源源-于-網-絡-收-集第二章產品清潔生產第一節生命生命周期評價的理念生命周期評價的理念生命周期評價LifeCycleAssessmentLifeCycleAnalysis（一）定義國際環境毒理學與化學學會（SETAC）：通過識別和量化能源和材料的消耗和廢物的排放，評價產品（和服務）在其生命周期中的環境負荷，并提出預防和改進措施。評價面向產品整個生命周期，包括原材料的獲取和加工、生產、運輸分配、使用、維護和再使用、循環再生、以及處理處置。國際標準化組織（ISO）：生命周期評價是對一個產品系統的生命周期中的輸入、輸出及潛在環境影響進行的綜合評價。美國環保局（EPA）：通過對特定產品、過程或服務的整個生命周期的分析，對產品或活動進行整體評價的概念或方法。生命周期評價包括三個組成部分－清單、影響和改進，是一個交互式發展的程序。Procter&Gamble公司：顯示產品制造商對其產品從設計到處置全過程中造成的環境負荷承擔責任的態度，是保證環境確實而不是虛假地得到改善的定量方法。美國3M公司：在從制造到加工、處理乃至最終作為殘留有害廢物處置的全過程中，檢查如何減少或消除廢物的方法。（二）特點全過程化定量化體現環境保護手段由簡單、局部、粗放向復雜、全面、精細方向發展的趨勢。（三）分類概念型LCA:定性的清單分析評估環境影響，不宜作為公眾傳播和市場促銷的依據，但可以幫助決策人員認識哪些產品在環境影響方面具有競爭和優勢。簡化型或速成型LCA:涉及全部生命周期，但僅限于簡化的評價，著重主要的環境因素、潛在環境影響等，多用于內部評估和不要求提供正式報告的場合。詳細型LCA:包括目的和范圍確定、清單分析、影響評價、結果解釋4個階段。（四）生命周期評價的發展生命周期評價是20世紀70年代初至90年代發展起來的理論。當前生命周期評價已形成了基本的概念框架和技術框架。國際標準化組織（ISO）-負責生命周期評價理論的完善和方法的國際標準化工作。1、起源生命周期評價起源于20世紀60年代末70年代初美國開展的一系列針對包裝品的分析、評價，當時稱為資源與環境狀況分析（REPA）。標志：1969年美國中西部資源研究所（MRI）開展的可口可樂飲料包裝瓶評價。起源階段的特征：（1）由工業企業發起，秘密進行，研究結果作為企業內部產品開發與管理的決策支持工具。--可口可樂玻璃瓶轉向塑料瓶。《SCIENCE》發表文章（1976年4月）。（2）大多數研究的對象是產品包裝品。（3）采用能源分析方法。由于能源分析方法在當時已比較成熟，而且很多與產品有關的污染物排放顯然與能源利用有關。2、發展隨著20世紀70年代末到80年代中期出現的全球性固體廢棄物問題，資源與環境狀況分析法（REPA）逐漸成為一種資源分析工具。這時期的REPA著重于計算固體廢棄物產生量和原材料消耗量。發展階段的特征：（1）政府積極支持和參與。歐洲經濟合作委員會開始關注生命周期評價，要求工業企業對其產品生產過程中的能源、資源以及固體廢棄物排放進行全面的監測與分析。（2）案例發展緩慢，方法論研究興起。REPA缺乏統一的研究方法論，分析所需的數據常常無法得到，對不同的產品采取不同的分析步驟，同類產品的評價程序和數據也不統一。這些都促進對評價方法的研究。3、趨于成熟80年代末以后，區域性與全球性環境問題日益嚴重，可持續發展思想的普及以及可持續行動計劃的興起，促使大量的REPA研究重新開始。REPA涉及研究機構、管理部門、工業企業、產品消費者，但是使用REPA的目的和側重點各不相同，所分析的產品和系統也變得越來越復雜，急需對REPA的方法進一步研究和統一。1989年荷蘭“國家居住、規劃與環境部（VROM）”針對傳統的“末端控制”環境政策，首次提出了制訂面向產品的環境政策。提出了要對產品整個生命周期內的所有環境影響進行評價；同時也提出了要對生命周期評價的基本方法和數據進行標準化。