中國(guó)生命周期評(píng)價(jià)理論與實(shí)踐研究進(jìn)展及對(duì)策分析

王玉濤,王豐川, 洪靜蘭, 孫明星,2

1 山東大學(xué),生態(tài)學(xué)與生物多樣性研究所,濟(jì)南 250100 2 山東大學(xué),山東省水污染控制和資源再利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,濟(jì)南 250100

中國(guó)生命周期評(píng)價(jià)理論與實(shí)踐研究進(jìn)展及對(duì)策分析

王玉濤1,王豐川1, 洪靜蘭2,*, 孫明星1,2

1 山東大學(xué),生態(tài)學(xué)與生物多樣性研究所,濟(jì)南 250100 2 山東大學(xué),山東省水污染控制和資源再利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,濟(jì)南 250100

主要分析了我國(guó)生命周期評(píng)價(jià)的理論與實(shí)踐研究進(jìn)展與數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建現(xiàn)狀,針對(duì)當(dāng)前我國(guó)生命周期評(píng)價(jià)理論與應(yīng)用研究的關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)即不確定性分析、本土化數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、本土化生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型構(gòu)建,指出了利用泰勒系列展開模型進(jìn)行符合我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)現(xiàn)狀的精確、完整、具有代表性、具有時(shí)空動(dòng)態(tài)特征的生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的必要性；并指出需要根據(jù)我國(guó)國(guó)情(例如：環(huán)境、地理、人口、暴露等)來(lái)構(gòu)建生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型的緊迫性。

生命周期評(píng)價(jià)(LCA)；不確定性分析；數(shù)據(jù)質(zhì)量；生命周期清單；生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型

根據(jù)ISO14040的定義,生命周期評(píng)價(jià)(LCA)是指“對(duì)一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評(píng)價(jià),具體包括互相聯(lián)系、不斷重復(fù)進(jìn)行的4個(gè)步驟：目的與范圍的確定、清單分析、影響評(píng)價(jià)和結(jié)果解釋[1]”。作為一種全新的預(yù)防性環(huán)境保護(hù)策略與手段,LCA主要應(yīng)用在通過(guò)確定和定量化研究能量和物質(zhì)利用及廢棄物的環(huán)境排放來(lái)評(píng)估一種產(chǎn)品、過(guò)程或生產(chǎn)活動(dòng)造成的環(huán)境負(fù)載；評(píng)價(jià)能源、原材料利用和廢棄物排放的環(huán)境影響；通過(guò)辨識(shí)和量化整個(gè)生命周期階段中能量和物質(zhì)的消耗以及環(huán)境釋放、評(píng)價(jià)這些消耗和釋放對(duì)環(huán)境的影響、辨識(shí)與量化減少環(huán)境負(fù)荷的關(guān)鍵機(jī)會(huì),進(jìn)而探求改善環(huán)境的方法。

國(guó)際上對(duì)于LCA的研究已有近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間,最早可追溯到20世紀(jì)60年代末、70年代初。LCA研究開始的標(biāo)志是1969年美國(guó)中西部資源研究所(MRI)對(duì)Coca-Cola公司的飲料包裝瓶進(jìn)行的評(píng)價(jià)研究,結(jié)果表明一次性塑料瓶與可回收玻璃瓶相比,前者對(duì)資源和環(huán)境的影響較小,環(huán)境友好性更好。借助類似研究,公司還決定以鋁制材料的飲料罐來(lái)代替鋼制飲料罐[2- 3]。目前,LCA技術(shù)在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較為普遍,已成為環(huán)境認(rèn)證、產(chǎn)品開發(fā)與規(guī)避貿(mào)易壁壘等的重要手段。盡管如此,在當(dāng)前LCA研究尚較少涉及到不確定性分析,從而導(dǎo)致了難以科學(xué)界定研究案例中污染物減排潛力、定量環(huán)境負(fù)荷不確定性、明確污染物減排系數(shù)、辨識(shí)環(huán)境友好途徑等諸多問(wèn)題。此外,LCA技術(shù)在我國(guó)的研究、應(yīng)用等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比在生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與生命周期影響評(píng)價(jià)模型構(gòu)建方面還存在較大差距。

