生命周期评价已发展成为一种国际公认的生态与环境管理工具广泛应

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 中国环水境标志(俗称“十环”)，图、青山、阳及周围的十的中心结构表示人类赖以生存的环境，外围的十个环个或公环紧外围环的“环”字与环境的“环”同字，其寓意为“全民联系起来，共同保护人类赖以生存的环境”。中国环境标环合，成。图形的中心结构表示人类赖以生存的环境，或公共、私人团体的环境”紧阳及周围的十绿志环境标志亦称绿色标志、生奄标志，是指由共绿志环境标志亦称绿色标志、生奄标志，是指由政府部门中形由太个环组密结合，成。图形、私人团体依青山、阳及周围的十绿、环龋扣，表示公众参与，共同保护环境；同时十。中国环境标环合，成。图形的中心结构表示人类赖以生存的环境，外围的十个政府部门的十个环紧中心的中心的“环”同字，其寓意为“全民联系起来，共同保护人类赖以生存心的青山依据一定的环境标准向有关厂家颁布证书，证明其产品的生产使用及处置过程全部符合环保要求，对环境无害或危害极少，同时有利于资源的再生和回收利用。经过十几年的发展．十环环境标志己成为公认的绿色产品权威认证标志，形成了600亿产值的环境标志产品群体。1993年创立至今，中国环境标志发生了很多标志性的大。
 
另外，绿色产品的环境认证还有瑞典的TCO04环境标志、欧盟生态标签委员会的“欧洲之花"生态标签、荷兰生态标签、澳大利亚良好环境选择标签等。其中TCO’04环境标志和“欧洲之花"生态标签的标识分别如图所示。
 
1．2．4国内外生命周期评价软件的开发情况由于直接将生命周期评价(LCA)理论应用于研究对象具有一定的复杂性，国外许多著名的研究机构和大型企业都纷纷开展了生命周期评价软件的研究和开发工作。以期使LCA中不能操作或操作性差的各类指标易于操作。经过几十年年的努力，在LCA软件系统的开发上，现已取得了一定的进展。一些常见的生命周期评价软件，如表1-4所示。
 
有庞大的能源、生产燃料及物流的资料库，数据库中约有4000组单元数据。由于其包含23个国家的燃料生产工业资料．故在作业流程中，通过资料表输入材料、能源需求等代号及数量，即可以自行选择输出项目。一般由受过专业训练的人员进行操作。软件的缺点是无法进行环境影响评估。
 
SimaPro软件由荷兰Leiden大学环境科学中心(CML)开发与发展，其目的主要在于可简化期评流程及图标量化数据，是一款面向产品开发和产品设计的综合LCA软件。具有丰富的环境负荷数据库，如BUWAL250(包装材料的产品、运输、销售及最处理方面)，ETH．ESU96(运输、能源、电力制造)，IDEMAT2001(不同材料、工艺和工序的工业设计方面)，FranklinUSLCI(美国日用品和包装材料)，Dutchconcrete(水泥及混凝土)，IVAM(用于建筑部门的超过100种材料和250个工艺生产的有关能源和运输方面)，FEFCO(欧洲造纸业方面)。但是数据基本来自于欧洲特别是荷兰，不适用于中国国情。软件的使用界面良好，提供向导式的评价模式，自动生成评价工艺流程图，大幅度降低了专业软件的使用难度，易于理解，便于用户使用f嘲。
 
Gabi软件由德国IKP大学开发，是一款全德语化的软件。其数据库结合了研究单位和工业企业的清单数据。数据库中含有350个典型工艺的环境信息。软件的评价步骤包括选择重要生态领域，分类、计算影响、标准化、评估这5个基本步骤。Gabi的模块结构可分为两种：考查生命周期各阶段的模块和面向对象的模块单位。
 
