基于LCA的廢棄手機(jī)資源化有效運(yùn)輸范圍量化研究

李嘉文,宋小龍,趙 迪

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基于LCA的廢棄手機(jī)資源化有效運(yùn)輸范圍量化研究

李嘉文1,2,宋小龍1,3*,趙 迪1,2

(1.上海第二工業(yè)大學(xué)電子廢棄物研究中心,上海 201209；2.上海第二工業(yè)大學(xué)工學(xué)部,上海 201209；3.上海電子廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 201209)

基于生命周期評價方法(LCA)分析了廢棄手機(jī)資源化過程的環(huán)境效益和跨區(qū)域運(yùn)輸過程的環(huán)境影響,并在此基礎(chǔ)上提出了廢棄手機(jī)跨區(qū)域流動的有效運(yùn)輸范圍及其量化方法.通過采用IMPACT 2002+評價模型,從人體健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、氣候變化、資源消耗四方面對當(dāng)前中國廢棄手機(jī)兩種典型資源化利用方案和運(yùn)輸過程的環(huán)境表現(xiàn)進(jìn)行了評估.結(jié)果表明,兩種資源化方案均表現(xiàn)出顯著環(huán)境效益;部件再使用和材料再生過程是廢棄手機(jī)資源化環(huán)境效益的主要貢獻(xiàn)來源;綜合考慮跨區(qū)域運(yùn)輸過程,在滿足環(huán)境效益為正的前提下,包括部件再使用和不包括部件再使用兩種資源化方案的有效運(yùn)輸范圍分別為0~3094km與0~1248km.同時,對跨區(qū)域運(yùn)輸過程關(guān)鍵參數(shù)分析后發(fā)現(xiàn),提高鐵路運(yùn)輸占比和降低貨車運(yùn)輸空返率可以有效擴(kuò)大廢棄手機(jī)跨區(qū)域轉(zhuǎn)移的運(yùn)輸范圍.

生命周期評價；廢棄手機(jī)；有效運(yùn)輸范圍；環(huán)境影響；IMPACT 2002+

中國作為電器電子產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國,預(yù)計2020年將產(chǎn)生15.5億t電子廢棄物[1-2].手機(jī)因其體積小、使用頻率高、更新?lián)Q代快等不同于其他電子產(chǎn)品的特點(diǎn),已經(jīng)成為我國報廢數(shù)量最多的一類電子產(chǎn)品[3-5].據(jù)估算,2013年我國手機(jī)報廢量達(dá)到7.99億部[6],到2025年將增長至9.37億部[7].廢棄手機(jī)在蘊(yùn)含大量高資源化價值再生材料的同時,也具有潛在環(huán)境影響[8-11].當(dāng)前,我國廢棄手機(jī)回收處理處于正規(guī)與非正規(guī)部門并存的發(fā)展初期[12].廢棄手機(jī)在市場與經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動下經(jīng)多級回收和轉(zhuǎn)運(yùn)[13-15],最終大部分流向位于我國東南沿海和中部省份的手機(jī)拆解處理商,或被翻新回用.由于廢棄手機(jī)尚未納入廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金的補(bǔ)貼范圍,目前正規(guī)拆解處理企業(yè)較少開展廢棄手機(jī)的拆解處理.總體來看,無論是市場自發(fā)形成的多級轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)狀,還是依據(jù)電子廢棄物管理遵循的“多渠道回收和集中處理”要求,我國廢棄手機(jī)的回收處理過程都存在與傳統(tǒng)“四機(jī)一腦”等不同的跨區(qū)域流動特征.

應(yīng)用生命周期評價方法(LCA)辨識、分析、評估電子廢棄物的回收模式及拆解處理工藝正逐漸成為研究的熱點(diǎn)[16-18].除了用于評估電子廢棄物資源化活動的生命周期環(huán)境效益[19-21],LCA也可分析各生命周期階段的環(huán)境影響轉(zhuǎn)移情況[22].不少學(xué)者使用LCA方法對廢棄手機(jī)開展相關(guān)研究,涉及回收階段、拆解階段、資源化利用階段[23-24].對于運(yùn)輸環(huán)節(jié),有研究利用LCA方法對電子廢棄物回收運(yùn)輸環(huán)節(jié)進(jìn)行方案比較,設(shè)計回收物流網(wǎng)絡(luò)[16,25],或進(jìn)行運(yùn)輸路徑優(yōu)化[26].也有學(xué)者針對如何確定廢物運(yùn)輸距離進(jìn)行研究[27],但主要集中在工業(yè)固體廢物方面[28-30].