在生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)構(gòu)建方面,歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)研究單位已經(jīng)開展了大量研究工作,并已取得重要成果。歐洲最早致力于產(chǎn)品清單數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā),目前是擁有生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)最多的地區(qū)。其中,早期代表是由英國(guó)開發(fā)的Boustead數(shù)據(jù)庫(kù),其數(shù)據(jù)主要來(lái)源于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的調(diào)研結(jié)果,數(shù)據(jù)信息覆蓋20多個(gè)國(guó)家,國(guó)際通用性較高,目前已是世界上最大的生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)之一。此外,瑞士開發(fā)了 ETH-ESU 96、BUWAL 250、Ecoinvent 2000三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),荷蘭開發(fā)了 Input-Output 95、IDEMAT 2000兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),瑞典開發(fā)了SPINE@CPM數(shù)據(jù)庫(kù),丹麥開發(fā)了 LCA Food Database數(shù)據(jù)庫(kù),上述都是歐洲較為成熟的生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)[4]。北美地區(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括美國(guó)的Input-Output 98、Franklin US LCI 98和加拿大的 CRMD 等。澳大利亞則開發(fā)了Australian LCI Database、National LCI Database數(shù)據(jù)庫(kù)。在亞洲地區(qū),日本是最早開展LCA研究的國(guó)家,目前已構(gòu)建起本國(guó)的Input-Output數(shù)據(jù)庫(kù)。目前,印度、韓國(guó)、泰國(guó)等亞洲國(guó)家也在積極致力于構(gòu)建本國(guó)的生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。在生命周期影響評(píng)價(jià)(Life Cycle Impact Assessment, LCIA)方面,自20世紀(jì)90年代開始,多種LCIA評(píng)價(jià)方法相繼發(fā)表[6],比較有代表性的有：荷蘭的 CML 1992、Eco-indicator 95、Eco-indicator 99、CML 2baseline 2000,瑞士的 Ecopoint 1997、IMPACT2002+,瑞典的 EPS 2000,丹麥的 EDIP,美國(guó)環(huán)保署的“三步”模型[7]等。

1 中國(guó)生命周期評(píng)價(jià)理論與實(shí)踐研究進(jìn)展及對(duì)策分析

1.1 國(guó)內(nèi)LCA研究進(jìn)展

與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比,國(guó)內(nèi)關(guān)于LCA方面的研究起步較晚,大致開始于20世紀(jì)90年代。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)LCA的研究主要集中在對(duì)LCA理論、方法的學(xué)習(xí),以及直接運(yùn)用LCA技術(shù)對(duì)特定產(chǎn)品與工藝的評(píng)價(jià)上。在上述研究中,產(chǎn)品生命周期清單數(shù)據(jù)收集的統(tǒng)計(jì)方法存在較大差異,嚴(yán)重阻礙我國(guó)本土生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建,導(dǎo)致目前仍未構(gòu)建起統(tǒng)一完整的中國(guó)生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)[8]。

雖然在LCA數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建方面存在巨大困難,但隨著國(guó)家對(duì)資源環(huán)境問(wèn)題重視程度的不斷提高,逐漸加大了對(duì)LCA研究的科技扶持與資金投入的力度。在政府的良性引導(dǎo)與支持下,國(guó)內(nèi)已有諸多學(xué)者在這方面開展了一系列研究工作,并積累了一定的成果,少數(shù)科研機(jī)構(gòu)也自行構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)類型的生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)。

