環(huán)境材料學(xué)chp6

1、第六章 生命周期評價(jià)的應(yīng)用 生命周期評價(jià)（LCA）作為一種產(chǎn)品評價(jià)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則與方法，可應(yīng)用于環(huán)境管理, 涉及企業(yè)、政府與消費(fèi)者3個(gè)層次。1） 應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)部門產(chǎn)品系統(tǒng)的生態(tài)辨識(shí)與診斷。通過從搖籃到墳?zāi)沟姆治觯R(shí)別對研究影響最大的工藝過程和產(chǎn)品壽命階段。不同產(chǎn)品不同的生命周期階段的環(huán)境影響是不同的。另外，也可以評估產(chǎn)品（包括新產(chǎn)品）的資源效益，即對能耗，物耗進(jìn)行全面平衡，一方面降低能耗、物耗從而降低產(chǎn)品成本；另一方面，幫助設(shè)計(jì)人員盡可能采用利于環(huán)境的原材料和能源。產(chǎn)品環(huán)境影響評價(jià)與比較。以環(huán)境影響最小化為目標(biāo)，分析比較某一產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)的不同方案或者對替代產(chǎn)品（或工藝）進(jìn)行比較。例如通過分析

2、燃油汽車和電力汽車，發(fā)現(xiàn)電力汽車的環(huán)境影響并不象通常認(rèn)為的很小，而是要大于燃油汽車。生態(tài)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與新產(chǎn)品開發(fā)。直接將LCA應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)中。再循環(huán)工藝設(shè)計(jì)。大量的LCA工作結(jié)果表明，產(chǎn)品用后處理階段的問題十分嚴(yán)重，解決這一問題需要從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品用后的拆解和資源的回收利用。2） LCA應(yīng)用于政府環(huán)境管理部門和國際組織，可借助于LCA進(jìn)行環(huán)境立法和制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品環(huán)境標(biāo)志。制定環(huán)境政策和建立環(huán)境產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在環(huán)境政策與立法上，很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)借助于LCA，制定“面向產(chǎn)品的環(huán)境政策”。實(shí)施生態(tài)標(biāo)志計(jì)劃?？陀^上促進(jìn)了生態(tài)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)的發(fā)展，為評估和區(qū)別普通產(chǎn)品與生態(tài)標(biāo)志

3、產(chǎn)品提供了具體的指標(biāo)，客觀上也刺激了生態(tài)產(chǎn)品的消費(fèi)。優(yōu)化政府的能源、運(yùn)輸和廢物管理方案，LCA能夠很好的支持政府的環(huán)境規(guī)劃。向公眾提供有關(guān)產(chǎn)品和原材料的資源信息。與產(chǎn)品有關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)和信息，全球尚無統(tǒng)一的來源，各國都在積極開展有關(guān)的數(shù)據(jù)收集、整理工作。 例如美國國家環(huán)保局開展了大量的LCA研究，已經(jīng)積累了一些主要的化學(xué)品的大量數(shù)據(jù)，成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用的第一手科學(xué)背景資料。荷蘭資源環(huán)境部開展了“生態(tài)指標(biāo)”計(jì)劃，目前已經(jīng)提出了100種原材料和工藝的生態(tài)指標(biāo)，直接為設(shè)計(jì)人員選擇原材料和生態(tài)工藝提供定量化的支持。國際環(huán)境管理體系的建立。LAC直接促進(jìn)了國際環(huán)境管理體系的制定。以1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)

4、展大會(huì)所通過的國際環(huán)境管理綱要為契機(jī)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1993年6月成立了ISO/TC207“環(huán)境管理委員會(huì)”，開始起草ISO14000環(huán)境管理體系標(biāo)準(zhǔn)，與已被80多個(gè)國家和地區(qū)所廣泛采用的ISO9000標(biāo)準(zhǔn)不同，ISO14000體系不僅關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對組織的活動(dòng)、產(chǎn)品和服務(wù)，從原材料的選擇、設(shè)計(jì)、加工、銷售、運(yùn)輸、使用到最終廢棄物的處理進(jìn)行全過程的管理。該標(biāo)準(zhǔn)旨在促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，通過環(huán)境管理國際標(biāo)準(zhǔn)來協(xié)調(diào)全球環(huán)境問題，試圖從全方位著手，通過標(biāo)準(zhǔn)化手段來有效地改善和保護(hù)環(huán)境，滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的需求。3） LCA用于消費(fèi)者組織消費(fèi)者組織主要利用LCA指導(dǎo)消費(fèi)者進(jìn)行環(huán)境產(chǎn)品

5、的消費(fèi)以及對公眾行動(dòng)進(jìn)行全過程的環(huán)境評價(jià)。6.1生命周期評價(jià)應(yīng)用實(shí)例在過去的20多年中，通過實(shí)施ISO 14000國際環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)，LCA的應(yīng)用已遍及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。在材料領(lǐng)域，LCA用于環(huán)境影響評價(jià)更是日臻完善。到目前為止，LCA在鋼鐵、有色金屬材料、玻璃、水泥、塑料、橡膠、鋁合金、鎂合金等材料方面，在容器、包裝、復(fù)印機(jī)、計(jì)算機(jī)、汽車、輪船、飛機(jī)、洗衣機(jī)及其他家用電器等產(chǎn)品方面的環(huán)境影響評價(jià)應(yīng)用都有報(bào)道。6.1.1 建筑瓷磚的環(huán)境影響評價(jià)我國是世界上最大的建材生產(chǎn)國。從資源的消耗到環(huán)境的損害，建材行業(yè)一直是污染較嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)。為考察建材生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響，用LCA方法評價(jià)了

6、某建筑瓷磚生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響。該瓷磚生產(chǎn)線的年產(chǎn)量為30萬m2，采用連續(xù)性流水線生產(chǎn)。所需原料有鋼渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添加劑等，消耗一定的燃料、電力和水，排放出一定的廢氣、廢水、廢渣，其生產(chǎn)工藝示意圖見圖6-1。球磨廢氣廢渣廢水配料干燥燒成成形包裝加水加熱攪拌圖6-1 某瓷磚生產(chǎn)工藝示意圖在LCA實(shí)施過程中，首先是目標(biāo)定義。對該瓷磚生產(chǎn)過程的環(huán)境影響評價(jià)的目標(biāo)定義為只考察其生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響；范圍界定在直接原料消耗和直接廢物排放，不考慮原料的生產(chǎn)加工過程以及廢水、廢渣的再處理過程。對該瓷磚生產(chǎn)過程的環(huán)境影響LCA評價(jià)的編目分析，主要按資源和能源消耗、各種廢棄物排放及其引起

