【基于生命周期法的化學制漿紙對環(huán)境的影響評價實證探析12000字（論文）】

目錄PAGEIII基于生命周期法的化學制漿紙對環(huán)境的影響評價實證分析摘要造紙業(yè)是國家重點工業(yè)，眾多產業(yè)以此為基礎。但是以化學制漿法造紙工藝造成的環(huán)境污染問題十分嚴重，在可持續(xù)發(fā)展的理念下，政府和企業(yè)開始注重造紙業(yè)污染治理，尋求應對措施。本研究采取生命周期評價的方法，選擇生產1t新聞紙作為功能單位，對化學制漿法生產紙產品的備料、制漿、抄造過程進行數(shù)據(jù)收集，列出生命周期清單，利用eBalance軟件進行特征化、歸一化和加權評估。得到以下研究結果：(1)量化了基于化學制漿法制造新聞紙對不同影響類型的影響。其中對全球變暖的影響總量為2493kgCO2eq，對富營養(yǎng)化的影響總量為1.833kgPO43-eq，對酸化的影響總量為2.967kgSO2eq，可吸入顆粒物總量為0.8297kgPM2.5eq。(2)識別了關鍵流程與關鍵物質?；诨瘜W制漿法制造新聞紙的關鍵流程為制漿階段,對酸化、富營養(yǎng)化、全球變暖和可吸入顆粒物的貢獻率分別為65.3%、88.7%、65.4%、65.1%。其中全球變暖的關鍵物質為CO2，酸化的關鍵物質為SO2，可吸入顆粒物的關鍵物質為氮氧化物，富營養(yǎng)化的關鍵物質為COD。(3)識別了關鍵影響類型。全球變暖、酸化、可吸入顆粒物和富營養(yǎng)化四種影響類型的加權結果分別為0.0497、0.0084、0.0035和0.0033?；诨瘜W制漿法制造新聞紙的關鍵影響類型為全球變暖，在四種環(huán)境影響類型中占比76.5%。關鍵詞：化學制漿法；造紙業(yè)；生命周期評價；能源消耗；可持續(xù)發(fā)展目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1研究背景及意義 11.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀 21.2.1國內現(xiàn)狀 21.2.2國外現(xiàn)狀 31.3研究內容 31.4研究方法 42目標與范圍 52.1相關理論概述 52.1.1生命周期評價發(fā)展概述 52.1.2生命周期評價的局限性 52.1.3生命周期評價的意義 52.2目標與范圍的確定 62.2.1目標的確定 62.2.2系統(tǒng)范圍界定 62.3數(shù)據(jù)收集 82.4清單分析 82.4.1原料消耗 82.4.2能量消耗 82.4.3大氣污染物 92.4.4水污染物 92.4.5固體廢物 92.4.6生命周期清單 103生命周期環(huán)境影響評價 103.1特征化 103.2歸一化 133.3加權評估 143.4生命周期解釋評價 154結論和展望 174.1結論 174.2不足 174.3展望 18參考文獻 19 -PAGE7-1緒論1.1研究背景及意義造紙在人類發(fā)展的進程中發(fā)揮著無可替代的作用，是我國最重要的發(fā)明之一。時至今日，造紙業(yè)已經(jīng)發(fā)展為一個衡量國民經(jīng)濟標準的重要產業(yè)，我國造紙業(yè)規(guī)模已經(jīng)位居世界前沿，紙產品的消費與進口量也已經(jīng)超越了多數(shù)發(fā)達國家，但與此同時造紙業(yè)也存在著資源浪費和環(huán)境污染的問題，根據(jù)“十四五”規(guī)劃要求，落實可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)生產排放物全面達標，對造紙業(yè)的污染治理已經(jīng)刻不容緩。我國是重要的紙產品生產國，也是最大的紙產品消費國，造紙業(yè)支援了全國的經(jīng)濟發(fā)展，曾多次受到輕工部的表揚。紙品及相關紙品的消費總量僅次于美國，位居世界第二[1]。根據(jù)國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2007年全年產量超過100萬噸以上企業(yè)有12個[2]。雖然規(guī)模上有了顯著的提升，但化學制漿法造紙暴露的環(huán)境問題不容忽視。