Ecopro软件是由瑞士环境、森林及景观联邦办公室主持开发的。Ecopro软件可以在Windows窗口下进行操作，并且包含三种影响评价模式——临界体积、面向效应模式及生态乏值。Ecopro可以针对不同形式的产品进行系统建构。系统主要分5五种：一般系统、热能源系统、废弃物系统、原料系统和电力系统。
 
LCAiT(LCAInventoryT001)是瑞典ChalmersIndustriteknik开发的能源和材料LCA软件。它只提供有限的资料库，包括能源、化学物质、生产燃料及物流、塑料、纸浆及纸制品等，其优点是可外接其他资料库。比较适合具有物质能量流动概念的非专业的初学者使用。
 
在国内，目前还没有开发出成熟、完善、系统化的生命周期评价软件系统，不能为广大的产品设计开发人员和LCA工作人员提供强有力的支持。但是近几年已经开始有人关注LCA软件的开发和应用了。
 
文献利用Java和SQLServer技术开发了一套基于C／S体系结构的产品LCA原型系统，以期满足产品生命周期动态评价的需要，并掌握以LCA为中心的环境信息资源。该系统包括4个子模块：数据处理模块、数据计算模块、产品系统建模和影响评价模块。
 
文献分析了国内、外生命周期评价数据库软件的不足，开发了LCA数据管理信息系统。该系统具备五大特点：开放性、可拓展性、可移植性、清单分析和影响评价相结合、定性定量评价相结合。文献详细阐述了网络环境下的生命周期评价数据管理系统(LCADs)的设计与实现。以SQLServer语言完成数据库的构建；综合运用HTML、VBscriPt、Java等编程语言完成用户界面以及网络询问、传输功能的设计。
 
文献将生命周期评价方法应用于经济、能源和环境(EEL)领域。阐述了进行EEE--LCA清单分析的方法，以及进行EEE综合评价的具体步骤。根据EEE-一LCA的思想，基于Windows2k平台，采用MFC类库，开发了用于氢源系统方案综合评价的专用软件。文献提出了一个基于网络的生命周期评价模型，该模型借鉴IDEFO方法。建立基于数据库技术、网络使能技术等信息处理技术的LCA系统评价模型。文献详细阐述了LCAIS的系统设计需求，软件设计的原则，子系统的划分，．系统的组网方案、以及用户界面设计，并着重介绍了系统的功能设计和数据库设计。
 
文献通过深入分析产品及其生命周期活动的本质，提出了绿色产品评价的生命周期模型。研制了一套绿色产品生命周期分析软件系统——乜PLCAS。该软件应用IDEFO进行总体设计，使得系统功能设计简单明了，按照面向对象设计的思想，提出用功能单元类和过程类来抽象产品及其生命周期活动，实现了系统的详细设计。
 
1．3课题的提出及研究意义从上面的分析可以看出，因为偏执于发展经济和创造物质财富，忽视环境保护，全球气候变暖、臭氧耗竭、酸雨、水体污染、能源枯竭、大气污染等生态问题已经越来越严重。我们赖以生存的地球正在渐渐失去生机。
 
特别是我们国家，因为一直以来缺乏保护环境的观念，大肆砍伐树木、乱采乱挖煤矿、随意倾倒有毒有害物质等的事情时有发生。根据世行报告(2007)，中国污染的经济损失达到了5．8％GDP。中国每年因环境污染造成的损失达N-千八百三十亿元人民币，其中，仅水污染一项，估计一年造成经济损失约500亿元。大气污染造成的经济损失约为200亿元。生态环境破坏和自然灾害造成的损失高达2000亿元。全国酸雨覆盖面积已达30％。森林覆盖率由建国初的33％，下降至不足14％。草原严重退化，水土流失面积达155万平方公里，占国土面积的16％。2009年国家环保总局的调查报告称，我国污染已达危险临界点。减少污染、保护环境势在必行。
 