楊建新、王如松、劉晶茹[9]等對(duì)我國(guó)產(chǎn)品LCIA階段的標(biāo)準(zhǔn)化與加權(quán)的方法、程序進(jìn)行了討論,研究確定了標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)應(yīng)采用我國(guó)1990年人均環(huán)境影響的總潛值來(lái)表達(dá),權(quán)重應(yīng)采用我國(guó)1990年基準(zhǔn)與2000年政府削減目標(biāo)所估算基準(zhǔn)間的比值來(lái)計(jì)算。此外,楊建新等人基于“歐盟—中國(guó)國(guó)際合作項(xiàng)目：工業(yè)初級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程生態(tài)持續(xù)性研究”統(tǒng)計(jì)了我國(guó)能源生產(chǎn)、利用方面的清單數(shù)據(jù),并將結(jié)果納入了Boustead軟件中,此軟件還整合了我國(guó)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)方面的清單數(shù)據(jù)。在整合過(guò)程中,開展了相關(guān)研究對(duì)清單數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行了統(tǒng)一,方便清單數(shù)據(jù)在該軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中的整合[10]。這些工作為我國(guó)構(gòu)建統(tǒng)一的生命周期清單數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)方法及生命周期清單數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。在前期長(zhǎng)期工作積累基礎(chǔ)上,2012年中科院生態(tài)環(huán)境研究中心成功開發(fā)了中國(guó)LCA數(shù)據(jù)庫(kù)(CAS-RCEES)。

王洪濤[11]等總結(jié)提出了構(gòu)建中國(guó)生命周期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)(Chinese Life Cycle Database,CLCD)的基本方法,其中包括環(huán)境影響類型的選擇、生命周期清單數(shù)據(jù)的收集、審核、建模、計(jì)算等方面,并與和億科環(huán)境科技公司共同完成了CLCD的構(gòu)建,并合作開發(fā)了LCA軟件eBalance,該軟件可附帶國(guó)際主流的Ecoinvent數(shù)據(jù)庫(kù)和歐盟ELCD數(shù)據(jù)庫(kù),并兼容Ecoinvent的EcoSpold和ELCD的ILCD格式數(shù)據(jù)[12]，還包含我國(guó)本土化的節(jié)能減排權(quán)重因子、資源特征化因子、歸一化基準(zhǔn)值等參數(shù)。

北京工業(yè)大學(xué)則在材料生命周期評(píng)價(jià)(材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià),MLCA)方面進(jìn)行了長(zhǎng)期研究并進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的建設(shè)。1998年,國(guó)家“九五”高新技術(shù)研究計(jì)劃(863計(jì)劃)支持了首項(xiàng)“材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)研究”課題,由北京工業(yè)大學(xué)聯(lián)合清華大學(xué)、等國(guó)內(nèi)多所高等院校等聯(lián)合承擔(dān),與國(guó)內(nèi)多個(gè)重要材料企業(yè)合作,對(duì)我國(guó)水泥、鋼鐵、鋁、陶瓷、建筑涂料、工程塑料等7類面廣量大的典型基礎(chǔ)性材料進(jìn)行了較為全面的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)(生命周期評(píng)價(jià))研究,并初步獲得了這些基礎(chǔ)材料的環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)[13-14]。2001年,北京工業(yè)大學(xué)等6所大學(xué)又聯(lián)合承擔(dān)了國(guó)家“十五”863計(jì)劃的“材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)技術(shù)及其應(yīng)用”項(xiàng)目,將MLCA的研究延伸至整個(gè)材料領(lǐng)域。目前,經(jīng)過(guò)十多年的不斷努力,已經(jīng)編制了較為完整的中國(guó)電力、化石能源、交通運(yùn)輸行業(yè)的生命周期數(shù)據(jù)清單,此外還匯整了我國(guó)鋼鐵、鋁、陶瓷、建筑材料、工程塑料、聯(lián)接材料、高分子材料和有色金屬等典型材料的70多個(gè)數(shù)據(jù)集,總計(jì)約10萬(wàn)條環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù),成立了我國(guó)材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)中心(Chinese Center For Material Life Cycle Assessment),開發(fā)構(gòu)建了清單數(shù)據(jù)庫(kù)(Sino-Center )[15- 16]。

