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生态环境材料第三章第1页，本讲稿共50页1 1、质量判据质量判据：材料的质量则是能否制造有用器件的先决条件。材料的质量则是能否制造有用器件的先决条件。因此因此,质量是材料的一个重要技术判据。质量是材料的一个重要技术判据。由于性能或功能是所由于性能或功能是所有材料的共同要求有材料的共同要求,有时将质量判据简称为性能判据。有时将质量判据简称为性能判据。没有性没有性能判据就没有人类所需材料的存在价值能判据就没有人类所需材料的存在价值。2 2、经济判据经济判据：以最少的以最少的投投入得到最大的经济利益入得到最大的经济利益,是人类所是人类所追求的目的追求的目的,也是材料的经济判据。也是材料的经济判据。3 3、资源判据资源判据：单位重量或单位单位重量或单位体积体积的材料由最少的资源量构的材料由最少的资源量构成或尽量多的由可再生资源构成。成或尽量多的由可再生资源构成。利用资源判据一方面利用资源判据一方面要要大力大力开发材料再生循环设计技术开发材料再生循环设计技术,尽量减少资源消耗尽量减少资源消耗,延缓资源枯延缓资源枯竭速度和进度竭速度和进度,另一方面还需另一方面还需研究材料的分离技术研究材料的分离技术,提高材料提高材料的再生循环能力的再生循环能力。第2页，本讲稿共50页 4 4、能源判据能源判据：要求在材料的寿命周期循环中用最少的能耗获要求在材料的寿命周期循环中用最少的能耗获得最大效益得最大效益,而且要求逐步用可再生能源、用自然能等取代目前而且要求逐步用可再生能源、用自然能等取代目前大量使用的矿物能源。大量使用的矿物能源。一方面可减少污染物的排放一方面可减少污染物的排放,另一方面达另一方面达到经济可持续发展。到经济可持续发展。5 5、环境判据环境判据：在材料的生产和使用中重视三废的产生、排放在材料的生产和使用中重视三废的产生、排放和处置和处置,遵守国际和国家的环境保护法令。遵守国际和国家的环境保护法令。第3页，本讲稿共50页表表3-1 3-1 各种各种材料的力学性能和能耗材料的力学性能和能耗 注注:表中表中b b=P/=P/b,G=P/G,G=P/G,-1-1=P/=P/-1-1 材料力学性能/MPa能耗(P)/kWhkg-1能耗(P)/kWhm-3单位体积m3及单位强度MPa的能耗kWhbG-1bG-1铸铁件400450001504.016.029.2116.8732920.652.60194776EN1易切削钢3607700019316.0125.6348.91.63650.7EN24NiCrMo钢10007700049516.0125.3125.31.63253.1304不锈钢板5108600025032.0252.8495.72.941011.260Cu/40Zn板4003730014027.6230.7564.36.051612.1铝板300260009081.0218.7729.08.412430.0杜拉铝板5002600018081.0218.7437.48.411215.0镁合金棒19017500950115.0195.51028.911.172057.96Al-4V钛棒96045000450200884.0920.819.641964.4尼龙66A-100棒8628502045.051.3596.518.002565.0PVC(R)板50168012.527.538.572022.923080.0钢筋水泥梁3810000233.157.56198.90.76328.7玻璃10030000-3.308.2582.50.28-硬木材14450060.50.3625.70.0860.0软木材5200030.50.2856.00.1493.3第4页，本讲稿共50页二、二、常见的环境指标及其表达方法常见的环境指标及其表达方法 1 1、能源评价法能源评价法：在材料的生产过程中在材料的生产过程中,单纯用所耗能源的单纯用所耗能源的多少来衡量材料对环境的影响。多少来衡量材料对环境的影响。举例来说举例来说,如生产同样如生产同样 1t 1t重的重的钢、钢、铝、水泥材料时铝、水泥材料时,分别要消耗掉分别要消耗掉31.831.8、36.736.7、142.4 142.4 百万百万焦耳的能量焦耳的能量,显然生产水泥对环境影响要比生产钢、铝时对环境显然生产水泥对环境影响要比生产钢、铝时对环境影响要大。影响要大。