7、的直接環(huán)境影響進(jìn)行數(shù)據(jù)分類、編目。如能耗可分為加熱、照明、取暖等過程進(jìn)行編目；資源消耗則按原料配比進(jìn)行數(shù)據(jù)分類；污染物排放按廢氣、廢水、廢渣等進(jìn)行編目分析。由于該生產(chǎn)過程排放的有害廢氣量很小，主要是二氧化碳，故廢氣排放量可以忽略，而以溫室效應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)編目。另外，在該瓷磚生產(chǎn)過程中其他環(huán)境影響指標(biāo)如人體健康、區(qū)域毒性、噪聲等也很小，因此在編目分析中也忽略不計(jì)。在環(huán)境影響評價(jià)過程中采用了輸入輸出法模型，其輸入和輸出參數(shù)見圖6-2所示。其中輸入?yún)?shù)有能源和原料，輸出參數(shù)包括產(chǎn)品、廢水、廢渣，以及由二氧化碳排放引起的全球溫室效應(yīng)。輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)能源資源瓷磚廢渣廢水全球溫室效應(yīng)由鋼渣生產(chǎn)瓷磚的工藝

8、過程圖6-2 某瓷磚生產(chǎn)線的輸入輸出法評價(jià)模型通過輸入輸出法計(jì)算，得到該瓷磚生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響結(jié)果見圖6-3，其中圖6-3(a)為能源和資源的消耗情況，圖6-3(b)為對環(huán)境的影響。由圖可見，該瓷磚生產(chǎn)過程的能耗和水的消耗較大。由于采用鋼渣為主要原料，這是煉鋼過程排放的固態(tài)廢棄物，因此在資源消耗方面屬于再循環(huán)利用，這對保護(hù)環(huán)境是有利的生產(chǎn)工藝。 (a) (b)圖6-3 某瓷磚生產(chǎn)過程的環(huán)境影響LCA評價(jià)結(jié)果另外，該工藝過程的廢渣排放量較小，僅為0.5 kg/m2；廢水的排放量為30 kg/m2，且可以循環(huán)再利用。相對而言，該工藝過程的溫室氣體效應(yīng)較大，生產(chǎn)l m2瓷磚要向大氣層排放19.8

9、kg二氧化碳，因此，年產(chǎn)量為30萬m2的瓷磚向空中排放的二氧化碳總量是相當(dāng)可觀的。對LCA評價(jià)結(jié)果的解釋，除上述的環(huán)境影響數(shù)據(jù)外，通過對該瓷磚生產(chǎn)過程的LCA評價(jià)，提出的改進(jìn)工藝主要有降低能耗、降低廢水排放量、減少溫室氣體效應(yīng)影響等。6.1.2 聚氨酯防水涂料生產(chǎn)過程的環(huán)境影響評價(jià)全世界約有4萬家涂料生產(chǎn)廠。包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)在內(nèi)，中國目前約有上萬家，有一定規(guī)模的涂料廠也有幾百家。由于高能耗、低質(zhì)量、污染環(huán)境、損害人體健康等原因，急需采用先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)生產(chǎn)工藝和相應(yīng)的施工技術(shù)。而且在近幾十年內(nèi)，建筑涂料行業(yè)將是我國材料應(yīng)用的主要行業(yè)。因此，發(fā)展高檔的環(huán)境兼容性建筑涂料是國際上的一個(gè)重要趨勢。為研究有機(jī)

10、涂料的生產(chǎn)和使用對環(huán)境的影響，這里選取一個(gè)防水涂料生產(chǎn)的實(shí)例，用LCA方法進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。其目標(biāo)定義為該防水涂料的生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響，不考慮涂料的施工及使用對環(huán)境及人體健康的影響；范圍定義在直接原料消耗和直接廢物排放以及其他因素對環(huán)境的直接影響，不考慮原料的生產(chǎn)加工過程及廢水、廢渣的再處理過程。根據(jù)圖6-4的防水涂料生產(chǎn)工藝示意圖，對該涂料的環(huán)境影響因素進(jìn)行編目分析。主要按資源和能源消耗，各種廢棄物排放及其引起的直接環(huán)境影響進(jìn)行數(shù)據(jù)分類、編目。如能耗可分為加熱、照明、取暖等過程進(jìn)行編目；資源消耗按原料配比進(jìn)行數(shù)據(jù)分類；污染物排放按廢氣、廢渣等進(jìn)行編目分析。由于是生產(chǎn)涂料的工藝過程，生產(chǎn)中排

11、放大量的有機(jī)廢氣。除二氧化碳以溫室效應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)編目外，還用區(qū)域毒性和揮發(fā)性有機(jī)物來評價(jià)有害氣體排放對環(huán)境和人體健康的影響。相對而言，涂料生產(chǎn)過程中的廢水排放量很小，可以忽略。另外，在該生產(chǎn)過程中噪聲等影響因素也很小，因此在編目分析中也可忽略不計(jì)。配料攪拌脫水調(diào)配反應(yīng)包裝廢氣廢渣圖6-4 某防水涂料的生產(chǎn)工藝示意圖用輸入輸出法評價(jià)該防水涂料對環(huán)境的影響，其輸入和輸出參數(shù)見圖6-5所示。其中輸入?yún)?shù)有能源和原料，輸出參數(shù)包括涂料產(chǎn)品、廢渣、有機(jī)揮發(fā)物、區(qū)域毒性水平以及由二氧化碳排放引起的全球溫室效應(yīng)。根據(jù)輸入和輸出數(shù)據(jù)計(jì)算得到該防水涂料對環(huán)境和人體健康的影響結(jié)果見圖6-6。其中資源的消耗包括原

12、料和燃煤獲取能源的消耗，能源的需求相對較高，1 kg產(chǎn)品需耗能8.8 MJ。從環(huán)境的影響看，該工藝過程的固體廢棄物排放量較小，僅為0.054 kg/kg。由于能耗較高，相應(yīng)的溫室氣體效應(yīng)較明顯，當(dāng)量二氧化碳?xì)怏w排放達(dá)0.572 kg/kg。對人體健康有影響的有機(jī)揮發(fā)物排放較少，為0.15 kg/kg。包括有機(jī)固體廢棄物在內(nèi)，該防水涂料生產(chǎn)過程排放的有害物的區(qū)域毒性影響為2.5 kg/kg，表明該工藝尚有改進(jìn)的余地。聚氨酯防水涂料生產(chǎn)過程輸入?yún)?shù)輸出參數(shù)能源資源涂料產(chǎn)品廢渣全球溫室效應(yīng)有機(jī)揮發(fā)物區(qū)域毒性水平圖6-5 某防水涂料生產(chǎn)過程的輸入輸出法評價(jià)模型圖6-6 某防水涂料生產(chǎn)過程的環(huán)境影響LC

