环境对产品研发的影响

8　生命周期评价

8.1　概论

生命周期评价是对产品或服务从“摇篮”到“坟墓”全过程进行环境评价的技术，它是一场环境评价技术和思想的革命，也是实现区域可持续发展最重要的技术方法之一。已由国际标准化组织制订并颁布相关标准在全球实施。本章较为系统地介绍了环境生命周期评价方法的定义与技术框架、应用进展以及开展生命周期评价的具体步骤和方法，旨在为区域可持续发展提供技术支持。

8.1.1　定义与技术框架

随着环境保护意识的提高和对产品生产与消费中可能伴随的影响的进一步了解，人们希望建立一些方法，来更好地理解和说明这些影响。生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）就是基于这一目的而发展起来的技术之一。

LCA方法的发展历史不长，人们对LCA的认识和理解有一个不断发展的过程。最初较为公认的定义是国际环境毒理学和化学学会（SETAC）（Consoli and Allen，1993）提出的，该定义的内容是：“LCA是对某种产品系统或行为相关的环境负荷进行量化评价的过程。它首先通过辨识和量化所使用的物质、能量和对环境的排放，然后评价这些使用和排放的影响。评价包括产品或行为的整个生命周期，即包括原材料的采集和加工、产品制造、产品营销、使用、回用、维护、循环利用和最终处理，以及涉及的所有运输过程。它关注的环境影响包括生态系统健康、人类健康和资源消耗三个领域。不关注经济或社会效应。”

图8-1　SETAC的LCA技术框架^[1]（Consoli and Allen，1993）

在该定义基础上确定的LCA技术框架如图8-1。它共包括四个有机联系的部分。

定义目的与确定范围（Goal Define and Scoping）：定义目的即清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和原因，以及研究结果的可能应用。确定范围包括定义所研究的系统、确定系统边界、说明数据要求、指出重要的假设和限制等。

清单分析（Inventory Analysis）：对一种产品、工艺或活动在其整个生命周期内的能量与原材料需要量，以及对环境的排放（包括废气、废水、固体废物及其他环境排放物）进行以数据为基础的客观量化过程。该分析评价贯穿于产品的整个生命周期，即原材料的提取、加工、制造、运销、使用和用后处理等。

影响评价（Impact Assessment）：对清单分析所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价，即确定产品系统的物质、能量交换及环境排放所造成的影响。这种评价应考虑对生态系统健康、人体健康和资源保护三个方面。

改进评价（Improvement Assessment）：系统地评估在产品、工艺或活动的整个生命周期内削减能源消耗、原材料使用以及环境排放的机会。这种评价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，以及废物管理方案等。

1997年，国际标准化组织（ISO）在ISO14040标准中在全球首次给出了LCA的标准定义：

LCA是一种评价与产品（包括产品、服务或活动等）相关的环境负荷和潜在影响的技术。它主要通过以下三步完成：

·编制与研究系统相关的输入和输出数据清单。

·量化评价那些输入和输出伴随的潜在环境影响。

·联系研究的目的，解释清单分析和影响评价结果。

LCA研究的是某种产品从原材料采集到生产、使用和最终处理整个过程的潜在环境影响，需要考虑的环境影响一般包括资源使用、人类健康和生态后果三大类。

图8-2　ISO14040（1997，2006）中LCA的阶段

从该定义不难看到，它与SETAC的定义既有相同之处，也有一定的差异，但二者并无本质的不同。ISO （1997）的技术框架（图8-2）也是在SETAC的基础上提出来的，它保留了SETAC的前面三个部分，但去掉了“改进评价”部分，加上了一个“解释”（Interpretation）部分。“解释”是一个系统的过程，以辨识、量化、检查和评价来自系统清单分析和影响评价的结果，并使其满足预期的应用。解释的目的是对清单分析和影响评价结果进行综合，减 少清单分析和/或影响评价结果中的数据量，以便为决策过程提供更为有用的报告形式。其余各部分与SETAC的LCA框架中相同。

各阶段间的双箭头表示这是一个反复的过程，也就是说，当进行影响评价时，可能会发现需要改进清单分析，同样，当结果的解释不能满足实际需要时，可能修正原定的目的和范围。

2006年，国际标准化组织对原有标准进行了整合和完善，又重新颁布了两条有关LCA的标准，这两条标准分别是ISO14040：2006《环境管理　生命周期评价　原则与框架》和ISO14044：2006《环境管理　生命周期评价　要求事项与指南》。两个标准中提出的生命周期评价定义为“对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价”。其中“生命周期”是指产品系统中前后衔接的一系列阶段，从自然界或从自然资源中获取原材料，直至最终处置。而“产品”是指任何商品或服务。“产品系统”是拥有基本流和产品流，同时具有一种或多种特定功能，并能模拟产品生命周期的单元过程的集合。“基本流”是指取自环境，进入所研究系统之前没有经过认为转化的物质或能量，或者是离开所研究系统，进入环境之后不再进行人为转化的物质或能量。“产品流”是指产品从其他产品系统进入到本产品系统或离开本产品系统而进入其他产品系统。“单元过程”是进行生命周期清单分析时为量化输入和输出数据而确定的最基本部分。“生命周期清单分析”是生命周期评价中对所研究产品整个生命周期中输入和输出进行汇编和量化的阶段。其技术框架与ISO14040（1997）完全一样，至此，有关LCA的技术框架在全球渐趋一致。

8.1.2　生命周期评价发展历程

追溯LCA方法所经过的发展历程，大体上可将其分为这样三个时期，即雏形期、幼年期、快速成长与渐趋成熟期。在不同的时期，又表现出各自不同的特点。

1）雏形期（20世纪60年代末至70年代中）

LCA方法的起源可以追溯到20世纪60年代后期（Miettinen and Hamalainen，1997），如1969年由“可口可乐公司”（Coca Cola Company）委托美国中西部研究所（MRI）对不同饮料容器生命周期的资源消耗和环境排放所进行的比较研究。在70年代石油危机期间，工业系统内开展了大量有关能源的生命周期清单分析，关注的焦点是能源利用效率和原材料消耗问题。如美国政府在此间委托进行了大量类似的针对能源分析的工业研究项目。

在研究对象方面，多以结构简单的包装品为主。如70年代早期由美国自然科学基金会资助的“国家需求研究”（RANN）项目对玻璃瓶、聚丙烯和聚氯乙烯瓶的比较研究（Ayes，1974，1975）。美国环保局委托进行的一些有关包装替代方案的研究。欧洲开展的大量“生态平衡（Eco-balance）”分析研究等。1972年，英国的Boustead等人对不同材质的饮料容器生命周期总的能源消耗进行了核算。这些容器包括玻璃瓶、塑料瓶、铝质和钢质瓶。在随后的几年里，Boustead又不断地完善了他的分析方法，使之能适用于不同的材料，并于1979年出版了《工业能源分析手册》一书。

总之，这一时期的主要特点是生命周期思想开始萌芽，以包装品为主要研究对象，以能源和资源分析为主要研究内容，较少关注潜在的环境问题。

2）幼年期（20世纪70年代中后期至80年代后期）

起初，人们对能源的消耗比对废物排放给予更大的关注，因此，在那时，主要以清单分析为主。在石油危机逐渐消退之后，能源问题退出了主导地位，人们对LCA的兴趣也有所减退。直到80年代，由于环境问题的日益严重，人们对LCA的兴趣才逐渐从对产品系统能源消耗的分析转向对环境排放问题的研究。欧洲由于绿色运动的兴起，LCA研究也从包装系统转向公众所关心的循环利用问题。结果环境排放与能源、原材料消耗以及固体废物一道成为了LCA考虑的对象。

到80年代末，在瑞典、瑞士和美国，尤其是私人公司，开展了许多LCA的研究。虽然此间LCA方法已开始分为清单分析和影响评价两部分。但是，许多这些研究所使用的方法则各不相同，没有统一的理论框架。为了同样目的而开展的不同研究结果之间往往差异很大，在一定程度上限制了LCA成为让更多人接受的分析技术。

这一时期的特点是“环境问题与能源和资源消耗问题一道成为LCA考虑的对象；案例研究由于方法上的问题而明显减少，人们开始考虑LCA方法论的统一问题”。

3）快速成长及渐趋成熟期（20世纪90年代初至今）

从20世纪80年代末90年代初开始，人们对LCA的兴趣空前高涨。如Berkhout and Howes（1997）于1995年至1996年对90个欧洲公司（包括铝、塑料、洗涤剂量、水泥、绝缘材料、电子产品和汽车工业）的深度调查表明：欧洲产业界对LCA产生强烈兴趣是在80年代后期。有多个公司（包括Procter and Gamble，Dow和Volvo）成为LCA研究的“领头羊”。到90年代早期，欧洲不少制造领域（包括塑料、洗涤剂、个人用品、汽车）的公司已经建立了内部的LCA研究机构，并发起了LCI（Life Cycle Inventory）方面的合作。目前，LCA活动已渗透到农业、矿业、石油天然气采掘业、建筑业、制造工业（烟草除外）和零售业等各行业。公用事业（电力、供水供气、运输等）也开始在采购决策中运用LCA。

自90年代以后，在SETAC的组织协调下，开始进行LCA方法的完善、标准化和传播工作。在90年代初期，SETAC成立了专门的LCA咨询小组，其任务是促进LCA理论、实践和应用的发展，以便降低与产品、包装、工艺过程和活动相关的资源消耗和环境污染。为此，该咨询组为有关LCA问题的辨识、解答和交流提供了一个具有广泛基础的论坛，同时也为LCA方法的完善和实施提供理论指导。

SETAC的主要活动是通过其LCA咨询小组和环境教育基金会，由其欧洲和北美的工作小组完成，并刊登在1991年开始出版的《SETAC生命周期评价简讯》（双月刊）上。SETAC欧洲分部包括七个工作小组，分别为数据获取与数据质量、LCA与决策、LCA与建筑行业、生命周期管理、LCA与工作环境、LCA与情景开发以及生命周期影响评价。SETAC北美分部包括生命周期影响评价、速成型LCA等工作小组。

从1990年8月开始，SETAC已在不同国家举办了几十期有关LCA的研讨班，内容几乎涉及LCA的各个方面。出版的一系列文献对人们认识、理解和应用LCA方法起了重要的指导意义。

1993年，SETAC“LCA工作守则”（Code of Practice）正式出版，为LCA的开展、审核、结果的提交和使用提供了通用的原则和框架（Consoli，1993）。