2 2、环环 境境 影影 响响 因因 子子 评评 价价 法法(environmental environmental assessment assessment factor factor EAF)EAF)：将将在在生生产产某某种种产产品品时时对对环环境境影影响响各各种种因因素素给给以以综综合合考考虑虑的的方方法法,EAF=FEAF=F资资源源、能能源源、污污染染物物、生生物物影影响响、区区域域作作用用 第5页，本讲稿共50页 3 3、环环境境负负荷荷单单位位法法(environmental environmental load load unit,unit,ELU)ELU)：指指每生产一个单位的产品时每生产一个单位的产品时(如如 1kg),1kg),它的它的EAF EAF 值的大小。值的大小。表表3 32 2 某些材料的环境负荷单位比较某些材料的环境负荷单位比较材料ELU/kg材料ELU/kg铁O.38锡4200锰21.0钴12300铬22.1铂42000000钒42铑42000000铅363石油0.163镍700煤0.1钼4200第6页，本讲稿共50页 4 4、生生态态指指数数（eco-pointeco-point，EPEP）：指指对对某某一一过过程程或或产产品品,根根据据其其污污染染物物产产生生的的量量及及其其他他环环境境作作用用的的大大小小,综综合合计计算算出出该该产产品品或或过过程程的的生生态态指指数数,判判断断其其对对环环境境影影响响程程度度,如如依依据据此此种种方方法法求求算算的的玻玻璃璃生生态态指指数数为为148,148,而而在在同同样样条条件件下下,聚聚乙乙烯烯的的生生态态指指数数为为220,220,显然后者要比前者环境影响要大许多。显然后者要比前者环境影响要大许多。5 5、环环境境商商值值(EQ)(EQ)：环环境境商商值值是是综综合合考考虑虑废废弃弃物物的的排排放放量量和和废废弃弃物物在在环环境境中中的的毒毒性性行行为为,用用以以评评价价各各种种生生产产对对环环境境的的影影响响。EQ EQ 值越大值越大,废弃物对环境污染越严重废弃物对环境污染越严重。EQ=EEQ=EQ,Q,式式中中:E:E 为为每每生生产产 1kg 1kg 期期望望产产品品的的同同时时产产生生的的废废物量物量,E=,E=废物量废物量/产品质量产品质量；Q Q为废物对环境的毒性。为废物对环境的毒性。第7页，本讲稿共50页 6 6、生生态态因因子子法法(eco-indicatoreco-indicator，ECOI)ECOI)：主主要要考考虑虑材材料料生生产产时时对对环环境境影影响响的的影影响响量量（environmental environmental impact,EIimpact,EI）与与材材料料在在使使用过程中的用过程中的使用或服务使用或服务性能性能（service performance,SPservice performance,SP）。）。ECOI=ECOI=（EIEI）/(SP)/(SP)对对环环境境的的影影响响包包括括资资源源消消耗耗、能能源源消消耗耗、排排放放的的污污染染物物(如如废废水水、废废气气、废废渣渣等等)加加上上由由污污染染物物所所引引发发的的一一些些环环境境效效应应,如如温温室室效效应应、区区域域毒毒性性水水平平,甚甚至至噪噪声声等等因因素素；材材料料的的使使用用性性能能包包括括强强度度、韧韧性性、热热膨膨胀胀性性、电电导导率率、电电极极电电位位等等力力学学、物物理理和和化化学性能学性能等等。7 7、生生命命周周期期评评价价法法 (LCA)(LCA)：核核心心是是对对材材料料及及产产品品从从制制造造、使使用用到到回回收收、废废弃弃物物处处理理的的全全过过程程中中的的环环境境影影响响或或环环境境负负荷荷进进行行综综合合评评估估的的方方法法。该该法法也也称称为为从从摇摇篮篮到到坟坟墓墓的的评评价价方方法法。产产生生于于2020世纪世纪9090年代年代。第8页，本讲稿共50页矿物开采、原材料加工和冶炼、材料半成品加工、产品生产使用等各个环节都会向我们居住的地球或大气层排放污染物。第9页，本讲稿共50页第第二二节节LCA方法的起源与方法的起源与概念概念一、一、LCALCA的起源的起源 LCALCA起源于起源于2020世纪世纪6060年代化学工程中应用的年代化学工程中应用的“物质能量流平物质能量流平衡方法衡方法”，对产品生产和使用过程中的物质或能量的使用和消耗，对产品生产和使用过程中的物质或能量的使用和消耗进行平衡计算。到进行平衡计算。