13、A評價(jià)結(jié)果對LCA評價(jià)結(jié)果的解釋，除上述的環(huán)境影響數(shù)據(jù)外，通過對該涂料生產(chǎn)過程的LCA評價(jià)，提出的改進(jìn)工藝主要有提高資源效率、降低能耗、降低總有害物的排放量及減少溫室氣體效應(yīng)影響等。6.2 用層次分析法評價(jià)一般材料的環(huán)境影響這里介紹用層次分析法評價(jià)鐵、鋁和高密度聚乙烯等三種常用材料在使用過程中的環(huán)境影響。定義一個(gè)環(huán)境指數(shù)為LCA的評價(jià)目標(biāo)。評價(jià)范圍界定為材料的使用過程對環(huán)境的影響。 將目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及方案層構(gòu)造完畢后，按照LCA原理，可以進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)的編目分析。由于是評價(jià)材料在使用過程中的環(huán)境影響，除考慮被評價(jià)材料的環(huán)境因素如能耗，資源消耗，溫室效應(yīng)，人體健康影響，排放的廢氣、廢水及固態(tài)廢

14、棄物外，還應(yīng)考慮材料的使用性能如拉伸強(qiáng)度、線膨脹系數(shù)、比熱、電導(dǎo)及電極電位等，詳細(xì)見圖6-7的編目分析示意圖。圖中目標(biāo)層為環(huán)境指數(shù)，準(zhǔn)則層為環(huán)境影響及材料性能，方案層為具體的各種指標(biāo)。收集編目分析的各種具體數(shù)據(jù)，可構(gòu)造如式(6-1)及式(6-2)兩個(gè)矩陣。廢氣廢水環(huán)境指數(shù)材料性能電極電位拉伸強(qiáng)度線膨脹系數(shù)區(qū)域毒性水平總耗能溫室效應(yīng)資源消耗環(huán)境影響電導(dǎo)率廢渣熱容圖6-7 常用材料環(huán)境影響的編目分析示意圖 (6-1) (6-2)式中：S*材料性能指標(biāo)；E*環(huán)境影響指標(biāo)；HEDP高密度聚乙烯。解矩陣式(6-1)及式(6-2)，得到三種材料環(huán)境影響及性能指標(biāo)的AHP分析結(jié)果，見表6-1。顯然，從環(huán)境指

15、數(shù)來看，這三種材料在使用過程中，高密度聚乙烯的環(huán)境影響最小，鐵的環(huán)境影響也比較小，鋁的環(huán)境影響最大。這個(gè)結(jié)果與用輸入輸出法評價(jià)的同樣三種材料的環(huán)境影響趨勢是一致的。由以上介紹可見，LCA對評價(jià)材料的環(huán)境影響是一種有效的定量的方法、工具及手段，盡管LCA方法不具有行政和法律管理手段的強(qiáng)制性，有關(guān)其研究和應(yīng)用仍風(fēng)靡全球，一方面是由于其在環(huán)境影響評價(jià)中的重要作用，另一方面也是環(huán)境保護(hù)思想深入人心的結(jié)果。表6-1 材料的環(huán)境影響及性能指標(biāo)的AHP分析結(jié)果FeAlHEDP環(huán)境影響2.027659.95131.9384材料性能1.11161.30312.9910環(huán)境指數(shù)1.824046.00670.648

16、1另外，LCA評價(jià)是建立在整個(gè)壽命循環(huán)的概念和環(huán)境編目數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，亦即“從搖籃到墳?zāi)埂钡娜谭治?，可以系統(tǒng)地、充分地闡述與系統(tǒng)相關(guān)的環(huán)境影響，進(jìn)而尋找環(huán)境改善的時(shí)機(jī)和途徑，體現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)由簡單粗放向復(fù)雜精細(xì)發(fā)展的趨勢。在開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品的過程中，LCA方法是一種有效的環(huán)境評價(jià)方法和管理工具，許多跨國公司都認(rèn)為，出于市場和成本的考慮，使用LCA方法來評價(jià)和管理企業(yè)及其產(chǎn)品的環(huán)境影響，有助于公司適應(yīng)日益激烈的競爭和今后的發(fā)展。6.3 汽車輕型化能否減輕環(huán)境負(fù)荷全世界的汽車數(shù)量在急劇地增長,大量消費(fèi)礦物燃料，并且大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量廢棄的汽車已導(dǎo)致地球的溫室效應(yīng)、酸雨、垃圾等諸多的環(huán)境

17、問題。 表6-2 全世界運(yùn)輸行業(yè)排放到大氣中的氣體量排放氣體排放量（100萬噸）運(yùn)輸行業(yè)在排放氣體總量中的比例（%）CO2105015SOx3.03NOx28.642HC21.240CO106.260汽車排放的廢氣占運(yùn)輸行業(yè)廢氣排放量的大部分，正因如此，迫切要求緊急采取限制汽車排氣的各項(xiàng)政策。美國開始執(zhí)行強(qiáng)化限制汽車油耗的CAFE規(guī)定，而且，在空氣污染嚴(yán)重的加利福尼亞州堅(jiān)決執(zhí)行了空氣凈化法規(guī)。該州規(guī)定，1998年以后作為義務(wù)，要銷售一定比例的無排氣機(jī)動(dòng)車，即電氣汽車。為了抑制和減少廢氣，人們正通過各種技術(shù)改善汽車的油耗。油耗和汽車重量密切相關(guān)，所以人們通過減輕汽車的重量來降低油耗已經(jīng)成為一種主

18、要的發(fā)展方向。6.3.1改善油耗的技術(shù)與車輛輕型化 有很多改善汽車油耗的技術(shù)，但可以分類為減少行駛阻力和提高機(jī)械效率兩大類。前者包括減輕車體重量、減少空氣阻力、提高輪胎的牽引性等；后者包括提高傳動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)效率等。最近正在開發(fā)既有上述所有改善油耗技術(shù)又具有很好安全性的新型汽車。 從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，降低10%的車體重量可以降低油耗10%。車體輕型化包括：1）采用高強(qiáng)鋼；2）改用輕型材料（鋁、塑料）；3）改變形狀（如減少厚度、使用空心材料、小型化、集成化等）。另外通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)中高速往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件及傳動(dòng)部件的重量也可以使發(fā)動(dòng)機(jī)等的效率得到提高。 此外，通過發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒條件的最佳控制來改善油耗的技術(shù)開

19、發(fā)也受到重視?，F(xiàn)在采用的三元觸媒燃燒條件下，空氣燃料比約14，而且大幅度提高空氣燃料比（達(dá)23）的稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)已開始實(shí)用化。此外，更高性能的NOx觸媒的開發(fā)也備受重視。6.3.2 材料輕量化的現(xiàn)狀與動(dòng)向 1) 鋼鐵材料高強(qiáng)度鋼的發(fā)展汽車是由車體、轉(zhuǎn)動(dòng)部分、發(fā)動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置及各種裝置的部件組成，高強(qiáng)度的車身鋼板可以做得很薄。在此期間開發(fā)出了各種成型性好的高強(qiáng)度鋼板，可根據(jù)車身不同部位的成型條件及特性靈活應(yīng)用。如添加P元素的鋼、復(fù)合鋼板及熱涂時(shí)發(fā)生時(shí)效硬化的BH鋼等都是典型的例子。最近，高殘余奧氏體鋼和IF鋼（通過添加Nb和Ti，固定C和N的Interstitial Free鋼）等的采用比例也提