工程机械是工程建设的重要工具，被广泛应用于城市建设、交通运输、能源开采、沿海开发、农田水利和国防建设等各个方面，在国民经济发展中起着十分重要的作用但是，工程机械作为制造业的重要行业，每年消耗大量的能源和材料，向地球排出大量的废气、废水、废物，造成了严重的环境污染。因此，工程机械产业实现节能降耗减排，清洁生产的意义非凡。
 
近年来，生命周期评价(LifeCycleAssessment，简称：已发展成为一种国际公认的生态与环境管理工具，广泛应用于各行各业。但是由于工程机械产业是典型的离散型工业，具有一定的复杂性，在这方面的LGA应用还不是很多，特别是工程机械生命周期评价软件的开发上。国内的LCA软件大多侧重于材料产业、包装、汽车等，对工程机械产业鲜少涉及。因此，国内还没有能够为广大的工程机械设计开发人员提供强有力的支持的工程机械LCA软件系统。由节可以分析出，国外的一些综合性LCA软件(例如：荷兰的Simapro，德国的Gabi等)虽然也可以在国内的工程机械方面使用，但是由于其基础数据都是基于本国的平均数据，有明显的地域和时域的差别，也不符合我国的国情，与我国的情况差别较大，所以难以保证工程机械生命周期评价的准确性。
 
因此，研究将生命周期评价理论引入我国工程机械领域，建立生命周期分析模型具有十分重要的意义。可以帮助工程机械生产企业摆脱“先污染，后治理’’的模式，达到从最初的设计上实现节能降耗、降低环境影响提供指导的目的。在此基础上开发出一套相对成熟、完善的工程机械生命周期评价软件系统，可以大大降低生命周期评价的操作难度，提高可操作性，节省一定的时间和人力。1．4课题来源项目名称：《面向工程机械的典型产品生命周期评价软件及其数据资源库开发》。
 
项目来源：国家“十一五”科技支撑计划子项目(2006BAF02A01-03)。合作单位：机械科学研究总院中机生产力促进中心。1．5论文主要研究内容本文以工程机械为研究对象，对其进行生命周期评价，建立生命周期分析模型。
 
并且，汲取国外相关软件产品的先进思想，利用VisualC撑2005和SQLServer2005技术，拟设计并开发一套基于客户机朋艮务器体系结构的工程机械生命周期评价系统。
 
本文共分六章，组织结构如下：第一章，绪论。简要介绍了课题研究的大背景，及国内外的研究机构、国际龙头企业对LCA的研究和应用情况。明确进行工程机械生命周期评价研究，并开发相关软件的意义。
 
第二章，生命周期评价概述。对生命周期评价理论的定义、特点、发展阶段进行介绍。特别对生命周期评价的技术框架进行了深入细致的研究。总结LCA的分类和评价方法。将LCA与其他环境管理工具进行比较，归纳各自的优缺点。
 
第三章，工程机械生命周期分析模型。结合工程机械的特点，提出工程机械生命周期评价(LifeCycleAssessmentofConstructionMachinery，CMLCA)模型。对目标确定的方法、评价范围、整合评价模型等问题进行详细的论述。并就如何增强生命周期评价方法在CMLCA中的可操作性进行研究和论述。
 
第四章，CMLCA系统的设计和开发。用VisualStudi02005+SQLServer技术，开发CMLCA系统。本章在基于网络的工程机械生命周期评价系统的实现过程中，首先介绍了评价系统的开发环境，其次进行了评价系统的需求分析，然后根据工程需求进行了评价系统的功能设计、界面设计、数据库设计和整体框架设计。最后介绍了评价系统前台操作模块、后台管理模块、辅助功能模块这三个主要功能模块的实现。第五章，CMLCA的实例应用。以工程机械发动机的连杆为对象，利用开发的CMLCA系统进行全生命周期评价。第六章，总结与展望。对本课题的主要研究内容和贡献进行总结，并提出现阶段的不足，对下一步工作提出展望。
 