与此同时，美国环保局（US EPA，1993）、美国检测与材料学会（ASTM）、加拿大标准协会（CSA）等组织也开发了自己的指南或标准。

美国环保局（EPA）是LCA最早的倡导者和实践者之一，在推动LCA方法学研究和应用方面始终发挥着积极的作用。其中，Franklin Associates开发的美国主要工业清单分析数据库，因其内容全面而著名。美国环保局出版了LCA方法学指南，例如《产品生命周期评价：清单指南和原则》和《生命周期影响评价：概念框架、主要问题和现有方法总结》等。此外，美国环保局还十分重视LCA的应用，包括政府政策制定、产品生命周期设计、城市废物管理等，并发起了多项研究和示范计划。EPA出版了一系列产品生命周期设计指南，包括《生命周期设计指导手册：环境需求和产品系统》以及一些行业的生命周期设计指南等。

ISO于1993年6月成立“环境管理标准技术委员会”（TC—207）之后，在ISO14000系列标准中为LCA预留了10个标准号，即ISO14040～14049，开始将LCA方法的标准化正式纳入ISO的工作范围。由分委员会SC5专门负责制定生命周期评价标准。

1997年6月，有关LCA的第一条国际标准（ISO14040：环境管理-生命周期评价-原则与框架）正式颁布。此后它又相继发布了该系列的其他几项标准和技术报告，包括ISO14041（1998）《生命周期评价目的与范围的确定，生命周期清单分析》、ISO14042 （2000）《生命周期影响评价》、ISO14043（2000）《生命周期解释》、ISO/TR14049（2000）《ISO14041应用示例》、ISO/TS14048（2002）《数据记录格式》、ISO/TR14047（2003）《ISO14042应用示例》等。

2006年，有关LCA国际标准得到进一步完善和整合，由ISO14040：2006《环境管理　生命周期评价　原则与框架》和ISO14044：2006《环境管理　生命周期评价　要求事项与指南》取代了先前发布的ISO14040～14043标准，至此，有关LCA技术方法趋于标准化。

8.1.3　应用概况

LCA作为一种综合的产品或服务环境表现的评价工具，其发展本身始终是和应用紧密联系在一起的。如当LCA用于不同系统的比较选择时，经常会涉及对这种方法有效性的争论。这种争论反过来又促进了LCA的发展和完善。

LCA强调贯穿于从获取原材料、生产、使用、生命末期的处理、循环和最终处置（即从摇篮到坟墓）的产品生命周期的环境因素和潜在的环境影响（如资源的使用和废物排放的环境结果），其应用范围广泛，主要有以下四个方向：

（1）找到改进产品生命周期各个阶段中环境绩效的机会。

（2）给产业、政府或非政府组织中的决策者提供信息。

（3）选择有关的环境绩效参数，包括测量技术。

（4）营销（如实施生态标志制度、发表环境声明或发布产品声明）。

由于实施生命周期评价能为企业带来许多好处，如降低成本、提高市场竞争力、改善与社会各界的关系等（见表8-1），因此，LCA已在私人部门（尤其是一些国际跨国公司）得到了广泛应用，如宝洁（Procter and Gamble），陶氏化学（Dow）和沃尔沃汽车（Volvo）等。应用领域包括产品的开发与改进、企业的战略规划与决策、企业的市场管理等（见表8-2）。除私人部门外，公共部门也在许多领域积极应用LCA，如生态标志标准的确定、绿色采购、废弃物管理方案的选择等（表8-3）。

表8-1　实施生命周期评价的好处

表8-2　LCA应用领域及相对重要性排序——来自私人部门的调查结果

表8-3　LCA应用领域及相对重要性排序——来自公共部门的调查结果

表8-1～表8-3均译自：Ryding S.，1994.International Experiences of Environmentally Sound Product Development Based on Life Cycle Assessment.Swedish Waste Research Council，AFR-Report 36，Stockholm，May

8.2　生命周期评价方法论

根据ISO14040（2006）标准，完整的生命周期评价研究要求完成以下四个步骤（即四个组成部分），即目的和范围确定、清单分析、影响评价以及对清单分析及影响评价结果的解释。

8.2.1　目的和范围确定

1）目的确定

目的确定就是要确定开展此项研究的原因、预期的应用以及服务对象（即研究结果的接受方）。从已有的研究看，进行生命周期评价的目的有：

（1）与竞争对手比较，看谁家的产品更具有环境优势。如果自己的产品有环境优势，就可利用这个研究结果进行市场宣传，使自己的产品更具竞争力。

（2）通过分析研究，看看自己的产品长处在哪里，短处在哪里。这样就可找到改进产品的机会，也可为未来新产品的设计提供理论依据。

（3）政府部门可能对某类产品进行研究，找到该类产品对环境影响最大或较大的一些阶段，然后在制定该类产品的生态标志标准或有关的环境政策或法规时，把重点放在这些影响较严重的阶段。

2）范围确定

确定LCA范围时，应考虑以下内容并对其做出清晰描述：所研究的产品系统；产品系统的功能或在比较研究的情况下系统的功能；功能单位；系统边界；分配程序；生命周期影响评价的方法学与影响类型；解释；数据要求；所作假设；价值选择和可选要素；局限性；数据质量要求；鉴定性评审的类型（如果有）以及研究所要求的报告的类型和格式。

由于一些不可预见的限制或增添新的信息，研究的目的和范围在某些情况下可进行调整。调整的内容及理由宜进行书面说明。

（1）确定系统边界

在生命周期评价中，所有产品都需要作为一个系统来描述，这个系统就是产品生命周期系统。产品生命周期所有过程都落入系统的边界内，边界外称为系统环境（见图8-3）。系统边界一旦确定，也就决定了LCA中要考虑的工艺过程、系统的输入和输出等。理论上，定义的产品系统应使边界上的输入和输出都是基本流（Elementary Flow），即输入流是直接来自地球的，输出部分除产品外，都是直接回到地球的。但实际过程中没有那么多的时间和数据来完成如此综合的研究，必须确定研究的单位过程和其研究的详尽程度、要评价的环境排放及其评价的详尽程度。

图8-3　生命周期阶段与系统边界

定义系统边界是一个相当主观的过程，它包括的内容主要有：

①地理上的边界，即研究涉及的地理区域，如某一地区、国家或全球等。

②生命周期边界，即包括哪些生命周期阶段在内，如是一些主要的阶段，还是全部阶段。

③技术圈边界，即研究中所涉及的工艺技术水平如何，如是最佳可得技术，还是最佳可避免技术，还是现有的平均技术水平等。

④生物圈边界等，即涉及的环境介质范围，如大气、水体、土壤、地下水等。

实践中，对复杂的产品系统，可从以下几个方面来确定某个部件是否包括在系统内：产品或部件重量，能源需求估计，部件或制造过程的毒性大小，价格。高的价格虽然并不表示就有高的环境影响，但反映高的原材料成本，因而反映资源的稀缺性，也会反映大量的工艺过程。

根据上述几个方面，就可以初步确定哪些材料或部件可包含进系统边界。其方法如图8-4所示。

由于该过程的主观性，所以下定义的过程和前提条件的透明性是相当重要的。必须清楚描述选择输入和输出数据的准则。对生命周期阶段、工艺过程或数据要求方面的任何省略，都必须予以清楚的陈述和说明理由。总之，设定系统边界的最高准则是不降低研究结果的可信度，同时又能达到预定的研究目的。

图8-4　可忽略部件的确定

（2）确定原始数据质量要求

原始数据的质量好坏，将影响到LCA的最终质量。数据质量的描述和评价可采用不同方式，但最重要的一点是要以一种系统的方式来描述，以便使其他人能了解和掌握真正的数据质量水平。一般由以下参数来定义数据质量的要求：

①时间跨度，为满足研究目的所必须收集哪一时段的数据。

②地域范围，为满足研究目的必须收集哪一地理区域的数据。

③技术水平，即所获数据是什么技术条件下的数据。如是平均技术水平、最佳可得技术、最佳实用技术，还是最低技术水平。

④精度，每类数据的变异性，如方差。

⑤完整性，所获得的原始数据占所有潜在数据的比例。

⑥代表性，数据在多大程度上反映了研究系统的真实性。

⑦一致性，对该研究的方法学是否能统一应用到不同的分析内容中而进行的定性评价。

⑧可重复性，对其他独立从业人员采用同一方法学和数据值信息获取相同研究结果的可能性的定性评价。

（3）确定产品系统功能单位

功能单位（Functional Unit）是在生命周期评价研究中用来作为基准单位的量化的产品系统性能。它是量度产品系统输出功能时采用的单位。可以是一定数量的产品或某种服务。前者如1t钢材、1台彩电、10　000只容积为50mL的一次性塑料杯等，后者如公路货物运输的1km·t、油漆防护面积1m2等。最后得到的所有数据都必须以功能单位为标准来提供，如出租车生命周期温室气体排放数据应为多少kgCO2/（km·人）等。

定义功能单位的主要目的就是为有关的输入和输出数据提供参照基准，以保证LCA结果的可比性。不同的产品系统进行比较时，必须采用相同的功能单位，才会有可比性。如系统间的比较就必须以相同的功能单位为基础。当评价的是一个具有多种功能的系统时，必须特别注意到副产品。如果系统其他额外的功能没有在功能的比较中考虑，那这些省略都应作记载。

（4）确定数据分配程序和方法

在实际生产中，常常会遇到一个单元过程同时生产两种或多种产品，而投入的原材料和/或能源又没有分开的情况。也可能会遇到投入有多种，而输出只有一种的情况，如废水处理车间。在这些情况下，不能直接得到清单分析所需数据，必须根据一定的关系对这些过程的数据进行分配。数据分配方式确定以后，才能保证以后收集的数据能满足分配的需要，所以在数据收集正式开始之前，就需要定义分配程序或方法。

处理数据分配问题一般可按下面的程序进行。

①应想办法避免或减少出现分配：

·将原来收集数据时划分的单元过程再进一步分解，识别出其中哪些属于联合过程，哪些仅仅是由其中某一产品引起的，只有联合过程需要进行分配。一般而言，很少能通过将单元过程进一步细分的方式来消除分配的问题。假如根据LCA评价结果做出的决策对研究的功能单位有重大影响，而对另一功能的生产量只有很小的影响，那通过这种方法来减少分配才有可能。另外，这种方法也需要花费较多时间。