以上分析可以看出,我國(guó)學(xué)者已經(jīng)在LCA數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方面取得了顯著進(jìn)展,然而,當(dāng)前的LCA研究多是以國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或個(gè)別企業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合各污染物的排污系數(shù)、去除效率、物質(zhì)代謝平均值等進(jìn)行的計(jì)算,未對(duì)各工藝、原料與能源構(gòu)成、廢棄物處置與資源化利用的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、集合。因此,這些研究難以精確地反映目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程、數(shù)據(jù)質(zhì)量(準(zhǔn)確性、完整性、可用性、一致性、代表性等)；難以明確其全生命周期過(guò)程中主要微觀變量與宏觀環(huán)境影響間的量化關(guān)系,進(jìn)而難以把握問(wèn)題發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)并揭示污染減排機(jī)制。為有效地解決這一難題,洪靜蘭等人開發(fā)了基于企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的原始數(shù)據(jù)集合與不確定性分析基礎(chǔ)上的中國(guó)生命周期清單基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)(Chinese Process-based Life Cycle Inventory Database,CPLCID)[17],分別提出了采用基于單元流程與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的區(qū)域混合生命周期清單構(gòu)建法[18]、基于泰勒系列展開模型的LCA基本函數(shù)演變法[19- 20]對(duì)數(shù)據(jù)的代表性與準(zhǔn)確性進(jìn)行了提升。CPLCID數(shù)據(jù)庫(kù)中涵蓋了我國(guó)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)的典型產(chǎn)品(煤電、鋁、鉛、鋅、銅、玻璃、水泥、造紙、化肥、太陽(yáng)能、煉焦、鋼鐵、化纖、生物柴油、蒸汽、乙烯、糠醛、氯化鈉、氫氧化鈉、氯氣、石灰石、鹵水開采等)、污水處置、下水污泥、城市生活垃圾、電子垃圾、鉆井固廢、危廢處置、餐廚垃圾、道路運(yùn)輸、秸稈資源化利用、土壤生物修復(fù)等基礎(chǔ)生命周期數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)中大部分清單都已經(jīng)過(guò)國(guó)際同行評(píng)定,并發(fā)表在本領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威的SCI收錄期刊上[17]。

除上述4套數(shù)據(jù)庫(kù)外,同濟(jì)大學(xué)開發(fā)了中國(guó)汽車替代燃料生命周期數(shù)據(jù)庫(kù),包含總能源、不可再生資源、化石能源消耗、主要溫室氣體及多種汽車尾氣涉及的酸化、光化學(xué)煙霧、毒性和氣溶膠等污染物質(zhì)排放的生命周期清單數(shù)據(jù)。此外,寶鋼集團(tuán)開發(fā)了寶鋼產(chǎn)品LCA數(shù)據(jù)庫(kù)(Baosteel LCA 3.0),包含寶鋼6大類不銹鋼產(chǎn)品、95大類碳鋼產(chǎn)品、14類能源產(chǎn)品6a的LCA數(shù)據(jù)以及8大類環(huán)境影響指標(biāo)和144類LCI因子[21]。

1.2 理論與實(shí)踐研究存在的問(wèn)題及對(duì)策

1.2.1 不確定性分析

不確定性分析是開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于LCA研究在數(shù)據(jù)的采集、系統(tǒng)邊界設(shè)置及清單分配、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等方面存在著廣泛的不確定性,這些不確定因素將直接影響到其結(jié)論的正確性與可靠性。目前,在世界范圍內(nèi)LCA研究中很少涉及不確定性解析?，F(xiàn)存的少數(shù)LCA研究的不確定性評(píng)價(jià)方法多采用經(jīng)典的蒙特卡羅模型進(jìn)行分析。然而,該模型在LCA領(lǐng)域運(yùn)行起來(lái)相當(dāng)繁重、耗時(shí),尤其在對(duì)比多個(gè)流程間的區(qū)別時(shí)更為繁瑣,并且多局限于對(duì)生命周期清單進(jìn)行分析,很少涉及對(duì)整體LCA(主要包括生命周期清單、生命周期影響評(píng)價(jià)、系統(tǒng)邊界等)進(jìn)行評(píng)價(jià),并且難以評(píng)估各個(gè)參數(shù)對(duì)整體不確定性的貢獻(xiàn)。洪靜蘭等人依據(jù)泰勒系列展開模型提出了基于對(duì)數(shù)分布的生命周期基本函數(shù)演變法[19- 20],對(duì)LCA的不確定性進(jìn)行了分析,并構(gòu)建了如下針對(duì)單一與多個(gè)流程的不確定解析模型：