20、高了。對整個(gè)車身來說，這類鋼板的實(shí)用率約為25%。經(jīng)過表面處理的鋼板使用率也增至約70%，其中36%是高強(qiáng)度鋼板。此外，汽車底盤使用高強(qiáng)度鋼板的比率約為25%，至于焊接部位的強(qiáng)度和疲勞特性方面，通過在鋼板及設(shè)計(jì)方面的一些措施可以改善，因而高強(qiáng)鋼將會(huì)被更多地采用。隨著高強(qiáng)度鋼和結(jié)構(gòu)鋼的技術(shù)進(jìn)步，除薄鋼板之外，以圓鋼和鋼管作為原材料的部位也要盡量輕量化。今后，作為汽車的主要材料，鋼鐵會(huì)在汽車輕型化方面發(fā)揮重要作用。2）鋁的擴(kuò)大使用作為汽車材料，鋁的使用率只占百分之幾，而且大部分是鑄造鋁合金。鋁原材料價(jià)格比鋼材貴數(shù)倍，因而目前鋁材優(yōu)先用于一些高檔車。除了鑄鋁合金外，用做沖壓、軋制和鍛造材料的形變鋁合

21、金也開始被采用了。若將車身材料由鋼板換成鋁合金板，可使車體重量大幅度降低。1991年，日本汽車商開始銷售全鋁材車身的賽車，這種車的鋁材使用率為31%，車身重量減少13%。下面給出了美國在1993年車型中使用鋁材的情況，其中部分車已采用鋁車蓬。表6-3 美國三大汽車制造廠家在1993年新型車的組成零件中用鋁的百分比組成零件用鋁材率（%）組成零件用鋁材率（%）活塞100空氣壓縮機(jī)90汽缸蓋76空氣進(jìn)氣分流器84發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座100水泵和蓋子80變速箱90散熱器72變速器閥體90加熱器外套60管道涂層90金屬泊40空氣冷凝器、汽化器90發(fā)動(dòng)機(jī)罩9 用作車身的鋁合金薄板必須具備的性質(zhì)有沖壓成型性，點(diǎn)焊性及

22、可噴涂性等。昂貴的價(jià)格阻礙了鋁合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。以增加成本為代價(jià)使汽車輕型化是不足取的。當(dāng)前開發(fā)新型汽車的目標(biāo)是輕型化與低成本同時(shí)兼顧。目前緊迫的任務(wù)是穩(wěn)定粗鋁錠價(jià)格，開發(fā)熔化精煉再生材料的提純技術(shù)，低成本形變鋁合金技術(shù)及易再生循環(huán)利用的鋁合金等，所有這些技術(shù)開發(fā)中都必須重視降低成本。汽車使用的主要材料及零件多種多樣。一般由2-3萬個(gè)零件組成。由下表可以看出，汽車材料構(gòu)成比例中，塑料的比率也在逐年增加。表6-4 普通小型轎車的原材料構(gòu)成比的變化（單位%）年度鑄鐵普通鋼鋼材特殊鋼鋼材有色金屬非金屬（含合成樹脂）19733.260.417.55.013.9(2.9)19773.261.616

23、.14.714.4(3.5)19802.860.514.75.616.4(4.7)19832.259.514.35.618.4(5.7)19861.757.715.06.119.5(7.3)19891.756.915.17.418.9(7.5)19922.154.915.38.019.7(7.3)塑料的使用率由1873年的2.9%增加到1986年的7.3%，這種傾向主要考慮了輕量化、設(shè)計(jì)和使用方面的要求。在廢車處理（粉碎）過程中,大部分塑料以粉碎粉末的形式作為垃圾處理掉,這成了阻礙塑料再資源化的主要因素。當(dāng)前，全世界的汽車擁有量每年都在大幅度增加。在這樣的情況下，要想改善汽車排氣直接有關(guān)的環(huán)境

24、問題，就應(yīng)1）確定汽車在整個(gè)社會(huì)中的作用及地位；2）通過各方面的技術(shù)開發(fā)來降低油耗，開發(fā)、普及代替汽油（柴油）的新型汽車；3）就開發(fā)環(huán)境協(xié)調(diào)性汽車方面的問題，進(jìn)行國際學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)面向發(fā)展中國家的技術(shù)轉(zhuǎn)讓等。隨著政策、法規(guī)的強(qiáng)化，汽車輕型化以及降低油耗技術(shù)的開發(fā)一定會(huì)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。車輛輕型化技術(shù)還會(huì)對新型能源車，如以酒精、天然氣、液氫、太陽能為能源的汽車的開發(fā)和實(shí)用化做出貢獻(xiàn)。6.4 再生紙是否與環(huán)境協(xié)調(diào)人類社會(huì)的發(fā)展是由很多因素決定的，其中信息情報(bào)交換功能的發(fā)達(dá)便是一個(gè)很重要的因素。在這里紙的功績是不可磨滅的。紙可以說是文化的標(biāo)志，1989年的統(tǒng)計(jì)表明，全世界的紙用量為23000萬噸，每人

25、每年平均用紙45kg,而美國人均達(dá)300kg，西歐和日本人均約200kg,就是說發(fā)達(dá)國家消耗的紙占了一大部分。在很久以前，人們就認(rèn)識(shí)到了以舊紙作紙漿比木材作紙漿造紙更經(jīng)濟(jì)，因此再生紙的利用得到了長足的發(fā)展。隨著環(huán)境問題意識(shí)的高漲，人們擔(dān)心大量用紙會(huì)加重環(huán)境負(fù)荷，因而對再生紙的使用更寄予厚望，希望能減輕環(huán)境負(fù)荷。但是也有觀點(diǎn)認(rèn)為利用再生紙對環(huán)境保護(hù)并無貢獻(xiàn)，究竟如何呢？下面從環(huán)境負(fù)荷和能耗的大小，對再生紙和原漿紙進(jìn)行一番比較。紙有很多類，從用途上可分為紙（如：信息紙、包裝紙、美術(shù)紙、報(bào)紙、衛(wèi)生紙等）和紙板（如：包裝用的紙板和包裝箱的紙板等）兩大類。最近隨著辦公自動(dòng)化的普及，信息紙、涂層紙及含有各

26、種添加物的彩色紙用量迅速增加。關(guān)于再生紙還沒有一個(gè)明確的定義。利用舊紙漿造紙已經(jīng)很普及，真正用100%原漿造的紙反倒不大常見。只有一些特定情況，如紙尿布、牛奶包裝盒和高級點(diǎn)心盒等才用原漿紙。例如：漫畫雜志基本上用的是100%的舊紙漿；而包裝紙板是用約80%的舊紙漿，報(bào)紙和書籍用紙則是用40%的舊紙漿造成的。6.4.1造紙工藝及再生工藝造紙是使木材中的植物纖維分散在水中（制漿），經(jīng)過抄漿、干燥、使纖維通過氫鍵結(jié)合起來的過程。這種氫鍵在常溫的水中即可離解，因而可重新抄紙。為了將木屑的纖維細(xì)胞分散開，可采用機(jī)械方法（加剪力將其撕開）和化學(xué)方法（用堿等化學(xué)試劑將粘接纖維細(xì)胞的木質(zhì)素分解即蒸解）。用前一

