的消化吸收能力,对环境和人类健康造成极大影响。
同时工业化也将使自然资源的消耗超出其恢复能力,进而破坏全球生态环境的平衡。
因此人们越来越希望有一种方法对其所从事各类活动的资源消耗和环境影响有一个彻底、全面、综合的了解,以便寻求机会采取对策减轻人类对环境的影响。
目前生命周期评价(Life Cycle Assessment,简称LCA)就是国际上普遍认同的为达到上述目的的方法。
它是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具。
以LCA的定义出发,阐述LCA的技术框架及主要内容,进而提出将生命周期评价作为环境管理的有力工具,从而促进整个社会系统的可持续发展。
发展历史及现状生命周期评价的思想萌芽于20世纪60年代末到70年代初。
在这一时期,全球爆发了石油危机,人类意识到资源和能源的有限性,开始关注资源与能源的节约问题,最初LCA主要集中在分析产品的能源和资源消耗。
1969年,美国中西部资源研究所开展的可口可乐公司的饮料包装评价研究,被认为是生命周期评价研究的开始标志。
该研究旨在从最初的原材料采掘到最终的废弃物处理,进行全过程的跟踪与定量分析一次性塑料瓶和可回收玻璃瓶两方案对资源、能源和环境的影响,所采用的分析方法为当时已比较成熟的能源分析方法,也称之为资源与环境状况分析 (Resource and Environment Potential Assessment,简称REPA)。
与此同时,美国还开展了50多项REPA研究,欧洲一些国家也相继开展了类似的研究,如英国的BOUSTEAD咨询公司、瑞典的Sundstrom公司等,该阶段的主要特征为工业企业的内部决策行为、研究对象大多数为产品包装的废弃物问题。
20世纪70年代中期到80年代末期,生命周期评价方法论得到了较好的发展。
随着资源和能源问题不再如以前突出,其他环境问题也就逐渐进入人们的视野, LCA方法因而被进一步扩展到研究废物管理的研究,最早的事例之一是美国国家科学基金的国家需求研究计划,该项目采用类似于清单分析的“物料——过程——产品”模型,对玻璃、聚乙烯和聚氯乙烯等包装材料生产过程所产生的废物进行比较与分析。
然而,由于LCA缺乏统一的研究方法论,分析所需的数据经常也无法得到,实际上不能解决许多现实问题,导致工业界的研究兴趣逐渐下降;而学术界关于LCA的方法论研究仍在有条不紊地进行,欧洲和美国的一些研究和咨询机构依据 REPA 的思想进一步发展了废弃物管理的方法论,更深入地研究环境排放和资源消耗的潜在影响,如英国的 BOUSTEAD 咨询公司针对清查分析方法做了大量研究,奠定了著名的BOUSTEAD模型的理论基础;瑞士联邦“材料测试与研究实验室”开展了有关包装材料的项目研究,首次采用了健康标准评估系统,后来发展为临界体积方法。
20世纪80年代中期和90年代初, LCA研究得到快速的发展。
随着区域性与全球性环境问题的日益严重和全球环境保护意识的增强,推动了可持续发展思想的普及和可持续发展行动计划的兴起。
发达国家推行环境报告制度,要求对产品形成统一的环境影响评价方法和数据;一些环境影响评价技术,如对温室效应和资源消耗等的环境影响定量评价方法,为LCA方法学的发展奠定了基础。
1989年“荷兰国家居住、规划与环境部”针对传统的“末端控制”环境政策,首次提出了制定面向产品的环境政策,涉及到产品的生产、消费到最终废弃物处理的所有环节,并对产品整个生命周期内的所有环境影响进行评价。
荷兰政府历时三年开展了“荷兰废物再利用研究”,该研究的大量研究成果,尤其是1992年出版的研究报告“产品生命周期环境评价”,奠定了后来 SETAC 方法论的基础,即 1993 年 SETAC 出版的“生命周期评价纲要: 实用指南”报告,为生命周期评价方法提供了基本技术框架,成为生命周期评价方法论研究的里程碑。
20世纪90年代初期以后,由于欧洲和北美 SETAC 以及欧洲生命周期评价发展促进委员会 (Society for Promotion of Life-cycle Assessment Development , 简称 SPOLD )的大力推动, LCA 方法在全球范围内得到较大规模的应用。
国际标准化组织制定和发布了关于 LCA 的 ISO 14040 系列标准。
同时,各种 LCA 软件和数据库纷纷推出,促进了 LCA 的全面应用。
LCA 在许多工业行业中取得了很大成功,并在决策制订过程中发挥重要的作用,已经成为产品环境特征分析和决策支持的有力工具。
LCA的定义以前LCA是Life Cycle Analysis的缩写,但在SETAC、美国环境保护署和ISO是使用的术语中, LCA代表的是Life Cycle Assessment,Assessment 带有更多的定量的含义。
在欧洲和日本,经常用"Ecobalance"代替LCA,表达完全相同的意思。
LCA的中文名称为“环境协调性评价”,也有的根据英文字面名称翻译为“生命周期评价"或"寿命周期评价"。
由于LCA方法本身的复杂性和历史承袭的原因以及实施LCA的目的不尽相同,对LCA的概念和方法历来有着不同的理解,甚至在SETAC和ISO的文件中, LCA的定义也在不断地修改和变化。
但随着研究的深入发展,特别是ISO进行的标准化工作,使得LCA方法已经逐步明确并定型。
