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1、关于关于 LCALCA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
2、，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
3、析方法，也称之为资源与环境状况分析(Resource and EnvironmentPotential 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
4、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
5、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
6、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 AssessmentDevelopment,简称 SPO
7、LD）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。LCALCA 的定义的定义以前 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
8、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：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
9、成的环境负担；评价这些能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响；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 burdensassociated with a product，process，or activity by identifyingandquantifying ener
10、gy and materials used and wastes released to theenvironment；to assess the impact of those energy and material uses andreleases to the environment；and to identify and evaluate opportunitiesto affect environmental improvementsThe assessment includes the entirelife cycieoftheproduct，process，oractivity，
11、encompassing extracting andprocessing 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
12、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，outputsand the potential environmental impacts Of a product system throughoutits life cycle Product System：Collection of materially and energetical
13、lyconnectedunit-processeswhichperformsoneOrmoredefinedfunctions(NOTE：In this International Standard，the termproductusedalone not only includes product systems but can also include servicesystems.)Life Cycle：Consecutive and inter-linked stages of a productsystem，from raw material acquisition or gener
14、ation of natural resourcesto the final disposalLCALCA 的原则的原则从 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
15、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
16、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。这里所说的环境编目数据，就是在产品寿命周期中流入和流出产品系统的物质（能量流）。这里的物质流既包含了产品在整个寿命周期中消耗的所有资源，也包含所有的废弃物以及产品本身。可以看到，LCA 的评估是建立在具体的环境编目数据基础之上的，这也是 LCA 方法最基本的特性之一，是实现 LCA 客观性和科学性的必要保证，是进行量化计算和分析的基础。在 LCA 标准中，详细地定义了具体的评估实施步骤，它包括如下四个组成部分：目标和范围定义(Goal and Scope Definition)、编目分析(Life Cyclelnventory A
17、nalysis，LCl)、环境影响评估(Life Cycle lmpact Assessment，LCIA)、解释(Life Cycle Interpretation)。其具体的定义和内容将在后面 LCA的技术框架中讲述。实施 LCA 的主要目的原则上讲，不同的主体，出于不同的目的，都可以实施 LCA 评估或引用LCA 评估结论。在 SETAC 和 ISO 的文件中列举了一些 LCA 方法的作用，例如：帮助提供产品系统与环境之间相互作用的尽可能完整的概貌；促进全面和正确地理解产品系统造成的环境影响；为关注产品或受产品影响的相关方(interested party)之间进行交流和对话奠定基础；向
18、决策者提供关于环境的有益的决策信息，包括估计可能造成的环境影响、寻找改善环境表现的时机与途径、为产品和技术选择提供判据等等。LCA 方法鼓励各种组织，尤其是企业，将环境问题结合到他们的总体决策过程中。通过 LCA 方法，并与其他的环境管理工具相互补充，帮助更好地理解、控制和减少对环境的影响。从企业的角度考虑，可以在以下的时机实施 LCA：在产品决策中提供辅助信息；在产品或技术的设计或再设计时提供与环境相关的帮助；在产品的环境声明中或实施环境标识计划时；在制定企业的环境战略计划和政策时；在企业与公共关系沟通的过程中。LCA 的特点与其他的行政和法律管理手段不同，LCA 方法作为一种环境管理工具有
19、着自身的特点。首先，LCA 方法不是要求企业被动地接受检查和监督，而是鼓励企业发挥主动性，将环境因素结合到企业的决策过程中。从这个意义上讲，LCA方法并不具有行政和法律管理手段的强制性。尽管这样，LCA 的研究和应用仍然大行其道，这一方面是由于 LCA 在产品环境影响评价中的重要作用，另一方面也是环境保护思想深入发展的结果。其次，LCA 评估建立在生命周期概念和环境编目数据的基础上，从而可以系统地、充分地阐述与产品系统相关的环境影响，进而才可能寻找和辨别环境改善的时机和途径。这体现了环境保护手段由 简单粗放向复杂精细发展的趋势。LCALCA 的框架的框架 LCA 作为一项用于评价产品的环境因素
20、与潜在影响的技术,由四个相互联系的要素组成，四者的关系如图所示：目标和范围界定（Goal and Scope Definition,GSD）清单分析（Life Cycle Inventory,LCI）影响评价（Life Cycle Impact Assessment,LCIA）结果解释（Life Cycle Interpretation）LCALCA 的四个阶段的四个阶段 目标和范围的确定(GSD)在开始进行 LCA 评估之前，必须明确地表述评估的目标和范围。这是其后的评估过程所依赖的出发点和立足点。需要定义的 LCA 评估目标包括：1.实施 LCA 评估的原因；2.评估结果公布的范围。需要定