27、種方法做的漿被稱為機(jī)械漿，用后一種方法做的漿稱為化學(xué)漿。另外，根據(jù)需要，還要漂白紙漿。氯氣曾作為漂白劑使用，但由于生成有害的dioxime(TCDD；2,3,7,8-四氯(b,e)（1,4）二惡英，是一種劇毒性物質(zhì)，有很強(qiáng)的致癌作用和致畸形作用），以及氯氣易溢出等原因，現(xiàn)在開始轉(zhuǎn)用高氯酸、雙氧水、臭氧及氧氣等作漂白劑。在抄漿工藝中，為使紙張平滑，不透光，要添加一些氧化鈦和碳酸鈣等填充劑，此外還要加入一些淀粉填料和染料等。若選用舊紙作原料，首先要將舊紙從家庭、工廠收集起來，去除雜物；然后在水中進(jìn)行軟化、分散處理，將膠片、別針、膠等異物通過過濾、離心分離等方法除去。然后用表面活化劑將印刷油墨乳化分

28、解，用水洗掉攜帶油墨粒子的泡沫。最后，根據(jù)需要進(jìn)行化學(xué)漂白。抄漿工藝和上述新漿的工藝基本相同。6.4.2原漿紙與再生紙的環(huán)境負(fù)荷比較1) 能耗 在利用舊紙漿的情況下，所需的動(dòng)力主要用于舊紙?jiān)谒须x解，去除雜質(zhì)與流送雜物，可以想象在漿化過程中能耗是非常少的。對漿化過程所消耗的能量有各種各樣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果：化學(xué)漿化是10.47-16.75MJ/kg，機(jī)械漿化是4.187-14.65MJ/kg，再生漿化是2.093-4.187MJ/kg。對于漿化來說，如何評價(jià)能量的回收是有爭議的。使用再生紙大體可以節(jié)省能量8.374-10.47MJ/kg，即能節(jié)省約1/3。這里的問題是：扔掉的舊紙既使不化漿也可以回收能

29、量。紙的燃燒熱是12.56MJ/kg，若能100%的回收的話，可以比化漿獲得更多的能量。 對于舊紙，運(yùn)輸體積只有木屑的四分之一，從運(yùn)輸上來說可以節(jié)能。但舊紙是從不同的地方收集來的，為了回收廢紙的運(yùn)輸距離也不容忽視。總之，從總體上考慮，雖有異議，但在這里判定再生紙為贏家。 2）大氣污染 SO2在燃料階段產(chǎn)生,粗略地講是和整個(gè)工程的能耗相關(guān)的。如此看來，再生紙產(chǎn)生的SOx數(shù)量是要少一點(diǎn)。另外樹皮紙漿不可避免的要產(chǎn)生甲硫醇等惡臭物質(zhì)；而再生漿中就很少。還有，在紙漿輸送過程中會(huì)有NOx氣體放出，與能耗的情況相同，這里也判定再生紙為贏家。 3）水質(zhì)污染造紙工藝需要大量的水，大型造紙廠日需水量高達(dá)45萬噸

30、，這相當(dāng)于百萬人口城市的用水量。即使說原生漿和再生漿分散時(shí)所用水量相同， 但僅就脫墨過程中水的消耗量而言，再生紙或許要多一些。 要制作白紙，必須將木質(zhì)素溶解析出（洗提），由木質(zhì)素生成的有機(jī)衍生物除了隨排水排出之外，洗提出的部分纖維素，半纖維素還會(huì)生成糖類和有機(jī)酸，從而造成生化耗氧量（BOD）和化學(xué)耗氧量（COD）值的增大。各工藝生成的微小纖維會(huì)形成固體懸浮物（SS），經(jīng)過適當(dāng)處理雖對水質(zhì)污染影響不大，但有處理淤泥的問題。 具有良好保存性的中性舊紙中，碳酸鈣涂層及淀粉在漿化過程中會(huì)使排水中的COD等污染物質(zhì)的濃度增高，并使成品質(zhì)量下降。另外，附在舊紙上的種種灰塵和臟物等也會(huì)污染水質(zhì)。關(guān)于水質(zhì)污染

31、這一項(xiàng)我們先判為平局。 4）固體廢棄物 固體廢棄物主要指排水中的污泥渣及混在舊紙中的垃圾。對原生漿來說，木屑在運(yùn)輸和堆放在室外時(shí)，常常有飛散到周圍環(huán)境中去的問題。因此，這一項(xiàng)判再生紙為全贏。 5）關(guān)于保護(hù)綠色環(huán)境 要得到1t的機(jī)械漿就需要2.1-2.4m3的木材，而1t的牛皮紙漿則需要3.5-4.2 m3的木材，當(dāng)然再生漿不需要木材。雖然通常不會(huì)為了獲得制漿用的木屑去砍伐樹木，一般使用的是間伐樹木、毀壞木材或木材的下腳料。然而制漿卻使用了木材生產(chǎn)量的12%。尤其考慮到今后用紙量增大的情況，再生紙的意義就更大了。因此從保護(hù)綠色環(huán)境的角度看。再生紙是好的，是勝方。當(dāng)然進(jìn)口廢紙要特別當(dāng)心，以防別人的

32、垃圾輸出?？傊瑥囊话阋饬x上講，使用再生紙會(huì)減輕環(huán)境污染。6.5硅酸鹽水泥各種生產(chǎn)工藝的生命周期評價(jià)方法 近20年來，我國水泥產(chǎn)量一直位居全球第一，但另一方面，水泥生產(chǎn)工藝落后的問題仍然十分突出。統(tǒng)計(jì)表明，2004年我國立窯工藝、濕法回轉(zhuǎn)窯工藝和新型干法工藝生產(chǎn)的水泥產(chǎn)量所占比重分別為59.%、8.1%和32.5%，新型干法工藝生產(chǎn)水泥產(chǎn)量不到總產(chǎn)量的1/3。巨大的水泥生產(chǎn)規(guī)模和落后的生產(chǎn)工藝不僅加劇資源和能源緊張態(tài)勢，而且排放大量污染物。就能源消耗而言，統(tǒng)計(jì)表明，2003年全國水泥工業(yè)消耗能源1.0×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全國能源總耗量的6%，而同年度水泥工業(yè)總產(chǎn)值(1.495