到2020世纪世纪8080年代，年代，欧美从事工艺研究和环境评价欧美从事工艺研究和环境评价的一些大学和顾问公司研究并发展了这一方法，把的一些大学和顾问公司研究并发展了这一方法，把“物质能量物质能量流平衡方法流平衡方法”引入到工业产品整个寿命周期分析中，引入到工业产品整个寿命周期分析中，以分析工艺以分析工艺过程的各个环节，即从原材料提取、制造、运输与分发、使用、过程的各个环节，即从原材料提取、制造、运输与分发、使用、循环回收，直至废弃的整个过程对环境的综合影响。循环回收，直至废弃的整个过程对环境的综合影响。该分析方法该分析方法也被称谓也被称谓“从摇篮到坟墓从摇篮到坟墓”(from cradle to grave)(from cradle to grave)的生命周期的生命周期评价技术评价技术。第10页，本讲稿共50页 生命周期的生命周期的概念，在不同的研究机构和企业中使用了概念，在不同的研究机构和企业中使用了不同的名不同的名称，称，例如，例如，环境设计（环境设计（design for the environment）、环境意）、环境意识设计与制造识设计与制造(environmentally conscious design and manufacturing)、绿色设计、绿色设计(green design)、寿命全程没计、寿命全程没计(life cycle design)、产品责任意识、产品责任意识(product responsibility)、环境质量设计、环境质量设计(environmental quality)、产品完整性设计、产品完整性设计(product integrity)等等。等等。第11页，本讲稿共50页 LCALCA作作为为正正式式的的环环境境评评价价术术语语是是由由国国际际环环境境毒毒理理和和化化学学学学会会(Society(Society of of Environmental Environmental toxicology toxicology and and Chemistry,SETAC)Chemistry,SETAC)在在19901990年年8 8月月提提出出的的，并并且且给给出出了了LCALCA的的三三要要素素，为为LCALCA构构筑筑了了基基本本框框架架。其其后后,国国际际标标准准化化组组织织(International(International Standardization Standardization Organization,ISO)Organization,ISO)开开展展了了大大量量的的研研究究工工作作，将将LCALCA方方法法在在全全世世畀畀范范围内进行了标准化的推广。围内进行了标准化的推广。二、二、LCA LCA 的基本概念的基本概念 所所谓谓生生命命周周期期 (life(life cycle)cycle)：又又称称为为生生命命循循环环或或寿寿命命周周期期,是是指指产产品品从从自自然然中中来来再再回回到到自自然然中中去去的的全全部部过过程程,即即从从“摇摇篮篮到到坟坟墓墓”(from(from cradle cradle to to grave)grave)的的整整个个生生命命周周期期各各阶阶段段的的总总和和,具具体体包包括括从从自自然然中中获获取取最最初初的的资资源源、能能源源,经经过过开开采采、原原材材料料加加工工、产产品品生生产产、包包装装运运输输、产产品品销销售售、产产品品使使用用、再再使使用用以以及及产产品废弃处置等过程品废弃处置等过程,从而构成了一个完整的物质转化的生命周期。从而构成了一个完整的物质转化的生命周期。第12页，本讲稿共50页图图31材料从摇篮到坟墓的一般流程材料从摇篮到坟墓的一般流程生命周期评价生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)(Life Cycle Assessment,LCA)方法又称为环方法又称为环境协调性评价、生命周期评估、寿命周期评价等境协调性评价、生命周期评估、寿命周期评价等,第13页，本讲稿共50页SETACSETAC的的定定义义：LCA LCA 是是通通过过确确定定和和量量化化相相关关的的能能源源、物物质质消消耗耗、废废弃弃物物排排放放，来来评评价价某某一一产产品品、过过程程或或事事件件的的环环境境负负荷荷，并并定定量量给给出出由由于于使使用用这这些些能能源源和和材材料料对对环环境境造造成成的的影影响响；通通过过分分析析这这些些影影响响，寻寻找找改改善善环环境境的的机机会会；评评价价过过程程应应包包括括该该产产品品、过过程程或或事事件件的的寿寿命命全全程程分分析析，包包括括从从原原材材料料的的提提取取与与加加工工、制制造造、运运输输和和分分发发、使使用用、再再使使用用、维维持持、循循环环回回收收、直直至至最最终终废废弃弃在在内内的的整整个个寿命循环过程。