1990年“國際環境毒理學與化學學會（SETAC）”首次主持召開有關生命周期評價的國際研討會，首次提出了“生命周期評價”的概念。在以后的幾年里，SETAC主持和召開了多次學術研討會，對生命周期評價理論與方法進行了廣泛研究。1993年SETAC根據在葡萄牙的一次學術會議的主要結論，出版了一本綱領性報告：“LCA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框架，成為生命周期評價研究出現飛躍的一個里程碑。目前生命周期評價在方法論上還不十分成熟。SETAC和ISO積極促進生命周期評價方法論的國際標準化研究。IS014040標準《生命周期評價-原則與框架》已于1997年頒布，該標準體系目的是對生命周期評價的概念、技術框架及實施步驟進行標準化。歐洲、美國、日本等國家和地區制定了一些促進LCA的政策和法規，如“生態標志計劃”、“生態管理與審計法規”、“包裝及包裝廢物管理準則”等。因此，這一階段出現了大量LCA案例，如日本已完成數十種產品的LCA，丹麥用3年時間對10種產品類型進行了LCA等。1996年，第一份專門關注生命周期評價的學術期刊《InternationalJournalofLifeCycleAssessment正式出版。（五）應用概況應用目的：量化和評價產品或工藝的環境影響（表現），幫助決策者在備選方案中做出選擇；進行改進潛力分析，為改進產品的環境表現提供依據。應用部門：1、工業企業部門2、政府環境管理部門和國際組織3、消費者組織1、工業企業部門a、產品系統的生態辨識與診斷：識別對環境影響最大的工藝過程和產品壽命階段。b、產品環境影響評價與比較c、產品生命周期設計與新產品開發d、再循環工藝設計2、政府環境管理部門和國際組織a、制定環境政策與建立環境產品標準面向產品的環境政策b、實施生態標志計劃c、優化政府的能源、運輸和廢物管理方案d、向公眾提供有關產品和原材料的資源信息e、國際環境管理體系的建立3、消費者組織（六）LCA在中國第一階段，1995－1999年，概念和方法學習期第二階段，2000至今，方法研究和案例研究起步期，表現為項目支持，主要為國家資助項目。開展適合中國國情的LCA方法研究。發展方向：借鑒國外的方法，建立我國自己的LCA方法學體系和數據支撐體系；研究如何在多個領域對LCA方法進行充分利用，特別是在應用很薄弱的農業領域。二、生命周期評價方法產品生命周期有哪些主要階段？SETAC《生命周期評價綱要：實用指南》(1993)將生命周期評價的基本結構歸納為：定義目標與確定范圍(goalandscopedefinition)清單分析(編目分析，inventoryanalysis)影響評價(impactassessment)改善評價(改進評價，improvementassessment)目標與范圍確定定義目標確定系統邊界環境影響評價的模型及其解釋方法數據要求重要假設和限制審核方法及評價報告的類型及其格式等確定功能單位1、定義目標界定評價對象，說明開展此項LCA的目的和原因，以及研究結果的可能應用領域。如在產品設計階段進行的LCA，目的一般是比較兩種可供選擇的設計方案，在設計完成階段進行的LCA目的應是在產品現有制造或流程操作條件下，尋找降低環境影響的機會。確定系統邊界：生命周期范圍地理范圍時間范圍方法、數據、假設3、確定功能單位功能單位(單元)是度量產品系統輸入輸出功能時采用的單位，可以是一定數量的產品或某種服務。最后得到的所有數據都必須以功能單位為標準。其目的是為有關的輸入和輸出數據提供參考基準，以保證生命周期評價結果的可比性。清單分析生命周期清單分析(LifeCycleInventoryAnalysis,LCIA):對一種產品、工藝和活動在其整個生命周期內的能量與原材料需要量以及環境影響進行以數據為基礎的客觀量化過程。目的：環境影響定量化。清單分析的步驟1、制作生命周期過程圖2、數據收集3、數據核算4、進一步完善系統邊界5、數據處理與匯總1、制作生命周期過程圖對系統生命周期中涉及的工藝過程進行定性描述。