制漿和漂白過程中，生產原料在強氧化性試劑、強酸試劑的作用下產生了一系類污染物隨著廢液排放到附近流域[3]。雖然自然界的水體有一定的自凈作用，但在缺少廢水處理的情況下，還是會給環(huán)境帶來不小的負擔。最直接的影響是造成水體溶氧量的降低，對水域內生物的生存帶來威脅[4]。廢液中含有大量有機物，在各種微生物的作用下生成氨、亞硫酸鹽等毒害物質[5]。一些對水質要求較高的魚蝦耐受不了最終死亡，魚蝦尸體也屬于有機物，進一步擴大了這種影響，最終造成了范圍內生物數(shù)量大幅降低。造紙過程對電的消耗也十分巨大，我國能源結構中主要以煤為主要發(fā)電來源，這勢必會加重大氣污染。除了污染大氣和水體，其產生的固體廢棄物如果處理不當會污染附近土壤，影響作物生長，經(jīng)過長期堆積和雨水沖刷，會對惡化周邊生態(tài)，加劇環(huán)境污染[6]。面對日益嚴重的環(huán)境問題政府采取了相應的政策，制定了全世界最為嚴格的污染物治理標準，產能落后、工藝落后的小型造紙廠被強制關閉，積極開展相關的研究工作，改良技術工藝，提高治理能力。在實踐中摸索出了一系列技術方法，通過化學制漿黒液堿回收技術、膜分離廢水處理技術、固體廢棄物處理技術對造紙污染進行全方位處理。現(xiàn)在，造紙業(yè)正努力朝著增產減污的方向前行，根據(jù)《第二次全國污染源普查公報》發(fā)布會的數(shù)據(jù)，造紙行業(yè)已經(jīng)不是水污染最嚴重的企業(yè)，在節(jié)能減排方面也取得了不錯的成績[7]。造紙工藝主要有機械制漿法、無堿木漿造紙方法、化學制漿法。在現(xiàn)代化造紙工業(yè)中主要是采用化學制漿方法造紙，但此方法有很大的弊端，在生產過程產生的大量廢液中含有多種化學試劑會極大地影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，損害人們的身體健康。另一方面，處理污水的工藝較為復雜，成本也相對較高。鑒于化學法制漿造紙應用的廣泛性以及污染的嚴重性。本研究將對基于化學制漿法制造新聞紙的生產過程進行生命周期研究，尋找關鍵物質以及關鍵環(huán)節(jié)，為降低環(huán)境成本，節(jié)約能源，提高資源利用率提供改進方向，以達到可持續(xù)發(fā)展的目的。1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國內現(xiàn)狀早期，各地根據(jù)當?shù)靥厣弥褡拥仍牧咸岣吡水a量，降低了費用，使得紙產品有了一定程度的普及。但生產規(guī)模受到手工業(yè)的限制，因此沒有帶來環(huán)境問題。隨著近幾十年的發(fā)展，造紙業(yè)規(guī)模得到充分的擴張，面對大量的消費需求，各地造紙企業(yè)擴大生產，更新設備，完成了現(xiàn)代造紙業(yè)的轉型，部分企業(yè)已邁入世界一流水平，中國一躍成為造紙業(yè)大國。隨之而來的是造紙業(yè)巨大的能源消耗，尤其是水能源消耗引起的一系列環(huán)境問題。為了更好的實現(xiàn)紙產品清潔化生產，國內學者開始嘗試將LCA思想應用到紙產品的生產中。楊冬璐通過實地測量、收集數(shù)據(jù)，對四種常見紙產品的進行生命周期評價，在經(jīng)濟和環(huán)境層面給出了相應的建議。得到的結論是瓦楞紙板是四種類型中對環(huán)境影響最小的，原料的選擇上采取廢紙能降低環(huán)境負荷，改變能源結構也可以減少污染物的排放[10]。葛振香對山東省的造紙業(yè)情況進行了調查，選擇當?shù)貎煞N造紙工藝進行全生命周期評價。在比較結果中，脫墨漿造紙工藝更優(yōu)[11]。周婷針對秸稈造紙展開相關研究，分析了泉林紙業(yè)的生產過程[12]。李夢婷基于勁嘉股份有限公司的實測數(shù)據(jù)，對折疊紙盒開展生命周期評價，提出具體的改進方案。研究均指出制漿過程是主要的污染來源，這也是改善造紙業(yè)污染情況的切入點[13]。1.2.2國外現(xiàn)狀西方的造紙技術主要是由中國傳入，在工業(yè)革命時期，造紙業(yè)在機器的幫助下開始快速擴張，相較于原始的人工生產，效率有了極大地提高。與此同時出現(xiàn)的環(huán)境問題得到了各國的重視，開始發(fā)展廢紙的利用，經(jīng)過不斷地努力，各國的廢紙利用率逐步上升，其中最高的為丹麥，廢紙利用率達到97%。