·扩展产品系统边界，把原来排除在产品系统之外的一些过程或输入、输出流包括进来，如将与共生产品有关的功能包括进来。当连带功能的间接影响对决策重要，则使用系统扩展的方法。研究表明，通过扩展系统边界（包括不止一种产品）来避免分配问题有时是可行的，但需要调查生产另一产品的替代方法，并把相应的影响分配给该产品。这需要另外收集大量的数据，并且如果现实中没有替代生产方法的话，这种方法就不能使用。而且，这种方法得到的结果往往难于解释。对扩展系统边界而言，如果完成另一种功能的替代方式确实存在，而且其数据也可以得到，则可以使用此法来避免分配问题。如废物焚烧的边界扩展（图8-5）。

图8-5　废物焚烧的边界扩展

②不得不进行分配时，使用能反映其物理关系的方式来进行分配。即必须反映系统中产品和功能数量变化而引起的输入和输出流变化。物理关系如产品的重量、个数、体积、面积、能源含量、物质的量等。如废物焚烧中镉的排放应划归含镉的产品。如A、B两种金属零件同时喷漆，如果在保持总质量不变的情况下改变A和B的比例会引起用漆量的变化，则不应以质量为基础进行分配。在保持待漆表面积不变的情况下，改变A和B的比例不会引起输入输出的变化，则可以待漆表面作为分配的物理参数。该方法要求所有的工艺流都需要有可测定的物质量。这种方法可能存在的问题是，假如共同产品中的一种具有更低的经济价值，则无论使用哪种物理特性来进行分配都不可能得到有意义的结果。

③当物理关系不能确定或不能用作分配依据时，可用其经济关系来进行分配，如产品产值、利润比例关系等。这种方法在欧洲已得到越来越多的使用。产品经济价值用作分配依据，是因为产品的经济价值正是产品和制造过程存在的根本。经济参数在某些时候可能比物理参数更能反映因果关系，因此当产品经济价值差别很大时，应该使用经济参数来进行分配。

④实在没有办法，可人为确定一个分配系数，分配系数可从0%～100%。50%/50%的分配方法常被用于简化的生命周期评价，因为这种方法基本能保证关键信息不丢失。这种方法可用于初级产品生产、废物管理和循环过程所产生的环境负荷的分配。

⑤当所研究的功能与连带功能的生产是成比例关系，且对连带功能的影响对决策是重要的，但其生产量的改变所产生的间接影响预计并不重要时，建议将所有的环境负荷都分配给所研究的产品。

（5）定义鉴定性评审类型

鉴定性评审（Critical Review）是确保生命周期评价和生命周期评价标准的原则与要求保持一致的过程。进行鉴定性评审的目的是为了保证LCA完成的质量。评审人员可以是公司内部的，也可以是外部的，也可以涉及相关的第三方。评审过程将保证：

①所使用的LCA方法与国际标准是一致的。

②所使用的LCA方法在科学上和技术上是有效的。③就研究目的而言，使用的数据是恰当和合理的。

④解释过程反映了所辨识出的不足之处和研究目的。

⑤研究报告具有透明性和一致性。

如果一个LCA研究要作鉴定性评审，那评审的范围应在研究目的和范围确定阶段加以定义。内容包括：为什么要采用同行评审、评审的内容、详尽程度、评审人员组成等。

⑥内部评审：由公司内部与LCA研究无关的专家来承担评审工作。这些专家应熟悉国际标准，并具有相应的科学知识和技术经验。由从事LCA研究的人员准备一份评审报告书，并由上述内部专家审阅，评审报告书也可全部由该专家负责准备。评审报告书必须纳入LCA研究报告。

⑦外部评审：由与LCA完成无关的外部专家来承担。该专家应熟悉国际标准，并具有相应的科学知识和技术经验。评审报告书、执业人员的意见和对评审人员建议的答复都须纳入LCA研究报告。

⑧由相关方评审：由研究的委托方选择一名独立的外部专家作为评审小组负责人。他可依据评审的目的、范围和可得到的经费，挑选其他具备资格的独立人员担任评审员。评审组至少有3名成员。小组中可包含受LCA研究结论影响的其他相关方，如政府机构、非官方团体、竞争对手等。评审声明和评审组报告，以及专家意见和对评审人员或评审小组建议的答复都应纳入LCA研究报告。

8.2.2　生命周期清单分析

清单分析主要步骤如图8-6所示。原则上，清单分析包括生命周期所有阶段每一个单元过程（Unit Process）物质与能量消耗、废物排放等数据的收集和处理。数据可以是特定场合的，也可以是更为综合的，如来自公开渠道或国际组织的数据。可以是定性的也可以是定量的。

清单分析是一个反复的过程，当收集到一批系统数据以及了解到更多的信息之后，可能会找出新的数据要求或局限性，从而修正数据收集的程序以便使之仍能满足研究的目的。有时，辨识出的问题也可能修正研究的目的和范围。

图8-6　清单分析的简化程序

数据收集的程序可能随研究范围、单位过程或预期使用目的的不同而有所不同。数据收集中一些主要的计算问题如下：当系统同时涉及多种产品时（如石油提炼过程同时有多种产物），需要进行数据分配（Allocation）计算。物质、能量消耗以及相关的环境排放数据将根据预先确定的分配原则（如按产值比、重量比、摩尔质量比、体积比等）分配给不同的产品。这个分配程序应作记录并阐明采用此分配程序的依据。

能量的计算应考虑到不同的燃料类型以及电源、能源的转换和传输效率，以及与该种能源的生产和使用相关的输入和输出。

数据收集是LCA中工作量最大的部分，特别是具体场所的数据收集。许多情况下，会使用到文献平均数据或贸易组织提供的数据。

1）制作生命周期过程图

图8-7　生命周期过程树模式图

生命周期过程图是对研究系统生命周期中所涉及的所有相关工艺过程定性的描述。工艺过程用框图代表，其间的物质流用箭头线代表（如图8-7所示）。主要目的是勾勒出一个总轮廓：即应关注的最相关的工艺过程和环境影响，而不是100%地包括进来。过程图的描绘有助于清单分析准确、顺利、全面地完成。在制作过程图的过程中，可基本阐明该产品整个生命周期中可能出现的污染物种类和资源消耗种类，同时根据行业特点及研究目的对需考察的污染因子进行取舍。过程图只是对现实的一种模拟，可根据自己的需要来制作。比如，可根据可得的信息渠道来制作。这部分得到的是研究对象 的图形化描述。原则上，过程图开始于原材料的采掘，结束于环境排放和最终填埋处理，所有过程涉及的物质转化和使用状况都要表示出来。

下面是具体制作步骤法。

①准备：首先要弄清产品生成和制造条件，以及与使用/消费和报废阶段有关的信息。浏览产品成分和加工步骤：由何组成？怎样制造？具何种功效？

②从主要产品的制造工艺开始：首先考虑自己所属产品的工艺，并把它置于流程图的中心，然后辨识与之相关的加工步骤和主要物质流。

③加上前面和后面的工艺过程：用产品制造之前和之后的工艺过程来扩展流程图，以跟踪到产品整个生命周期。之前要加上原料采掘和加工、零部件生产等过程，之后要加上产品使用和报废处理等过程。流程图还要表示出有副产品和有循环利用的地方。

④工艺组合或细分：为便于数据收集，可将不同的工艺（框）进行组合。例如，可将一个公司所有的生产过程放到同一个框图中。可以看到，工艺流程图的复杂程度主要取决于能收集到数据的方式。应重点关注那些环境影响最大的工艺过程。当然，在LCA开始时要做到这一点是困难的，但随着研究的逐步深入，会变得相对容易一些。

⑤暂时保留不熟悉的工艺过程：对不熟悉或信息缺乏的工艺过程，可做好标记，暂时保留下来，留待以后研究。要尽量得到一个比较大的流程图，在以后的研究中可逐渐减少。

2）数据收集

数据收集是LCA中一项最基础、工作量也最大的工作，是一个反复的过程，可能多次深入到清单分析的各步，直到结果适合于研究目的为止。数据收集需要许多时间，因为要处理众多工艺过程，而且每个工艺过程都可能涉及许多项目（如图8-6）。另外，合适的数据一般也不易获得。一般需要涉及公司外的企业，而他们可能对LCA结果兴趣不大，更甚的是可能会感到研究对自己不利，因而不愿合作。因此应将研究意图和结果的处理方式通知对方。

（1）选择或设计一套数据收集表

根据过程图可大概知道各单元过程的输入、输出数据种类和关系，据此可联系研究的目的和定义的范围，制作一套数据收集表格。这套表格要设计出能获取各单元过程所有必需的数据。这套表格一般包括一般性信息表、系统输入数据表、输出数据表、运输数据表等。

①一般性信息表：内容包括如产品名称、产品总产值、年总产量、公司名、公司地址、公司电话号码、生产时段等。

②系统输入数据表：包括原材料（名称、重量或体积），能源（名称：电、煤、汽油、柴油、煤油、天然气、液化石油气、木材、重油等；重量或体积），其他输入（名称：水、空气等；重量或体积）等内容。

③系统输出数据表：内容有产品，连带产品（名称、年产量、年产值、单重、主要成分等），固体废物（名称：粉煤灰、污泥、边角料、生活垃圾、包装废品、工艺废物等；重量或体积），废气排放（成分：颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、CO、CO2、CH4、NH3、氯气、苯、苯丙芘、醛、萘、氮、磷、铅、汞等；重量或体积），废水（成分：悬浮固体、COD、BOD、苯酚、石油、其他烃类，硫酸、盐酸、硝酸、其他酸，磷酸盐、硝酸盐，杀虫剂，铬、铁、铝、汞、铅、锌、锡、氮、磷、氨、碱等；重量或体积），其他输出（名称：挥发丧失、滴漏等；重量或体积）。

④运输数据表：包括运输方式，如汽油车、柴油车、电车、火车、驳船、轮船、输油管道、输气管道等；运输距离等。

数据收集阶段中收集到的大量信息还需要用一种系统的方式来储存这些信息，以便于管理（如修改、核查等）。一个标准的信息表即可完成这项工作，如表8-4所示。

表8-4　标准的信息表模式

（2）收集数据

有关的数据可在许多地方找到，但需要找到一条捷径。咨询别人一般需要许多时间，因此，应尽量从文献中寻找。数据的大部分都可以在文献中找到。信息源包括：标准的文献或其他研究论文；各类统计年鉴、报表等；环境数据手册；百科全书；工厂自己内部的工艺信息；制造商协会可能有一般性信息或文献；实际的或潜在供应商（可通过采购部联系）以及其他已完成的LCA或公开的数据库等。

