安徽工业大学-环境材料学-第三章-材料的环境影响评价.ppt
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第三章第三章材料环境影响的评价技术材料环境影响的评价技术3.1常见的环境指标及其表达方法常见的环境指标及其表达方法l能耗表示法l环境影响因子l环境负荷单位l单位服务的材料消耗l生态指数表示法l生态因子表示法衡量材料对环境负担性影响的定量指标3.1-1能耗表示法能耗表示法MaterialsSteelAluminumCementEnergyconsumption31.836.7142.43-1钢、铝、水泥生产过程的能耗比较(MJ/t)旅游环保最早的表达方法单一、偏颇3.1-2环境影响因子环境影响因子EnvironmentalAffectFactor,EAFEAF=资源,能源,污染物,生物影响,区域性=caki相对于能耗表示法,环境影响因子更全面综合。
3-2常见金属材料的环境影响因子材料FeAlTiZnCrNiCuPbCdMnEAF1.339.0415.4818.1916.7319.4124.0090.35327.95.043.1-3环境负荷单位环境负荷单位lEnvironmentalloadunit,ELUl瑞典环境研究所完成ELU方法l用一个综合的指标,包括资源、能源、环境污染等因素来评价某一产品、过程或事件对环境的影响ElementELU/kgElementELU/kgFe0.38Sn4200Mn21.0Co12300Cr22.1Pt4.2107V42Rh4.2107Pb363Oil0.168Ni700Coal0.1Mo42003-2某些材料及元素的环境负荷单位比较3.1-4单位服务的材料消耗单位服务的材料消耗Materialsintensityperunitofservice,MIPSProf.Schmidt,渥泊塔研究所德,1994l某一单位过程的材料消耗量l过程:
生产或消费3.1-5生态指数表示法生态指数表示法Eco-pointl对某一过程或产品,根据其污染物的产生量及其他环境作用大小,综合计算出该产品或过程的生态指数,判断其环境影响程度。
l玻璃,148聚乙烯,2203.1-6生态因子表示法生态因子表示法leco-indicator,ECOIl材料使用性能环境性能a.材料的环境影响(environmentalimpact,EI)b.材料的使用或服务性能(serviceperformance,SP)ECOI=EI/SP3.2材料的环境影响评价方法与标准材料的环境影响评价方法与标准l综合评价方法生命周期评价方法(lifecycleassessment,LCA)l已经成为世界通行的方法,是ISO14000标准系列之一3.2-1LCA的起源的起源20世纪60年代80年代19901993物质-能量流平衡方法计算化工工艺过程中材料用量工业产品的整个寿命周期分析Fromcradletograve环境设计绿色设计环境意识设计与制造寿命全程设计产品责任意识环境质量设计产品完整性设计国际环境毒理和化学学会确定了LCA的概念和理论框架国际标准化组织ISO/TC207制定了ISO14000国际环境管理系列标准ISO14000国际环境管理系列标准框架国际环境管理系列标准框架系列标准环境管理系统(EMS)14001环境管理系统:
分类和指南14004环境管理系统:
原理、系统和支撑技术环境审计(EA)14010环境审计:
原理14011环境审计:
审计程序14012环境审计:
审计资格14015环境地域评价环境标志(EL)14020环境标志:
原理14021环境标志:
术语和定义14022环境标志:
符号14023环境标志:
测试及认证方法14024环境标志:
类型I原则及程序14025环境标志:
类型II原则及程序环境行为评价(EPE)14031环境行为评价:
原理环境影响评价(LCA)14040环境影响评价:
原理及框架14041环境影响评价:
编目分析14042环境影响评价:
环境影响评价14043环境影响评价:
结果解释术语和定义(TD)14050环境管理:
术语和定义14060产品标准的环境因素l生命周期评价法也已经纳入中国国家标准lGB/T240402008(环境管理生命周期评价原则与框架)lGB/T240412008(环境管理生命周期评价目的与范围的确定)lGB/T240422002(环境管理生命周期评价生命周期影响评价)lGB/T240432002(环境管理生命周期评价生命周期解释)lGB/T240442008(环境管理生命周期评价要求与指南)3.2-2LCA的定义的定义LifeCycleAssessmentisaprocesstoevaluatetheenvironmentalburdensassociatedwithaproduct,process,oractivitybyidentifyingandquantifyingenergyandmaterialsusedandwastesreleasedtotheenvironment;toassesstheimpactofthoseenergyandmaterialusesandreleasestotheenvironment;andtoidentifyandevaluateopportunitiestoaffectenvironmentalimprovements.Theassessmentincludestheentirelifecycleoftheproduct,process,oractivity,encompassingextractingandprocessingrawmaterials;manufacturing,transportationanddistribution;use,re-use,maintenance;recycling,andfinaldisposal.SETAC,19933.2-2LCA的定义的定义通过确定和量化相关的能源、物质消耗和废弃物排放,来评价某一产品、过程或事件的环境负荷,并定量给出由于使用这些能源和材料对环境造成的影响;通过分析这些影响,找出改善环境的机会;评价过程应包括该产品过程或事件的生命全程分析,包括从原材料的提取与加工、制造、运输、分发、使用、再使用、维持和循环回收直至最终废弃在内的整个生命循环过程。