(1)

(2)

該模型(式1)可快速且精確的識(shí)別各流程、物質(zhì)對(duì)整體環(huán)境負(fù)荷的不確定性貢獻(xiàn)值,可有效地針對(duì)整體LCA進(jìn)行評(píng)價(jià)(式1),可迅速且精確地對(duì)多個(gè)流程間的環(huán)境負(fù)荷大小進(jìn)行對(duì)比(式2),解決了經(jīng)典的蒙特卡羅不確定分析模型在生命周期評(píng)價(jià)領(lǐng)域的局限性(即繁瑣性、覆蓋面缺失性、關(guān)鍵因子識(shí)別困難性),進(jìn)而可客觀、科學(xué)地做出正確的節(jié)能減排評(píng)估、建議及指南。該研究成果已得到國(guó)內(nèi)外的廣泛引用與認(rèn)可,并且UNEP(聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署)-SETAC(環(huán)境毒理化學(xué)學(xué)會(huì))-生命周期共創(chuàng)(Life Cycle Initiative)的技術(shù)評(píng)審委員會(huì)主席、Ecoinvent數(shù)據(jù)庫(kù)顧問(wèn)、歐盟LCA顧問(wèn)Heijungs R.認(rèn)為該模型提出的對(duì)數(shù)分布設(shè)想對(duì)LCA不確定分析研究方法學(xué)具有開創(chuàng)性意義[22]。

1.2.2 中國(guó)生命周期評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

雖然我國(guó)目前LCA的研究取得了重要的成果,但還需要積累大量的研究案例,生命周期清單構(gòu)建方面還不夠成熟,沒有建立持續(xù)、動(dòng)態(tài)的LCA數(shù)據(jù)庫(kù)。由于當(dāng)前我國(guó)LCA研究工作主要是由相關(guān)高校和研究院所完成,企業(yè)參與力度不夠,導(dǎo)致數(shù)據(jù)問(wèn)題成為我國(guó)LCA發(fā)展實(shí)踐的主要問(wèn)題,尤其是針對(duì)特定現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)較為缺乏。此外,原始數(shù)據(jù)收集渠道不夠明確,導(dǎo)致難以對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行分析。另外,對(duì)各行業(yè)各產(chǎn)品的LCA,需要建立確定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型和標(biāo)準(zhǔn),使得結(jié)果能在不同層次上進(jìn)行比較。這些實(shí)際的數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題對(duì)于我國(guó)LCA研究的發(fā)展有著重要影響。綜上所述,我國(guó)生命周期清單的構(gòu)建方面主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題[23]：

(1)LCA開展過(guò)程中所做的選擇和假定方面存在一定程度的主觀性,例如系統(tǒng)邊界的選定、收集數(shù)據(jù)的渠道選擇等；

(2)數(shù)據(jù)完整性和精確度不高。構(gòu)建一個(gè)完整的生命周期清單需要大量數(shù)據(jù)支持,當(dāng)前研究中不少學(xué)者主要依賴統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)、全國(guó)平均工藝水平的工程估計(jì)或?qū)I(yè)判斷等來(lái)獲取數(shù)據(jù),這在很大程度上會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果的不準(zhǔn)確,從而降低了結(jié)論的可靠性；

(3)當(dāng)前大多數(shù)清單分析研究缺乏不確定性分析。并且部分學(xué)者將數(shù)據(jù)敏感性分析與不確定性分析混為一談；

(4)現(xiàn)有清單數(shù)據(jù)庫(kù)缺乏時(shí)空特征。

針對(duì)以上幾點(diǎn)問(wèn)題,需要通過(guò)以下途徑構(gòu)建生命周期清單：

(1)原始數(shù)據(jù)收集,通過(guò)企業(yè)調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、文獻(xiàn)調(diào)查(主要包括行業(yè)資料、數(shù)據(jù)庫(kù)、科技文獻(xiàn)等)獲得符合需求的相關(guān)數(shù)據(jù)；

