1、生命周期評價在土木工程中的應(yīng)用從搖籃到墳?zāi)股芷谠u價(LCA) 評價建筑材料與生態(tài)環(huán)境的屬性要涉及其整個生命周期，必須對其在生命周期各階段的環(huán)境負荷影響因素進行評估。 被稱為“從搖籃到墳?zāi)埂钡纳芷谠u價方法(Life Circle Assessment,LCA)已成為世界通行的材料環(huán)境評價方法，作為一種管理工具已經(jīng)被列入IS014000的第4系列標準中。國際標準化組織(ISO)對生命周期評價方法的定義是:匯總和評估一個產(chǎn)品(或服務(wù))體系在其整個壽命周期的所有投入及產(chǎn)品對環(huán)境造成的和潛在的影響方法。具體地說，LCA是評價某一過程、產(chǎn)品或事件從原料投入、加工制備、使用到廢棄的整個生態(tài)循環(huán)過程中

2、環(huán)境負荷的定量方法。 建筑物和建筑材料全生命周期評價在國外建筑和建材領(lǐng)域已是一個非常熱門的研究課題。實際上對建筑是否“綠色”的評估就是對建筑物的全生命周期過程進行評價。建筑材料全生命周期評價主要通過確定和量化相關(guān)的資源、能源消耗、廢棄物排放來評價某種建筑材料的環(huán)境負荷，評價過程包括該建筑材料的壽命周期全過程即原料采集、產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、使用、循環(huán)再生等整個生命循環(huán)。生命周期評價(LCA)的起源和發(fā)展 生命周期評價(LCA)的起源可以追溯到 20 世紀 60 年代，最初對此研究相對簡單，一般是針對能量利用、原料消耗、廢物排放等方面，以求提高總能源利用效率，對潛在環(huán)境影響考慮較少。1969 年，可口

3、可樂公司對飲料的包裝進行了評價，試圖從最初的原材料采掘到最終的廢棄物處理，進行全過程的跟蹤與定量分析，為目前生命周期評價的方法奠定了基礎(chǔ)。同時，歐洲一些公司也在開展諸如生態(tài)平衡的研究。1972 年，英國學(xué)者 Boustead 計算了飲料包裝的不同材料生產(chǎn)的總能量，包括塑料、玻璃、鋼和鋁。80 年代，瑞典、瑞士和美國的私有公司采用 LCA 進行了很多研究。 國際環(huán)境毒理學(xué)和化學(xué)學(xué)會（SETAC）于 1993 年出版了一本綱領(lǐng)性報告“生命周期評價綱要實用指南”，該報告為生命周期評價方法提供了一個基本技術(shù)框架，成為生命周期評價方法論研究起步的一個里程碑。在SETAC 的基礎(chǔ)上，國際標準化組織（ISO

4、）于 1993 年 10 月成立了 ISO/TC207環(huán)境管理技術(shù)委員會，經(jīng)委員會組織整理，于 1997 年正式出臺了 IS014040環(huán)境管理生命周期評價原則與框架，以國際標準形式提出對生命周期評價方法的基本原則與框架。這標志著 LCA 全球性的初步標準產(chǎn)生了。在 SETAC 和 ISO 的共同努力下，LCA 方法的國際標準化取得了重大進展，相繼推出 ISO14040ISO14043 環(huán)境管理生命周期評價系列標準。參照這些國際標準，我國的環(huán)境管理標準化委員會于 1999 年、2000 年和 2002 年相繼推出了 GB/T24040環(huán)境管理生命周期評價原則與框架、GB/T24041環(huán)境管理生

5、命周期評價目標與范圍的確定和清單分析、GB/T24042環(huán)境管理生命周期評價生命周期影響評價、GB/T24043環(huán)境管理生命周期評價生命周期解釋4 項國家推薦性標準。從搖籃到墳?zāi)梗荷a(chǎn)階段：建材的原材料獲得、加工和生產(chǎn)過程，到產(chǎn)品出廠前為止；運輸階段：建材從工廠到施工場地的運輸； 施工階段：施工過程中的能源、資源消耗； 使用階段：建筑的維護、建材的替換和由此產(chǎn)生的建材的運輸和廢棄物的處理； 拆除階段：暫不統(tǒng)計拆除階段的環(huán)境負荷； 廢棄物處理階段：建筑垃圾的填埋。 國內(nèi)外對建筑材料環(huán)境負荷影響的一些評價因素歸納如下: A:原料開采過程對環(huán)境的損壞; B:單位產(chǎn)品對環(huán)境的損壞程度; C:原料的存量