21、义的 LCA 评估范围包括以下方面：1.产品系统功能的定义；2.产品系统功能单元的定义；2.产品系统的定义；4.产品系统边界的定义；5.(系统输入输出的)分配方法；6.采用的环境影响评估方法及其相应的解释方法；7.数据要求；8.评估中使用的假设；9.评估中存在的局限性；10.原始数据的数据质量要求；11.采用的审核方法；12.评估报告的类型与格式。范围定义必须保证足够的评估广度和深度，以符合对评估目标的定义。在评估过程中，范围定义是一个反复的过程，必要时可以进行修改。清单分析（LCI）LCI 是一种定性描述系统内外物质流和能量流的方法。通过对产品生命周期每一过程负荷的种类和大小进行登记列表，从
22、而对产品或服务的整个周期系统内资源、源的投入和废物的排放进行定量分析的过程。可以清楚地确定系统内外的输入和输关系。LCI 的主要程序包括：数据收集准备；数据收集；确认数据的有效性与完整性；联接完系统边界；分配流入和排出量；最后提出 LCI 的限制条件。LCI 是 LCA 中已得到较完善展的部分。影响评价（LCIA）LCIA 是根据清单分析（LCI）过程中列出的要素对环境影响进行定性和定量分析。LCIA 包括以下几个步骤：对清单分析过程中列出的要素进行分类；运用环境知识对所列要素进行定性和定量分析；识别出系统各环节中的重大环境因素；对识别出的环境因素进行分析和判断。环境影响的类型主要分成四大类：
23、直接对生物、人类有害和有毒性；对生活环境的破坏；可再生资源循环体系的破坏；不可再生资源的大量消耗。LCIA把清单分析的结果归到不同的环境影响类型，再根据不同环境影响类型的特征化系数加以量化，来进行分析和判断。结果解释结果解释是 LCA 最后的一个阶段。是将清单分析和影响评估的结果组合在一起，使清单分析结果与确定的目标和范围相一致，以便作出正确的结论和建议。结论和建议将提供给 LCA 研究委托方作为作出决定和采取行动的依据 LCA完成后，应该撰写和提交 LCA 研究报告，还应组织评审，评审由独立于 LCA 研究的专家承担，评审主要包括以下一些要点：LCA 研究采用的方法是否符合 IS014040
24、 标准；LCA 研究采用的方法在科学和技术上是否合理；所采用的数据就研究目标来说是否适宜和合理；结果讨论是否反映了原定的限制范围和研究目标；研究报告是否明晰和前后一致。典型的典型的 LCIALCIA 模型模型生命周期影响评价（LCIA）是 LCA 中难度最大、争议最多的部分，相关国际标准尚处于制定阶段。目前国际上采用的评价方法，基本上可以分为两大类：环境问题法和目标距离法。前者主要着眼于环境影响因子和影响机理，对各种环境干扰因素采用当量因子转换的方法进行数据标准化和对比分析，如瑞典 EPS 方法、瑞士和荷兰的生态稀缺性方法（生态因子）以及丹麦的 EDIP 方法等；后者则着眼于影响后果，用某种环
25、境效应的当前水平与目标水平（标准或容量）之间的距离来表征某种环境效应的严重性，其代表方法是瑞士临界体积方法。SETAC/CML 的生命周期影响评价步骤SETAC 的 CML 介绍了一种生命周期影响评价方法，但目前只有第一步付诸了实践。它总共分为以下三步：(1)分类和特征化（Classification and characterisation）在分类步骤中，所有的影响都根据其对环境造成的效应归类。比如说，把能造成温室效应的环境影响归为一类，造成臭氧层破坏效应的也如此处理。有些环境影响包括在好几个类别之中。比如，氮氧化物的排放不但有毒、能产生酸化效应，而且会造成富营养化效应。每个类别中的环境影响
26、都被累加起来，从而产生一个影响分数（effect score）。如果不使用加权，仅仅把涉及到的物质的质量加起来是不够的，因为有些物质可能会比其它物质造成更强烈的影响。这个问题是通过为不同的物质提供加权因子来解决的。这个步骤称为特征化。排 放质量（kg）温室效应 臭氧层破坏 人体毒性 酸化效应CO2CONOxSO21.792 1-0.000670-0.001091-0.000987-0.012-0.780.71.210.002040.0017影响分值1.7920表 2.特征化步骤（使用权重因子）表 2 特征化步骤中产生了大量的影响分数。上表实例显示的是聚乙烯生产过程（见表 1）中产生的大量影响（