除此之外，各大型造紙企業(yè)紛紛建立自己的原材料林業(yè)基地，研究新型造紙技術，其中英國公司發(fā)明的中型脫墨技術對全球造紙業(yè)都產生了十分重要的影響。西方國家造紙業(yè)的高產能、低污染離不開學者進行的大量LCA研究。BradenD等人對廢紙漿再生產箱板紙進行了生命周期評價，得出結論：生產過程對酸性化、資源消耗、富營養(yǎng)化、全球變暖、人體毒性等影響類型有潛在影響；處理高濃度污染物，需要消耗大量能量和水資源[14]。IsabelaS等人采用LCA法對書寫紙的生產過程進行了分析，結果說明減少電力消耗和優(yōu)化運輸環(huán)節(jié)可以減少潛在環(huán)境影響[15]。AnnaF等人使用投出產出法對四種造紙原料纖維進行了比較分析，研究結果表明，廢紙是比蔗渣和紡織品更好的造紙原料纖維[16]。SotoodehniaP對廢紙再生生物乙醇、廢紙回收和廢紙?zhí)盥襁M行了生命周期比較分析，分析結果表明，生物乙醇制造方案可降低溫室氣體排放，帶來能源回收效益，減少潛在環(huán)境污染[17]。1.3研究內容本文利用生命周期評價方法（LCA）對化學制漿法生產紙產品的生產過程進行研究分析。紙產品根據(jù)不同用途和不同生產原料分為眾多不同類型，首先確定研究對象為較為常見的新聞紙，降低數(shù)據(jù)收集難度。通過查閱文獻，了解化學制漿法的主要流程，獲取各環(huán)節(jié)的原料消耗、能量消耗以及三類污染物排放情況的數(shù)據(jù)，列出清單，對數(shù)據(jù)進行特征化分析以及各環(huán)節(jié)對環(huán)境類型的貢獻比，找到靈敏度最高的影響因素和主要消耗、排放環(huán)節(jié)，針對這些問題尋找切實可行的對策方法，以促進我國造紙業(yè)的綠色清潔可持續(xù)發(fā)展。1.4研究方法生命周期評價（LCA）是系統(tǒng)化定量描述一種產品從原料采集到運輸，直至最后報廢回收的整個相關過程[8]。從而評價這個過程中的消耗與排放對環(huán)境的影響，進而發(fā)現(xiàn)問題，降低對環(huán)境的負面影響。具體的流程主要分為目標與范圍的定義、清單分析、影響評價、生命周期評價結果解釋幾個部分。需要說明的是，在產品從搖籃到墳墓的整個過程中涉及到多個影響因素。在數(shù)據(jù)的獲取方面造成一定困難，使得部分計算分析的過程無法開展，進而對研究結果產生不可避免的偏差。因此本文基于實際情況，選取從工廠大門到工廠大門的生產過程進行研究，對于不確定性較強的運輸、銷售、回收處理等環(huán)節(jié)均不做考慮，從而確定研究結果的客觀性及科學性。具體的研究路徑如圖1-1所示。另外，本研究選用的數(shù)據(jù)分析軟件為億科環(huán)境科技有限公司開發(fā)的eBalance軟件，完全由我國科研人員獨立開發(fā)設計，填補了我國生命周期評價軟件領域的空白[9]。相較于國際上目前較為流行的Simapro軟件與Gabi軟件，eBalance軟件更能針對國內的實際情況，具有一定的本土化優(yōu)勢，同時在操作上也更加便捷，適合初學者使用。圖1-1研究技術路線

2目標與范圍2.1相關理論概述2.1.1生命周期評價發(fā)展概述隨著發(fā)展的不斷深入，人們開始對環(huán)境問題投入越來越多的關注。面對工業(yè)化帶來的滿目瘡痍，各方提出了多種應對措施和防范對策，從末端排放控制到過程監(jiān)管再到產品全程管理，逐步發(fā)展為現(xiàn)在被廣泛使用的生命周期評價體系，此方法最早是美國中西部研究所為分析研究可口可樂公司兩種包裝而提出的定量化方案[18]。通過實際的應用效果，證明了該方法的科學可行性，之后世界環(huán)境毒理所與化學學會對該方法進行了明確的定義：LCA是評價一個產品系統(tǒng)生命周期整個階段—從原材料的提取加工，到產品生產、包裝、市場營銷、使用、再使用和產品維護、直至再循環(huán)和最終廢物處理—的環(huán)境影響工具[19]。生命周期理論開始受到各地企業(yè)和研究人員的重視，相關的標準也隨之建立，研究范圍從最初的包裝材料向建筑材料，化學品等多領域發(fā)展[20]。