6、、再生量; D:材料再生的難易程度; E:開采、加工和生產(chǎn)中廢物產(chǎn)生量; F:開采、加工和生產(chǎn)中溫室氣體排放量; G:生產(chǎn)、加工和使用過程中有毒物質(zhì)產(chǎn)生量; H:生產(chǎn)加工過程能耗; I:運輸?shù)浆F(xiàn)場的能耗(包括原料采集、成品運輸?shù)?; J:施工過程的能耗; K:現(xiàn)場廢物產(chǎn)生量; L:生命周期過程中的維護; M:生命周期的環(huán)境影響; N:生命周期終止時拆毀能耗; O:拆毀建材的可再生性; P:使用壽命生命周期評價的技術(shù)框架（一） 目標與范圍的確定生命周期評價的第一步驟是確定研究目的和界定研究范圍。確定目標是要清楚地說明開展此項生命周期評價的目的和意圖，以及研究結(jié)果可能應(yīng)用的領(lǐng)域。研究范圍的確定要足

7、以保證研究的廣度、深度與定義的目標一致，需要考慮的因素有:系統(tǒng)功能、功能單位、系統(tǒng)邊界、分配程序、環(huán)境影響類型和影響評價方法、數(shù)據(jù)要求、基本假定、限制因素、原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求、研究結(jié)果的評審類型、最終報告的類型和形式。（二） 生命周期清單分析（LCI）生命周期清單分析是LCA基本數(shù)據(jù)的一種表達，是進行生命周期影響評價的基礎(chǔ)。建立清單分析的過程即在所確定的產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)，針對每個單元過程，建立相應(yīng)功能單位的系統(tǒng)輸入與輸出。生命周期清單分析是對產(chǎn)品、工藝或活動在整個生命周期階段資源、能源的消耗和向環(huán)境的排放（包括廢氣、廢水、固體廢棄物及其它環(huán)境釋放物）進行數(shù)據(jù)量化分析，其核心是建立所研究產(chǎn)品系統(tǒng)的輸入

8、和輸出清單。清單分析的步驟如下圖簡要表示，其中分配方法是整個清單分析過程的核心和難點，會直接影響研究的過程和結(jié)論。目前并不存在統(tǒng)一的分配方法，各種分配方法各有優(yōu)劣，而且在實際的工業(yè)生產(chǎn)工藝中，共生產(chǎn)品系統(tǒng)、閉環(huán)再循環(huán)和開環(huán)再循環(huán)常常相互嵌套，需要針對具體情況采用適當(dāng)方法。 (三)生命周期影響評價(LCIA) 生命周期影響評價是根據(jù)清單分析后所提供的資源、能源消耗數(shù)據(jù)以及各種排放數(shù)據(jù)對產(chǎn)品所造成的環(huán)境影響進行定性定量的評估，確定產(chǎn)品環(huán)境負荷，比較產(chǎn)品環(huán)境性能的優(yōu)劣，或?qū)Ξa(chǎn)品重新設(shè)計。目前一般將生命周期影響評價分為分類、特征化和評價三個步驟，分類和特征化是必選過程，評價是可選過程。 （四） 生命周

9、期解析 生命周期解析是根據(jù)清單分析、影響評價或這兩者結(jié)合起來識別和評價整個生命周期內(nèi)與資源、能源和污染物相關(guān)的環(huán)境負荷減少的可能性或途徑，進而提出明確地如何減少環(huán)境影響的具體措施。部分建筑材料實例：材料的環(huán)境負荷會隨著時間改變、時效環(huán)境負荷新建建筑建造節(jié)材 該措施是單獨針對新建建筑部品生產(chǎn)階段的，主要考慮的措施有： a）磚混結(jié)構(gòu)住宅中用環(huán)境負荷小的灰砂磚、頁巖磚、摻粉煤灰磚等新型墻材代替實心粘土磚，進而替代空心粘土磚；全國城市 2010 年全部禁用實心粘土磚，此后逐步限制農(nóng)村粘土磚的使用量； b）單位建筑面積鋼材消耗量逐步減少，單位體積混凝土中水泥的用量逐步減少，逐步達到并超過發(fā)達國家水平當(dāng)前

10、水平，到 2030 年單位建筑面積用鋼量降到目前的 75%，每立方米混凝土中水泥用量減少 110 kg2； c）逐步增加鋼結(jié)構(gòu)建筑在新建建筑中的比例，住宅中考慮砌體結(jié)構(gòu)替代部分磚混結(jié)構(gòu); d）其余建材和設(shè)備暫不考慮單位面積用量的變化，按照隨新建面積等比例變化計算。 圖 4.50 分別給出了城鎮(zhèn)住宅和公共建筑不同結(jié)構(gòu)體系的單位建筑面積主材的環(huán)境負荷。2030 年的數(shù)據(jù)考慮了建材替代和單位面積建材消耗量減少，但沒有考慮建材時效清單。可以看到，無論住宅還是公建各種結(jié)構(gòu)體單位面積主材環(huán)境負荷的排序都是剪力墻>框架、框剪>鋼結(jié)構(gòu)>砌體。砌體結(jié)構(gòu)消耗的水泥和鋼比鋼混和鋼結(jié)構(gòu)少，因此環(huán)境負荷最低。鋼結(jié)構(gòu)中水泥和混凝土的用量較鋼混結(jié)構(gòu)少，因此環(huán)境負荷比鋼混結(jié)構(gòu)（框架、框剪、剪力墻）低