廢棄手機(jī)從回收階段到拆解處理階段之間的一個重要環(huán)節(jié)是其從回收點(diǎn)到拆解企業(yè)之間的流動過程,由此過程帶來的跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境影響是制約廢棄手機(jī)資源化利用可行性和有效性的重要因素[27].當(dāng)前,我國廢棄手機(jī)的跨區(qū)域流動路徑尚不清晰,廢棄手機(jī)在多元化回收方式和典型拆解處理方案下的環(huán)境效益與跨區(qū)域運(yùn)輸所致環(huán)境影響間的轉(zhuǎn)化關(guān)系以及在兩者約束下所確定的有效運(yùn)輸范圍仍有待研究.本研究采用生命周期工具分別建立考慮部件再使用和不考慮部件再使用兩種方案下廢棄手機(jī)資源化利用的生命周期模型,以生命周期綜合環(huán)境表現(xiàn)為基準(zhǔn),提出有效運(yùn)輸范圍概念及其量化方法,分析廢棄手機(jī)資源化過程的環(huán)境效益并確定其跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)暮侠矸秶?有助于識別集中處理模式下跨區(qū)域流動對廢棄手機(jī)資源化活動環(huán)境效益的影響,進(jìn)而支撐拆解處理企業(yè)空間布局優(yōu)化和電子廢棄物管理系統(tǒng)的進(jìn)一步完善.

1 研究方法與數(shù)據(jù)獲取

1.1 生命周期環(huán)境影響評價方法

采用生命周期工具——GaBi 6.0作為建模和分析軟件,并選用IMPACT 2002+模型量化廢棄手機(jī)資源化利用方案及跨區(qū)域運(yùn)輸過程的環(huán)境表現(xiàn).

圖1 廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)邊界

IMPACT 2002+是一種將中點(diǎn)環(huán)境影響類型和損害類型結(jié)合的評價方法.它將所有類型的生命周期清單結(jié)果通過15個環(huán)境影響類型(即中點(diǎn), midpoint)分配給一個或多個環(huán)境損害類型(damage),來表示生命周期過程對環(huán)境的影響[31-32].其中,前者基于等效原則,即中值特征評分以相對于基準(zhǔn)物質(zhì)的物質(zhì)當(dāng)量表示[33],包括水體酸化、水體生態(tài)毒性、水體富營養(yǎng)化、致癌性、非致癌性、礦物開采、溫室效應(yīng)、電離輻射、土地占用、非再生能源消耗、臭氧層消耗、光化學(xué)氧化、呼吸系統(tǒng)影響、陸地酸化、陸地生態(tài)毒性;后者代表環(huán)境的質(zhì)量變化,包括人體健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、氣候變化和資源消耗等4種主要類別[34].該方法能夠詳細(xì)分析各環(huán)境影響類別,并針對終點(diǎn)類型完成環(huán)境影響評估[35].

1.1.1 功能單位 本研究中的廢棄手機(jī)指手機(jī)主體.由于回收到的廢棄手機(jī)一般不包含各種配件,故研究對象不包括鋰電池、充電器、數(shù)據(jù)線、耳機(jī)等配件.在生命周期模型建立過程中功能單位界定為1000部廢棄手機(jī).

1.1.2 系統(tǒng)邊界 系統(tǒng)邊界覆蓋廢棄手機(jī)從回收到資源化和最終處理的全過程,具體包括廢棄手機(jī)傳統(tǒng)回收、互聯(lián)網(wǎng)回收、跨區(qū)域運(yùn)輸、拆解、外殼破碎、線路板元器件脫除、線路板基板破碎分選、塑料造粒、金屬材料再生、非金屬材料再生與處置、元器件再使用與處置、液晶屏幕再使用與處置等過程,按生命周期階段可劃分為回收(含區(qū)域內(nèi)運(yùn)輸)、跨區(qū)域運(yùn)輸、拆解、再使用、再生、最終處置6個環(huán)節(jié).研究中為了進(jìn)一步探究跨區(qū)域運(yùn)輸過程對廢棄手機(jī)不同資源化過程的環(huán)境效益影響,將研究系統(tǒng)分為三個產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行生命周期影響評價.第一個產(chǎn)品系統(tǒng)即廢棄手機(jī)資源化方案1,考慮部件再使用,包括回收、拆解、再使用、再生、處置等生命周期階段;第二個產(chǎn)品系統(tǒng)即廢棄手機(jī)資源化方案2,不考慮部件再使用,包括回收、拆解、再生、處置等生命周期階段.第三個產(chǎn)品系統(tǒng)為廢棄手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸過程.廢棄手機(jī)回收處理生命周期系統(tǒng)邊界見圖1.