政府為了更好對環(huán)境進行監(jiān)控、管理，推行了一系列強制措施，進一步促進了LCA的普及與應用，加快了標準的統(tǒng)一。時至今日，生命周期評價的理論與標準模型已經(jīng)比較成熟，對生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展起到了積極作用。2.1.2生命周期評價的局限性盡管目前生命周期評價的理論框架已經(jīng)十分清晰，但其中至關重要的環(huán)節(jié)—數(shù)據(jù)收集存在著極大的障礙與偶然性。在實際生產過程中，企業(yè)不會對全部數(shù)據(jù)進行保存整理，因商業(yè)機密的緣故不會對數(shù)據(jù)進行公布；一些研究對象的生產過程較為復雜，牽涉的環(huán)節(jié)較多，這也會給數(shù)據(jù)帶來誤差。從我國的基本情況來看，目前主流的生命周期評價國際標準還不能完全適用于國內的造紙領域，如果能針對本土造紙業(yè)的造紙工藝與能源使用情況建立自己的數(shù)據(jù)庫，評價結果將會更有參考價值，對整改對策更有指導意義。2.1.3生命周期評價的意義通過對產品的全程跟蹤分析，可以得出對不同環(huán)境類型的影響，清楚流程中各環(huán)節(jié)對環(huán)境影響的差異。這使得企業(yè)在追求生態(tài)友好與低污染、低排放的生產目標中找到方向，調整治理措施，在靈敏度較高的影響因素上加大技術升級與廢物回收處理的力度；政府在宏觀的管控上也有了參考依據(jù)，對于具體環(huán)節(jié)設置具體的標準，促進生產轉型，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；個人通過這種方法可以了解產品對環(huán)境的負擔情況，改變消費結構，減輕資源壓力，倒逼企業(yè)升級，調整生產方向，達成人與自然和諧發(fā)展。2.2目標與范圍的確定對于化學制漿法生產紙產品開展相關生命周期評價的研究，必須要明確研究的目標與范圍。研究目的需要對研究主體、所使用的數(shù)據(jù)、開展的深度、研究結果將做出何種決策進行具體的闡述。根據(jù)研究的目的合適的選取功能單位以及系統(tǒng)邊界，功能單位是開展生命周期評價的重要基礎，為進入生命周期評價的相關輸入和輸出提供參考，以保證研究結果的可比較性和量化分析，定義所要研究的產品系統(tǒng)邊界應根據(jù)國際標準化組織的規(guī)定涵蓋研究范圍內的所有單元，對數(shù)據(jù)來源要求、提出的假設及限制性條件等等做出詳細定義，確保實際研究結果的深度和廣度符合預期目標。2.2.1目標的確定（1）以基于化學法制漿制造的新聞紙為研究對象，了解化學制漿法的主要流程，獲取備料、制漿、抄造環(huán)節(jié)的原料消耗、能量消耗以及三類污染物排放情況的數(shù)據(jù)，列出生命周期清單。（2）對數(shù)據(jù)進行特征化分析以及各環(huán)節(jié)對環(huán)境類型的貢獻比，找到靈敏度最高的影響因素和主要消耗、排放環(huán)節(jié)，確定造紙行業(yè)需主要限制的污染物和重點改治的生產環(huán)節(jié)，以促進我國造紙業(yè)的綠色清潔可持續(xù)發(fā)展。2.2.2系統(tǒng)范圍界定（1）確定功能單位參考國內外相關的研究文獻，一般關于紙產品生命周期評價以1t紙產品作為功能單位進行研究。同時為量化的表示出來輸入值（能量或資源的消耗)與輸出值(廢氣、廢水排放、和廢物產生），本文研究選擇功能單位為一噸新聞紙。（2）系統(tǒng)邊界在一般情況下，紙產品LCA研究中產品的完整生命周期包括原材料獲取加工、產品生產、運輸、銷售以及廢棄物回收處理的過程。但是考慮到全過程中采取方式的多樣性導致數(shù)據(jù)龐雜難以獲取，數(shù)據(jù)質量難以保證，結合紙產品生命周期過程的實際情況，本研究主要針對化學制漿法造紙工藝生產紙產品生命周期中的備料過程、制漿過程、抄造過程中的資源、能源消耗和環(huán)境消耗進行生命周期評價。對于原材料加工獲取、原材料運輸，產品的運輸、銷售、使用、回收等過程的能源消耗本文不做研究。另外，與紙產品生產相關的硬件設備、廠房建設、生活設施等方面的環(huán)境影響，能量與化學品的用量小于系統(tǒng)用量1%的部分，對紙產品生產的影響很小因此不計入系統(tǒng)邊界內[21]。