①产品生产/制造数据

产品生产或制造数据的收集是生命周期清单分析中难度最大也是最重要的部分。一般借助于企业的生产流程图，将产品的整个生产过程划分为若干个便于数据收集的单元过程（Unit Process）。一个单元过程可包含一个或多个工艺过程，具体大小可根据数据收集的方便性来决定。这些单元过程通过中间品和/或废物处理设施相互联系在一起，共同构成一个亚系统。通过产品流与其他亚系统相连，通过基本流与自然环境直接相连，这样，进入每一单元过程的基本流就是矿石、煤、原油、沙子、风能、太阳能等自然资源，离开每一个单元的就是“三废”排放、射线和噪音等基本流了，而中间品则是基础材料或零部件等（见图8-8）。单元过程确定下来以后，便可对每个单元过程输入、输出的各种物料、能源和环境排放数据进行收集（数据来源于企业的年度统计、报表、环境监测报告、物料供应定额等）、计算（如进行数据分配等），然后再按功能单位进行换算即可获得该单元过程的清单数据。最后将所有单元过程的清单数据进行分类汇总即可得到该产品生产阶段的清单数据。

图8-8　产品系统中一组单元过程举例

②原材料采掘与生产

产品制造所用原材料一般通过市场直接购得，其 环境性能由社会生产的总体水平决定，因此，这些原材料数据一般不能由某个生产企业提供，而应以社会生产的平均水平作为清单分析的数据来源。燃料和电力的情况与此类似。我国的行业主管部门与环境管理机构对各行业的污染水平有相当的了解，所希望得到的统计数据可从中获得。但这些数据并未以LCI所需要的形式给出，因此还要进行计算处理。一般处理方法有三种：产值污染系数法、产量污染系数法和行业污染系数法。

·产值污染系数法：即利用材料所属行业的总产值和相应的总排污数据得到典型污染物的产值排污系数（如万元产值二氧化硫排放量），再根据企业单位产品所消耗的原材料成本进行单位产品的原材料加工生产阶段的污染计算。这是一种简易而粗糙的计算办法，统计资料均从全国典型企业的典型工矿中获得，能够体现社会生产的平均水平。

·产量污染系数法：该法是利用行业产量统计值和污染统计值计算出产量污染系数（污染物排放量/单位产量）。该法不受市场价格差别和波动的影响，较容易实施。

·行业污染系数法：各行业部门的典型排放数据是根据该行业的技术特点和总的技术现状而提出的，可以代表全行业实际的污染排放水平。这些数据比较规范，避免了不同行业、产品间的模糊对比，具有较好的确定性。行业排放的典型污染数据较易得到，可有较好的连续性。同样的，根据材料的资源消耗系数（资源、能源），也可以获得产品的资源消耗清单。这一系数一般均可从行业生产中获得。

③产品运销数据

对运销过程无特别污染危害的产品，其运销清单数据的获得可首先从企业销售部门或通过调查获得一些相关数据，如运输工具、燃料消耗、水消耗、平均运输距离、装载率等。再根据实测或相关的文献可得到各运输工具的排放系数，这样根据前面收集的数据和定义的功能单位，即可计算得到有关的环境排放清单数据。对运销过程有特别污染的产品，如恶臭、易挥发、易渗漏等，则必须加以特别的考虑。

④产品使用阶段数据

产品使用的清单数据一般通过产品设计资料、国家规定的产品报废标准以及社会调查、实际检测等渠道获得。以汽车为例，我们可从上述渠道得知这样一些相关的数据：如主要用途（载人或载物）、报废年限、实际使用年限、报废里程、实际运行里程、出厂时百千米油耗、运营时百千米实际油耗、出厂时尾气排放浓度、运营时尾气排放浓度、寿命期内物质消耗情况（如洗涤用水、轮胎、机油、制动液以及更换、维修的零件消耗）等。根据这些数据，通过一定的计算，就可以初步得知一辆汽车在使用期间的清单数据。

⑤产品报废后数据收集

产品报废后数据主要通过社会调查来获得。目前，对报废产品的处置方式一般有填埋、焚烧、回收利用三种。有的报废产品只有一种处置方式，有的却可能同时有其中的两种或三种处置方式。对报废产品的调查主要应涉及下面一些数据。

焚烧：焚烧量、焚烧环境排放量（废气、灰渣、废水等）、回收热量。回收的热量表达为负值，表明该产品生命周期总耗能的减少。

填埋：填埋量、填埋占地、填埋后环境排放（包括废气如CH4、CO2等，废水如滤液、重金属、富营养化因子等）。

回收利用：用途、利用量。不论回收后作何用途（如作为其他产品的原材料，如轿车车身回炉后用来生产建筑用钢材，或进一步发挥它的功能，如淘汰的彩电又被其他人使用），都应知道因回收利用这些报废产品而增加或减少的原材料、能源消耗和环境排放数据，如果是减少，则在清单分析中作为负值，反之则为正值。

到此为止，即可初步获得产品的原材料采掘与生产，产品制造、运销，产品使用及其废置的整个生命周期过程的资源消耗与环境排放数据。

3）数据审定

要对收集到的数据进行核实，看是否完整，是否与来自其他渠道的数据相符。系统的数据检验可发现哪些地方的数据质量需要进一步改进。

简单的数据核查方式就是对每个工艺过程作简单的物料和能量衡算，过程的总输入应等于总输出。即

这种衡算可根据产品物质量，也可依据于具体的元素，如碳平衡来进行。省略的数据应处理成：①一个可接受的报告数据量；②若有理由，可为0；③可依据类似技术推导出一个量。

4）数据处理与汇总

（1）计算每一个单元过程的数据

对每一个单元过程，选择一个合适的参照量（如生产某种原材料可用1kg作为参照量），然后计算该单元过程每生产单位参照量的物质或能量所需的输入和输出。如每生产1kg的某种原材料需要多少资源、能源以及多少环境排放。

（2）数据正规化并汇总

在得到了各单元过程的清单数据后，还不能将这些数据进行简单相加，因为它们的参照单位不一样。还必须按照预先定义的功能单位对各单元过程的数据进行换算，最后得到的数据都是以同一功能单位为参照的，此时便可按数据类型将单元过程的数据加起来。这样就得到了每一功能单位生命周期总的资源、能源和环境排放数据清单。

5）系统边界的调整

对汇总的初步结果进行敏感性分析，可确定各数据的重要性。这样就可能修正最初定义的系统边界，如排除一些不重要的生命周期阶段或单元过程；也可能排除一些对研究结果不重要的物质流或能量流；还可能重新包含进一些新的有重要意义的单元过程或输入输出数据。

6）LCI研究报告

必须将LCI研究结果公正、完整、准确地报告沟通对象，如是第三方报告，其中必须包括下列带有＊的内容，并对其他项目加以考虑。

（1）研究目的

进行该项研究的理由＊；研究的应用意图＊；预期的交流对象＊。（2）研究范围

①研究范围的修改及论证。

②功能。包括性能特征的表述＊；进行比较时所忽略的其他功能＊。

③功能单位。包括功能单位和目的与范围一致性＊；功能单位定义＊；性能测量的结果＊。

④系统边界。包括以基本流形式出现的系统输入输出；边界确定准则；所忽略的生命周期阶段、过程和数据需求＊；对单元过程的初步表述；所确定的分配方法。

⑤数据类型。包括数据类型的确定；每个数据类型的详细内容；能量输入和输出的量化；关于电力生产的假定＊；燃烧热＊；所纳入的无组织排放（向空气、水体或土地的非控制性排放）。

⑥输入输出初步选择准则。包括准则和假定的表述＊；准则的选用对结果的影响＊；物质、能量和环境关联性准则的考虑（比较性论断＊）。⑦数据质量要求。（3）清单分析

①数据收集程序。

②单元过程的定性和定量表述＊。

③公开出版的文献来源＊。

④计算程序＊。

⑤数据的确认：包括数据质量评价＊；对缺失数据的处理＊。

⑥为修改系统边界所做的敏感性分析＊。

⑦分配原则和程序：包括分配程序文件的编制和论证＊；分配程序的统一应用＊。（4）LCI的局限性

LCI的局限性包括数据质量评价和敏感性分析，系统功能和功能单位，系统边界，不确定性分析，通过数据质量评价和敏感性分析所发现的局限。

8.2.3　生命周期影响评价

来自清单分析的信息一般是分散的，很难给予解释。LCA影响评价就是要将清单信息转化成可理解的、综合的环境效应，提供一个总体的评价结果。国际标准化组织将生命周期影响评价定义为：“生命周期评价中理解和评价产品系统在整个生命周期中的潜在环境影响的大小和重要性的阶段。”

图8-9　生命周期影响评价技术

框架（ISO，2006）

1）LCIA技术框架

根据ISO14040（2006）标准，LCIA技术框架（Life Cycle Impact Assessment）如图8-9所示。整套技术由一些必备要素和可选要素组成。其中必备要素是用来将LCI结果转换为类型参数结果，包括选择影响类型、类型参数和特征化模型，分类以及特征化三步，是国际标准化组织和我国国家标准要求进行生命周期影响评价时所必须完成的步骤和内容。可选要素是用来将类型参数结果归一化、分组或加权，以及数据质量分析。研究者可根据需要自行确定是否进行，不是必须步骤（图8-9）。

将LCIA阶段划分为必备要素和可选要素主要是基于下列原因：

（1）每项要素都有不同特点并能明确定义。

（2）便于在“研究的目的与范围确定”阶段对每 种要素分别加以考虑。

（3）便于对每项要素的LCIA方法、假设以及其他决定分别进行质量评价。

（4）能使每项要素中的LCIA程序、假设和其他操作具有透明度，以便进行鉴定性评审和编写报告。

（5）能使每项要素中对价值的选用及其主观性（下称价值选择）具有透明度，以便进行鉴定性评审和编写报告。

LCIA具有如下关键特性：

（1）LCIA阶段和其他LCA阶段一起，从系统的观点考察一个或多个产品系统的环境和资源问题。

（2）LCIA将LCI结果分类，并划分到相应的影响类型。对于每种影响类型选择一个类型参数，并计算出类型参数结果（下称参数结果）。参数结果的集合（下称LCIA概要）提供与产品系统的输入输出相关的环境问题信息。

（3）LCIA和其他技术，诸如环境表现评价、环境影响评价和风险评价等不同，它是一种基于功能单位的相对方法。LCIA可以使用来自上述其他技术的信息。

2）LCIA实施步骤和方法

（1）选择待评价的环境影响类型

产品生命周期过程产生的环境影响可能种类繁多，并且也不可能样样重要。因此，在进行环境影响评价之前，首先必须确定要纳入评价的环境影响类型。确定标准是所选择的环境影响类型应与预先确定的研究目的和范围相匹配。需要考虑的因素有：