在廢棄手機(jī)資源化過程中,回收渠道包括傳統(tǒng)回收方式和新型互聯(lián)網(wǎng)回收方式;拆解主要指有資質(zhì)的拆解處理企業(yè)利用人工拆解將廢棄手機(jī)拆解為外殼、電路板、液晶屏和其他部件等;電路板在進(jìn)一步處理之前,其上的電子元器件被移除;通過典型企業(yè)調(diào)研得知廢棄手機(jī)中再使用部件主要包括液晶屏、電路板元器件以及其他零部件,經(jīng)檢驗合格后直接進(jìn)入再使用階段;材料再生過程包括金屬冶煉過程、塑料造粒再生過程和無機(jī)非金屬材料的再生過程等;安全處置過程包括對殘渣的焚燒和安全填埋;至于跨區(qū)域運(yùn)輸過程,目前廢手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸主要采用的交通工具為貨車,研究中設(shè)定為載重2t的汽油驅(qū)動貨車.

1.2 有效運(yùn)輸范圍量化方法

基于生命周期思想,一項需要額外運(yùn)輸過程的廢棄物處理處置活動,其環(huán)境收益(environmental gain)必須大于其所增加的運(yùn)輸距離帶來的環(huán)境損失(environmental loss),在環(huán)境表現(xiàn)上才是有效的[30].基于此,本文提出廢棄手機(jī)資源化有效運(yùn)輸范圍是指在一定距離范圍內(nèi)廢棄手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境影響小于或等于其資源化過程的環(huán)境效益.在這一空間范圍內(nèi),廢棄手機(jī)資源化在環(huán)境表現(xiàn)上是可行的,稱之為有效運(yùn)輸范圍.需要指出的是,這里所指的有效運(yùn)輸范圍是廢棄手機(jī)為實現(xiàn)資源化而增加的跨區(qū)域運(yùn)輸距離,不包括發(fā)生在回收環(huán)節(jié)和拆解處理過程中的城市內(nèi)和廠區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸距離.

根據(jù)以上界定,廢棄手機(jī)資源化過程環(huán)境表現(xiàn)上有效必須滿足:

EIT￡EBR(1)

即, EIt·￡EBr-EIr(2)

由(1),(2)可知,

￡(EBr-EIr)/EIt(3)

式中:EIT為跨區(qū)域運(yùn)輸過程的環(huán)境影響;EBR為廢棄手機(jī)資源化過程的整體環(huán)境效益;EIt為廢棄手機(jī)單位運(yùn)輸距離的環(huán)境影響;為跨區(qū)域運(yùn)輸距離;EBr為材料再生、部件再使用過程產(chǎn)生的環(huán)境效益;EIr為回收處理過程產(chǎn)生的環(huán)境影響.

1.3 關(guān)鍵參數(shù)及數(shù)據(jù)來源

本研究中的廢棄手機(jī)均指退出使用階段的廢棄手機(jī),不包括經(jīng)過翻新和維修后再次進(jìn)入使用階段的二手手機(jī)、翻新手機(jī).研究中對市場上廢棄手機(jī)類型進(jìn)行調(diào)研后分為大屏機(jī)、翻蓋機(jī)、小屏機(jī),并對其重量和部件組成等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類匯總,最終按照3種手機(jī)類型的市場占比、平均重量和拆解部件占比等數(shù)據(jù),加權(quán)平均得到廢棄手機(jī)的綜合模型.其中,各拆解部件重量和關(guān)鍵材料組成見表1.

表1 廢棄手機(jī)拆解部件及材料組成

根據(jù)對典型城市廢棄手機(jī)回收市場調(diào)研發(fā)現(xiàn),我國廢棄手機(jī)主要回收類型為傳統(tǒng)回收(占比80%)和互聯(lián)網(wǎng)回收(占比20%).其中傳統(tǒng)回收包括維修店回收(占比16%)、走街串巷回收(占比64%);互聯(lián)網(wǎng)回收包括線上郵寄回收(占比8%)、線下門店回收(占比8%)和上門回收(占比4%).