綜上所述得到紙產品生命周期系統(tǒng)邊界示意圖2-1。備料選擇有利于后續(xù)廢水處理的濕法備料，工藝流程主要有切割，除塵，洗草，脫水螺旋四個步驟；制漿過程因木料組織結構緊密，所以選擇脫木素效果較好的硫酸鹽法進行制漿，制漿過程主要有蒸煮，篩選凈化，漂白三個階段，選擇硫酸鹽蒸煮法和Ф700×7000的橫管式連續(xù)蒸煮器，配合濕法備料以達到最佳效果，用堿量為24%（其中圖2-1化學法制漿生產紙產品生命周期系統(tǒng)邊界氫氧化鈉20%，硫化鈉4%），150℃高溫下加熱3小時。使用離心分離的方法來篩選凈化蒸煮處理后的粗漿，選擇過氧化氫作為漂白劑；抄造過程首先經(jīng)過打漿機使紙漿中纖維的排列和分布符合抄紙機所需要的特性，將經(jīng)過打漿處理的紙漿的送入抄紙機，紙漿通過抄紙機的網(wǎng)部脫水，然后通過壓榨部改變紙的表面性質，最后送入干燥部干燥得到成品紙。2.3數(shù)據(jù)收集為了保證數(shù)據(jù)的科學有效性，確保LCA分析結果可靠，根據(jù)選取的1t新聞紙為功能單位展開數(shù)據(jù)收集。具體的數(shù)據(jù)收集來源有以下幾個方面：（1）企業(yè)生產報表以及行業(yè)報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：包括其生產過程的原始記錄數(shù)據(jù)以及相關統(tǒng)計報告中提供的數(shù)據(jù)（2）環(huán)境評估報告（3）eBalance生命周期評價數(shù)據(jù)庫2.4清單分析2.4.1原料消耗造紙原料來源比較豐富，主要包括植物纖維和非植物纖維兩大類。一般情況企業(yè)通常使用植物纖維作為原材料進行生產，具體有樹木類、草類、韌皮纖維類、種毛纖維類、廢紙纖維類[22]。本研究選取最常見的木材作為原料。數(shù)據(jù)見表2-1所示：表2-1原料消耗種類林木雙氧水硫化鈉氫氧化鈉硫酸消耗量1381.7kg6kg1kg18kg12kg2.4.2能量消耗化學法制漿可以使原料的適應性大大提高，從而幫助制漿廠擴大生產規(guī)模[23]。但同時純化學法制漿存在一些明顯的弊端，比如化學藥品消耗量大、設備投資高，尤其是能耗方面，對環(huán)境產生了較大的負擔?；瘜W法造紙過程中，蒸煮是其中最為關鍵的一個處理環(huán)節(jié)，也是對能量消耗較大的一個環(huán)節(jié)，使用不同的化學藥劑和蒸煮設備對能耗均有一定影響[24]，常見的設備有蒸球立式蒸煮鍋和管式連續(xù)蒸煮器。近代工藝為節(jié)約木材、提高紙漿得率，逐步向少污染或無污染的制漿目標發(fā)展。研發(fā)出改良硫酸鹽法的技術，提高了2%左右的紙漿得率，降低化工原料用量而且縮短了蒸煮時間從而降低能耗[25]。關于現(xiàn)代工藝能耗的詳細數(shù)據(jù)見表2-2所示：表2-2能量消耗水煤備料0.29m32.92kg制漿26.56m36.17kg抄造6.78m3458.13kg合計38.52m3535.06kg2.4.3大氣污染物顆粒物和有害氣體是大氣污染的主要因素，這些給大氣污染的防控與治理造成很大的困難，溫室氣體會對環(huán)境帶來負面影響，有毒有害氣體會嚴重危害人的身體健康，控制降低造紙業(yè)的氣體污染排放尤為重要。由于添加化學試劑種類繁雜，產生污染物類型也相對較多，其中占比較大的主要有溫室氣體（如二氧化碳、甲烷、二氧化氮）、產生惡臭氣味的硫化物以及生產過程中煤燃燒導致的懸浮顆粒物[26]。具體數(shù)據(jù)如表2-3所示：表2-3大氣污染物排放量大氣污染物顆粒物CO2SO2NOx總計0.9257kg2493kg1.98kg1.41kg2.4.4水污染物造紙業(yè)對水資源消耗巨大，生產過程中加入的化學原料以及細小的纖維和填料等溶解、混雜在水中，產生了大量的工業(yè)廢水?；瘜W制漿法的水污染主要來源于蒸煮過程中產生的廢液、洗漿漂白過程中產生的中段水、抄紙工序中產生的白水[27]。相較于機械制漿法和化學機械制漿法，化學制漿法對環(huán)境的水污染更加嚴重，機械漿得率較高,因而污染物的產生量較少?；瘜W機械制漿采用的是兩步制漿法,污染物的排放負荷比化學制漿過程少得多[28]。