寿命循环过程。19931993年。年。ISOISO的的定定义义：LCA LCA 是是对对某某一一产产品品系系统统在在整整个个寿寿命命周周期期中中的的输输入入、和和环环境境影影响响进进行行评评价价。这这里里的的产产品品系系统统是是指指具具有有特特定定功功能能的的、与与物物质质和和能能量量相相关关的的操操作作过过程程单单元元的的集集合合，该该产产品品系系统统既既包包括括产产品品的的生生产产过过程程，也也包包括括服服务务过过程程。寿寿命命周周期期是是指指产产品品系系统统中中连连续续的的和和相相互互联联系系的的阶阶段段，从从原原材材料料的的获获得得或或天天然然资资源源的的投投入入一一直直到到最最终终产品的废弃为止。产品的废弃为止。19971997年。年。第14页，本讲稿共50页SETAC给出的LCA的定义：LCAisaprocesstoevaluatetheenvironmentalburdensassociatedwithaproduct,process,oractivitybyidentifyingandquantifyingenergyandmaterialsusedandwastesreleasedtotheenvironment;toassesstheimpactofthoseenergyandmaterialusesandreleasestotheenvironment;andtoidentifyandevaluateopportunitiestoaffectenvironmentalimprovements.Theassessmentincludestheentirelifecycleoftheproduct,process,oractivity,encompassingextractingandprocessingrawmaterials;manufacturing,transportationanddistribution;use,reuse,maintenance,recycleandfinaldisposal.第15页，本讲稿共50页最最近近的的关关于于LCALCA的的定定义义:所所谓谓生生命命周周期期评评价价技技术术是是一一种种评评价价某某一一过过程程、产产品品或或事事件件从从原原料料投投入入、加加工工制制备备、使使用用到到废废弃弃的的整整个个生生态态循循环环过过程程中中环环境境负负荷荷的的定定量量方方法法。具具体体地地说说，LCALCA是是指指用用数数学学物物理理方方法法结结合合实实验验分分析析对对某某一一过过程程、产产品品或或事事件件的的资资源源、能能源源消消耗耗、废废物物排排放放、环环境境吸吸收收和和消消化化能能力力等等环环境境负负担担性性进进行行评评价价，定定量量确确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。生生命命全全程程评评价价法法是是评评价价材材料料的的环环境境负负荷荷的的一一种种主主要要方方法法。其其优优点点在在于于环环节节概概念念清清楚楚,且且将将材材料料的的生生命命过过程程作作为为一一个个整整体体进进行行分分类类研究。研究。第16页，本讲稿共50页原料原料获得获得材料材料制造与制造与加工加工产品生产产品生产使用使用 流通流通 消费消费废弃废弃再再生生循循环环投入投入投入投入排出排出排出排出原料原料能源能源作用作用,有用的有用的产产品品排往大排往大气气排往水中排往水中排往其他排往其他环境环境固态废弃物固态废弃物在在整个寿命整个寿命周期中周期中物质物质和能量的和能量的平衡情況平衡情況第17页，本讲稿共50页第第三三节节 LCA LCA 的方法学框架的方法学框架及及评评价价过过程程图图32SETAC三角形模型三角形模型图图33LCA的评估过程及技术框架的评估过程及技术框架一、一、LCA LCA 的方法学框架的方法学框架第18页，本讲稿共50页制造商制造商批发商批发商用户用户回收组织回收组织适当的处理适当的处理原材料原材料材料材料零件零件废弃物废弃物设计者设计者LCA用于材料的设计、生产与循环再生用于材料的设计、生产与循环再生第19页，本讲稿共50页二、评价过程二、评价过程 一一个个产产品品完完整整的的生生命命周周期期评评价价的的实实施施方方案案可可归归纳纳为为如如下下流流程程:目目标标与与范范围围确确定定清清单单（编编目目）分分析析环环境境影影响响分分析析结结果解释（果解释（改善评价改善评价）。