(2)構(gòu)建本土化區(qū)域生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型,并對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的LCA評(píng)估,進(jìn)而識(shí)別關(guān)鍵因子。

(3)進(jìn)行不確定性分析,利用Taylor Series Expansion 模型,針對(duì)各特征值的不確定性貢獻(xiàn)較大的污染源即針對(duì)具體流程、具體物質(zhì)進(jìn)行重點(diǎn)識(shí)別,對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。

(4)采用基于單元流程與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的區(qū)域混合生命周期清單構(gòu)建法[18],構(gòu)建符合我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)現(xiàn)狀的具有時(shí)空特征的區(qū)域LCI數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2.3 生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)

生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)(LCIA)模型中需要涉及到大量的地域信息,目前,歐美日等國(guó)家與地區(qū)先后建立了具有地域信息特征的LCIA模型,但我國(guó)在此方面研究十分匱乏。洪靜蘭等人在研究中已經(jīng)證實(shí)了采用來(lái)自其它國(guó)家地區(qū)的LCIA模型對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)環(huán)境負(fù)荷進(jìn)行評(píng)價(jià)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差[24],尤其是針對(duì)生態(tài)毒性影響與人類健康損傷影響類別,其主要原因是由于生態(tài)毒性影響與人類健康損傷影響類別的特征化因子多是建立在歐美地區(qū)的環(huán)境與空間特征與人群暴露信息基礎(chǔ)上進(jìn)行的定量分析[25],而這些信息與我國(guó)實(shí)際情況具有較大差距造成了較大誤差。因此,為有效地評(píng)價(jià)我國(guó)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)引發(fā)的環(huán)境負(fù)荷,構(gòu)建具有我國(guó)地域空間信息特征的LCIA模型是十分必要的。目前,國(guó)內(nèi)已有部分學(xué)者針對(duì)本土化LCIA模型構(gòu)建領(lǐng)域,開展了一系列研究工作,并積累了一定的成果。

通過(guò)結(jié)合我國(guó)各省與直轄市中的環(huán)境、地理、人口、與食品攝入條件,依據(jù)質(zhì)量平衡原理,以混合污染物多環(huán)芳烴(PAHs)在我國(guó)大氣中的排放對(duì)人群健康損傷為例,洪靜蘭等利用非平衡、穩(wěn)態(tài)、流動(dòng)條件下的多介質(zhì)模型定量PAHs在大氣、土壤、水體等多個(gè)介質(zhì)層的環(huán)境宿命的基礎(chǔ)上,結(jié)合暴露評(píng)價(jià)、劑量-反應(yīng)模型、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn),按照?qǐng)D1所示的技術(shù)路線定量了我國(guó)各省與直轄市的LCIA評(píng)價(jià)用的生態(tài)與人類健康毒性特征值,具有很強(qiáng)的應(yīng)用意義。此外,Li等人[26]在針對(duì)我國(guó)PAHs大氣污染的關(guān)鍵因子對(duì)人體肺細(xì)胞的DNA損傷實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)PAHs排放環(huán)境濃度較低時(shí)出現(xiàn)了DNA修復(fù)現(xiàn)象,該研究結(jié)果首次對(duì)當(dāng)前世界范圍內(nèi)通用的生態(tài)與人類健康毒性影響生命周期評(píng)估理論在污染物環(huán)境濃度較低條件下的非適用性問(wèn)題進(jìn)行了報(bào)道。此外,Chen 等人針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外LCIA模型匱乏的地區(qū),提出了基于關(guān)鍵因子篩選的簡(jiǎn)易本土化LCIA影響評(píng)價(jià)模型[24],然而該模型僅考慮了人類與生態(tài)毒性評(píng)價(jià)影響類別,即未探討如何對(duì)全部具有地域信息的LCIA模型進(jìn)行解析的問(wèn)題,也未針對(duì)上述LCIA評(píng)價(jià)模型進(jìn)行不確定性分析。因此,本土化LCIA模型構(gòu)建還有待于進(jìn)一步深入,得出更為完善的我國(guó)LCIA評(píng)價(jià)模型。