化學法制漿的水污染數(shù)據(jù)如表2-4所示：階段CODcrBOD5TSPSS備料0.1kg1.1kg0.9kg0.2kg制漿69.4kg45.8kg31.9kg抄造7.1kg4.6kg2.7kg總計76.6kg51.5kg0.9kg34.8kg表2-4水污染物排放量2.4.5固體廢物造紙工業(yè)外排的固體廢物具體包括：（1）備料車間的樹皮、木屑和草末等；（2）造紙車間的纖維、細小纖維和填料等；（3）堿回收車間的白泥、綠泥；（4）動力鍋爐的灰渣；（5）廢水處理系統(tǒng)的污泥[29]，如表2-5所示：表2-5固體廢物排放量固體廢物一般固體廢棄物工業(yè)危險廢棄物排放量213kg0.19kg2.4.6生命周期清單綜上所述，將化學法生產紙產品的原料消耗、能量消耗、三類物染污數(shù)據(jù)總結為清單，見表2-6所示：表2-6生命周期清單清單種類單位總計原料木材kg1381.7雙氧水kg6硫化鈉kg1氫氧化鈉kg18硫酸kg12能量水m338.52標準煤kg535.06大氣污染物顆粒物kg0.9257CO2kg2493SO2kg1.98NOxkg1.41水污染物CODcrkg76.6BOD5kg51.5TSPkg0.9SSkg34.8固體廢物一般固體廢棄物kg213工業(yè)危險廢棄物kg0.19

3生命周期環(huán)境影響評價3.1特征化生命周期環(huán)境影響評價的特征化處理模型種類很多，較為通用的有ISCP2009、IPCC2006、CML2002、IMPAC2002、EDIP2003等[30]。全球變暖選擇IPCC2007,富營養(yǎng)化和酸化選擇CML2002，可吸入顆粒物選擇IMPACT2002+，詳細數(shù)據(jù)如表3-1。參考前人的研究情況以及生命周期清單的數(shù)據(jù)情況，選擇適合本研究的四種環(huán)境影響類型，分別是：全球變暖、富營養(yǎng)化、酸化、可吸入顆粒物。使用eBalance軟件建立流程圖，將總結整理的數(shù)據(jù)清單輸入到eBalance軟件中，得到計算分析后的特征化結果，如表3-2。生命周期影響評價過程包含環(huán)境類別及類別指標的選擇、分類、特征化、歸一化和加權等環(huán)節(jié)[31]，由于加權過程中的權重選擇具有有較大主觀性和不確定性，使得分析過程缺少客觀科學性，很容易產生偏差較大的結果。為了避免這種影響本文選擇可持續(xù)性消費與生產所2009年制定的規(guī)則進行加權評估。這樣做有利于使輸出結果具有量化的可比較性。具體的各種過程對環(huán)境影響參考表3-3。四種環(huán)境影響類型中，各物質對環(huán)境的影響的貢獻分析，如圖（3-1）-（3-4）。表3-1環(huán)境類型分類和特征化因子環(huán)境影響類型基準物質污染物類型特征化因子全球變暖CO2CO21富營養(yǎng)化PO43-CODcr0.022NOx0.13酸化SO2SO21NOx0.7可吸入顆粒物PM2.5PM100.536NOx0.127SO20.078表3-2化法制漿過程特征化分析結果環(huán)境影響類型總計全球變暖2493kgCO2eq富營養(yǎng)化1.833kgPO43-eq酸化2.967kgSO2eq可吸入無機物0.8297kgPM2.5eq表3-3各種過程對四種環(huán)境類型影響過程酸化富營養(yǎng)化全球變暖可吸入顆粒物備料2.5%1.5%2.2%2.5%制漿65.3%88.7%65.4%65.1%抄造32.2%9.8%32.4%32.4%圖3-1新聞紙各生產過程主要物質對酸化的影響如圖3-1，酸化的關鍵物質為SO2。在對酸化的貢獻中：備料過程占2.5%，抄造階段占32.2%，制漿階段占65.3%?？梢娝峄年P鍵流程在于制漿階段，制漿階段需要消耗大量能源，而我國能源結構主要以燃煤為主，從而對酸化帶來了一定影響。如圖3-2，對于富營養(yǎng)化的關鍵物質為COD。備料過程的貢獻度占1.5%，抄造階段占9.8%，制漿階段占88.7%，可見富營養(yǎng)化的主要影響過程為制漿過程，其次為抄造過程。制漿過程的主要影響物質為化學需氧量和氮氧化物，抄造過程的主要影響物質為化學需氧量。雖然富營養(yǎng)化對環(huán)境的影響相對其他影響類型較小，但是不可忽略。