應關注最相關的工藝過程和環境影響，而非100%地包括所有過程和影響。目的：基本闡明該產品整個生命周期中可能出現的污染物種類和資源消耗種類，同時根據行業特點及研究目標對需要考察的污染因子進行取舍。具體制作步驟準備：了解相關信息，包括產品生產和制造條件、產品組成、功能等從產品的主要制造工藝開始加上前面和后面的工藝過程工藝組合或細分暫時保留不熟悉的工藝過程2、數據收集選擇或設計一套數據收集表：該表格可以獲取各個單元過程所有必須的數據，包括一般性信息表、系統輸入數據表、輸出數據表、運輸數據表等。收集數據：數據源包括企業內部信息、標準的文獻或其他研究論文、各類統計年鑒和報表、環境數據手冊、百科全書、行業協會報告等。例：企業內部信息的獲得a、產品解剖是將產品拆開，分別對零部件進行材料分類和稱重，以確定不同材料在整個產品中的重量比例。比較適合小件產品。某些中型或大型產品，則需要進行圖紙分析。b、圖紙分析是利用產品的設計圖紙或生產圖紙對所用材料進行分類和統計。方法簡單易行且準確度較高。但在實際研究中，企業出于技術保密的考慮，往往不愿意提供圖紙。c、零件估算是一種比較粗糙的方法，只能確定材料的大致種類和用量，適合于精度要求不高的LCA研究。除以上產品組成分析外，還有產品使用分析，即對產品的使用功能、使用領域、使用壽命及使用過程中可能存在的問題進行分析的過程。3、數據核算簡單的數據核算方法就是對每個工藝過程做物料和能量的衡算，即過程的總輸入與總輸出應基本一致(比如差值在2%以內)：刀輸入=E輸出(產出+廢棄物+損耗)4、進一步完善系統邊界修改最初定義的系統邊界，如可能排除一些不重要的生命周期階段，可能排除一些對研究結果不重要的物質流或能量流，也可能包含進一些新的有重要意義的單元過程。5、數據處理與匯總按照預先定義的功能單位對各單元過程的數據進行換算，得到該功能單位下的數據，按照數據類型將單元過程的數據相加，便得到每一功能單位生命周期總的資源、能源和環境排放數據清單。影響評價環境影響評價(EnvironmentalImpactAssessment，EIA)：建設項目/規劃生命周期影響評價(LifeCycleImpactAssessment,LCIA):產品/服務/過程ISO、SETAC、美國EPA都傾向于把影響評價定為一個“三步走”的模型：分類、特征化和評價。1、分類(classification)分類是將LCI中的輸入和輸出數據歸到不同的環境影響類型。首先是確定個案研究中關心的是哪些類別的環境影響，其次將清單分析中的環境負荷或污染排放因子分別歸類到相應的環境影響類別之下。一個因子可能引發數類環境影響，不同因子可能引發相同的環境影響。產品生命周期環境影響分類：SETAC(1993)：資源耗竭、環境污染、生態系統退化。丹麥技術大學：根據環境影響的空間尺度，分為全球性影響、區域性影響和局地性影響，又根據影響對象和途徑分為環境污染、資源耗竭和職業健康。2、特征化(characterization)目的：每種影響類型，對其中不同物質的環境影響用統一的單元表示，便于比較。常用的特征化方法(生命周期影響評價模型)：臨界體積模型、效應導向模型和生態評點模型。例如，可以將各種溫室氣體的全球變暖影響潛能(Globalwarmingpotential,GWP)以二氧化碳當量表示。特征化因子(characterizationfactor):如全球變暖潛值、酸雨潛值等。3、評價(valuation)目的:得到一個總指標，用于對產品的環境性能進行比較。經過特征化之后，得到的是單項環境問題類別的影響總值，評價則是將這些不同類別環境影響問題賦予相對的權重，以得到整合性的影響指標。賦權方法：目標距離法、專家法、層次分析法(AHP)結果解釋結果解釋(Interpretationofresults)就是根據LCA前幾個階段的研究，系統地分析結果、解釋局限性、形成結論、提出建議并報告生命周期解釋的結果，應提供對LCA研究結果的易于理解的、完整的和一致的說明。