1 1、目目标标与与范范围围确确定定：(goal(goal and and scope scope definition)definition)，LCALCA评评价价目目标标主主要要包包括括界界定定评评价价对对象象、实实施施LCALCA评评价价的的原原因因，以以及评价结果的输出方式。及评价结果的输出方式。是是LCALCA方法应用的起点。方法应用的起点。LCALCA的的评评价价范范围围:包包括括评评价价功功能能单单元元定定义义、评评价价边边界界定定义义、系系统统输输入入输输出出分分配配方方法法、环环境境影影响响评评价价的的数数学学物物理理模模型型及及其其解解释方法、数据要求、审核方法及评价报告的类型与格式等。释方法、数据要求、审核方法及评价报告的类型与格式等。第20页，本讲稿共50页范围定义范围定义:必须保证足够的评价广度和深度，以符合对评价目标必须保证足够的评价广度和深度，以符合对评价目标的定义。评价过程中，范围的定义是一个反复的过程，必要时可以的定义。评价过程中，范围的定义是一个反复的过程，必要时可以进行修改。进行修改。功能单元功能单元:是评价环境影响大小的度量单位，由于关系到环境影是评价环境影响大小的度量单位，由于关系到环境影响的具体数值，一般情况下功能单元是可数的。如计算一个火电厂响的具体数值，一般情况下功能单元是可数的。如计算一个火电厂因发电而产生的二氧化碳排放量时，需要事先明确这种排放是针对因发电而产生的二氧化碳排放量时，需要事先明确这种排放是针对多少发电量而言的。多少发电量而言的。系统边界系统边界:确定了哪些过程应该被包括到确定了哪些过程应该被包括到LCALCA评价范围内。系统边评价范围内。系统边界不仅取决于界不仅取决于LCALCA实施的评价目标，还受到所使用的假设、数据来实施的评价目标，还受到所使用的假设、数据来源、评价成本等因素的影响和限制。源、评价成本等因素的影响和限制。第21页，本讲稿共50页数据数据:指在指在LCALCA评价过程中用到的所有定性和定量的数值评价过程中用到的所有定性和定量的数值或信息，这些数据可能来自测量到的环境数据，也可以是中或信息，这些数据可能来自测量到的环境数据，也可以是中间的处理结果。数据要求包括说明数据的来源、精度、完整间的处理结果。数据要求包括说明数据的来源、精度、完整性、代表性和不确定性等因素，以及数据在时间上、地域上性、代表性和不确定性等因素，以及数据在时间上、地域上和适用技术方面的有效性等。数据要求是和适用技术方面的有效性等。数据要求是LCALCA评价结果可靠性评价结果可靠性的保障。的保障。2 2、清单、清单分析分析：根据评价的目标和范围定义，针对评价对：根据评价的目标和范围定义，针对评价对象收集定量或定性的输入输出数据，并对这些数据进行分类象收集定量或定性的输入输出数据，并对这些数据进行分类整理和计算的过程整理和计算的过程(也称为编目分析）。也称为编目分析）。目的是将环境负荷定目的是将环境负荷定量化量化,是对输入和输出进行以数据为基础的客观量化过程。是对输入和输出进行以数据为基础的客观量化过程。第22页，本讲稿共50页表表3 34 LCA 4 LCA 编目示意表编目示意表输入项目标和范围定义输出项水木材煤石油及天然气矿产资源金属矿产其他能源生态系统原料开采制造、加工和成型分配、运输使用、再使用、维修回收废弃物处理温室气体效应酸雨有机挥发物臭氧层破坏大气污染物水污染物废渣排放固体有害废物光、声、电磁波污染清单分析中包含的几个过程或步骤：清单分析中包含的几个过程或步骤：(1)(1)系统和系统边界定义系统和系统边界定义 (2)(2)系统内部流程系统内部流程 (3)(3)编目数据的收集与处理编目数据的收集与处理 第23页，本讲稿共50页图图3-4聚乙烯塑料饮料瓶的主要生产流程聚乙烯塑料饮料瓶的主要生产流程 清清单单分析中要注意处理好分析中要注意处理好以下以下 3 3 类问题类问题:（1 1）分分配配问问题题：当当从从系系统统中中得得到到多多个个产产品品或或者者某某一一回回收收过过程程中中同同时时处处理理来来自自多多个个系系统统的的废废弃弃物物时时,就就产产生生了了输输入入输输出出数数据据如如何何在在多多个个产产品品或或多多个个系系统统之之间间分分配配的的问问题题。