如圖3-3，關于全球變暖，備料過程的貢獻度占2.2%，抄造階段占32.4%，制漿階段占65.4%，可以得出全球變暖環(huán)境影響的主要來源是制漿過程。關鍵物質是CO2。針對降低對全球變暖的影響這一問題，應尋找對策以加強對CO2排放的控制。如圖3-4，在對可吸入顆粒物的貢獻中，備料過程占2.5%，抄造階段占32.4%，制漿階段占65.1%。其關鍵物質為氮氧化物，在三個過程中對環(huán)境影響均占比最高。圖3-2新聞紙各生產過程主要物質對富營養(yǎng)化的影響圖3-3新聞紙各生產過程主要物質對全球變暖的影響3.2歸一化本文通過對生命周期清單數(shù)據(jù)的特征化已經(jīng)能得出了各個單元過程中的四種影響類型下的特征值：全球變暖的影響總量為2493kgCO2eq，對富營養(yǎng)化的影響總量為1.833kgPO43-eq，對酸化的影響總量為2.967kgSO2eq，可吸入顆粒物總量為0.8297kgPM2.5eq。為了統(tǒng)一單位，需要對特征化后的數(shù)據(jù)設定標準，進行歸一化。圖3-4新聞紙各生產過程主要物質對可吸入顆粒物影響歸一化結果如表3-4所示。根據(jù)表中計算結果顯示，全球變暖，富營養(yǎng)化，酸化，可吸入顆粒物的標準影響潛值為0.286、0.030、0.082、0.046。表3-4不同環(huán)境影響特征化總量的標準影響潛值影響類型特征化總量歸一化基準標準影響潛值全球變暖2493kgCO2eq87000.286富營養(yǎng)化1.833kgPO43-eq610.030酸化2.967kgSO2eq360.082可吸入顆粒物0.8297kgPM2.5eq180.0463.3加權評估在歸一化后，為比較全球變暖、酸化、可吸入顆粒物、富營養(yǎng)化對環(huán)境影響大小，還需要將不同環(huán)境影響類型進行加權評估。根據(jù)專家調查法，本次研究選擇可持續(xù)性消費與生產所2009年制定的規(guī)則進行加權評估。計算結果如表3-5所示。根據(jù)表中所得加權結果可知，在備料、制漿、抄造三個過程中，全球變暖對環(huán)境的影響最大，加權結果為0.0497。其次是酸化以及可吸入顆粒物，加權結果分別為0.0084、0.0035，富營養(yǎng)化加權數(shù)值最小，只有0.0033。3.4生命周期解釋評價從清單中可以看出，每生產1t新聞紙，會消耗1381.7kg木材，同時對化學試劑的表3-5不同環(huán)境影響加權評估結果影響類型影響潛值權重因子加權結果全球變暖0.2860.1740.0497富營養(yǎng)化0.0300.1120.0033酸化0.0820.1030.0084可吸入顆粒物0.0460.1010.0035需求量分別為雙氧水6kg、硫化鈉1kg、氫氧化鈉18kg、硫酸12kg。需要說明的是，化學制漿法又細分為很多種不同的方法，如石灰法、亞硫酸銨法等。而本研究針對的是目前相對使用較為廣泛的硫酸鹽法，上述數(shù)據(jù)為基于此制漿方法生產紙產品的數(shù)據(jù)。造紙業(yè)是傳統(tǒng)的水消耗最大的輕工業(yè)之一，其只在制漿階段每功能單位就會使用26.56m3，全過程總計使用38.52m3。巨大的耗水量帶來嚴重的水污染問題。同樣的，最大的污染源頭來自于化學制漿過程，占全部水污染排放的80%以上。對煤的需求量為每功能單位535.06kg，主要消耗在蒸煮階段。煤的燃燒會產生一定的大氣污染，其中污染物物類型主要分為懸浮顆粒物、溫室氣體以及硫化物，排放最多的為CO2，共計2493kg。由于CO2以及硫化物主要為燃煤供能所產生。同時，制漿和抄造兩個階段為主要能源消耗階段，所以上述氣體也主要來源于制漿、備料兩大階段。除了水污染和大氣污染，生產過程還會產生一些工業(yè)廢料其中一般固體廢棄物占99.91%，危險廢棄物占0.09%。通過eBalance軟件進行特征化，歸一化以及加權評估。結果顯示，全球變暖的影響總量為2493kgCO2eq，對富營養(yǎng)化的影響總量為1.833kgPO43-eq，對酸化的影響總量為2.967kgSO2eq，可吸入顆粒物總量為0.8297kgPM2.5eq。從加權結果來看，全球變暖的數(shù)值總量最大為0.0497，其次是酸化數(shù)值為0.0084，為全球變暖的16.9%?？