LCA方法综述

8.2.1.1　LCA的基本思想

LCA使用系统的方法来评估人类活动的环境和社会经济影响，是目前使用最广泛的环境评估工具之一。生命周期被定义为产品在系统中连续的、相互关联的阶段，包括从原材料的获取或自然资源的生成到最终的处置。对于一个具体的产品而言，生命周期就是其从自然中来直至回到自然中去的全过程，也就是既包括制造产品所需要的原材料的采集、加工等生产过程，也包括产品储存、运输等流通过程，还包括产品的使用过程以及产品报废或处置等废弃后回归自然的过程，这些过程构成了一个完整的产品生命周期。在LCA过程中，在产品生命周期的每个阶段的能源和物质的投入都需要纳入考虑，并转换成相应的排放值。LCA方法基于生命周期思想，克服了传统评估产品的方法常局限于某一个过程的缺点，是衡量和评价产品全生命周期环境性能的独立工具。LCA方法通过考虑产品的整个生命周期并应用多种环境标准，避免了全生命周期不同阶段和不同环境问题之间的负担转移，同时有助于识别环境热点，便于消费者、生产者和政策制定者做出正确、有效决策。

8.2.1.2　LCA的目标和范围

LCA方法的第一步是确定目标和范围，包括确定研究的目标和范围、确立功能单位等内容。其中，LCA目标是LCA范围定义的基础。确定研究目的，即清楚地陈述此项LCA研究的应用意图和缘由，以及此次研究结果的预期使用对象。研究目标通常可以通过回答以下问题来确定：进行LCA的主要目的是什么？原因是什么？谁是目标受众？如何使用研究的主要发现？LCA的范围则定义了产品系统及其边界，确定了产品的主要功能，确定了功能单元，并设置了分配、截止等过程。此外，范围还明确规定了时间和地点、建模方法、假设和限制，在解释结果时需要考虑以上这些因素。功能单元是一个至关重要的元素，必须正确定义。系统边界则定义了LCA包含及排除的子流程或子系统，其应符合目标和范围的限定。系统边界内的每个单元过程可以在流程图中进行描述，这有助于理解产品系统及其过程或子过程之间的相互关联。系统边界的期望输出称为参考流，它是为实现功能单元中定义的某一功能而需要测量的输出，产品系统中所有的输入和输出都应该按比例放大到参考流中。

8.2.1.3　生命周期清单分析

生命周期清单（life cycle inventory，LCI）分析是指对一种产品、工艺过程或活动在其整个生命周期中的输入和输出进行汇编和量化的过程，其步骤包括数据收集、数据分配与计算和生成清单分析结果等。同时，生命周期清单分析还是重复迭代的过程，需要根据不同阶段的需求和实时要求对先前用来收集数据的程序做出相应的修改和调整，以确保满足研究目的。图8-19所示为LCI分析的操作过程。

图8-19　LCI分析的操作过程

在LCI分析中，数据的编译和建模应该与生命周期评价的目标和范围一致。LCI分析应使用目标和范围中设置的方法来计算清单结果，并将结果用于探讨对建模的潜在影响。在数据收集前需要做好准备工作，确定数据收集的范围及目标，并做好数据调查表，明确数据收集者、数据收集时间段、数据收集的详细解释、输入和输出参数及其数量等。在数据收集过程中，数据一般不是由从事生命周期评价的人员收集的，而是由被调查现场的员工收集的。数据收集的理想时间约为一年，数据收集应始于最重要的单元步骤，然后逐渐转移到不重要的步骤。在数据收集完成并开始处理前，应依据每个单元步骤或者生命周期阶段检查数据的有效性，检查方法包括在给定过程中比较质量和能量的平衡。在LCI分析中，数据常被分为前景数据和背景数据，前者是收集到的数据，而后者则是数据库中的数据。

在每个产品中，全部单元步骤的数据收集和查证都是为了使LCI分析更容易。对于各个单元步骤，还需要对相应的输入、输出物进行分配，而分配也是LCA最难的一个部分。在被研究产品体系中，分配是分割输入和输出流程的步骤。它也常被解释为一个分配行为，按比例分配被研究产品体系的单位步骤所产生的环境负荷。此外，值得指出的是，当一个产品体系的废弃物作为原料进入另一个产品体系时，分配处理两个邻近产品体系之间的环境负荷时，应将其归为废物循环。(www.xing528.com)

8.2.1.4　生命周期影响评价

生命周期影响评价（life cycle impact assessment，LCIA）将生命周期清单分析阶段的清单结果按照分辨识别出来的生态环境负荷影响类型进行划分，再根据该影响类型的特征化因子进行定量和（或）定性的评价及描述。生命周期影响评价将基本流程的清单结果转化为对人类健康、生态系统服务和自然资源等的影响。生命周期影响评价主要包括分类、特征化、标准化及分配权重四个步骤。其中，标准化和分配权重应被优先考虑，同时，这两个步骤在生命周期影响评价中是强制性步骤。

在生命周期影响评价中，范围、影响类型在分类步骤考虑，其包括全球变暖、臭氧层消耗、酸化、富营养化、光化学氧化剂形成、非生物资源消耗、人类毒性、生态毒性和固体废弃物。一旦生命周期影响评价研究的影响类型被选定，下一步就是连接生命周期清单参数到相应的基于因果关系的影响类型上。在进行特征化后，可开展标准化过程，它用相同影响类型的标准化参考分割一个产品体系的影响类型的描述值（描述影响）。一个标准化值（标准影响）是标准步骤的结果，产品体系中微小的影响表现为在标准化参考中定义的一个地理区域、一个已给时间段的一个已给影响种类。标准化能够进行清单数据和描述值的错误检查，为分配权重步骤提供一个起点。而分配权重则是一个分配相关重要性（也称为负荷）到影响类型中的过程。图8-20所示为生命周期影响评价过程。

图8-20　生命周期影响评价过程

8.2.1.5　生命周期解释说明

生命周期解释说明是LCA的最后一个阶段。解释说明是指对清单分析和影响评价结果进行系统整合，以透明的方式来分析结果，从清单分析和影响评价结果中识别最相关的过程或子系统，得到相应的结论，对研究的局限性做出解释，并针对这些不足提出相关建议，最后报告最终结果，为目标受众做出精准的决策提供科学依据。

8.2.1.6　敏感性和不确定性分析

自使用以来，LCA作为不同级别组织的决策支持工具发挥了突出作用。然而，用户也常常担心评估结果是否足够可靠。LCI分析和LCIA都存在不确定性，其中包括时间变异性、空间变异性，以及输入或建模参数、热化学处理选择、系统边界定义、分配程序、截断规则等的不确定性。明确不确定性有助于理解LCA结果的真实性。通过敏感性分析，可以评估改变输入参数对结果的影响程度。如果一个参数的微小变化会显著改变整个结果，那么LCA模型对该参数较为敏感。在使用LCA，尤其是对不同产品进行比较时，确认可能的错误来源以及敏感参数至关重要。