尽尽管管没没有有统统一一的的分分配配方方案案,通通常常可可以以从从系系统统中中的的物物理理、化化学学过过程程出出发发,依依据据质质量量大大小小或或是经济上的考虑是经济上的考虑,重新进行分配。重新进行分配。第24页，本讲稿共50页（2 2）能能源源问问题题:在在能能源源数数据据中中应应考考虑虑能能源源的的类类型型、转转化化效效率率、能能源源生生产产中中的的编编目目数数据据及及能能源源的的消消耗耗量量。不不同同类类型型的的化化石石能能源源和和电电能能应应该该分分别别列列出出，能能源源的的消消耗耗量量应应以以相相应应的的热热值值如如焦焦 耳耳 或兆焦单位计算，对于燃料的消耗也可使用质量和体积。或兆焦单位计算，对于燃料的消耗也可使用质量和体积。（3 3）数数据据问问题题：编编目目中中所所使使用用的的数数据据应应取取尽尽可可能能长长的的一一段段时时间间数数据据,例例如如一一年年中中的的统统计计平平均均值值,以以清清除除非非典典型型值值的的干干扰扰。应应该该明明确确说说明明数数据据的的来来源源、地地域域和和时时间间限限制制，以以及及对对数数据据的的平平均均或或加加权权处处理理。所所有有的的数数据据应应该该根根据据系系统统的的功功能能单单元元进进行行统统一一的的规规范范化化，这这样样才才具具有有叠叠加加性性。得得到到所所有有的的数数据据后后，就就可可以以进进行整个系统的物质流平衡计算，求解各子系统的贡献。行整个系统的物质流平衡计算，求解各子系统的贡献。第25页，本讲稿共50页 3 3、环境、环境影响影响分析（分析（评价评价）：）：采用定量调查所得的环境负荷采用定量调查所得的环境负荷数据定量分析对人体健康、生态环境、自然环境的影响及其相互数据定量分析对人体健康、生态环境、自然环境的影响及其相互关系关系。其目的是根据其目的是根据编目编目分析后所提供的物料、能源消耗数据以分析后所提供的物料、能源消耗数据以及各种排放数据所造成的环境影响进行评估及各种排放数据所造成的环境影响进行评估,影响分析是影响分析是 LCA LCA 的核心内容的核心内容,也是难度最大的部分也是难度最大的部分,一般是将数据收集起来进行一般是将数据收集起来进行评价评价,包括包括：资源消耗、水污染、大气污染、固体废物、土壤污资源消耗、水污染、大气污染、固体废物、土壤污染、环境商值染、环境商值 EQ EQ。目前环境影响分析评价的方法有许多种目前环境影响分析评价的方法有许多种,基本上包含基本上包含 4 4 个个步骤步骤：即分类、表征、归一化和评价即分类、表征、归一化和评价,第26页，本讲稿共50页图图35环境影响评价示意图环境影响评价示意图第27页，本讲稿共50页 (1)(1)分类分类 分类：分类：将编目与环境损害种类相联系并分组排列的过程将编目与环境损害种类相联系并分组排列的过程,是一个定性的是一个定性的、基于自然科学知识的、基于自然科学知识的过程过程,在在 LCA LCA 评价中评价中,将环境损害主要分为将环境损害主要分为 3 3 类类,即资源消耗、人体健康影响和生即资源消耗、人体健康影响和生态环境影响。然后进一步细化为全球变暖、酸雨破坏作用、臭态环境影响。然后进一步细化为全球变暖、酸雨破坏作用、臭氧层减少、沙漠化、富营养化作用等。氧层减少、沙漠化、富营养化作用等。一种编目条目可能与一一种编目条目可能与一种或多种具体的环境损害有关。种或多种具体的环境损害有关。第28页，本讲稿共50页表表35常用表征指标常用表征指标环境损害类型指标名称参照物环境损害类型指标名称参照物温室效应GWP100CO2酸雨APS02臭氧层减少ODP氟利昂-11富营养化NPP （2 2）表征表征 表表征征：对对不不同同编编目目种种类类造造成成同同一一种种环环境境损损害害的的程程度度不不同同的的对对比比分分析析和和量量化化的的过过程程。如如二二氧氧化化硫硫和和二二氧氧化化氮氮两两种种气气体体都都可可形形成成酸酸雨雨,但但同同样样的的气气体体量量所所形形成成的的酸酸雨雨程程度度不不同同,这这时时就就要要用用表表征征将将其其过过程程量量化化。它它是是一一个个定定量量的的、基基于于自自然然科科学学的的过程。过程。通常在表征中都用计算通常在表征中都用计算“当量当量”的方法的方法。第29页，本讲稿共50页(3)(3)归一化归一化 归一化：归一化：对编目分析和表征结果数据采用加权或分级的量对编目分析和表征结果数据采用加权或分级的量化处理化处理,以简化评价结果以简化评价结果。