根據GB/T24043-2002/IS014043-2000的要求，LCA或LCI研究中生命周期解釋階段包括3個要素，即識別、評估和報告。識別：重大環境問題；評估：對整個生命周期評價過程中的完整性、敏感性和一致性進行檢查；報告：形成結論，提出建議。三、LCA的局限性1、LCA在范圍上的局限性(1)LCA應用范圍上的局限性(2)LCA評價范圍的局限性2、LCA分析方法上的局限性(1)量化模型(2)權重因子(3)檢測精度3、LCA分析數據的局限性第三章第二節生態設計生態設計(Ecologicaldesign,Eco-design)一、產品生態設計概念及準則產品(傳統)設計：將人的某種目的或者需要轉化為一種具體的物理形式或者工具的過程。--產品設計、建筑設計、園林設計、項目設計(公路、碼頭建設)、活動設計(奧運會)等。產品生態設計：利用生態學的思想，在產品開發和設計階段綜合考慮與該產品相關的生態環境問題和預防污染的措施，設計出既能滿足人們需求又對環境友好的產品。--考慮了環境問題的上述設計。生態設計(eco-design)的其它名稱：生命周期設計(lifecycledesign)綠色設計(greendesign)環境化設計(designforenvironment)環境意識設計(environmentalconsciousdesign)環境友善設計(environmentallyfriendlydesign)生態設計的指導思想從產品生命周期的角度，在產品的設計階段就考慮產品可能會對資源與環境造成的影響，并把采取的預防措施在產品設計中予以體現，以減少該產品對資源與環境的不利影響。生態設計的基本準則功能準則：滿足使用功能，達到質量要求環境準則：降低物耗和能耗，減少廢物產生和安全風險經濟準則：成本最低，利潤最大技術準則：技術可行美學準則：符合消費者的審美情趣二、產品生態設計的意義問題：為什么要進行產品生態設計？生態設計的意義減少原材料和能源的使用—節約，降低成本減少企業的責任風險—生產出清潔的、對人體和環境無害的產品提高產品質量—實用、耐用、易維修和易處理處置等。引導和促進清潔產品消費—提高消費者資源意識和環境意識。三、生態設計與傳統設計的比較比較內容：設計依據設計人員設計思想設計工藝設計目的所得產品四、產品生態設計流程（一）產品生態辨識（識別）（二）產品生態診斷（三）生態產品定義（四）生態產品評價（一）產品生態辨識（識別）產品生態辨識（識別）是指根據產品的用途、功能、性質、成本及原材料等建立一個參照產品模型，并對該參照產品進行生命周期評價，即對產品整個生命周期內的相關環境問題進行定量化識別，對各種環境因子的影響進行分析，對產品的總體潛在環境影響進行綜合與評估。（二）產品生態診斷確定與所設計產品有關的重要的潛在環境影響分析這些潛在環境影響的主要來源，識別各影響因子的貢獻大小分析產品生命周期各階段（或產品各部件）的環境影響大小數據模擬，比較替代方案與原方案環境影響的差別，為進一步進行生態產品定義提供科學依據。（三）生態產品定義（確定）生態產品定義是依據生態系統安全與人類健康標準，選擇產品的生態環境特性指標。其目的在于確定產品的生態環境屬性，使整個產品的商業價值中包含生態環境價值。生態產品定義必須根據生態辨識和生態診斷的結果進行。包括兩個步驟：一是確定影響產品競爭能力的生態環境參數，二是制定產品具體的生態規范。（四）生態產品評價根據生態診斷的結果，參考產品生態指標體系，提出改善現有產品環境特征的具體技術方案，設計出對環境友好的新產品，并對該生態產品設計方案重新進行生命周期評價，把評價結果與參照產品的生命周期評價結果進行對比分析，提出進一步改進的途徑與方案。