①影响类型的完整性，即原则上应包括所有相关的环境问题。

②实用性，即不必包含过多的影响类型。

③独立性，各影响类型应相互独立以避免重复计算。

④能与影响评价的后续步骤相统一，以便于后续步骤的完成。

⑤为国际上能接受的，基于国际协议或为有资格的国际机构所认可的。

目前国际上尚无统一的环境影响类型分类方法。但由于环境影响类型的划分与保护目的有密切关系，因此国际上比较流行的是从保护目的出发进行分类。首先将环境影响分为资源和物理空间的枯竭、人体健康影响以及生态系统健康影响等三大类。然后每一大类下又包括许多小类，如影响生态系统健康的具体环境影响类型又分为温室效应（Greenhouse Effect）、酸化（Acidification）、富营养化（Eutrophication）和生态毒性（Ecotoxicity）等四种。人体健康影响则包括臭氧层耗竭（Ozone Layer Depletion）、光化学烟雾形成、急性和慢性人体中毒等三种。资源和物理空间的枯竭包括化石能源枯竭、金属资源枯竭和可用物理空间的枯竭等多种类型。

（2）选择环境影响类型参数和特征化模型

对选定的每一种环境影响类型，要量化其对环境的影响大小，就需要了解其作用机理（环境机制），然后建立起环境负荷与环境影响之间的关系模型。用于表达这种关系模型的参数被称为环境影响类型参数（Category Indicator）。如量化全球变暖这一影响类型的参数是红外辐射强度。这里的关系模型也叫特征化模型。特征化模型通过表述LCI结果、类型参数以及类型终点（在某些情况下）之间的关系反映环境机制。

类型终点（Category Endpoint）是所关注的特定环境问题所涉及的自然环境、人体健康或资源的属性或组成。而环境机制（Environmental Mechanism）是特定影响类型的物理、化学或生物过程系统，将LCI结果与类型参数和类型终点相联系。

由特征化模型导出，用来将LCI结果转换成环境影响类型参数通用单位的因子（通用单位使合并得以实现，得出类型参数结果）叫特征化因子（Characterization Factor），如各温室气体的全球变暖潜力（Global Warming Potential，GWP）就是一种特征化因子。表8-5提供了相关术语的示例，这里环境机制是和气候变化有关的环境过程的总和。

表8-5　术语示例

图8-10说明了基于环境机制的类型参数概念。每种影响类型都有其特有的环境机制。图8-10中以酸化这一影响类型为例进行说明。

值得注意的是，由于影响类型的不同，用于特征化模型类型参数的价值选择和简化假定的数量和种类也有所不同。特征化模型的简化性和准确性之间往往存在折中。各种影响类型中类型参数质量的差异可能对整个LCA研究的准确性产生影响，引起这些差异的原因有系统边界和类型终点之间环境机制的复杂性、时间和空间特性，例如某种物质在环境中的持久性，以及剂量—反应特性等。

图8-10　定义类型参数所用的概念框架

（3）分类

在选择了要评价的环境影响类型、类型参数和特征化模型之后，紧接着的工作是将清单分析中所得到的数据分到不同的环境影响类型中，这个过程叫分类（Classification）。分类是根据环境机制来进行的。分类过程可辨识并找出与清单中输入、输出数据相关联的环境问题。

由于清单分析的结果，即与产品和产品系统相联系的环境交换（输入和输出）因子之间常常存在着复杂的因果链关系（图8-11），因此对生态系统和人体造成的环境影响也常常难以归为某一因子的单独作用。如臭氧层损耗主要受CFC类和其他温室气体影响，而酸化问题要受SO2、NOx等影响。同一干扰因子可能会对不同的环境影响都有贡献，如CO2同时对全球变暖和臭氧层损耗都有影响。由于环境影响最终所造成的生态环境影响又总是与环境干扰的强度及人类的关注有关，因此归类阶段的一个重要假设是，环境干扰因子与环境影响类型之间存在着一种线性关系，这在某种程度上是对当前科学发现的一种简化。

图8-11　环境影响因果网

一般而言，对不同的影响类型都有贡献的输出数据。如果产生的效应是相互独立的，则可同时分到不同的环境影响类型中，如NOx既会导致酸化，沉降到水中又会产生富营养化。如果是在同一个效应链中，比如臭氧层耗竭及其后来引起的皮肤癌就不能同时分进去（举例见图8-12所示）。在并联机制中，如应将SO2按比例分配到人体健康和酸化两种影响类型中；在串联机制中，如应将NOx分别划归到地面臭氧形成和酸化两种影响类型中。

图8-12　环境影响类型及部分清单数据分类举例

（4）类型参数结果的计算（特征化）

特征化是继影响类型定义和分类之后的一步，它是依据于对相关环境过程的科学分析，针对所确定的环境影响类型对清单数据进行分析和量化的过程。这一步必须将每种输入和输出的相对贡献大小分配给所选定的影响类型。必须估计每种输入和输出对环境影响的潜在贡献量。其结果就是用指标的形式来表征各类影响（模型化），以反映清单分析中所得的环境负荷和资源耗竭状况。每一种环境影响类型都应该用一个具体的模型（特征化模型）来表达输入、输出和指标间的关系。模型的建立应该依据于科学理论，必要时也可有简单的假设和价值选择。每种模型的代表性、准确性取决于多种因素，如影响类型与清单数据的时间和空间匹配性等。

简而言之，就是根据选择的特征化模型，使用特征化因子将已分类的LCI结果换算为同一单位，然后将转换后的LCI结果进行汇总得到类型参数结果。如以温室气体的全球变暖潜力作为特征化因子，将每种温室气体的LCI结果折合为二氧化碳当量，再对各种气体的计算结果进行合并，就得到以二氧化碳当量总数表示的类型参数结果。

目前，国际上采用的特征化方法主要有两种，即环境问题法和目标距离法。环境问题法着眼于环境影响因子和影响机理，通过对各种环境干扰采用当量因子转换来进行数据标准化和对比分析。目标距离法着眼于影响后果，采用目标距离的原理，即某种环境效应的严重性用该效应当前水平与目标水平（标准或容量）之间的距离来表征。其代表方法是瑞士的临界稀释体积法（Critical Dilution Volume）。

①临界稀释体积法：其原理是将所排放的污染物稀释到某种环境质量标准时需要的洁净空气或水的体积作为该污染物的影响大小。这样，用生命周期过程所排放的污染物质量除以相应的环境标准，就可以得到其临界稀释体积。例如，某产品生命周期过程共排放SO22.7kg，选择的某种大气质量标准为0.03mg/m3，其临界稀释体积为9　000万m3，即当要满足该大气质量标准时，需要9　000万m3的洁净空气才能将其稀释。当所有污染物质的临界稀释体积都得到之后，这些潜在的所污染的空气和水量加起来就可组合成一个综合的数字指标了。这种方法实质上类似于传统环境影响评价中的等标负荷法。

这种方法的优点一是实用，能被大多数环保部门和研究者直接采用，二是简明，大量的污染物被综合成几个简单的指标，易于理解和应用。

其不足一是要依据各国法律规定的允许标准，这种标准不是完全依据科学来制定的，各个国家间常常不同。二是并不是每一种排放物类型都能得到这样的标准。三是法律规定的环境标准一般适用于对人体健康的影响，而不是生态毒性，而且排除了长期的生态效应。四是在影响因子与影响之间并不存在简单的线性关系，这种简化掩盖了很多内在的复杂联系。五是没有考虑化学品或污染物达到危害浓度的可能性。六是在具体的数据综合方法上，争议颇大，有时造成错误的决策（Grisel et al.，1994）。

目前国际上采用该法的代表有瑞士的临界稀释体积法。该法由瑞士联邦环境部（BUWAL）开发而成，已被结合到许多数据库和软件系统中（Dennis Postlethwaite，Nico T.de Oude，1996），在欧洲广泛使用。

②面向环境问题的方法：该法是利用特征化因子将清单分析数据和具体的环境问题联系起来。因此被称为面向环境问题的影响评价方法。荷兰Leiden大学环境研究中心（CML）为该法的开发和研究作出了重要贡献，所以也有人将其叫做CML法。该方法包括的环境问题如非生物资源的耗竭、全球变暖、臭氧层破坏、酸化、富营养化、光化学臭氧形成、人体毒性、水生毒性等。这种方法是目前最规范和综合的欧洲影响评价体系，是目前多数国家或组织（包括ISO）广为采纳和推崇的方法。

这种方法的原理是利用不同污染物（在质量相同的情况下）对同一种环境影响类型的贡献量差异，以其中某一种污染物为基准，把其影响潜力（Impact Potential）看做1，然后将等量的其他污染物与其比较，这样就可以得到各类污染物相对的影响潜力大小了。比如，人们熟知的全球变暖潜力（GWP）就是指瞬时排放1kg温室气体造成的累积辐射强迫效应与同一瞬时排放1kg二氧化碳造成的累积辐射强迫效应的比值。这种方法的优势在于它是建立在科学研究基础上的，同一种物质，不论其暴露途径、暴露场所等条件如何不同，但它所能产生的潜在生态影响都认为是一样的。因此，其结果不受地理、时间等因素的影响，不同研究结果间的可比性较强。目前，有关温室效应、臭氧层耗竭、酸化、富营养化、生态毒性、资源消耗和陆地占用等影响类型的当量系数计算都已得到不同程度的研究，有的已得到公认而广泛被采用。现阶段的不足是还有不少污染物质或生态影响类型的当量系数还未确定，致使许多影响严重的污染物或污染类型不能纳入评价的范围，如废水中的石油类、BOD、COD，大气中的可吸入颗粒（PM10和PM2.5）和烟尘等成分极为复杂的污染因子。另外该方法同其他许多方法一样，是估计潜在的，而不是实际的环境效应，因而不可避免地会有一些重复计算（即有时同一种污染物在不同的环境区域会产生不同的效应）。

（5）归一化

特征化过程得到了各环境影响类型参数大小。这些参数在量纲和级数上都存在着差异，不能进行简单的汇总，不利于产品环境表现的综合比较。鉴于此，人们希望能将这些类型参数结果通过一定的方式进行转换以后再进行综合，最好能得到一个简单直观的数字化指标。归一化就是为了消除各参数在量纲和级数上的差异，更好地认识所研究的产品系统中每个参数结果的相对大小。根据基准信息对参数结果的大小进行计算（归一化）是一种可选步骤，它有助于检查不一致性、提供和交流关于类型参数结果相对重要性的信息，以及为其他步骤如分组、加权和生命周期解释做准备。