廢棄手機(jī)拆解、破碎分選、安全處置等過程數(shù)據(jù)來自典型拆解企業(yè)的拆解工藝數(shù)據(jù);對于部件的再使用過程,依據(jù)市場需求只考慮大屏機(jī)部件再使用,包括液晶屏、電路板元器件和其他零部件(如攝像頭、振子、聽筒、話筒、揚(yáng)聲器等);材料再生過程包括金屬再生、塑料造粒、環(huán)氧樹脂再生、玻璃纖維再生、橡膠再生等再生過程;在開展生命周期評價研究時,不考慮設(shè)備、場地、機(jī)器等折舊與維護(hù)情況.

研究中優(yōu)先采用市場調(diào)研與企業(yè)實際生產(chǎn)過程作為一手?jǐn)?shù)據(jù)來源,缺失的數(shù)據(jù)則采用拆解實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充.對于背景過程以及難以獲得一手?jǐn)?shù)據(jù)的單元過程,如,能源生產(chǎn)過程、再使用部件產(chǎn)品的生產(chǎn)替代過程、塑料造粒過程、金屬再生過程、非金屬材料再生過程、運(yùn)輸過程,本研究選用PE-database和ecoinvent3等成熟的商業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)并與相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗證,確保了數(shù)據(jù)的代表性.生命周期清單數(shù)據(jù)來源及參數(shù)取值詳見表2.

表2 生命周期清單數(shù)據(jù)參數(shù)取值及來源

2 結(jié)果與討論

2.1 生命周期環(huán)境影響評價結(jié)果

針對廢棄手機(jī)資源化方案1、方案2、跨區(qū)域運(yùn)輸過程建立生命周期模型,使用生命周期評價方法IMPACT 2002+對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行量化,得到15個中點(diǎn)環(huán)境影響類型(midpoint)評價結(jié)果(表3).

結(jié)果表明,兩種方案的15個中點(diǎn)環(huán)境影響類型結(jié)果均為負(fù)值,說明資源化過程環(huán)境表現(xiàn)顯示為環(huán)境效益.廢棄手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸環(huán)節(jié)中環(huán)境影響主要來源是汽油的生產(chǎn)過程以及行駛過程中的尾氣排放,在水體生態(tài)毒性、非再生能源消耗、呼吸系統(tǒng)影響、溫室效應(yīng)等影響類型方面表現(xiàn)出突出環(huán)境影響.

進(jìn)一步選取典型中點(diǎn)環(huán)境影響類型進(jìn)行分析:(1)溫室效應(yīng):溫室效應(yīng)的主要影響因素是向大氣中排放二氧化碳和甲烷等溫室氣體,在方案1和方案2中表現(xiàn)為避免了溫室氣體的排放.其中,資源化過程中線路板元器件再使用貢獻(xiàn)占比28.56%、液晶屏再使用貢獻(xiàn)占比31.53%、元器件再生過程占比42.29%、線路板材料再生過程占比11.6%.元器件再生過程貢獻(xiàn)占比最高,為溫室效應(yīng)環(huán)境效益的最大貢獻(xiàn)來源.跨區(qū)域運(yùn)輸過程中主要溫室氣體排放來源于貨車行駛.其中汽油生產(chǎn)過程和使用過程對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)分別為14.53%和85.47%.(2)礦物開采:礦物開采主要影響因素是產(chǎn)品生命周期中可供人類利用的天然礦物資源的開采情況,在廢棄手機(jī)資源化過程中電力消耗和汽油消耗均會對產(chǎn)生該環(huán)境影響,而部件再使用和材料再生則會避免礦物開采.分析表明,線路板元器件再使用貢獻(xiàn)占比22.81%、液晶屏再使用貢獻(xiàn)占比36.49%、元器件再生過程占比23.54%、線路板材料再生過程占比15.40%.液晶屏再使用過程為主要貢獻(xiàn)來源.跨區(qū)域運(yùn)輸過程在礦物開采的環(huán)境影響主要來自汽油生產(chǎn)過程.

表3 IMPACT 2002+中點(diǎn)環(huán)境影響類型評價結(jié)果

注: eq為當(dāng)量,TEG為triethylene glycol.

2.2 有效運(yùn)輸范圍量化結(jié)果

為得到在兩種資源化方案下的有效運(yùn)輸范圍,在中點(diǎn)環(huán)境影響類型結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用環(huán)境損害類型評價分值表征方案1和方案2的環(huán)境影響(圖2).