27、部分气体排放物）。这些实际排放物在累加起来之前进行了加权计算。表格的最后一行即为影响因子，给出了这一步的结果。(2).标准化（Normalisation）为了更好地理解环境影响的相对大小，需要有一个标准化步骤。在这一步里，环境影响被分成标准影响，比如一个正常人在一天或其它一个时间段内造成的环境影响。通过这样处理，就有可能知道材料生产过程对已经存在的环境影响所做的相对贡献。下图显示了这样的一个标准化步骤（数据为虚构）。图 3.标准化的影响分数上图中柱状图的高度是经过标准化的分值。在标准化后，很明显地就可以看出，生态毒性、温室效应、烟雾和对人类毒性这几项产生的损害较大，而其它影响的损害几乎可以忽略
28、不计。(3).标准化影响分值的评估（Evaluation）标准化过程相当地促进了我们对于结果的洞察力。然而，由于不能把所有的影响视为同等重要，所以还不能做出最终的判断。在评估阶段，各个影响的分值与代表各自影响重要性的权重因子相乘。图 4.标准化影响分值在加权后的相对重要性在加权之后，标准化影响分值的相对重要性便可以明确表示。上图中，在加权之后，生态毒性的影响明显增大。柱图的高度实际上代表影响的严重程度。这使得把各个柱图相加以计算最终结果成为可能。图 5.最终结果的表示为得到最终判断，加权后的分值可以加起来。上图明显地显示出与聚乙烯相比，纸质产品应该优先考虑。环境优先战略（环境优先战略（EPSE
29、PS）自 1989 年起，瑞典的沃尔沃(Volvo)公司、瑞典环境研究所(SwedishEnvironmental Research Institute,IVL)和瑞典工业联合会(SwedishFederation of Industries)联合开发了一种称之为环境优先战略(EPS)的生命周期影响评估方法及其相关数据库，并不断发展完善。目前，EPS 方法和数据库方面最近的一次全面更新于 1999 年完成。尽管我们知道一部机动车上每一部件都会对环境造成影响，但是我们该如何去测定它呢？使用被称之为环境优先战略（EPS）的 Volvo 全面评估方法，可使这一问题迎刃而解。它可以用来选择每一个部件对
30、环境造成最小影响的替代品。与瑞典的其他伙伴合作，Volvo 开发了 EPS 系统，用来量化所有材料和流程的环境载荷单位（ELU）。ELU 包括有从生产一直到材料回收整个的寿命周期。例如，可以用它来对比一个铝制发动机盖和一个钢制发动机盖的环境载荷。它们各自的环境载荷数据，可以有助于汽车设计师考虑最好的环境效果，并作出选择。有史以来的第一次，设计师和工程师们不仅要考虑成本和安全性能，还可借助于一个系统来考虑环境问题。在工业领域中，这个系统是对环境考虑得最周详最客观的。事实-在欧洲，大约 12%的汽车占到废气排放总量的 60%。瑞典的沃尔沃公司则在瑞典环境研究所联合开发了一种 EPS 系统，该系统包
31、含汽车的各种选用材料、燃料从提炼、制造、使用到废弃全过程给自然环境带来的影响数据（环境指数），这样，根据汽车的制造材料，就可以很容易的算出每种汽车的环境载荷，以设计出最优的生态汽车。环境指数方法（环境指数方法（Eco-IndicatorEco-Indicator）环境指数方法（Eco-Indicator）是由荷兰住宅、空间规划与环境部委托，瑞士科学基金会环境优先项目协同资助，一个名为“产品生态学咨询组织”（Product Ecology Consultants）的 LCA 和环境专家的国际组织发展起来的。Eco-Indicator 方法是一个全新的评价方法，取得了一系列理论和方法上的突破，得到
32、材料的单一评价数值。它建立了资源消耗、土地使用、气候变化、离子辐照、酸化富营养化和生态毒性的全新的环境影响模型；包括大部分相关的环境影响类型的较为完善的影响。Eco-Indicator 对于生态状况的描述经过对环境的可能的定义进行了大量研究之后，PEC 把它定义为：一组受人类活动影响的生物学、物理学和化学方面的参数，反映了人类和自然界功能的健康状况。这些状况包括人类健康、生态系统健康和资源的存储和供应情况。根据这样的定义，自然环境需要在三个方面进行保护，称为损害类别（Damage Category），其中包括：1.人类健康（Human health）2.生态系统健康（Ecosystem hea