33、15;1011元)，僅占國內(nèi)生產(chǎn)總值的1.28%。在水泥生產(chǎn)過程中，排放的污染物包括廢氣、廢水和噪聲等，以廢氣尤其是顆粒物為主。水泥生產(chǎn)有3種典型工藝，即立窯工藝、濕法回轉(zhuǎn)窯工藝和新型干法工藝。對這三種工藝進(jìn)行生命周期評價(jià)，從而得到不同工藝生產(chǎn)水泥的環(huán)境負(fù)荷，為水泥的環(huán)境性能改善、新工藝和新技術(shù)的發(fā)展提供方向和指導(dǎo)。6.5.1目標(biāo)和范圍的確定以1kg 42.5等級硅酸鹽水泥作為評價(jià)的功能單位，評價(jià)目標(biāo)是確定不同工藝生產(chǎn)功能單位水泥的環(huán)境負(fù)荷?；谏芷诶碚摚u價(jià)范圍界定為水泥產(chǎn)品的廠內(nèi)生產(chǎn)過程及其周邊環(huán)境。其中廠內(nèi)生產(chǎn)過程是指原料依次經(jīng)過預(yù)處理、生料粉磨、煅燒、熟料磨和水泥均化等工序，最終成

34、為水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程。水泥生產(chǎn)過程的周邊環(huán)境是指外部資源和能源的投入和污染物的排放等。6.5.2原料、能源消耗和污染物排放清單根據(jù)水泥生產(chǎn)工藝和污染物排放特點(diǎn)，考慮的原料組分包括石灰石、石膏、粘土和鐵粉等。在干法生產(chǎn)工藝中，除這些組分外，還包括摻入粉煤灰和礦渣等工業(yè)廢渣。能源消耗包括各生產(chǎn)工序的電耗和煤耗。污染物則包括顆粒物、SO2、NOX和CO2等。在比較不同水泥生產(chǎn)工藝的環(huán)境影響時(shí)，未考慮不可再生資源和顆粒物排放造成的環(huán)境影響以及污染物對人體健康的影響。實(shí)際上，不可再生資源消耗和顆粒物排放，以及污染物對人體健康的影響作為水泥生產(chǎn)的主要環(huán)境影響因素，對于水泥生產(chǎn)環(huán)境負(fù)荷的貢獻(xiàn)不可忽視。根據(jù)

35、上述評價(jià)范圍和數(shù)據(jù)確定方法，可得到典型水泥生產(chǎn)工藝的資源、能源消耗和污染物排放數(shù)據(jù)如表6-5所示。表6-5 典型水泥生產(chǎn)工藝資源、能源消耗和污染物排放量/kg項(xiàng)目立窯工藝濕法工藝干法工藝水泥原料石灰石1.12591.22411.0737粘土0.16650.1990石膏0.05680.04440.0511鐵粉0.06130.02630.0285粉煤灰0.0980礦渣0.1376能源消耗標(biāo)準(zhǔn)煤0.19530.19400.0938電力/kWh0.08300.11120.0966污染物排放顆粒物3.25E-43.43E-42.55E-4二氧化硫3.993E-49.033E-43.501E-4氮氧化物2

36、.4E-32.262E-31.419E-3二氧化碳1.07031.12700.80736.5.3環(huán)境影響評價(jià)對于水泥生產(chǎn)來說，主要影響類別包括不可再生資源消耗(ADP)、不可再生能源消耗(EDP)、溫室效應(yīng)(GWP)、人類健康損害(HT)、環(huán)境酸化(AP)和營養(yǎng)化作用(NP)等6項(xiàng)。為了比較不同環(huán)境影響類別的作用程度，必須將各環(huán)境影響類別轉(zhuǎn)化為同一標(biāo)準(zhǔn)下的量化數(shù)據(jù)，可用各環(huán)境影響類別的環(huán)境負(fù)荷當(dāng)量數(shù)與世界環(huán)境負(fù)荷的總當(dāng)量數(shù)之比值表示，稱之為環(huán)境污染相對指數(shù)，如表6-6所示。表6-6 水泥工藝環(huán)境污染相對指數(shù)單位/a立窯工藝濕法工藝干法工藝不可再生資源消耗(ADP)10-141.491.471.

37、32不可再生能源消耗(EDP)10-142.802.901.59溫室效應(yīng)(GWP)10-143.053.272.38環(huán)境酸化(AP)10-148.6310.506.82營養(yǎng)化作用(NP)10-144.914.923.32人類健康損害(HT)10-145.636.794.15從表6-6不難看出，干法工藝水泥生產(chǎn)的環(huán)境影響遠(yuǎn)低于立窯工藝和濕法工藝?？紤]到現(xiàn)階段先進(jìn)的干法工藝產(chǎn)量在我國水泥總產(chǎn)量中所占比重還較低，因此通過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，用干法工藝替代其他工藝，是降低我國水泥生產(chǎn)環(huán)境負(fù)荷的有效途徑。 6.6四種通用工程塑料的生命周期評價(jià) 采用LCA方法比較PE、PP、GPPS、PVC4大通用工程塑料的環(huán)

38、境影響,以便更好地選用材料,為塑料制品工業(yè)的生態(tài)設(shè)計(jì)提供參考。在評估4大材料生命周期的環(huán)境影響時(shí)，研究的起止點(diǎn)放在原油的開采、原油的運(yùn)輸、原油的提煉、聚合體的生產(chǎn)、廢物處置方面，而材料的使用階段不在本文考慮之列，廢物處置則選擇了環(huán)境影響較大的填埋方式，而這種填埋方式也是在我國城市固體廢棄物處置中被普遍采用的。能源生產(chǎn)中所帶來的環(huán)境排放按照各階段的能耗比計(jì)入其中。評價(jià)范圍選用的功能單元是1000kg。4種材料的實(shí)際工藝流程圖和每一生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)如圖6-8和表6-7、6-8。圖6-8 4種材料的工藝流程圖表6-7 制備1000kgPE，PP，GPPS，PVC的資源消耗化合物消耗的資源/kg化合物消

39、耗的資源/kg原油原鹽原油原鹽PE1.507-GPPS1.975-PP1.443-PVC0.730.56 表6-8 制備1000kgPE，PP，GPPS，PVC的能耗與環(huán)境排放材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg廢水/t廢渣/kg能耗/MJ聚乙烯原油開采372.112.519.0523.80388.48原油運(yùn)輸107.590.77117.88原油分餾92.740.40NOx：4.7×10-50.243.44736.42石腦油等裂解1482.674.61NOx：0.0020.64734.6715231.72裂解氣分離3153.0822.35213.437524.65PE生產(chǎn)119

40、1.5311.89乙烯：2.0175.286213.938428.77廢棄填埋8.78NOx：0.17 CH4：13.0118.81聚丙烯原油開采347.32.38.4322.21364.06原油運(yùn)輸102.00.73111.75原油分餾86.590.370.233.23687.68石腦油等裂解1384.614.29NOx：0.0020.632.3514223.56裂解氣分離2944.6120.83199.317017.39PP生產(chǎn)1207.3412.05烴類：2.7745.53217.488591.2廢棄填埋8.78NOx：0.17 CH4：13.0118.81聚苯乙烯原油開采493.513