圖2 廢棄手機(jī)資源化方案環(huán)境損害評價結(jié)果

由圖2可以看出,兩種資源化方案的環(huán)境表現(xiàn)均為環(huán)境效益,且方案1中4種環(huán)境損害類型的評價分值均分別低于方案2,原因是兩方案中涉及到的部件再使用和材料再生過程對人體健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、氣候變化、資源消耗貢獻(xiàn)較大,可以抵消回收過程以及拆解處理過程中能源消耗和環(huán)境排放物所帶來的環(huán)境影響,且方案1在考慮材料再生的基礎(chǔ)上考慮了部件再使用過程.對4種環(huán)境損害類型進(jìn)行分析,人體健康分值在兩方案中均為最低,分別為-4.11、-1.62;資源消耗分值在兩方案中均為最高,分別為-1.01、-0.42;兩方案中4種環(huán)境損害類型分值的大小規(guī)律保持一致.對4種環(huán)境損害類型的環(huán)境影響進(jìn)行歸一化處理,可得方案1和方案2的環(huán)境損害分值分別為-7.96和-3.21.按廢棄手機(jī)資源化過程不同生命周期階段進(jìn)行分析,兩方案中回收階段、拆解階段、安全處置階段環(huán)境影響貢獻(xiàn)較小,部件再使用階段與材料再生階段貢獻(xiàn)較大.其中,方案1部件再使用階段與材料再生階段分別占比63.50%和40.65%;方案2材料再生過程占比高達(dá)112.60%.此外,跨區(qū)域運(yùn)輸過程表現(xiàn)為環(huán)境損耗,環(huán)境損害分值為2.57í10-3,其中人體健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量、氣候變化和資源消耗分值依次為2.57í10-3、1.01í10-7、1.58í10-6和1.84í10-6.

基于廢棄手機(jī)資源化方案和跨區(qū)域運(yùn)輸過程的環(huán)境損害分值,分別轉(zhuǎn)化為環(huán)境效益和環(huán)境影響值后,代入式(3),最終計算出在環(huán)境表現(xiàn)可行的條件下方案1的最大有效運(yùn)輸范圍為0~3094km,方案2的最大有效運(yùn)輸范圍為0~1248km.也就是說,從環(huán)境表現(xiàn)上來看,如果考慮零部件再使用情況,則廢棄手機(jī)資源化在0~3094km的跨區(qū)域運(yùn)輸范圍內(nèi)是可行的;如果不考慮廢棄手機(jī)零部件的再使用,則在0~1248km的跨區(qū)域運(yùn)輸范圍內(nèi)是可行的.若以中國地理版圖的幾何中心(蘭州)為廢棄手機(jī)的回收點(diǎn),模擬跨區(qū)域轉(zhuǎn)移過程,則兩種資源化方案下的有效運(yùn)輸范圍如圖3所示.結(jié)果顯示,考慮廢棄手機(jī)零部件再使用的資源化方案可以實現(xiàn)其在我國全范圍內(nèi)進(jìn)行跨區(qū)域公路運(yùn)輸,不考慮零部件再使用則有效運(yùn)輸范圍將會明顯縮小,其環(huán)境效益僅能承載廢棄手機(jī)在中部省份進(jìn)行跨區(qū)域轉(zhuǎn)移.

圖3 廢棄手機(jī)資源化方案下的有效運(yùn)輸范圍

2.3 跨區(qū)域運(yùn)輸過程關(guān)鍵參數(shù)分析

為深入研究關(guān)鍵因素對廢棄手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸有效范圍的影響,結(jié)合前文的參數(shù)設(shè)定與關(guān)鍵假設(shè),分別選取運(yùn)輸方式和貨車空返率兩個參數(shù)進(jìn)行討論分析.

針對廢棄手機(jī)跨區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可能采取的不同運(yùn)輸方式,設(shè)定鐵路運(yùn)輸占比從0增長至50%(即相應(yīng)的貨車運(yùn)輸占比從100%降至50%)分析有效運(yùn)輸范圍的變化情況.結(jié)果顯示,隨著鐵路運(yùn)輸?shù)恼急仍黾佑行н\(yùn)輸范圍呈上升趨勢,方案1與方案2中的有效運(yùn)輸范圍分別由0~3094km和0~ 1248km增長至0~6189km與0~2496km(圖4).由此可見,在環(huán)境表現(xiàn)可行的條件下,增加鐵路運(yùn)輸方式占比可以提高我國廢棄手機(jī)跨區(qū)域轉(zhuǎn)移的有效運(yùn)輸范圍.