33、lth）3.资源储藏（Resource base）环境损害模型（Damage Approach）的核心概念生态指数值（Eco-Indicator score）应当表示某种产品造成可觉察环境负荷（environmental load）的严重程度。我们知道，可觉察的严重程度实际上是一个主观概念，很大程度上依赖于其定义的确定。但是，自然科学不可能确定严重到底应该是什么程度。这不是说自然科学在这里没有用武之地。恰恰相反，它的任务非常重要。我们需要借助自然科学，来计算某种产品在其生命周期内造成的影响与由此产生损害之间的关系。因此，生态指数值法（Eco-Indicator methodology）由以下两
34、部分构成：1.利用自然科学方法来计算产品在生命周期内与环境之间发生物质与能量交换而引起的环境变化；2.利用加权计算过程来表现环境损害的严重程度。该方法是以模块的方式来建立的。在自然科学部分，不同的评价系统可以进行合并，而且也可以对模块进行修正或替换。尽管第一部分以自然科学的应用为主，仍然免不了有主观性的存在。在建模设计过程中，遇到了主观因素的选择问题。该方法试图使用社会科学发展起来的方法处理这些主观因素，而不是去抑制或消除这些问题。损害模型的建立如前所述，该方法的第一部分是将编目数据表中的污染排放、土地使用和资源消耗与潜在的环境损害联系起来。利用四个不同的步骤来建立这些联系：(1)寿命分析（F
35、ate analysis）,建立污染排放量与浓度增加值之间的关系；(2)资源分析（Resource analysis）,确定资源开采对其品位的影响；(3)影响分析（Impact analysis），一旦我们确定了浓度，我们就可以分析某种物质在多大的程度上对环境造成影响；(4)损害分析，建立影响类别和对人类健康、生态健康和资源之间损害的关系。(1)寿命分析寿命分析的一个重要的特征，其实更确切说是缺陷，便是编目表中缺乏时间和空间信息。原材料采掘阶段铅的排放被归于发电过程（电能通常来自大量发电站）所产生的铅排放。随后这些排放又添至数百年之后垃圾填埋场中相关产品腐烂产生的沥出物所造成的铅排放。这意味着
36、我们只知道铅排放的总量，而不知道这些排放是何时何地产生的，也不知道环境中铅的浓度。只有一个限定条件，即假定这些排放只在欧洲范围内扩散。在编目表中，只表现出污染物排放量（mass-loading）的情况。但如何确定一个可以计算持续稳定状态流结果浓度的死亡模型呢？该方法在分配步骤中解决这个问题，把污染物排放量转化为浓度的增加。(2)资源分析在 Eco-Indicator 方法中，只对矿产资源和化石燃料进行了建模分析。农业和林业中的生物资源和诸如沙石之类的矿产，都在土地使用影响中充分考虑到了。Eco-Indicator 方法中没有考虑资源产量，而是资源的品质。我们选取资源的平均品位作为资源品质的指示
37、器。这意味着资源分析的结果和健康分析的结果非常具有可比性，我们用矿产资源品位的降低模型，来代替污染物浓度的增加。(3)影响分析对于一些影响类别，但不是所有的，包含一个影响分析步骤是有用的。这个步骤在 LCA 方法中称为分类和特征化（利用等效因子进行累加），其结果是得到许多影响类别。在其它一些情况下，看起来最好直接对单个种类的物质建立损害模型，而不进行特征化。只有在分析温室效应和臭氧层破坏时，使用等效因子是有用的。但是，为了提高这种方法和其它生命周期影响评价（LCIA）方法的兼容性，为影响类别提供了相应数值，用来作为中间结果。只有对于富营养化和酸化效应，这种描述是不可能的，因为这些效应在损害模型
38、中不能被分割开来。(4)损害分析损害分析是 Eco-Indicator 方法中应用最广泛的部分，把影响类别和三个损害类别联系起来：(1)对人类健康的损害 (2)对生态系统的损害 (3)对资源的消耗材料环境协调性评价材料环境协调性评价材料的生产和使用是维持社会发展的基础之一，可以说现代人类社会是建立在大量生产和大量消耗材料的基础之上的。但与此同时，材料的生产过程也是一个消耗大量资源、能源，产生大量环境污染的过程，所以，研究如何减少与材料相关的环境污染是一个十分重要的课题。正是基于这种原因，日本东京大学的山本良一教授等人才提出了环境材料（Ecomaterials）的概念。在环境材料研究中的一个重要