归一化方法一般是用基准量去除类型参数结果，用公式表示就是：

式中：N为正规化结果；C为特征化结果，如全球变暖潜力等；S为基准量；i为环境影响类型。

对生命周期影响评价而言，选择的归一化基准量一般可为特定范围内（如全球、区域或局地）的排放总量或资源消耗总量；特定范围内的人均（或类似均值）排放总量或资源消耗总量；基线情景，如特定的备选产品系统的输入和输出等。对基准量的选择宜考虑环境机制和基准值在时间和空间范围上的一致性。如对温室效应潜力而言，可选择世界或全国的总排放当量、人均排放当量或单位产值的排放当量等作为正规化的基准。一般说来，有总量数据后，再除以总人口数或地域面积就可以得到相应的均量数据。所以，不论是采用总量数据还是均量数据，都不会影响结果的性质。为了增强结果与国际同类研究的可比性，原则上全球性生态影响类型如温室效应、臭氧层耗竭等应选择全球数据作为正规化的基准。不同研究结果进行比较时，选择的归一化基准必须是一致的。

原则上讲，选作归一化基准的数据应该是所研究年份的全球数据。这种全球数据，如全球的温室气体排放总量，一般有专门的国际组织（如IPCC）或研究机构进行统计或计算，人们可从其公布的研究报告或有关文献得到。但由于这些数据的公布往往有时滞性，因此，很难及时得到。鉴于此，一般只能采用已经公布或发表的数据来确定归一化的基准。对同类研究而言，只要选择的基准是一样的，对研究结果的可比性就不会有太大的影响。总之，归一化基准的确定，应遵循以下重要原则：

①要与前面特征化过程的结果相关联，二者必须具有联系。

②对不同的影响类型，归一化基准应该是一致的，不能一个是总量，另一个是均量。

③要保证基准数据的可得性。基准数据最好是现成的，可从常规的统计数据，如统计年鉴数据、其他一些公开的官方数据、权威机构或组织提供的数据等得到。或者至少应能从上述渠道提供的基础数据计算得到。

④具有普适性：即所选择的基准最好适用于不同产品、不同地区、不同时段。这样才能保证不同研究结果之间的可比性。

⑤正规化后的结果最好应在［0，1］的范围，这样可增强不同结果间的可比性，也便于结果的解释。

可用于正规化的全球总量数据见表8-6。

表8-6　全球各类环境影响潜力

注　ADP：非生物资源耗竭（AbioticDepletion Potential）；GWP100：全球变暖潜力（Global Warming Potential）100年；ODP：臭氧层耗竭潜力（Ozone Depletion Potential）；HHP：人体健康潜力（Human Health Potential）；FAEP：淡水水生生态毒性潜力（Freshwater Aquatic Ecotoxicity Potential）；MAEP：海水水生生态毒性潜力（Marine Aquatic Ecotoxicity Potential）；FSEP：淡水底泥生态毒性潜力（Freshwater Sedimental Ecotoxicity Potential）；MSEP：海洋底泥生态毒性潜力（Marine Sedimental Ecotoxicity Potential）；TEP：陆地生态毒性潜力（Terrestrial Ecotoxicity Potential）；POCP：光化学臭氧形成潜力（Photochemial Ozone Creation Potential）；AP：酸化潜力（Acidification Potential）；EP：富营养化潜力（Eutrophication Potential）；LILC：竞争性陆地使用增加量（Landuse Increase of Land Competition）。表8-6、图8-10、图8-11均译自参考文献487：ISO14042.Environmental management-life cycle assessment-life cycle impact assessment［S］.ISO，2000.

（6）分组

分组时把影响类型划分到在目的和范围确定阶段预先规定的一个或若干组影响类型中去，其中可包括分类和（或）排序。分组也是一种可选要素，包括以下两个不同的可能步骤：

①根据性质对影响类型进行分类（如属于输入还是输出，是全球性、区域性还是局地性的）。

②或根据预定的等级规则对影响类型进行排序（如属于高、中、低级等）。

排序过程是基于价值选择的。由于不同的个人、组织和人群可能具有不同的倾向性，他们对于同样的参数结果或归一化的参数结果可能得出不同的排序结果。

（7）加权

一般而言，不同环境影响类型对同一国家或地区可持续发展的重要性程度是不一样的，因此，一般需要对不同环境影响类型赋予一定的权重值（Weighting Values），然后才能进行加和。

加权求和是使用基于价值选择所得到的权重系数对不同影响类型的参数结果进行转换的过程，其中可包含已加权的参数结果的合并。加权是一种可选要素，包括以下两个可能的步骤：一是用选定的权重系数对参数结果或归一化的结果进行转换；二是可能对各个影响类型中转换后的参数结果或归一化的结果进行合并。

加权方法的应用应与研究的目的和范围一致并具有充分的透明度。由于不同的人、组织和人群可能具有不同的倾向性，他们对于同样的参数结果或归一化的参数结果可能得出不同的加权结果。在一项LCA研究中可能要使用若干不同的权重系数和加权方法，并进行敏感性分析来评价不同的价值选择和加权方法对LCIA结果的影响。

应将所使用的加权方法和具体做法形成文件以保证透明性，宜将加权前所取得的数据和参数结果或归一化的结果和加权结果一同予以提供，以确保决策者和其他使用者能知道所做的权衡和其他信息，以及使用者能掌握这些结果的前面情况和有关细节。

到目前为止，已有数十种具体的定权方法问世，生命周期评价中较常用的主要有目标距离法和专家评分法。

①目标距离法（Distance to Target）。某种环境影响类型的重要程度用该影响的当前水平与目标水平（标准或容量）之间的距离（用比值）来表征。这里的目标可以采用科学目标如环境干扰的极限浓度或数量，也可以采用政治目标（如政府削减目标）和管理目标（各种排放标准、质量标准或行业标准）等。这种指标或标准可由国家或地方当局确定。

②社会评审法或专家评审法。该法主要由评审组成员对不同影响类型的重要性进行打分。评审组成员可由非专业人员、社会团体、科学家、政府或国际组织组成。目前在提高该法的可靠性方面主要采用以下办法：一是采用来自不同社会团体的LCA专家作为评审团成员；二是采用同行评审的评价标准、应用规则以及透明的排序技术；三是记录产生最后数值的辩论情况。

③层次分析法（AHP）。该法的实质是让专家先对所有影响类型的重要性进行两两比较并打分，然后利用一定的数学方法求出各影响类型的权重大小。其优点是能够克服专家在打分过程中产生的前后不一致性。不足之处仍然是难以克服专家在打分过程中的主观影响。表8-7是多位专家打分后得到的中国不同环境影响类型的权重（王寿兵，1999）。

表8-7　中国不同生态影响类型的权重（AHP结果）

源自：荷兰Leiden University环境科学研究所http://www.leidenuniv.nl/cml/lca2/index.html.

在得到了各环境影响类型的权重之后，可用加权求和法得到综合评价指标，即将正规化结果乘以相应的权重再求和。用公式表示就是

式中：S为综合评价得分，它就是要得到的判断产品环境形象和可持续状况的单一的数字化指标；N为正规化结果；W为权重；i为生态影响类型。

8.2.4　生命周期解释

生命周期解释是对生命周期清单分析和/或影响评价结果进行辨识、量化、核实和评价的系统技术。实施生命周期解释的目的是确定最终结果的可靠程度并用公正、完整和准确的方式对结果进行交流。

ISO对生命周期解释确定了两个目的：一是根据前面各阶段的研究，对结果进行分析，得出结论、解释存在的不足并提出建议，最终用透明的方式来提供生命周期解释的结果；二是根据研究目的和范围，提供一套易于理解的、完整的和格式一致的LCA研究结果。

1）进行生命周期解释的必要性

LCA结果的解释不是像“2是否比3好”那么简单的问题。在进行LCI和LCIA时，要根据个人和相关方的价值判断来做出许多假设、工程估计和判断。每一项类似的判断都必须在结果中清楚记载，以便清楚、深入地解释从所获数据中得到的结论。某些情况下，由于结果的不确定性，很难确定哪种产品、工艺或行为更好。当然这并不表明研究结果没有用途。从这些研究中，可以更好地了解与研究对象相关的环境和健康影响、每种影响的重要程度等。这些信息就可以揭示出不同产品替代方案的优点和不足。

2）结果解释要素组成及实施方法

LCA和LCI研究中的生命周期解释阶段由以下几个部分组成：①以LCA中LCI和LCIA阶段的结果为基础对重大问题的识别；②评估，包括完整性、敏感性和一致性检查；③结论、局限和建议。

应根据研究的目的和范围对LCI和LCIA阶段的结果做出解释。解释应包括对重要的输入、输出和方法学的选择的评价和敏感性检查，以便理解结果的不确定性。

解释应根据研究的目的考虑如下内容：①系统功能、功能单位和系统边界定义的适当性；②数据质量评价和敏感性分析所识别出的局限性。

（1）重大问题的识别

重大问题的识别即检查来自前面三个阶段的信息以辨识出对LCI和LCIA结果贡献最大的数据要素，也叫重大问题。

该步骤的结果是各生命周期阶段清单项目和影响潜力的贡献百分比。该结果将用于评价LCA研究的完整性、敏感性和一致性（下一步）。重大问题的辨识指导着该评价步骤。由于时间和资源的限制，因此只能评价那些对结果贡献最大的要素。

以下信息将是核查工作的一部分：

研究目的；研究范围；质量保证程序和对报告的要求；影响类型的权重；结果；假设条件；外部因素（如相关方、同行评审）。

要检查收集的信息和提供结果的方式是否满足研究的目的和范围。如果已经满足，结果的意义就可以确定了。

重大问题的确定可能简单也可能复杂。为了帮助识别环境问题和确定其重要性，可采用下面的方法。

①贡献量分析：即分析不同生命周期阶段和/或不同工艺对总结果的贡献大小。

②主导性分析：利用统计工具或其他技术，如定量或定性的排序方法，来识别贡献大的相关部分。

③异常性评价（Anomaly）：根据前面的经验，可观察和检查到异常情况或出乎意料的偏差。

图8-13演示了如何识别LCI和LCIA的重大问题。

图8-13　LCI和LCIA重大问题辨识举例

表8-9，图8-13、图8-15均译自参考文献488：ISO14043.Environmental management-life cycle assessment-life cycle interpretation［S］.ISO，2000.