圖4 鐵路運(yùn)輸占比對有效運(yùn)輸范圍的影響

圖5 公路運(yùn)輸貨車空返率對有效運(yùn)輸范圍的影響

考慮到目前我國廢棄手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸可能存在較高的空返率,因此有必要分析貨車在跨區(qū)域運(yùn)輸中的空返情況.設(shè)定貨車空返率從0增加至100%,考察廢棄手機(jī)跨區(qū)域流動有效運(yùn)輸范圍的變化趨勢.結(jié)果表明,貨車空返率的提高將導(dǎo)致有效運(yùn)輸范圍的顯著減少,由此引起方案1與方案2中的有效運(yùn)輸范圍分別由0~3094km和0~1248km減少至0~1747km與0~704km(圖5).因此,在我國現(xiàn)有運(yùn)輸條件基礎(chǔ)上降低貨車跨區(qū)域運(yùn)輸空返率,可以擴(kuò)大廢棄手機(jī)資源化過程跨區(qū)域轉(zhuǎn)移的有效運(yùn)輸范圍.

3 結(jié)論

3.1 采用生命周期環(huán)境影響評價方法IMPACT 2002+,針對兩種廢棄手機(jī)資源化利用方案和跨區(qū)域運(yùn)輸過程分別建立生命周期模型.環(huán)境影響類型分析結(jié)果表明,廢棄手機(jī)資源化過程表現(xiàn)為環(huán)境效益,且線路板元器件再使用、液晶屏再使用、元器件材料再生為各項中點(diǎn)環(huán)境影響類型的主要貢獻(xiàn)來源.

3.2 對方案1、方案2、跨區(qū)域運(yùn)輸過程四種環(huán)境損害類型結(jié)果進(jìn)行分析表明,方案1、方案2、跨區(qū)域運(yùn)輸過程的環(huán)境損害分值分別為-7.96、-3.21、2.57í10-3;方案1中廢棄手機(jī)部件再使用和材料再生過程是資源化環(huán)境效益的主要貢獻(xiàn)來源,分別占比63.50%和40.65%;方案2中材料再生過程是資源化環(huán)境效益的主要貢獻(xiàn)來源,占比高達(dá)112.60%;至于跨區(qū)域運(yùn)輸過程,汽油生產(chǎn)是造成其環(huán)境影響的主要因素.

3.3 在跨區(qū)域運(yùn)輸環(huán)境影響不大于資源化過程環(huán)境效益的前提下,計算得到資源化方案1、方案2對應(yīng)的有效運(yùn)輸范圍分別為0~3094km與0~1248km.在環(huán)境表現(xiàn)可行條件下考慮廢棄手機(jī)的零部件再使用可以擴(kuò)大其有效運(yùn)輸距離,從而支持廢棄手機(jī)回收處理企業(yè)在更大的空間范圍內(nèi)進(jìn)行布局.對廢棄手機(jī)跨區(qū)域運(yùn)輸過程的運(yùn)輸方式和空返率兩個關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析表明,提高鐵路運(yùn)輸占比以及降低貨車運(yùn)輸?shù)目辗德士梢杂行岣邚U棄手機(jī)跨區(qū)域轉(zhuǎn)移的有效運(yùn)輸范圍.

[1] Zeng X L, Duan H B, Li J H. Examining environmental management of e-waste: China's experience and lessons [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017,72:1076-1082.

[2] Duan H B, Hu J K, Tan Q Y, et al. Systematic characterization of generation and management of e-waste in China [J]. Environmental Science and Pollution Research International, 2016,23(2):1929-1943.

[3] Xu C J, Zhang W X, He W Z, et al. The situation of waste mobile phone management in developed countries and development status in China [J]. Waste Management, 2016,58:341-347.

[4] Sarath P, Bonda S, Mohanty S, et al. Mobile phone waste management and recycling: Views and trends [J]. Waste Management, 2015,46: 536-545.

[5] Wang R X, Xu Z M. Recycling of non-metallic fractions from waste electrical and electronic equipment (WEEE): a review [J]. Waste Management, 2014,34(8):1455-1469.

[6] 李 博,楊建新,呂 彬,等.中國廢舊手機(jī)產(chǎn)生量時空分布研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2015,35(12):4095-4101. Li B, Yang J X, Lü B, et al. Temporal and spatial variations of retired mobile phones in China [J]. Acta Scientiae Circumstantiae 2015, 35(12):4095-4101.

[7] Guo X Y, Yan K. Estimation of obsolete cellular phones generation: A case study of China [J]. Science of the Total Environment, 2017,575: 321-329.

[8] Singh N, Duan H B, Yin F F, et al. Characterizing the materials composition and recovery potential from waste mobile phones: A comparative evaluation of cellular and smart phones [J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018,DOI: 10.1021/ acssuschemeng.8b02516.