39、问题：什么样的材料才称得上是环境材料呢？这涉及到如何评价材料的环境表现和环境性能，由此产生了对材料的生命周期评价的研究，即将 LCA 的基本概念、原则和方法应用到对材料寿命周期的评估中去。材料的环境协调性评估通常称为 MLCA（Materials LCA），而一般产品的生命周期评价称为 PLCA（Products LCA）。MLCA 概念提出以后迅速得到了国际材料科学界的认同。MLCA 的研究范围不断扩大，从传统的包装材料、容器等产品领域转向各种金属、高分子、无机非金属和生物材料，从传统上侧重于结构材料的评价转向对功能材料的研究。材料生命周期评价的特点在很多 LCA 的研究中，单从评估的对象来
40、看，有时难以区分材料和产品之间的区别。从材料生产者的角度看，生产出来的材料就是产品。例如钢铁厂生产的钢材是一种典型的材料，但对钢铁厂而言是一种产品。另一方面，一些由单一材料构成的产品也与材料本身没有明显差别。例如在研究塑料制品的环境表现时，也几乎就是在研究这种塑料材料的环境表现。但这并不意味着 MLCA 等同于 PLCA。首先，从研究的范围来看，MLCA 侧重于产品寿命周期中与材料相关过程的研究，包括从自然资源中制备材料和材料加工成型过程，以及产品废弃后特定材料的处理过程，它与产品的制造、分发、使用和废弃过程共同构成产品的整个寿命周期。其次，从研究的目的来看，通过 MLCA 的研究希望能够改进
41、材料的设计，这个过程通常比通过 PLCA的研究改进产品设计要复杂得多。因为在产品设计中主要的改进方向是在满足性能要求的前提下，尽可能减少材料的使用（相应地也就能减少成本和环境负担），这个准则相对而言是比较具体和明确的。而在材料设计中，材料的改进方向涉及到在满足材料性能要求的前提下，改进材料的制备和加工技术，这是一个材料科学的问题，无法从 MLCA 中直接得到答案，相对来讲就要复杂得多了。可以看到 MLCA 研究与 PLCA 并不相同，它应该包括以下四个方面的内容：(1)性能要求：要明确作为研究目标的材料所要求的特性及其允许的范围，还要明确为了达到上述性能指标，对加工、表面处理等技术操作的要求，
42、以及使用状况对使用寿命的影响。(2)技术系统：建立与材料对应的技术系统，包括材料的制备、加工成型和再生处理技术，以及相应的副产品、排放物等基本情况。(3)材料流向：着眼于分析资源的使用和流向，特别是作为微量添加元素的使用，因为这些元素很难再被循环使用。(4)统计分析：对技术流程中各阶段的能源和资源的消耗，废弃物的产生和去向进行分析和跟踪。为了建立包含上述四个要素的材料生命周期评价体系，需要建立相应的资料库，并研究相关的方法论，引入相应的指标体系。其中资料库大致可以分为有关材料性能的材料特性资料库和有关材料环境表现的资料库两大类。环境表现资料库应包含相关材料的资源储量、探测采掘、制造技术、循环利
43、用、废弃排放等资料，并用计算机数据库的形式保存起来，便于数据的查询和获取。材料生命周期评价研究的重要性材料生命周期评价是一个多学科交叉的研究领域，它涉及到材料科学、环境科学和管理科学等多个方面，对材料的设计、生产都有重要影响，加强材料生命周期评价的研究是一个刻不容缓的课题。材料生命周期评价研究的重要性体现在三个方面。首先，从环境污染总量上看，与材料相关的环境污染占到了很大的比例，所以充分研究材料生产与环境之间的关系，进而改进材料的设计、控制材料的生产过程对于保护环境有重要的意义。其次，从 LCA 的研究体系来看，几乎所有产品的寿命周期都包含了材料生产的阶段，所以选择典型的常用的材料进行评估，可
44、以为众多的产品评估打下基础，减少评估中的重复，有利于 LCA 方法的应用和推广。事实上，就是因为这个原因，国外多数的 LCA 数据库中都包含有能源生产、运输和基础材料的评估数据。第三，材料生命周期评价和环境材料的研究代表着材料科学研究的一个新思路和方向，材料研究者应该在传统的材料成分、结构、性能、工艺和成本的考虑中加入对材料环境性能的考虑，尽量不断地降低材料造成的环境负担，为实现社会和经济的持续发展做出努力，这是每个材料研究者都应肩负的责任。环境协调性设计环境协调性设计(Ecodesign)(Ecodesign)Ecodesign 是 LCA 方法应用到工业产品设计过程中产生的新概念，其实质是