圖1 LCIA健康毒性評(píng)價(jià)研究技術(shù)路線圖(以PAHs人為大氣排放為例)Fig.1 The technical roadmap of LCIA health and toxicity assessment research (a case of human-induced PAHs)

2 結(jié)論和展望

我國(guó)關(guān)于LCA的研究起步較晚,LCA技術(shù)在我國(guó)的研究、應(yīng)用等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距,突出表現(xiàn)在生命周期清單與生命周期影響評(píng)價(jià)模型構(gòu)建方面。近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)資源環(huán)境問(wèn)題重視程度的不斷提高,在政府的良性引導(dǎo)與支持下,國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者在這方面開展了一系列研究工作,并積累了一定的成果,目前我國(guó)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)已成功開發(fā)了5套較為成熟的LCA數(shù)據(jù)庫(kù),這為未來(lái)構(gòu)建國(guó)家尺度統(tǒng)一完整的中國(guó)生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)奠定了良好基礎(chǔ)。

雖然LCA技術(shù)目前在不確定性分析、清單構(gòu)建、影響評(píng)價(jià)模型構(gòu)建等方面存在一些問(wèn)題,但是各國(guó)的研究者正在致力于改善這些不足之處。LCA的發(fā)展需要各國(guó)研究者共同合作,開發(fā)一些新的方法和模型,努力讓LCA技術(shù)更加完善。目前LCA技術(shù)正在成為綠色設(shè)計(jì)、綠色制造、清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、制定政府政策、可持續(xù)發(fā)展教育和工藝改進(jìn)實(shí)施的極具發(fā)展前途的有力工具。相信隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,其應(yīng)用領(lǐng)域和重要性會(huì)進(jìn)一步拓寬和加強(qiáng),應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。

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The development of life cycle assessment theory research in China and analysis of countermeasures

WANG Yutao1, WANG Fengchuan1, HONG Jinglan2,*, SUN Mingxing1,2

1InstituteofEcologyandBiodiversity,ShandongUniversity,ShandaSouthRoad27,Jinan250100,China2ShandongProvincialKeyLaboratoryofWaterPollutionControlandResourceReuse,Schoolofenvironmentalscienceandengineering,ShandongUniversity,ShandaSouthRoad27,Jinan250100,China

This paper presents a review of the development of theoretical research and the current condition of database construction for life cycle assessment (LCA) in China. Our goal was to determine the primary weaknesses of the current theory and application of LCA in China, including uncertainty analysis, local database construction, and local Life Cycle Impact Assessment (LCIA) model development. We point out the necessity of developing China′s LCA database, which could accurately, completely, representatively, and spatially-temporally dynamically fit the status quo of China′s industrial production chain using the Taylor Series Expansion model. We also stress the urgency of building local LCIA models, which could fit China′s national conditions, such as environment, geography, population, and exposure, among others.

life cycle assessment(LCA); uncertainty analysis; data quality; life-cycle inventory; life-cycle environmental impact assessment model

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71403145, 71671105); 山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (ZR2015GZ004); 山東大學(xué)交叉創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(2015JC016); 中國(guó)節(jié)能減排有限公司合作基金資助項(xiàng)目(GJN- 14-07)

2015- 11- 12;

2016- 05- 18

10.5846/stxb201511122290

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hongjing@sdu.edu.cn

王玉濤,王豐川, 洪靜蘭, 孫明星.中國(guó)生命周期評(píng)價(jià)理論與實(shí)踐研究進(jìn)展及對(duì)策分析.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(22):7179- 7184.

Wang Y T, Wang F C, Hong J L, Sun M X.The development of life cycle assessment theory research in China and analysis of countermeasures.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7179- 7184.