生命周期评价(LifeCycleAssessment，LCA)发展至今，有过很多种定义，其中国际环境毒理学与化学学会(SETAC)和国际标准化组织的定义最具权威，也为最多人接受。国际环境毒理学与化学学会(SETAC)的定义是：“生命周期评价是一种的客观方法，用来评估产品生产工艺及其活动给环境所带来的负担。得到产品的能量消耗、材料的消耗以及排放物对环境的影响，并且对改善环境的各种方案做出评估。
 
这种评价贯穿于产品工艺和活动的整个生命周期，包括：原材料采掘、原材料加工、产品生产、运输销售、产品使用和回收处置的全过程"。国际标准化组织(ISO)的定义阱是：“对产品或服务系统整个生命周期中，与产品或服务系统功能直接相关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方法。(1)全过程性：LCA贯穿于产品或活动从原材料采掘、加工，产品生产，运输及销售，产品的使用，再利用，到最后回收处置的生命周期全过程。
 
(2)重视环境影响：LCA本身就是为了节能降耗减排，保护环境产生的，因此十分重视环境影响环节。特别强调产品或活动在全生命周期的各阶段对环境的影响，包括土地的占用材料的消耗、能源的使用，以及废气、废水、废物等污染物排放，并且在最后对全生命周期内产品或活动的环境影响进行汇总。
 
(3)系统化：LCA是一种系统化的评价方法。它是将产品或活动整个“生命周期’’作为一个整体来研究，考虑整体的输入、输出、造成的影响。期间涉及到每一个环节中的所有的能量消耗、材料消耗、废弃物对外界压力和对环境的影响。定量来评价这些能量和物质的使用以及所释放废物对环境的影响，辨别和评价改善环境影响(4)开放型：目前，LCA还没有统一的模式。用户可以根据研究对象和研究目的等具体情况的不同予以实施。
 
2．2LCA的发展过程LCA开始研究的标志要追溯到1969年——美国中西部资源研究所MidwestResearchInstitut，MRI针对可口可乐公司的饮料包装瓶进行了评价研究。该研究在进行玻璃瓶或塑料瓶包装的选择时，试图从原材料开采到废弃物处置，进行全过程的跟踪与定量分析。结果表明塑料瓶对环境更加友好。这项研究也奠定了生命周期清单分析的基础。之后，美国ILLINOIS大学，富兰克林研究会也开展了类似的研究13引。
 
随后，英国的Boustead公司、瑞典的Sundstorm公司等一些欧洲的研究所和公司开展了多项以包装纸、包装盒等包装材料和容器为中心的产品评价。1972年，美国国家环保局委托MRI进行了的饮料包装瓶的评价研究。这项研究分析了钢铁、纸、玻璃、铝、塑料等约40种材料，并涉及到很多相关的工业部门。1974年，美家环保局基于这项研究的结果，发表了一份公开的报告。报告中提出了一系列较为规范的生命周期评价的研究框架。可以说，这是REPA研究的一个里程碑。
 
1972—1973年，德国联邦研究与技术部对生物降解聚合物的技术进行了可行性分析的研究苫1975年，东京野村研究所为日本利乐公司进行了首次包装材料的生命周期评价研究，通过不同的销售方案对纸杯和玻璃瓶进行比较。并完成研究报告《对纸盒牛奶包装的评价》。这是日本第一次展开生命周期评价的研究。随后，美国Franklin协会也发表了报告《15种一次性饮料瓶的能量比较》。70年代所作的工作并不是完全意义上的生命周期评价，而主要以清单分析为主。
 
在美国这种对资源消耗及产品环境释放的量化方法被称为资源与环境状况分析(ResourcesandEnvironmentalProfileAnalysis，REPA)。研究内容多为包装品的分析和评价。因为很多与产品有关的污染物排放都与能源的利用有关系，所以当时REPA普遍采用能源平衡分析方法。与此同时，欧洲国家的研究人员提出了类似清单分析的“生态衡算”(Ecobalance)方法。这种方法以能源平衡、物料平衡、生态试验为基础。对产品生命周期中，以环境为对象的所有输人、输出进行核算。
 