重大问题一般包括：

①清单数据类型，如能源、排放物、废物等。

②影响类型，如资源使用、温室效应潜力等。

③生命周期各阶段对LCI或LCIA结果的主要贡献，如运输、能源生产等单元过程或过程组。

（2）评估

目的在于确定LCA结果的可信度和可靠性。宜以清晰的、易于理解的方式向委托方或任何其他相关方提交研究成果。必须根据研究的目的和范围进行评估，同时应考虑研究结果的最终应用意图。

在评估过程中应考虑使用以下三种技术：完整性检查、敏感性检查和一致性检查。

①完整性检查

完整性检查的目的是保证解释阶段所需要的所有相关信息和数据已经获得，并且是完整的。如果某些信息缺失或不完整，则必须考虑这些信息对满足LCA或LCI研究目的和范围的必要性。如果认为某个信息是不必要的，则应记录理由，然后才能继续进行评估。如果某些缺失信息对于确定重大问题是必要的，则应重新检查前面的阶段（LCI、LCIA），或对目的和范围加以调整。必须记录这一发现及其理由。

②敏感性检查

敏感性检查的目的是通过确定最终结果和结论是否受到数据、分配方法或类型参数结果的计算等的不确定性的影响，来评价其可靠性。如果在LCI和LCIA阶段已做了敏感性分析和不确定性分析，则该评价应包括这些分析的结果，此外还需要说明进一步分析的必要性。

可使用以下两种数据质量分析技术来完成敏感性检查。

第一种是不确定性分析：描述LCIA数据的变化对结果指标的重要性。不确定性是所观察或计算得到的数据与真实值相差的值或百分比。

第二种是敏感性分析：测量LCI结果的变化和特征化模型的变化对指标结果的影响程度。敏感性用所观察或计算值的量或百分比的变化对最终结果的影响大小来表达。

LCI结果或特征化模型的不确定性或敏感性可表达为一个范围（如1%～10%）或使用误差条图形来表示。

在LCA的目的和范围定义阶段，对数据质量和准确性的定义要足以支持决策，要保证这些目的已经满足敏感性检查。假如发现不能满足，那结果的准确性就可能不足以支持决策，这时需要另外的工作来提高LCI中收集数据和LCIA中使用的特征化模型所收集的数据的准确性。某些情况下，可能得不到更好的数据或影响评价模型。这时要报告各种相关问题所存在的不足并对结果的影响做出定量的（不确定性的百分数）或定性的估计。

③一致性检查

一致性检查的目的是确定整个LCA过程中的假设条件、方法和使用的数据是否与研究目的和范围的要求相一致。在一致性检查中，应考虑以下四个方面问题：

一是同一产品系统生命周期中以及不同产品系统间数据质量的差别是否与研究的目的一致？

二是是否一致地应用了地域的和/或时间的差别（如果存在）？

三是所有的产品系统是否都应用了一致的分配规则和系统边界？

四是所应用的各影响评价要素是否一致？

应开发正规的检查单来交流一致性检查的结果。表8-8提供了应包括在检查表中的信息类型和潜在的不一致性的例子。LCA的目的和范围将确定应该使用哪种类型。

表8-8　检查单类型和潜在的不一致性举例

依据LCA目的和范围，一些不一致性是可以接受的。假如发现有不一致性，要记录它在总的一致性评价中的角色。

图8-14提供了一个敏感性和一致性检查的例子。

图8-14　如何完成敏感性和一致性检查

完成了上述两步后，影响评价的结果和清单数据将被证明对得出结论和提出建议是完整的、可比的和可接受的。假如不是，则应重复步骤（1）和（2）的工作直到结果能支持研究目的为止。

3）结论、局限和建议

这一步的目的是面向LCA或LCI研究的沟通对象形成结论、识别局限，并提出建议。结论应从研究中得出，它宜与生命周期解释阶段的其他要素一起通过反复的过程获得。该过程的逻辑顺序如下所述：

（1）识别重大问题；

（2）评估方法学和结果的完整性、敏感性和一致性；

（3）形成初步结论并检查该结论是否符合研究目的和范围的要求，特别是数据质量要求、预先确定的假设和数值、方法学和研究的局限，以及应用所需的要求；

（4）如果结论是一致的，则作为报告的完整结论，否则返回到前面相应的步骤（1）、（2）或（3）。

应根据研究的最终结论提出建议，建议应合理地反映结论。

根据事实来得出结论和提供建议是很重要的。理解和交流结果的不确定性和不足是与最终建议同等重要的。某些情况下，哪种方案更好是不明确的，因为在使用的方法中存在有不确定性和不足或数据的可得性问题。这种情况下，LCA结果仍然是有价值的。可为决策过程提供有关人类健康和环境影响优缺点的信息、每种影响的相对大小以及影响范围（地方、区域、全球）。图8-15演示了如何得出结论和提出建议。

图8-15　得出结论和提出建议的举例

8.2.5　报告

报告的类型和格式应在研究的范围中予以确定。LCA研究的结果和结论应完整地、准确地、不带偏向性地向沟通对象予以报告。结果、数据、方法、假设和局限性应是透明的，并且有足够详细的说明，以便读者能理解其固有的复杂性和所做出的权衡。报告也应允许其结果和解释可被用在与研究的目的相一致的其他方面。

1）第三方报告

当LCA的结果要通报任何第三方（即除研究的委托方或从业者之外的相关方）时，无论通报形式如何，均应编制第三方报告。第三方报告可基于含有保密信息的研究文本来完成，但这些保密信息可不出现在第三方报告中。第三方报告应包括下列内容：

（1）基本情况。基本情况包括LCA委托方、LCA从业者（内部和外部的）、报告日前、声明该研究是根据什么标准进行的等。

（2）研究目的。研究目的包括开展研究的原因、应用意图、预期的沟通对象、对该研究是否用于向公众发布的对比论断进行声明。

（3）研究范围。研究范围包括性能特征的表述，进行比较时所忽略的其他功能，功能单位定义、性能测定的结果等。系统边界如所忽略的生命周期阶段、过程或数据需求、能量和物质的输入和输出的量化、电力生产的假设等；输入和输出初步选择的取舍准则（包括取舍准则和假设的描述；准则的选用对结果的影响；包含的物质、能量和环境取舍准则等）。

（4）生命周期清单分析。生命周期清单包括数据收集程序，单元过程的定性和定量描述，公开出版的文献来源，计算程序，数据的审定（包括数据质量评价、对缺失数据的处理），为修改系统边界所作的敏感性分析，分配原则和程序（包括分配程序文件的编制和论证、分配程序的统一应用）。

（5）生命周期影响评价（适用时）。生命周期影响评价包括LCIA环节、计算和结果，基于LCA目的和范围的LCIA结果的局限，LCIA结果与上述目的和范围之间的关系，LCIA与LCI结果之间的关系，所考虑的影响类型和类型参数（包括选择的理由和来源），使用的特征化模型、特征化因子和方法以及所有假设和局限的表述或引用，影响类型、特征化模型、特征化因子、归一化、分组、加权和LCIA中其他方面所用到的价值选择的表述或引用及选用的理由以及它们对结果、结论和建议的影响，说明LCIA结果只是一种相对概念，而不预测对类型终点的影响、超出阈值、安全极限或风险等情况。

当作为LCA研究的一部分时，还应考虑：

表述和论证LCIA中使用的任何新的影响类型、类型参数或特征化模型；对所有影响类型分组的声明和论证；对参数结果进行转化的其他程序和选择基准值和加权因子的论证；对参数结果的任何分析，例如敏感性和不确定性分析、环境数据的使用以及这些结果的内在含义；在归一化、分组或加权之前得到的数据和参数结果应与归一化、分组或加权之后得到的结果同时提供。

（6）生命周期解释。生命周期解释包括结果，结果解释中与方法学和数据有关的假设和局限，数据质量评价，在价值选择、基本原理和专家判断上保持完全的透明。

（7）鉴定性评审（适用时）。鉴定性评审包括评审人员的姓名和单位，鉴定性评审报告，对建议的答复。

除了上述内容外，在编制第三方报告时也宜考虑下列内容：

对初始范围的修改及理由；系统边界；系统基本流中的输入和输出的类型；边界确定准则；单元过程的描述，包括所确定的分配方法；数据，包括数据的确定；每个数据的细节；数据质量要求。

（8）影响类型和类型参数的选择。

2）向公众发布的对比论断所进行的报告

对比论断（Comparative Assertion）是对于一种产品优于或等同于具有同样功能的竞争产品的环境声明。当LCA研究用于支持向外界公布的对比论断时，在报告中除了要包括上述的内容外，还应说明如下问题：

（1）为判定物质流和能量流是否包括在系统边界内所做的分析。

（2）对所使用的数据的准确性、完整性和代表性的评价。

（3）对比较的系统等价性的描述。

（4）对鉴定性评审过程的描述。

（5）对LCIA完整性的评估。

（6）声明所选用的类型参数是否为国际上所接受，并对其使用进行论证。

（7）对研究使用的类型参数的科学技术有效性和环境相关性进行解释说明。

（8）不确定性和敏感性分析的结果。

（9）对发现的差异的重要性的评估。

如果在LCA中包括分组步骤，则应增加以下内容：

（1）分组程序和结果。

（2）声明通过分组所做出的结论和建议都是基于价值选择。

（3）对用来进行归一化和分组的准则的论证（这些准则可以是个人的、组织的或国家的价值选择）。

（4）声明“研究的委托方自行对分组程序中的价值选择和判断负责”（研究的委托方可为政府、社区、组织等）。

8.3　常见环境问题及特征化因子举例

8.3.1　不可再生资源的耗竭

资源的耗竭或稀缺性，作为环境问题而言，就是降低了自然资源的可获得性。如何建立不可再生资源（非生物性的）耗竭的特征化模型，目前比较通用的是基于资源终极储量（Ultimate Reserve）和年开采量两个参数建立的特征化模型P/R2，式中P为某种资源的年产量（不包括再生量），R为资源的最终储量，由地壳表面该资源化学元素的平均浓度乘以地壳物质量得到。选用最终储量是考虑到经济储量等其他储量指标会随着社会经济和技术发展而变化。一般以金属锑作为参照物，得到其他非生物资源相对于锑的资源耗竭潜力（Abiotic Depletion Potential，ADP）大小，即当量系数（Equivalency Factor），如表8-9所示。

表8-9　不同物质资源耗竭潜力（kg锑当量）（1995年数据）

源自：Guinee，2001.