[9] Chen Y, Chen M J, Li Y G, et al. Impact of technological innovationand regulation development one-waste toxicity: A case study ofwaste mobile phones [J]. Scientific Reports, 2018,(8): 7100DOI:10.1038/s41598-018-25400-0.

[10] 丁江鈴,張小平,朱亞茹,等.HCl-CuCl2-NaClO濕法浸取手機(jī)元器件中的鈀、金 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(12):3711-3716. Ding J L, Zhang X P, Zhu Y R, et al. Extraction of Pd, Au from phone components in HCl-CuCl2-NaClO solutions [J]. China Environmental Science, 2016,36(12):3711-3716.

[11] 楊 彥.電子廢棄物拆解場多氯聯(lián)苯含量及健康風(fēng)險評價 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2012,32(4):727-735. Yang Y .Concentration and health risk assessment of PCBs in E-waste dismantling field [J]. China Environmental Science, 2012,32(4):727- 735.

[12] 于可利,邱金鳳,張艷會.我國廢舊手機(jī)回收行業(yè)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及對策 [J]. 資源再生, 2016,(9):42-45. Yu K L, Qiu J F, Zhang Y H. The status, challenges and strategies of China’s waste mobile phone recycling industry [J]. China Resources Comprehensive Utilization, 2016,(9):42-45.

[13] Gu Y F, Wu Y F, Xu M, et al. The stability and profitability of the informal WEEE collector in developing countries: A case study of China [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2016,107:18-26.

[14] Tan Q Y, Dong Q Y, Liu L L, et al. Potential recycling availability and capacity assessment on typical metals in waste mobile phones: A current research study in China [J]. Journal of Cleaner Production, 2017,148:509-517.

[15] Yin J F, Gao Y N, Xu H. Survey and analysis of consumers' behaviour of waste mobile phone recycling in China [J]. Journal of Cleaner Production, 2014,65:517-525.

[16] Tong X, Wang T, Chen Y G, et al. Towards an inclusive circular economy: Quantifying the spatial flows of e-waste through the informal sector in China [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2018,135:163-171.

[17] 程桂石,李金惠,劉麗麗.電子廢物資源化循環(huán)轉(zhuǎn)化過程與代謝規(guī)律研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2010,30(5):658-665. Cheng G S, Li J H, Liu L L. Recycling process and metabolic rule of electronic waste [J]. China Environmental Science, 2010,30(5):658- 665.

[18] 譚全銀,梁揚(yáng)揚(yáng),董慶銀,等.廢棄辦公設(shè)備關(guān)鍵部件處理環(huán)境影響研究[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2017,37(7):2646-2655. Tan Q Y, Liang Y Y, Dong Q Y, et al. Study on the environmental impact of waste office equipment critical component treatment [J]. China Environmental Science, 2017,37(7):2646-2655.

[19] Menikpura S N M, Santo A, Hotta Y. Assessing the climate co-benefits from Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) recycling in Japan [J]. Journal of Cleaner Production, 2014,74:183- 190.

[20] Johansson J G, Bj?rklund A E. Reducing life cycle environmental impacts of waste electrical and electronic equipment recycling [J]. Journal of Industrial Ecology, 2010,14(2):258-269.

[21] Song Q, Wang Z, Li J, et al. Life cycle assessment of TV sets in China: a case study of the impacts of CRT monitors [J]. Waste Management, 2012,32(10):1926-36.

[22] Baxter J, Lyng K A, Askham C, et al. High-quality collection and disposal of WEEE: Environmental impacts and resultant issues [J]. Waste Management, 2016,57:17-26.

[23] 宋小龍,李 博,呂 彬,等.廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)生命周期能耗與碳足跡分析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2017,37(6):2393-2400. Song X L, Li B, Lü B, et al. Life cycle energy use and carbon footprint of waste mobile phone treatment system [J]. China Environmental Science, 2017,37(6):2393-2400.

[24] Yu J L, Williams E, Ju M T. Analysis of material and energy consumption of mobile phones in China [J]. Energy Policy, 2010, 38(8):4135-4141.

[25] Barba-Gutiérrez Y, Adenso-Díaz B, Hopp M. An analysis of some environmental consequences of European electrical and electronic waste regulation [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2008, 52(3):481-495.

[26] Gamberini R, Gebennini E, Manzini R, et al. On the integration of planning and environmental impact assessment for a WEEE transportation network—A case study [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2010,54(11):937-951.