在1975年能源危机爆发之后，人们开始意识到能源、矿物等不可再生资源慢慢耗竭殆尽，必须予以保护。同时，能源的生产和使用是污染物的主要产生来源。生命周期评价中能源消耗部分受到了强烈地关注。生命周期评价分析中能源的重要性被突出强调。从1975年开始，美国国家环保局逐渐减少对单个产品的分析评价，把研究重点放在制定能源保护和减量固体废弃物上。
 
20世纪70年代末到80年代中期，全球性的固体废弃物问题出现了。此时，REPA的研究方法又成为一种资源分析工具，研究的重点放在了能源分析与规划、原材料的消耗量，以及计算固体废弃物的产生量上。
 
1984年，瑞士环境部委托瑞士联邦“材料调试与研究实验室"开展了一项有关包装材料的研究。在这项研究中首次采用了健康标准评估系统，并且建立了一个详细的清单数据库。其中包括了一些重要工业部门的生产工艺数据和能源利用数据。在1991年，“材料调试与研究实验室"又开发了一个商业化的计算机软件。这是生命周期评价方法论的发展过程中重要的基石之一。
 
20世纪80年代末，随着环境问题的日益严重，公众和社会环境保护意识的日渐加强，LCA研究也得到越来越多的关注。生命周期评价逐渐由单纯的清单分析转为综合评价。但生命周期影响评价方法并没得到统一和规范，相关的方法和术语产生了混乱。因此，制定LCA统一规范的要求很急迫。
 
1990年8月在美国vermont，首次有关生命周期评价的国际研讨会在国际环境毒理学会与化学学会(SETAC)的主持下召开。在该次会议上，首次提出了“生命周期评价”的概念。1993年在葡萄牙的Sesimbm举办的研讨会上，将名称J下式定为LifeCycleAssessment(LCA)。随后，SETAC根据这次会议的内容出版了“LCA纲要：实用指南”。该报告为LCA方法提供了一个基本技术框架。
 
ISO从1992年开始筹划包括LCA标准在内的ISO14000环境管理系列标准的制定。1993年6月，“环境管理标准技术委员会”正式成立。其主要工作是负责环境管理体系的国际标准化。ISO于1997年6月正式颁布IS014040(环境管理一生命周期评价一原则与框架)。1998年颁布IS014041(清单分析)。2000年颁布了IS014042(生命周期影响评价)、IS014043(生命周期解析)，以及ISol404卯R(IS014041(清单分析)的应用实例)。2002年又颁布了IS014049／TS(数据文件信息)。LCA已经成为IS014000系列标准中产品评价标准的核心。同时也是环境标志计划与清洁生产实施的重要基础。
 
2．3LCA的技术框架1993年，SETAC在“LCA纲要：实用指南”中归纳了LCA的基本结构，如图2一l所示。LCA包括定义目标和确定范I弱(GoalDefinitionandScoping)、清单分析(InventoryAnalysis)、影响评价(ImpactAssessment)和改善评价(ImprovementAssessment)这4个有机联系的部分。
 
北京化工犬学硕士学位论文随后，ISO对LCA进行了规范f42删，确定生命周期评价的实施步骤——目标和范围确定、清单分析、影响评价和结果解析4个部分，如图2．2所示。图2．2中，双箭头表示基础信息流，单箭头表示每阶段的结果解释。
 
2．3．1目标与范围的确定目的与范围的确定是LCA研究的第一步，反映资料收集与影响分析的根本方向。这步工作没有标准模式可以套用，基本内容包括：确定目标和范围、建立保证研究质量的程序、确定功能单位等。这是LCA后续所有阶段的指导。LCA研究的目标要根据使用对象、研究目的以及预期应用的领域来确定。LCA评价结果的预期使用者大体分为：消费者、生产者和公共部门(政府等)三类。评价目标不同所采用的LCA方法也不同。
 