在1993年SETAC的LCA定义中, LCA被描述成这样一种评价方法:①通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗、废弃物排放,评估其造成的环境负担;②评价这些能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响;③辨别和评估改善环境(表现)的机会。
LCA的评估对象可以是一个产品、处理过程或活动,并且范围涵盖了评估对象的整个寿命周期,包括原材料的提取与加工、制造、运输和分发、使用、再使用、维持、循环回收,直到最终的废弃。
LCA定义的英文原文Life Cycle Assessment is a process to evaluate the environmental burdens associated with a product,process,or activity by identifyingand quantifying energy and materials used and wastes released to the environment;to assess the impact of those energy and material uses and releases to the environment;and to identify and evaluate opportunities to affect environmental improvements.The assessment includes the entire life cycieoftheproduct,process,oractivity,encompassing extracting and processing raw materials;manufacturing,transportation and distribution;use,re-use,maintenance;recycling,and final disposal 在1997年ISO制订的LCA标准(IS014040)中也给出了一系列相关概念的定义: LCA是对产品系统在整个寿命周期中的(能量和物质的)输入输出和潜在的环境影响的汇编和评价。
这里的产品系统是指具有特定功能的、与物质和能量相关的操作过程单元的集合,在LCA标准中,"产品"既可以指(一般制造业的)产品系统,也可以指(服务业提供的)服务系统;寿命周期是指产品系统中连续的和相互联系的阶段,它从原材料的获得或者自然资源的产生一直到最终产品的废弃为止。
ISO定义的英文原文Life Cycle Assessment:Compilation and evaluation of the inputs,outputs and the potential environmental impacts Of a product system throughout its life cycle.Product System:Collection of materially and energetically connected unit-processes which performs one Or more defined functions.(NOTE:In this International Standard,the term"product"usedalone not only includes product systems but can also include service systems.) Life Cycle:Consecutive and inter-linked stages of a product system,from raw material acquisition or generation of natural resources to the final disposal.LCA的原则从SETAC和ISO的定义可以看到, LCA的定义发生了明显的变化,但一些基本的思想和方法保留和固定了下来。
我们可以从LCA的评估对象、方法、应用目的、特点等几个方面去理解LCA的概念及原则。
LCA的评估对象ISO定义了LCA的评估对象是产品系统或服务系统造成的环境影响(其实服务也是一种抽象的产品),而不是评估空间意义上的环境的质量,这与环境科学中的环境质量评估有着根本区别。
另外,LCA方法着眼于产品生产过程中的环境影响,这与产品质量管理和控制等方法也是完全不同的。
其次,LCA的评估范围要求覆盖产品的整个寿命周期,而不只是产品寿命周期中的某个或某些阶段。
生命周期(LifeCycle)的概念是LCA方法最基本的特性之一,是全面和深入地认识产品环境影响的基础,是得出正确结论和做出正确决策的前提。
也正是由于他在整个方法中的重要性,这个方法才以LifeCycle来命名。
评估对象的角度来说,LCA是一种评价产品在整个寿命周期中造成的环境影响的方法。
LCA方法的思路与步骤LCA评价产品环境影响的主要思路是:通过收集与产品相关的环境编目数据,应用LCA定义的一套计算方法,从资源消耗、人体健康和生态环境影响等方面对产品的环境影响做出定性和定量的评估,并进一步分析和寻找改善产品环境表现的时机与途径。