8.3.2　温室效应

目前大约有30种温室气体对全球变暖有贡献，其中CO2的贡献大约为66%，CH4、CFCs和N2O贡献分别为16%、12%和4.5%。

温室效应是一种全球效应，它会影响全球，与排放源无关。要解决该问题，只能是全球共同努力。自从1992年联合国环境与发展会议之后，许多国家已经制定了二氧化碳削减目的。

为了表征各种温室气体对全球变暖的贡献大小，一般采用全球变暖潜力（Global Warming Potential，GWP）来表示。温室气体的全球变暖潜力是指瞬时排放1kg温室气体造成的累积辐射强迫效应与同一瞬时排放1kg二氧化碳造成的累积辐射强迫效应的比值。辐射强迫用于衡量某个因子改变地球—大气系统中入射和逸出能量平衡的影响程度，辐射强迫是该因子作为潜在气候变化机制的一个重要指数。在IPCC的报告中，辐射强迫值是指相对于1750年工业化之前各种条件的变化，用W/m2（瓦/米2）表示。由于不同温室气体在大气中存在的寿命各不相同，因此，在不同时间尺度内各种温室气体对全球变暖的相对贡献是不同的。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2001年出版的第三次报告中提供了各种温室气体最新的GWP平均值（表8-10）。LCA中一般按IPCC的惯例通常采用100年作为评价的时间尺度。

表8-10　某些物质的全球变暖影响潜力（kg CO2eq./kg）

续表8-10

续表8-10

续表8-10

源自：Houghton等，2001；IPCC，2007.

8.3.3　酸化

凡能提供或排放H＋或造成有关生态系统相应的阴离子减少的物质都应看作是有酸化效应的物质。

人类活动会导致酸性物质排放到大气中，其中主要是SOx、NOx和NH3等。因为石油和煤炭含硫量高，在燃烧的时候产生SOx。NOx则来自高温燃烧，特别是汽车发动机内的燃烧。NH3主要来自农业活动。

这些酸性物质随雨水而沉降，污染土壤和水体。酸化对林地特别是在沙质和岩土上的森林以及水生生物造成严重的破坏。土壤的酸化会因为化学物质如铝等微量元素的溶解造成更大的间接破坏。其中多种物质对植物和动物是有毒的。森林的死亡往往不是因为酸化本身，而是因为溶解的这些有毒物质。

酸化效应的大小在很大程度上依赖于接收酸化物质的生态系统性质。例如沙质土壤比黏土对酸化的敏感性更强。NOx由于植物的吸收可被固定在生态系统中。酸化是典型的洲际性（Continental）问题，在欧盟正得到越来越高的重视。酸化潜力（Acidification Potentials，AP）可通过SO2当量或H＋的物质的量来估计（表8-11）。

表8-11　不同物质的酸化潜力（kg SO2eq./kg）

源自：Hauschild，and Wenzel，1998；Guinée，2001.

8.3.4　富营养化

对植物生长而言，少量的肥料是需要的。但过多之后，会导致水体中藻类的大量增长，造成溶氧短缺，使鱼类死亡。

富营养化是一种区域性和流域性问题。治理它多是针对某一具体的河流、区域或海域。

富营养化与酸化有许多共性。上面提到的酸化物质SOx、NOx和氨也可作为植物的营养物。它们通常是化肥的主要成分。除了这些物质，P对富营养化也有重要作用。

水生和陆生生态系统的富营养化可由N、P和可降解的有机物的排入而造成。富营养化使水生生态系统营养过剩，造成浮游植物和高等水生植物过量增长，从而破坏了水质，降低了水生生态系统的利用价值。陆地生态系统的富营养化效应表现为物种功能和多样性的改变。如一些曾经生长在贫瘠土壤上的珍稀植物将会因为营养条件的改变而消失，结果生物多样性会大量丧失，只剩下一些竞争力最强的物种，如某一种草类可能最终排挤掉其他所有的植物。陆地生态系统的富营养化主要是由大气中含氮化合物的沉降引起的。

各物质的富营养化潜力见表8-12（Heijungs et al.，1992）

表8-12　不同物质的富营养化潜力 （ eq./kg）

8.3.5　生态毒性

生态毒性术语涉及有毒物质对生态系统的多种效应。在许多情况下，这些物质对人体也是有毒的。有些多富集在食物链中，然后危及动物物种，如一些农药、多环芳香烃（PCB）和重金属。农药的使用已经使许多国家的一些鸟类灭绝，特别是那些捕食性的鸟类。

生态毒性是指暴露于有毒物质的动植物所产生的健康问题。在水体中产生的毒害作用叫水生生态毒性。在土壤中产生的毒害作用叫陆生生态毒性。污染物质对生态系统的潜在效应依赖于实际的排放量和迁移规律。

化学物质的迁移规律依赖于其可降解性、生物富集性、挥发性和沉积性。降解率将影响物质对特定有机体反应的可能性和有毒效应的类型。快速降解的物质可能会表现出急性毒性，而降解缓慢的物质则可能在生态中富集，从而表现出慢性毒性。挥发性和沉积性会影响到物质在不同环境介质间的转移。Huijbregts等（2000）研究得到了181种物质排放到不同环境后对陆地和水体所产生的生态毒性潜力，限于篇幅，具体请见参考文献。

8.3.6　臭氧层耗竭

臭氧层主要受卤化物质的影响，如氯、氟、溴化合物。这些物质破坏臭氧分子的机理现在已比较清楚了。在一定条件下，如在冰晶的表面，如果有卤素存在，臭氧会很快分解。这种冰晶在极地大量存在，尤其是在南极，这里臭氧层的破坏非常严重，特别是在春季。这里臭氧层厚度已经减少了30%～50%。在欧洲，臭氧层平均破坏了5%～10%。

稳定化合物如CFC和三氯乙烯扩散过程很慢，其中的氯原子和溴原子会停留在大气的上层。这些物质常用于塑料泡沫、溶剂、冰箱和冷却器的制造。虽然这些物质的生产和使用已大量减少，但臭氧层的破坏还将持续许多年，因为在大气中仍然存在有不少臭氧破坏物质。

由世界气象组织（WMO）提供了多种物质的臭氧耗竭潜值（Ozone Depletion Potentials，ODP），各物质的ODP当量是以CFC-11作为基准物质给出的（表8-13）。

表8-13　各物质在不同时间框架内的臭氧耗竭潜值

续表8-13

源自：WMO，1999；Solomon，S.＆D.L.Albritton，1992.

8.3.7　光化学烟雾

光化学烟雾是由对流层臭氧的增加引起的。在该层面上，臭氧是一种腐蚀性非常强的物质。它是一种强氧化剂，几乎可破坏所有的材料。这种腐蚀性也影响到人类和其他动物的眼和肺组织，为哮喘病人、孩子和老年人带来严重的健康问题。对植物可能造成叶面破坏、光合作用破坏、枯萎，最后影响整株植物。

光化学烟雾的发生是因为碳氢化合物（CxHy）、NOx和太阳光的同时存在而发生复杂反应生成了臭氧。碳氢化合物主要来自机动车排放、有机溶剂的挥发和某些工业过程。

整个反应可用下面简化的四步来表示：

（1）有机化合物与OH反应而形成有机过氧化物基团。

（2）过氧化物基团与NO反应形成NO2。

（3）NO2在太阳光下形成NO和O。

（4）O与O2反应形成O3。

有机化合物形成光化学氧化剂（臭氧）的能力可用光化学臭氧形成潜值（Photochemical Ozone Creation Potentials，POCP）来度量。某物质的POCP一般以C2H4的POCP作为基准来表示，即一种挥发性有机物（VOC）的POCP是其排放引起的臭氧浓度变化与等质量参照物乙烯排放引起的臭氧浓度变化的比值。同一种物质在不同NOx条件下其POCP值有所不同，不同物质在不同NOx条件下的光化学臭氧形成潜值具体见参考文献（Guinée J.B.（ed.），2001）。

8.3.8　人体毒性

人体暴露于有毒物质会产生健康问题。暴露可通过空气、水体、土壤，特别是食物链发生。人类毒理影响依赖于有害物质与人体间的暴露程度和效应。人体中毒效应可以是急性毒性、发炎肿痛、过敏、遗传毒性、致癌、神经毒性、致畸等（表8-14）。

表8-14　不同物质排入不同环境介质后的人体毒性潜力（kg-1，4-二氯苯当量）

续表8-14

源自：Huijbregts 2000.

8.3.9　异味

当异味物质达到一定浓度后，人们会感觉到不舒服。这些异味物质本身对人体健康有影响。尽管每个人对异味的感受浓度是不同的，但当超过一定排放量后，几乎所有的人都能感受到。物质的恶臭特性常用嗅觉阈值（Odor Threshold Value，OTV）来表征。嗅觉阈值是臭味的最低嗅知浓度。特征化因子一般用嗅觉阈值的倒数来表示。排放到空气中的各污染物质的嗅觉阈值和特征化因子见表8-15。排放到水体中的恶臭气体的特征化模型尚未建立。

表8-15　排放到空气中的异味物质的特征化因子（m3空气/kg物质）

续表8-15

源自：Huijbregts，2001.

8.3.10　放辐射影响

辐射影响主要来自放射物质的排放，如建材中的辐射物质。辐射的暴露对人体健康和动物都是有害的。辐射用单位时间内裂变或衰变的原子数来表达。辐射强度单位为贝可勒尔（Bq），1Bq相当于每秒有一个原子衰变。物质的放射性大小用Bq/kg或Bq/L来表达。

物质的放射性与质量之间的关系如下：

式中：A为放射性大小，单位为Bq；m为物质的质量，单位为kg；t为半衰期，单位为s；M为摩尔质量，单位为g/mol；NA为阿佛加德罗常数（Avogadro’s Number），单位为mol-1。许多放射性物质的摩尔质量和半衰期可从有关文献得到，如有关的化学手册和物理手册等。

辐射的健康影响用伤残调整寿命年（DALY）来表达。指从发病（发生伤害）到死亡（或康复）所损失的全部健康生命年，包括因早死所致的潜在寿命损失年（YPLL）和疾病所致的伤残引起的健康生命损失年。

目前已初步建立起电离辐射的特征化模型，并得到了特征化因子（表8-16）。

表8-16　排放到不同环境介质中各放射性物质的特征化因子（DALY年/kBq）

源自：Frischknecht et al.，1999.

【注释】

[1]本章未标注资料来源的图、表均为本章作者的个人成果。