41、.3111.9431.49515.37原油運(yùn)輸140.981.01157.94原油分餾123.010.514NOx：4.8×10-50.317977.68石腦油等裂解1966.606.09NOx：0.00280.8645.9820201.69裂解氣分離4177.6129.58282.799969.48芳烴提取788.755.500.9153.194518.32乙烯和苯烷基化2303.6716.23155.3612159.16乙苯脫氫6908.3043.735.79434.0138224.43GPPS生產(chǎn)343.695.638NOx：0.1464.1451.693500.81廢棄填埋8

42、.775NOx：0.17 CH4：13.0118.81聚氯乙烯原油開采164.041.214.3611.46187.71原油運(yùn)輸66.950.3757.40原油分餾44.650.190.1161.66354.67石腦油等裂解713.972.22NOx：0.0010.31216.697334.6裂解氣分離1518.3310.76102.783623.41氯氣生產(chǎn)2279.8720.18Cl2：7.6×10-54.665314.517096.34氯乙烯生產(chǎn)2440.2324.61EDC：4.93 CO：1.0313.37471.9917035.06PVC生產(chǎn)1451.7814.64VCM

43、：0.34 PVC：0.0114.3264.2710135.0廢棄填埋8.775NOx：0.17 CH4：13.0118.81將材料的編目數(shù)據(jù)劃分為資源消耗、能源消耗、廢氣、廢水、廢渣排放5個(gè)方面。分別針對PE、PP、GPPS、PVC這4種材料進(jìn)行了比較，結(jié)果如圖6-9-圖6-11所示，GPPS在資源消耗、能源消耗、廢氣排放及廢渣排放中影響最大，PVC在能源消耗、廢氣排放及廢渣排放中居其次，但其廢水排放量最高，資源消耗最小。PE與PP在這5項(xiàng)分類中影響相差不大。這種差別不僅源于資源的消耗不同，而且還與其各自的生產(chǎn)工藝相關(guān)。 PE與PP、GPPS同為石油化工的加工產(chǎn)品，由于PE與PP的上級原料乙

44、烯、丙烯其化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)質(zhì)量分配原理分配物耗，可知單位質(zhì)量的乙烯和丙烯所消耗的原油基本相同，PE和PP化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，生產(chǎn)過程也相似，因而相同質(zhì)量的PE和PP生產(chǎn)中消耗的乙烯與丙烯相近，其能耗及環(huán)境排放物也相似；而GPPS生產(chǎn)中所使用的上級原料是苯乙烯，苯乙烯是乙烯聯(lián)產(chǎn)品C6成分的深加工產(chǎn)品，在質(zhì)量分配中相同質(zhì)量的苯乙烯和乙烯消耗原油之比約為1.41，由此可知產(chǎn)品質(zhì)量相同時(shí)，GPPS原油消耗約是PE的1.4倍。能耗方面，生產(chǎn)GPPS時(shí)，由于其苯乙烯生產(chǎn)工藝(主要是能耗大的乙苯脫氫工序)的加入，使得GPPS的能耗劇增，在這4種材料中能耗居于首位。由于在實(shí)際生產(chǎn)中大量使用的是二次能源(如電、水蒸

45、汽等)，相應(yīng)地由這些二次能源所帶來的廢氣、廢水、廢渣排放量也隨之增多。 PVC生產(chǎn)的主要原料是乙烯和氯氣，其原料各占其生產(chǎn)物耗的43.6%和56.6%，生產(chǎn)中乙烯量的降低引起油耗的降低，這樣使得生產(chǎn)相同質(zhì)量的產(chǎn)品時(shí)，PVC的原油消耗量顯著低于其它材料。PVC廢水排放量的突增除了一部分是由氯氣生產(chǎn)及氯乙烯生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需大量電力生產(chǎn)帶來的廢水排放外，另一部分則是由于其獨(dú)特的懸浮聚合工藝導(dǎo)致耗水量較大，因而使其整個(gè)生命周期階段的廢水排放總量在這4種材料中居于首位。由此可見，資源消耗量越大，工藝環(huán)節(jié)越多，則材料生產(chǎn)過程中的能耗以及廢氣、廢水、廢渣排放量也越高。 圖6-9 4種材料資源消耗比較 圖6-10

46、 4種材料能源消耗比較圖6-11 4種材料環(huán)境排放比較為了能使環(huán)境影響表現(xiàn)得更加直觀，我們嘗試采用不同的LCA方法將4種材料的環(huán)境影響表示為單一的環(huán)境負(fù)荷值，鑒于采用的影響因子需具有可比性，這里我們選取了瑞士的Ecopoint 97方法、荷蘭的CML2 baseline2000及丹麥的EDIP/UMIP96方法。上述3種方法均采用SETAC LCA的思想將環(huán)境影響進(jìn)行分類表征，歸一化后取權(quán)重，從而得到單一的環(huán)境負(fù)荷值。按照這3種方法計(jì)算后，得到如下結(jié)果。由圖6-12看出，當(dāng)使用這3種不同的方法進(jìn)行環(huán)境負(fù)荷評價(jià)時(shí)，這4種材料的排列順序大致為：GPPS>PVC>PE>PP，只是當(dāng)

47、我們采用Ecopoint方法時(shí)，由于固體廢棄物的歸一化因子與權(quán)重的影響，使得固體廢棄物成為決定環(huán)境負(fù)荷大小的決定性因素，從而使得廢棄物排放量最大的PVC成為4大材料中環(huán)境負(fù)荷最高的材料，但是由于GPPS材料生產(chǎn)的CO2、SOX的排放及能源消耗造成的環(huán)境負(fù)荷高于PVC，這樣使得GPPS的環(huán)境負(fù)荷與PVC的環(huán)境負(fù)荷差別不大；而當(dāng)采用EDIP/UMIP96方法和CML2 baseline2000方法計(jì)算時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)GPPS的環(huán)境負(fù)荷遠(yuǎn)高于PVC的環(huán)境負(fù)荷，這是因?yàn)榇藭r(shí)采用的歸一化因子及權(quán)重系數(shù)使得溫室效應(yīng)、人體毒害、酸化效應(yīng)及資源消耗等影響因子共同決定總體環(huán)境負(fù)荷的大小，由于GPPS的這幾項(xiàng)環(huán)境影響

48、因子均高于PVC，使得其環(huán)境負(fù)荷在這4種材料中也居于首位?？紤]到工業(yè)廢渣可以回收利用，這樣可以使得廢渣對環(huán)境造成的負(fù)荷值減小，由此我們可以按照EDIP/UMIP96方法和CML2 baseline2000方法得到的結(jié)論判斷這4種材料環(huán)境負(fù)荷的高低，即GPPS>PVC>PE>PP。圖6-12 4種材料的環(huán)境負(fù)荷值 隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)形勢的變化，必須隨時(shí)掌握最新數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)。作為制造工藝的當(dāng)事者，原材料、包裝容器制造等產(chǎn)業(yè)界要相互協(xié)作，廣泛收集正確數(shù)據(jù)，并必須建立相應(yīng)的體制來進(jìn)行指導(dǎo)和協(xié)調(diào)組織工作。6.7 從生命周期評價(jià)看白色污染治理 在現(xiàn)代文明社會(huì)，人類既期望獲得高質(zhì)量的物