(4)(4)评价评价 评评价价：从从总总体体上上概概括括某某一一系系统统对对环环境境的的影影响响,比比较较和和量量化化不不同同种种类类的的环环境境损损害害,并并给给出出最最后后的的定定量量结结果果。这这一一过过程程是是典典型型数数学学物物理理过过程程,经经常常要要用用到到各各种种物物理理和和数数学学模模型型。由由于于所所使使用用的的模模型型不不同同,有有时时会会出出现现不不同同的的评评价价结结果果,因因此此在在环环境境评评价价中中,应应该该给给出出较较为为详详细细的的所所使使用用模模型型的的假假设设条条件件、判判断断依依据据等等,以以避避免引起过多的争议。免引起过多的争议。第30页，本讲稿共50页4 4、评评价价结结果果解解释释（改改善善评评价价）：是是LCALCA的的最最终终目目标标,通通过过确确定定产产品品的的环环境境负负荷荷,比比较较产产品品的的环环境境性性能能优优劣劣,可可对对产产品品进进行行重重新新设设计计,不不断断完完善善和和改改进进,这这种种分分析析包包括括定定量量和和定定性性的的改进措施改进措施,以期得到产品对环境影响最小程度的方案。以期得到产品对环境影响最小程度的方案。19971997年年国国际际ISO ISO 质质量量认认证证组组织织在在 LCA LCA 标标准准中中将将改改善善评评价价改改为为解解释释过过程程,强强调调将将编编目目分分析析和和环环境境影影响响评评价价的的结结果果进进行行综综合合,对对该该过过程程、事事件件或或产产品品的的环环境境影影响响进进行行阐阐述述和和分分析析,最终最终给给出评价的结论及建议出评价的结论及建议。第31页，本讲稿共50页第四节第四节 LCALCA评价方法与评价方法与应用应用实例实例一、一、LCA LCA 评价方法评价方法 1 1、输入输出法输入输出法 输入输出法是在评价中仅考虑系统的输入输出量输入输出法是在评价中仅考虑系统的输入输出量,定量计算出定量计算出该系统对环境所产生的影响。该系统对环境所产生的影响。系统的输入量主要包括整个过程完成系统的输入量主要包括整个过程完成所需要的能源和资源消耗量所需要的能源和资源消耗量,如煤、石油、天然气、电力及原料的如煤、石油、天然气、电力及原料的投入等。系统的输出投入等。系统的输出包括包括有效产有效产品品,该系统在生产和使用过程中该系统在生产和使用过程中产生的废弃物排放量产生的废弃物排放量和和系统完成系统完成过程中对生态环境产生的对人体过程中对生态环境产生的对人体健康影响、温室气体排放、区域健康影响、温室气体排放、区域毒性作用以及光、磁污染的影响。毒性作用以及光、磁污染的影响。图图36材料生产和使用过程的材料生产和使用过程的LCA评价输入输出法框架图评价输入输出法框架图第32页，本讲稿共50页二、二、评价评价应用应用实例实例1 1、建筑瓷砖的环境影响评价、建筑瓷砖的环境影响评价 图图3-7某瓷砖生产工艺示意图某瓷砖生产工艺示意图图图3-8某瓷砖生产线的输入输出法评价模型某瓷砖生产线的输入输出法评价模型 该瓷砖生产线的年产量为该瓷砖生产线的年产量为3030万万m m2 2，所需原料有钢渣、黏土、，所需原料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他硅藻土、石英粉、釉料以及其他添加剂等，消耗一定的燃料、电添加剂等，消耗一定的燃料、电力和水，排放出一定的废气、废力和水，排放出一定的废气、废水、废渣等。水、废渣等。第33页，本讲稿共50页目目标标定定义义：对对该该瓷瓷砖砖生生产产过过程程的的环环境境影影响响评评价价的的目目标标定定义义为为只考察其生产过程对环境的影响；只考察其生产过程对环境的影响；范范围围界界定定:直直接接原原料料消消耗耗和和直直接接废废物物排排放放，不不考考虑虑原原料料的的生生产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。对对该该瓷瓷砖砖生生产产过过程程的的环环境境影影响响LCALCA评评价价的的编编目目分分析析，主主要要按按资资源源和和能能源源消消耗耗、各各种种废废弃弃物物排排放放及及其其引引起起的的直直接接环环境境影影响响进进行行数数据据分分类类、编编目目。如如能能耗耗可可分分为为加加热热、照照明明、取取暖暖等等过过程程进进行行编编目目；资资源源消消耗耗则则按按原原料料配配比比进进行行数数据据分分类类；污污染染物物排排放放按按废废气气、废废水水、废废渣渣等等进进行行编编目目分分析析。