3.2-2LCA的定义的定义LifeCycleAssessment:
Compilationandevaluationoftheinputs,outputsandthepotentialenvironmentalimpactsofaproductsystemthroughoutitslifecycle.Productsystem:
Collectionofmateriallyandenergeticallyconnectedunit-processeswhichperformsoneormoredefinedfunctions.(Note:
InthisInternationalStandard,theterm“product”usedalonenotonlyincludesproductsystemsbutalsoincludesservicesystems.)Lifecycle:
Consecutiveandinter-linkedstagesofaproductsystem,fromrawmaterialsacquisitionorgenerationofnaturalresourcestothefinaldisposal.ISO14040,19973.2-2LCA的定义的定义LCA是对某一产品系统在整个生命周期中的环境影响进行评价。
这里的产品系统是指具有特定功能的、与物质和能量相关的操作过程单元的集合,该系统既包括产品的生产过程,也包括服务过程。
生命周期是指产品系统中连续的和相互联系的阶段,从原材料的获取或资源的投入一直到最终产品的废弃为止。
3.2-2LCA的定义的定义l所谓所谓生命周期评价技术生命周期评价技术(LCA)是一种评价某一过程、)是一种评价某一过程、产品或事件从原材料投入、加工制备、使用到废气的整产品或事件从原材料投入、加工制备、使用到废气的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。
个生态循环过程中环境负荷的定量方法。
l显然,对材料的生产和使用过程,采用显然,对材料的生产和使用过程,采用LCA来评价其来评价其对环境的影响是全面和综合的。
对环境的影响是全面和综合的。
3.3LCA的技术框架的技术框架目标和范围定义环境影响评价评价结果解释编目分析lISO140403.3-1目标和范围定义目标和范围定义l界定对象过程、产品或事件对环境影响的大小lLCA方法应用的起点1.评价目标:
界定评价对象、评价原因,评价结果的输出形式2.评价范围:
评价功能单元定义、评价边界定义、系统输入输出分配方法、环境影响评价的数学物理模型及其解释方法、数据要求、审核方法及评价报告的类型与格式Goalandscopedefinition3.3-1aLCA评价范围的内容评价范围的内容l功能单元:
评价环境影响大小的度量单位l系统边界:
确定哪些过程应该被包括到LCA评价范围中l数据:
在LCA过程中用到的所有定性和定量的数值或信息,可为测量的环境数据,亦可为中间的处理结果(LCA的可靠性保障)l审核:
第三方;公证性3.3-2编目分析编目分析根据评价目标和范围定义,针对评价对象收集定量或定性的输入输出数据,并对这些数据进行分类整理和计算的过程LCA编目分析示意编目分析示意目标和范围定义水木材煤石油及天然气矿物自由金属矿产其他能源生态系统温室气体效应酸雨有机挥发物臭氧层破坏大气污染物水污染物废渣排放固体有害污染物光、声、电磁波污染编目分析的步骤编目分析的步骤1.系统和系统边界定义2.系统内部流程为了更清晰地显示系统内部的联系,以及寻找环境改善的时机和途径3.编目数据的收集与处理包括流入每个过程的物质和能量,以及从这个过程流出、排放到空气、水体和土壤中的物质编目分析即是对所有穿过系统边界的物质、能量流进行量化的过程聚乙烯塑料饮料瓶的生产流程聚乙烯塑料饮料瓶的生产流程油井开采原油运输原油提炼石油脑生产原料包装、运输塑料原料生产聚乙烯生产乙稀生产塑料瓶生产饮料灌装整瓶包装饮料运输废物丢弃饮用消费饮料零售编目分析中注意两类问题编目分析中注意两类问题l分配问题多个对象l能源问题从系统中的物理、化学过程出发,依据质量和热力学标准,以及经济学上的权衡能源类型、转化效率、能源生产中的编目数据及能源消耗量3.3-3环境影响评价环境影响评价l评价目的:
编目分析数据与环境的相关性,定量评价各种环境损害l4个步骤:
分类、表征、归一化、评价编目分析结果编目分析结果电能燃料内在能量一氧化碳二氧化硫NOx碳氢化合物粉尘COD氟利昂油脂苯酚生物资源消耗非生物资源消耗臭氧层减少全球变暖土壤酸化人体毒性土地占有生物多样性损失人体健康损失自然资源损失产出损失相对于生物多样性损失相对人体健康损失相对自然资源损失相对产出损失总报告编目分析结果分类表征归一化评价常用表征指标常用表征指标环境损害类型指标名称参照物温室效应GWP100CO2臭氧层变薄ODPCFC11酸雨APSO2富营养化NPP3.3-4评价结果解释评价结果解释l综合编目分析和环境影响评价的结果;l阐述和分析目标过程、事件或产品的环境影响l给出评价的结论及建议环境改善评价环境改善评价3.4常用的常用的LCA评价模型评价模型l精确方法l近似方法数学模型和数学方法输入输出法,模糊数学分析法,etc.线性规划法、层次分析法,逆矩阵法,etc.3.4.1输入输出法输入输出法最简单,最常用材料生产或使用过程输入参数输出参数能源资源废弃物温室效
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