LCA研究范围的广度和深度应该与研究目标相符。一般包括评价功能单元定义、系统边界、系统输入输出分配方法、假定的条件、时闯范围、影响评价的数学模型、限制条件、数据质量要求等内容。在LCA的评价过程中，范围确定不是一成不变的，而是一个反复的过程。随着数据、信息的收集，以及生命周期评价的进行，为了满足原来制定的研究目的，可能需要修改甚至重新制定研究范围的各项内容。有时候，因为获得了某些关键的新信息或者发生了预科之外的制约情况，甚至需要对研究目的本身加以修改。
 
功能单位是指产品或系统输入、输出功能的量度。在制定功能单位的时候，我们需要考虑的因素有：产品的使用期、产品质量标准、以及产品的效率。功能单位能够为系统有关的输入和输出提供一个数学意义上的统一计量的参照基准，从而保证不同产品或系统LEA结果的可比性。在LCA的第二环节清单分析这个过程中收集的所有数据都必须以功能单位为基准进行换算。
 
2．3．2清单分析清单分析(1ifecycleinventory，LCI)是目前发展最为成熟的阶段，也是LCA的中心环节，其数据收集得是否精确和齐全，决定着后续LCA分析结果的J下确与型钏。
 
清单分析是LCA量化的开始，为了保证数据的标准化应该以产品功能单位为基准来建立系统的输入和输出。以功能单位为基准的输入和输出不是绝对量，而是一种相对量。清单分析一般包括能量消耗清单、材料消耗清单，以及大气污染物、水体污染物、固体废弃物等向环境排放的物质的清单。LCI的研究范围是“全生命周期”，即从原材料采掘、加工，制造，运输及销售，产品的使用，维护再利用，到最后回收处置的生命周期全过程。一个完整的生命周期清单分析应该能够做到为所有与系统相关的输入和输出提供一个总的概括。
 
清单分析工作是一个反复的过程。因为进行一段时间的LCI工作后，对系统有了更深入的认识，进而发现了原系统的局限性，或者出现了新的数据，这时为了适应LCA研究目的，就要求对数据收集程序做出修改。清单分析的简化程序如图2—3。
 
到得数据2．3．3影响评价影响评价(LifeCyeleImpaetAssessment，LCIA)是生命周期评价的核心环节，同时也是难度最大的部分。LCIA的工作是对环境交换的潜在影响进行评估，具体来说就是对通过LCI阶段所得数据辨识出来的环境影响潜值进行定量和(或)定性的描述和评价。影响评价普遍采用“三步走’’的模型，即影响分类(Classifion)、特征化(Charaeterization)和量化(Valuation)。
 
影响分类经常遵循资源耗竭，对生态环境的影响和对人类健康的影响的范畴来分类。其中每个大类下又包含有许多子类。对生态环境的影响这一大类下包含有酸雨、全球变暖、光化学烟雾、淤泥、沙漠化、水体富营养化、臭氧层破坏、土壤致密性、栖息地改变、离子辐射和噪音等子类。进行这样的分类，有利于评价人员识别不同类型的环境污染，进而根据这些不同类型环境污染的相关知识来进行影响评价。
 
特征化以生物、物理、化学和毒理等环境过程相关知识为基础，汇总每一种影响大类中不同的影响类型。特征化的意义在于它使不能够比较的环境污染物排放量指标可以进行比较m471。它是分析与定量中的一步。酸化(AP)一般采用SOJkg作为当量；光化学烟雾(POCP)采用CzH4／kg当量；臭氧层破坏(0DP)采用CFC-11／kg当量。国际上使用的特征化模型主要有：总体暴露效应模型，负荷模型，固有的化学特征模型、当量模型、点源暴露效应模型。