49、質(zhì)享受，又迫切要求有一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境，以提高人類的生存質(zhì)量，并使文明社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。但是任何材料的大規(guī)模使用，總是意味著在一定程度上損害生態(tài)環(huán)境。人們熟悉的PS發(fā)泡一次性餐具曾帶給國人飲食習(xí)慣上的一次變革，促進(jìn)人們建立方便衛(wèi)生快捷的現(xiàn)代生活方式，但由于使用后的隨意丟棄也引發(fā)了不容忽視的環(huán)境問題“白色污染”。解決這一問題的途徑何在，究竟“替代和禁用”更益于生態(tài)環(huán)境還是“回收再利用”更符合持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的爭論仍未有定論。人類必須努力減少對環(huán)境的負(fù)荷，盡可能使這種負(fù)荷降低到大自然可以承受的程度。這就是說，應(yīng)力求合理，客觀地理解、解析在制造產(chǎn)品中對環(huán)境的負(fù)荷程度。 發(fā)泡PS是由聚苯乙烯發(fā)泡成平板片材后

50、成型為各種形狀的產(chǎn)品，其材質(zhì)穩(wěn)定，安全衛(wèi)生，輕巧便利，成本低廉； 具有良好的保溫性，能延長食品溫度及鮮度的保持時(shí)間；優(yōu)異的防潮性，確保食品不受污染；質(zhì)輕強(qiáng)度好，運(yùn)輸方便，不易變形，廣泛用作食品容器，有著不可替代的優(yōu)勢。2005年，全國聚苯乙烯片材生產(chǎn)線已達(dá)200條以上；餐具年銷售量達(dá)280億只以上(含餐盒、面碗、杯、盤)；全國快餐盒年使用量為120億只(其中PS發(fā)泡餐盒為86億只，占一次性快餐盒生產(chǎn)銷售使用量的71.67%)。生產(chǎn)工藝自身也不斷得到提高，CFC發(fā)泡技術(shù)被淘汰，代之以丁烷，戊烷或二氧化碳發(fā)泡工藝。在蒙特利爾議定書（Montreal Protocol）框架下，企業(yè)從多邊基金獲得資助

51、進(jìn)行技術(shù)改造，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。發(fā)泡餐具的環(huán)境危害在于廢棄后對市容景觀的破壞和自身難以降解而帶來的長期環(huán)境問題。6.7.1 發(fā)泡餐盒替代品的發(fā)展發(fā)泡餐具的替代品包括紙制品和降解塑料制品等，其中紙制品一是由木材為主制成木漿，再由木漿制成紙板，經(jīng)成型，折疊制成餐具，其將消耗大量木材；另一種是紙漿模塑餐具，由植物纖維制漿（木漿與草漿或蔗渣漿，秸桿漿等按一定比例混合）一次成型生產(chǎn)，除消耗一定木材，還耗費(fèi)大量能源。紙制品成本價(jià)格是發(fā)泡PS產(chǎn)品的2-3倍。實(shí)驗(yàn)表明，在通常條件下，5個(gè)月后紙制餐盒才可完全分解，可見視覺污染并未消除。況且，可分解未必就有益于環(huán)境，因分解所產(chǎn)生的甲烷會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，而生物分

52、解所產(chǎn)生的滲漏水也會(huì)污染地下水。雖然理論上造紙廠可回收利用，但由于這種餐盒添加了防油防水劑，因此回收需添加特殊設(shè)備，經(jīng)濟(jì)上不核算，目前還沒有造紙廠愿意回收這種餐盒。降解塑料制品主要有：光降解，以添加光敏劑取得降解效果；生物降解，添加淀粉類可降解物質(zhì)，以獲得降解效果；此外還有光生物雙降解模式。降解塑料成本比發(fā)泡塑料高10%左右，且降解受空氣，陽光，水，微生物等因素影響，需1-3年的時(shí)間分解為碎片或粉末，而且有些并不能真正降解和完全被土壤吸收，其碎片在20年的時(shí)間內(nèi)，仍有50%左右的殘留量存在，因而降解塑料也面臨一個(gè)回收問題。降解塑料因其攙有降解材料而難以再利用。6.7.2 國際上有關(guān)控制白色污染

53、的政策措施 發(fā)達(dá)國家在包裝廢棄物控制方面形成法制化趨勢，各國相繼立法對包裝的再使用，回收利用和處置制定了強(qiáng)制性綜合法規(guī)。德國的“廢棄物處理法”是1972年制定的，經(jīng)4次修改后提高到一個(gè)很高的水平，特別是1986年的修正將其名稱改為廢棄物的限制及廢棄物處理法，這樣便從“怎樣處理廢棄物”的觀點(diǎn)提高到了“怎樣避免廢棄物的產(chǎn)生”為重點(diǎn)的方向。根據(jù)這個(gè)法律，1991年將關(guān)于包裝政令的適用范圍階段性地?cái)U(kuò)大到運(yùn)輸包裝物和二次包裝物，并從1993年3月開始對包括商品包裝在內(nèi)的所有包裝物生效。這個(gè)包裝令將包裝物的回收規(guī)定為義務(wù)，設(shè)定了再生循環(huán)利用的目標(biāo)，作為預(yù)期目標(biāo)1995年回收率為80%，再生循環(huán)率為64-7

54、2%。另外，在1993年3月，德國聯(lián)邦議會(huì)通過了新的廢棄物處理法。這個(gè)法律被稱作循環(huán)型經(jīng)濟(jì)廢棄物法，主張生產(chǎn)者和消費(fèi)者共同對產(chǎn)品的全過程負(fù)責(zé)，用再資源化代替簡單的廢棄物處理。荷蘭王國則規(guī)定到2000年時(shí)，包裝材料的可回收率必須達(dá)到其重量的65%，且包裝材料重量必須比96年時(shí)減輕10%。 在美國雖尚無一部全國實(shí)行的再生循環(huán)法規(guī)，但半數(shù)以上的州都制定了不同形式的再生循環(huán)規(guī)定，各地方實(shí)施的可再生循環(huán)物品的回收活動(dòng)迅猛發(fā)展。 對于主要資源依靠進(jìn)口的日本，通過再生循環(huán)的辦法有效地利用資源和能源受到國家和民眾的重視和支持，關(guān)于促進(jìn)利用再生資源的法律（簡稱再生利用法）在1991年10月得以實(shí)施。2000年修訂并更名為資源有效利用促進(jìn)法。該法為回收利用設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)和激勵(lì)措施，規(guī)定企業(yè)必須減少垃圾產(chǎn)生量，將零部件作為原材料在生產(chǎn)、分配以