五、產品生態設計策略（一）產品概念開發（二）產品結構優化（三）原材料利用優化（四）生產過程優化（五）銷售網絡優化（六）減少產品使用階段的影響（七）產品生命周期末端優化（一）產品概念開發非（減）物質化—提供系統功能但使用更少的材料或者不需要材料（電子郵件替代紙信）產品共享—多人共同使用一件產品但實際上并不擁有這種產品（汽車租賃）以服務替代產品^為用戶提供服務，而非產品（運輸代替汽車）（二）產品結構優化功能組合功能優化可靠性和耐用性易于維護和修理產品結構模塊化（三）原材料利用優化應考慮的因素：是否具有所希望的物理和化學特性？在成本上是否合理？是否對環境有害？是否對人體安全？供應是否存在局限？是否有回收途徑？是否容易被替代？材料選擇原則：不使用因其毒性而被禁止的材料或添加劑，如染料和電池中的鎘；溫度計、開關、熒光管中的汞等。避免使用破壞臭氧層的材料添加劑，如氯、氟、溴、溴化甲烷、哈龍等。避免使用難以分離的物質，如合成材料、薄膜覆蓋物、填充料、滅火劑、纖維玻璃增強劑等。減少稀缺原材料的用量用新材料替代原有材料盡可能使用回收來的材料（四）生產過程優化選擇環境影響小的生產技術盡可能減少生產環節減少能耗或采用清潔能源選擇環境影響小的生產技術技術調整－改變制造技術，采用新的、環境友好的技術；盡可能采用加成反應，避免取代反應或分解反應，因為后者常會產生副產品；等盡可能減少生產環節工藝調整－改變工藝，消除多余的工藝過程，減少生產環節；輔助物質的使用應該取消，如果使用也應該是無害的；減少表面噴涂等二次過程；使用最少的清洗工藝，等。減少原材料、水和能源使用；優先使用來自可再生資源的原料；原材料替代－改變使用的原材料；計劃并定期開展設備維護，等。減少和利用生產殘余物固體殘余物－金屬、塑料殘余物、紙殘余物、生物殘余物、混合殘余物；液體殘余物－營養鹽、溶劑和石油、有機物、酸、懸浮固體；氣體殘余物一CFC和HCFC、哈龍類、C02、CH4、VOC（揮發性有機碳）、NOx、SO2等。減少和利用生產殘余物（五）產品銷售網絡優化優先采用火車或輪船運輸，之后是卡車，盡可能避免空運；鼓勵銷售部門與當地供應商一起工作，避免長距離運輸；鼓勵銷售部引入高效的銷售形式，如批量銷售；使用標準化的運輸包裝和倉儲包裝。（六）減少產品使用階段的影響更低的使用能耗使用清潔的能源使用更少的輔助品和消耗品減少消費過程中的廢物產生降低產品維護過程的環境影響（七）產品生命周期末端的優化產品的再用為可拆卸而設計再制造/翻新物質的循環利用安全處置（焚燒、填埋）第三節環境標志一、環境標志的概念環境標志：一種產品的證明性標簽，它表示該產品不僅質量合格，而且在生產、使用和處置過程中符合環保要求，與同類產品相比，具有低毒少害、節約資源等優勢。中國環境標志：圖形的中心表示人類賴以生存的環境，外圍十個環緊密結合，表示公眾參與共同保護環境；十個環的“環”字與環境的“環”同字，其寓意為“全民聯合起來，共同保護人類賴以生存的環境”。IS014020系列標準規定的環境標志類型I型環境標志：自愿、基于多準則、經獨立第三方認證的環境標志計劃，對在某類產品中具有整體環境優越性的產品頒發專用的標志。II型環境標志：自我環境聲明，未經第三方認證，由制造商、進口商、分銷商、零售商或任何能獲益的一方做出的環境聲明。III型環境標志：一個量化的產品生命周期信息簡介，經過第三方的嚴格確認，提供給消費者定量化信息。二、環境標志的意義推動企業生產模式的轉變，鼓勵生產綠色產品引導可持續消費，增強公眾環境意識。為消費者建立和提供可靠的尺度來選擇有利于環境的產品消除貿易壁壘，促進國際貿易發展三、環境標志制度的發展始于德國的“藍色天使”計劃（1978年）。日本、加拿大、美國等國家相繼建立并實施了環境標志制度ISO于1993年成立了ISO/TC207環境管理技術委員會，開展環境標志標準化工作環境標志制度與生命周期評價以及“擴展的生產者責任制度”（又稱“生產者責任延伸制”，extendedproducerresponsibility）緊密相連。