由由于于该该生生产产过过程程排排放放的的有有害害废废气气量量很很小小，主主要要是是二二氧氧化化碳碳，故故废废气气排排放放量量可可以以忽忽略略，而而以以温温室室效效应应指指标标进进行行数数据据编编目目。另另外外，在在该该瓷瓷砖砖生生产产过过程程中中其其他他环环境境影影响响指指标标如如人人体体健健康康、区区域域毒毒性性、噪噪声声等等也也很很小小，因因此此在在编编目目分分析析中中也也忽略不计。忽略不计。第34页，本讲稿共50页图图3-9某瓷砖生产过程的环境影响某瓷砖生产过程的环境影响LCA评价结果评价结果 生产生产1m1m2 2瓷砖要向大气中排放瓷砖要向大气中排放19.8kg19.8kg二氧化碳，二氧化碳，对对LCALCA评价结果的解释，通过对该瓷砖生产过程的评价结果的解释，通过对该瓷砖生产过程的LCALCA评价，提评价，提出的改进工艺主要有降低能耗、降低废水排放量、减少温室气体效出的改进工艺主要有降低能耗、降低废水排放量、减少温室气体效应影响等。应影响等。环境影响评价结果环境影响评价结果LCALCA评价结果的解释评价结果的解释 第35页，本讲稿共50页2 2、聚氨酯防水涂料生产过程的环境影响评价、聚氨酯防水涂料生产过程的环境影响评价图图3-11某防水涂料生产工艺示意图某防水涂料生产工艺示意图图图3-11某防水涂料生产过程输入输出法评价模型某防水涂料生产过程输入输出法评价模型第36页，本讲稿共50页 目目标标定定义义:为为该该防防水水涂涂料料的的生生产产过过程程对对环环境境的的影影响响，不不考考虑虑涂涂料的施工及使用对环境及人体健康的影响；料的施工及使用对环境及人体健康的影响；范范围围定定义义:在在直直接接原原料料消消耗耗和和直直接接废废物物排排放放以以及及其其他他因因素素对对环环境境的的直直接接影影响响，不不考考虑虑原原料料的的生生产产加加工工过过程程及及废废水水、废废渣渣的的再再处处理过程。理过程。编编目目分分析析：主主要要按按资资源源和和能能源源消消耗耗，各各种种废废弃弃物物排排放放及及其其引引起起的的直直接接环环境境影影响响进进行行数数据据分分类类、编编目目。如如能能耗耗可可分分为为加加热热、照照明明、取取暖暖等等过过程程进进行行编编目目；资资源源消消耗耗按按原原料料配配比比进进行行数数据据分分类类；污污染染物物排排放放按按废废气气、废废渣渣等等进进行行编编目目分分析析。由由于于是是生生产产涂涂料料的的工工艺艺过过程程，生生产产中中排排放放大大量量的的有有机机废废气气。除除二二氧氧化化碳碳以以温温室室效效应应指指标标进进行行数数据据编编目目外外，还还用用区区域域毒毒性性和和挥挥发发性性有有机机物物来来评评价价有有害害气气体体排排放放对对环环境境和和人人体体健健康康的的影影响响。相相对对而而言言，涂涂料料生生产产过过程程中中的的废废水水排排放放量量很很小小，可可以以忽忽略略。另另外外，在在该该生生产产过过程程中中噪噪声声等等影影响响因素也很小，因此在编目分析中也可忽略不计。因素也很小，因此在编目分析中也可忽略不计。第37页，本讲稿共50页图图3-12某防水涂料生产过程的环境影响某防水涂料生产过程的环境影响LCA评价结果评价结果 对对LCALCA评评价价结结果果的的解解释释：通通过过对对该该涂涂料料生生产产过过程程的的LCALCA评评价价，提提出出的的改改进进工工艺艺主主要要有有提提高高资资源源效效率率、降降低低能能耗耗、降降低低总总有有害害物物的的排放量及减少温室气体效应影响等。排放量及减少温室气体效应影响等。环境影响评价结果环境影响评价结果第38页，本讲稿共50页3 3、火力发电厂锅炉用材料的评价火力发电厂锅炉用材料的评价 表表3 36 6 超高临界压力火力发电锅炉用材料的评价超高临界压力火力发电锅炉用材料的评价项目蒸汽温度/发电效率/%燃料消耗量/(kt/a)锅炉材料材料用量/t制造材料CO2排放量/(kt/a)CO2的总排放量/(kt/a)传统型发电538381749Cr-Mo钢Cr-MoV钢327038300925352超高临界压力发电650411621SUS304A2865559919204304960差值+112+3-128+338-392第39页，本讲稿共50页4、包装材料 图图314HDPE洗衣粉包装桶的生产使用全过程示意图洗衣粉包装桶的生产使用全过程示意图第40页，本讲稿共50页表表 3 38 HEPE8 HEPE洗衣粉包装桶的洗衣粉包装桶