45、在产品设计过程中加入对产品环境影响的考虑，而不是象传统的设计方法一样只考虑产品的质量、性能和成本等因素。从方法上看，Ecodesign 是将传统的产品设计方法与 LCA 方法相结合，从环境协调性的角度对产品设计提出指标和建议。在设计阶段就考虑到产品的环境影响很重要，因为随着产品设计和生产过程的进行，防止污染的机会越来越小，而治理污染的代价越来越大。事实上，产品的环境污染大多数在产品设计时就已经决定了。所以 Ecodesign 是从根本上解决环境问题的一个关键。从汽车到家用电器，从建筑到生活日用品，Ecodesign 已经被广泛地应用到工业设计中，并得出了一些普遍的设计准则。例如：(1)设计产品
46、意味着设计一个对环境安全的产品寿命周期，所以设计者应该 了解在产品的整个寿命周期中所消耗的资源和能源，以及对环境造成的负面影响。(2)对产品环境影响的理解应该建立在 LCA 分析的基础之上，才能得到安全可靠的结论。例如，通常人们认为使用天然材料比使用人工材料更有利于环境，但实际上这并不是绝对的。从 LCA 的观点来看，功能相同的产品系统才具有可比性。所以首先需要衡量完成同样的功能的不同材料的使用量，还要考虑不同材料需要的预处理和废弃处理过程，这样才能得出完整和正确的结论。(3)增加产品的使用寿命是减少环境污染的重要途径。除了将产品设计得更耐用之外，通过更换部件使产品升级的方法也能达到减少污染的
47、目的。另外从调查中发现，有时消费者会因为厌倦而抛弃能够正常使用的产品，所以将产品设计得更富有吸引力也有利于延长产品的使用寿命。(4)减少能源的使用对保护环境有直接的效果，因为使用能源不仅意味着资源的消耗，也意味着大量污染的产生。例如，产生 10 千瓦小时的电能需燃烧 2 公斤的燃油，对于在产品寿命周期中会消耗大量电能的产品而言，通常大部分的环境负担都是由使用能源引起的。(5)材料的选择对产品的环境表现影响很大。在保证产品性能和质量的前提下，减少材料的用量不仅能降低产品成本，也有利于环境。(6)为了使产品的回收和循环利用成为可能，在产品设计时应该做特殊的考虑。例如，产品结构应便于拆解，尽量使用单
48、一易回收的材料等。另外，在产品中主动使用回收材料也是一个非常重要的措施。环境标志环境标志(Ecolabeling)(Ecolabeling)在 ISO14000 系列国际标准中，ISO14020 系列是关于环境标志的标准。但在这个标准制定以前，世界上很多国家都制定了各自的环境标志，用于产品的认证和声明。环境标志表明一个产品符合一定的环境标准，在一定程度上环境表现优于其他同类产品。这有利于树立良好的产品市场形象，也是对生产厂家关注环境问题的支持和鼓励。在日本和欧美，环境标志计划都已实行了多年。日本从 1989 年起实施的环境标志计划称为 Japans Eco Mark Program，这个计划旨
49、在鼓励和促进环境友好的产品和服务的发展。获得标志的产品要求在制造、使用、废弃过程中能够减少对环境的污染。例如，完全使用回收纸印刷的绿色书籍，用烹饪的废油制造肥皂等。欧盟的环境标志计划从 1992 年开始，欧盟成员国共同制定了产品的环境标志标准。这个标准建立在对产品的整个寿命周期进行评估的基础上。在产品寿命周期中不仅要减少环境污染，还要求将产品对环境的影响详细地公诸于众，让消费者选择，进一步增强生产厂家之间的市场竞争。美国的环境标志计划称为 Green Seal，其标准的制定者来自于企业界、环境组织、消费者和相关团体。这个标准的核心也是 LCA 评估方法，产品被送往 Green Seal 的认证
50、机构，通过了全面的产品寿命周期评估之后，才有可能获得认证。可以看到，在各国的环境标志计划中都应用和体现了产品寿命周期的概念和方法。尤其是在 ISO14000 系列国际标准颁布后，采用 LCA 方法评估产品的环境表现已经成为了大家的共识。LCALCA 理论上的困难理论上的困难 LCA 作为一种评价产品环境影响的方法，最重要的是保证评价结果的客观性。但 LCA 所处理的环境问题以及所采用的量化方法，恰恰都对 LCA 的客观性有着极大的影响。由于 LCA 处理的环境问题并不完全是一个科学问题，各种主观因素都可能对评估的结果有影响，所以标准化对于 LCA 方法而言是非常重要的。但在LCA 方法的许多环