[27] 宋小龍.工業(yè)固體廢物生命周期管理過程解析與優(yōu)化方法 [D]. 中國科學(xué)院大學(xué), 2013. Song X L. Life cycle management of industrial solid waste: identification and optimization of processes [D]. Chinese Academy of Sciences University, 2013.

[28] 姜 睿,王洪濤,張 浩,等.中國水泥生產(chǎn)工藝的生命周期對比分析及建議 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2010,(11):2361-2368. Jiang R, Wang H T, Zhang H, et al. Life cycle assessment of cement technologies in China and recommendations [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2010,(11):2361-2368.

[29] G?swein V, Gon?alves A B, Silvestre J D, et al. Transportation matters – Does it? GIS-based comparative environmental assessment of concrete mixes with cement, fly ash, natural and recycled aggregates [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2018,137:1-10.

[30] Fullana i Palmer P, Puig R, Bala A, et al. From life cycle assessment to life cycle management: A case study on industrial waste management policy making [J]. Journal of Industrial Ecology, 2011,15(3):458-475.

[31] UNEP. Jolliet O, Brant A, Coedkoop M, et al. LCIA Definition study of the SETAC-UNEP Life Cycle Initiative [EB/OL]. http://www. uneptie.org/pc/sustain/lcinitiative, 2003.

[32] 葛振香.基于LCA的山東省造紙業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究 [D]. 山東:山東師范大學(xué), 2017. Ge Z X. Research on sustainable development of Shandong paper industry based on LCA [D]. Shandong: Shandong Normal University, 2017.

[33] Jolliet O, Margni M, Charles R, et al. IMPACT 2002+ A new life cycle impact assessment methodology [J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2003,10(6):325-330.

[34] Jolliet O, Müller-Wenk R, Bare J, et al. The LCIA midpoint-damage framework of the UNEP/SETAC life cycle initiative [J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2004,9(6):394-404.

[35] Scharnhorst W, Althaus H J, Classen M, et al. The end of life treatment of second generation mobile phone networks: Strategies to reduce the environmental impact [J]. Environmental Impact Assessment Review, 2005,25(5):540-566.

[36] 馬麗萍,王志宏,龔先政,等.城市道路兩種貨車運(yùn)輸?shù)纳芷谇鍐畏治?[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2006. Ma L P, Wang Z H, Gong X Z, et al. Life cycle inventory analysis of two types of freighe transport on city roads [J]. Beijing: Chemical Industry Press, 2006.

[37] Spielmann M, Scholz R. Life Cycle Inventories of transport services: Background data for freight transport [J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2005,10(1):85-94.

Quantitative analysis of the effective transport range of waste mobile phone recycling based on LCA.

LI Jia-wen1,2, SONG Xiao-long1,3*, ZHAO Di1,2

(1.WEEE Research Center of Shanghai Polytechnic University, Shanghai 201209, China；2.College of Engineering, Shanghai Polytechnic University, Shanghai 201209, China；3.Shanghai Collaborative Innovation Center for WEEE Recycling, Shanghai 201209, China)., 2019,39(2)：698~705

A life cycle method was carried out to assess the environmental impacts of waste mobilephones in both recycling process and cross-regional transport process. Based on which, this paper defined the effective transport range and quantization method of the cross-regional transport process. The environmental performance of recycling process and transport process, were analyzed by using the IMPACT2002+ approach. The paper divided the recycling process into two scenarios according to the difference of the reuse process. The results showed that the two typical recycling processes were all shown as environmental benefits; the recycled materials and reused parts were the main sources of the environment benefits; and the effective transport range of two processes were 0~3094km and 0~1248km. Meanwhile, an analysis of the key parameters was also conducted to assess the influence of transport tools and theempty return rate ofcross-regional transport processes. It was found that increasing the proportion of railway transport and reducing the empty return rate of truck transport can effectively expand the transport range.

life cycle assessment；waste mobilephone；effective transport range；environmental impact；IMPACT 2002+

X32

A

1000-6923(2019)02-0698-08

李嘉文(1993-),女,河北邯鄲人,上海第二工業(yè)大學(xué)碩士研究生,主要從事電子廢棄物資源化和生命周期評價(LCA)及其應(yīng)用研究.

2018-07-20

國家自然科學(xué)基金資助項目(41501598);上海第二工業(yè)大學(xué)研究生項目基金(EGD17YJ0008);上海市高原學(xué)科—環(huán)境科學(xué)與工程(資源循環(huán)科學(xué)與工程)

* 責(zé)任作者, 副研究員, songxiaolong@sspu.edu.cn