低碳生产模式的生命周期评价技术框架与实施步骤

传统的环境影响评价和治理方式仅局限于单一的生产过程及污染介质，不能满足环境保护的要求，甚至由于污染在不同生产过程或介质间的转嫁而得到适得其反的结果，但生命周期评价方法则是首先通过辨识、量化整个生命周期阶段中物质、能量的消耗及环境排放，然后评价这些消耗和排放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影响的机会，其基本思想框架如图4-1所示。

图4-1 生命周期评价的基本思想

由图4-1可见，生命周期评价通过研究整体生产行为与环境的相互作用来解决日益严重的环境问题，这成为许多发达国家评价和解决环境问题、制定工业发展战略的首选指导工具。有关其应用的研究已覆盖整个工业社会，涉及工业产品及生产工艺的设计、评价、改善及环境政策制定等诸多方面。

按照国际环境毒理与化学学会（SETAC）1993年发布的《生命周期评价纲要：实用指南》，生命周期评价的基本结构归纳为确定目标与范围（Goal Defini-tion and Scoping）、清单分析（Inven-tory Analysis）、影响评价（Impact As-sessment）和改善评价（Improvement Assessment）四个部分，并可描述成四个相互关联部分组成的三角形模型，如图4-2所示。

图4-2 生命周期评价基本结构（SETAC 1993）

1997年，国际标准化组织将生命周期评价的实施分为目标与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解析四个步骤，如图4-3所示。

图4-3 生命周期评价实施步骤（ISO 14040：1997）

其中，目标与范围的确定是生命周期评价的第一步，也是最关键的部分，包括确定研究目标与范围、功能单位及保证研究质量的程序等，其具体内容如图4-4、图4-5所示。

图4-4 生命周期评价目标确定示意图

图4-5 生命周期评价范围确定示意图(www.xing528.com)

由于生命周期评价是一个不断反复的过程，在数据和信息的收集过程中，可能修正预先界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。

生命周期评价的第二步是清单分析，旨在对一种产品、工艺过程或活动在其整个生命周期内的能量、原材料耗用量以及污染物排放量的客观量化。目前，清单分析的理论和方法相对比较成熟，其中最权威的是美国国家环保局于1993年发表的研究报告《生命周期评价：清单分析的纲要与原则》。清单分析的简化程序如图4-6所示。

图4-6 简化的清单分析示意图

进行清单分析是一个反复的过程，当取得了一批数据，并对系统有进一步的认识后，可能会出现新的数据要求，或者发现原有的局限性，因而要求对数据收集程序做出修改，以适应研究目的。

生命周期评价的第三步是环境影响评价，它是生命周期评价的核心内容，也是难度最大的部分，旨在对清单阶段所辨识出来的环境负荷影响进行定量、定性的描述与评价，包括对生态系统、人体健康及其他方面的影响。

目前，尽管如何开展环境影响评价仍处于探讨阶段，尚未达成各方都认可的共识，但国际环境毒理与化学学会（SETAC）和国际标准化组织（ISO）已经确定了“三步走”模型，即影响分类（Classification）、特征化（Characterization）和量化（Valuation），如图4-7所示。

图4-7 生命周期影响评价框架

影响分类是将从清单分析中得来的数据归到不同的环境影响类型。影响类型通常包括资源消耗、生态影响和人类健康三个大类。环境污染物评价指标可划分为以下九类：不可再生的原料消耗（ADP）、不可再生的能源消耗（EDP）、温室效应（全球变暖潜势，GWP）、臭氧层的破坏（臭氧消耗潜值，ODP）、生物体的损害（ECA）、环境酸化（AP）、人类健康损害（CHT）、光化学氧化物生成（POOP）、氮化作用（NP）。

在每个大类下又包含有许多亚类，如在生态影响这一大类下包括全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾、水体富营养化、淤泥、水中废物、栖息地改变、土壤致密性、离子辐射和噪声等亚类。另外，一种具体类型可能会同时具有直接和间接两种影响效应。生命周期各阶段所使用的物质和能量以及排放的污染物经分类整理后，可作为胁迫因子。在定义具体影响类型时，应该关注相关的环境过程，这样有利于尽可能地根据这些过程的科学知识来进行影响评价。

特征化，即按照影响类型建立清单数据模型。特征化是分析与定量中的一步，这里可能将每一种影响大类中不同影响类型汇总，但必须以环境过程的有关科学知识为基础。它所开发的模型将生命周期评价提供的数据和其他辅助数据，转译成描述影响的叙词（Descriptor）。例如，影响全球变暖潜力的因子有CO₂、CO、CH₄等温室气体，通常采用CO₂作为标准对其他因子进行归并，最终用CO₂表示全球变暖影响的大小。即对清单分析中所获得的数据进行文字表述，以便于对分类中选定的应激因子进行评价。目前，国际上使用的特征化模型主要有负荷模型、当量模型、固有的化学特征模型、总体暴露（Exposure）-效应模型、点源（Site-Specific）暴露-效应模型。特征化阶段的更进一步发展是对其一给定区域的实际影响量进行归一化，这样做是为了增加不同影响类型数据的可比性，然后为下一步的量化评价提供依据。

量化即加权，在特定情况下且仅当有意义时，将结果进行合并。量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重，以便能够得到一个数字化的可供比较的单一指标。对在不同领域内（如气候变化、臭氧层空洞）的影响进行横向比较，其目的都是为了获得一套加权因子，使评价过程更具客观性。数据标准化反映了各种环境影响类型的相对大小。然而，不同的影响类型经标准化后可能得出相同的数值，但这并不意味着它们的潜在环境影响一样，因此需要对不同影响类型的重要性进行排序，即赋予权重。将各种不同的影响类型综合为单一指标，从而对不同产品、产品系统或处理方案的环境影响进行比较。对于具体赋值方法，国际上尚无统一标准。

改善评价是指系统地评估在产品、工艺、活动的整个生命周期内削减能源、原材料使用量及环境释放的需求与机会。这种分析包括定量和定性的改进措施，如改变产品结构、重新选择原材料、改变制造工艺和消费方式及废弃物管理等。为了使每个功能单位的环境性能都得到改善，产品和过程的投入、产出及对环境的产出都要评价。环境性能能否得到改善，要依赖于清单分析、影响评价或两者的结合。改善的机会也应该被评价以确保它们不产生额外的影响而削弱了提高改善的机会。