環境標志制度主要參與者：環境標志管理部門工業協會和企業消費團體學術機構媒體國際團體四中國的環境標志制度1994年，中國環境標志產品認證委員會成立。2002年撤銷，其職能劃歸國家認證認可監督管理委員會（認監委）。現在已頒布50多類、1000多種產品的環境標志技術要求。四、中國環境標志認證實施程序符合認證條件的中外企業向國家指定的認證機構提交書面申請；認證機構對企業的生產管理體系和環境管理體系進行審查，并對企業申請的標志產品現場抽樣；樣品由國家確認的檢驗機構進行檢驗，檢驗結果報認證機構；認證機構根據審查和檢驗結果，頒發（或者不頒發）環境標志證書；認證機構根據產品特點，定期對持有環境標志證書的企業進行監督和檢查。中國環境標志策略有步驟、分階段逐步擴大環境標志產品實施范圍企業自愿申請環境標志產品認證環境標志產品應體現出導向作用在出口產品中開展環境標志工作環境標志產品的種類盡可能與國外產品一致與人們切身利益相關的產品，是我國環境標志工作開展的一個重點綠色化學（GreenChemistry）傳統化學的貢獻舉例：1928年：青霉素，人類抗疾病能力增強1913年合成氨，1941年DDT:化肥、農藥業迅猛發展，減輕了人口增長對糧食需求的壓力1930年聚乙烯：石油化學工業，新型材料應用1939年順丁橡膠:新型材料，用于計算機等問題:化學工業造成了嚴重的環境污染！環境保護運動呼喚綠色化學1962年，美國科學家RachelCarson所著《寂靜的春天》出版，書中詳細地敘述了DDT等殺蟲劑對各種鳥蛋的影響，使鳥類數量急劇減少，使原來花紅葉綠、百鳥歌唱的春天變得“一片寂靜”。1939年發明，1941年上市，滅蟲效果非常好。千萬噸DDT在全世界使用，消滅了蟲害，增加了農民收成，使許多人免于饑荒。但不久人們發現，有些昆蟲對DDT產生了抗藥性，而且DDT能在生物體內積累并通過食物鏈傳遞和富集。Carson發現DDT使鳥類產下的蛋殼變薄，容易破碎，致使幼鳥死去。《寂靜的春天》指出:化學殺蟲劑的生產和應用，會殃及很多有益生物，連人類自己也不能幸免。越來越多的證據使科學家和生態學家得出結論，使用DDT弊多利少。1971年，美國環保局成立，1972年正式立法宣布禁止生產和使用DDT。Carson被譽為人類環保事業的“普羅米修斯”。一、綠色化學的概念和內涵綠色化學的名稱:綠色化學：GreenChemistry環境友好化學:EnvironmentallyFriendlyChemistry清潔化學:CleanChemistry綠色化學是指，在制造和應用化學產品時有效利用原料，消除廢物，避免使用有毒和危險的試劑和溶劑。事實上，沒有一種化學物質是完全良性的，化學品及其生產過程或多或少會對人類產生負面影響。綠色化學的目的是使化學產品的危害盡可能地小。綠色化學有三層含義：清潔致力于從源頭防止污染，而不是污染后再治理，綠色化學技術應不產生或基本不產生有害廢棄物。經濟綠色化學技術應是低能耗和低原材料消耗的技術。安全在綠色化學過程中盡可能不使用有毒或危險的化學品，其反應條件應是溫和的或安全的，發生事故的可能性極低。綠色化學的特點：采用無毒、無害的原料；在無毒無害的反應條件下進行；具有“原子經濟性”，即反應具有高選擇性，極少副產品，甚至實現零排放；產品環境友好；滿足“物美價廉”的傳統標準。二、綠色化學的主要研究內容原子經濟性(AtomEconomy)“原子經濟性”是指原料中的每一個原子都進入所期望的產品中，原子利用率為100%。原子經濟性的概念是1991年美國著名有機化學家B.M.Trost提出的，以原子利用率衡量反應的原子性。美國總統綠色化學挑戰獎設立于1996年，旨在獎勵在研究、開發和應用綠色化學技術方面獲得杰出成就的個人、集體或組織。共有5個獎項：學術獎、小企業獎、變更合成路線獎、改進溶劑和反應條件獎和設計更安全化學品獎，由來自美國政府、環保局、美國科學院、美國化學會、美國國家基金委員會的專家從候選提名中評選產生。綠色化學