晌腩w粒物的總量為0.0035。而富營養(yǎng)化的總量為0.0033。是全球變暖的6.6%。因此關鍵問題是降低對全球變暖這一環(huán)境類型的影響，同時加強對酸化和可吸入顆粒物影響的控制。從表3-2可以看出，化學制漿法生產紙產品對四種環(huán)境類型均產生一定影響。從表3-3得出在研究范圍內的備料、制漿、抄造三個過程中對環(huán)境影響最小的是備料階段，對環(huán)境影響最大的階段是制漿階段。在對四種環(huán)境類型影響中的貢獻率分別為酸化65.3%，富營養(yǎng)化88.7%，全球變暖65.4%，可吸入顆粒物65.1%。造成制漿過程對四種環(huán)境類型影響最大的原因首先是其蒸煮環(huán)節(jié)需要保持150攝氏度左右的高溫，持續(xù)時間為3小時；其次是其需要加入大量化學藥劑，主要為堿類化學品。高能源消耗和高化學原料消耗導致其成為環(huán)境影響的關鍵環(huán)節(jié)。酸化的主要影響物質為SO2和NOX。在對酸化的貢獻中：備料過程占2.5%，抄造階段占32.2%，制漿階段占65.3%?？梢娝峄年P鍵流程在于制漿階段，制漿階段需要消耗大量能源，而我國能源結構主要以燃煤為主，從而對酸化帶來了一定影響。在對可吸入顆粒物的貢獻中，備料過程占2.5%，抄造階段占32.4%，制漿階段占65.1%。其主要影響物質為氮氧化物，在三個過程中對環(huán)境影響均占比最高。全球變暖的影響因子為CO2、CH4和CO，但是CH4和CO對其影響很小，可以忽略，關鍵物質為CO2。關于全球變暖，備料過程的貢獻度占2.2%，抄造階段占32.4%，制漿階段占65.4%，可以得出全球變暖環(huán)境影響的主要來源是制漿過程。而造成影響的主要物質是CO2。針對降低對全球變暖的影響這一問題，應尋找對策重點加強對CO2排放的控制。對于富營養(yǎng)化的主要影響物質為COD和NOX。備料過程的貢獻度占1.5%，抄造階段占9.8%，制漿階段占88.7%，可見富營養(yǎng)化的主要影響過程為制漿過程，其次為抄造過程。制漿過程的主要影響物質為化學需氧量和氮氧化物，抄造過程的主要影響物質為化學需氧量。雖然富營養(yǎng)化對環(huán)境的影響相對其他影響類型較小，但是不可忽略。

4結論和展望4.1結論造紙業(yè)是國家重點工業(yè)，眾多產業(yè)以此為基礎。但是其造成的環(huán)境污染問題也十分嚴重，在可持續(xù)發(fā)展的理念下，政府和企業(yè)開始注重造紙業(yè)污染治理，尋求應對措施。本研究采取生命周期評價的方法，選擇生產1t新聞紙作為功能單位，通過參考各單位生產報表以及行業(yè)報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；環(huán)境評估報告；eBalance生命周期評價數(shù)據(jù)庫，對化學制漿法生產紙產品的備料、制漿、抄造過程進行數(shù)據(jù)收集，利用軟件進行數(shù)據(jù)分析，得到以下結果。(1)制作生命周期清單。采用硫酸鹽法制漿的造紙過程總計消耗木材1381.7kg、水資源38.52m3。對煤的需求量為每功能單位535.06kg，主要消耗在蒸煮階段。在污染物排放方面，大氣污染物類型主要分為懸浮顆粒物、溫室氣體以及硫化物，排放最多的為CO2，共計2493kg。由于CO2以及硫化物主要為燃煤供能所產生。同時，制漿和抄造兩個階段為主要能源消耗階段，所以上述氣體也主要來源于制漿、備料兩大階段。水污染各類排放共計163.8kg。生產過程還會產生一些工業(yè)廢料其中一般固體廢棄物占99.91%，危險廢棄物占0.09%。(2)計算量化基于化學制漿法制造新聞紙對環(huán)境的影響。使用eBalance軟件建立流程圖，將總結整理的數(shù)據(jù)清單輸入到eBalance軟件中，得到計算分析后的特征化結果。全球變暖特征化總量2493kgCO2eq，富營養(yǎng)化特征化總量1.833kgPO43-eq，酸化特征化總量2.967kgSO2eq，可吸入顆粒物特征化總量0.8297kgPM2.5eq。(3)識別了關鍵流程與關鍵物質。從分析結果來看，化學制漿法生產紙產品對四種環(huán)境類型均產生一定影響。在研究范圍內的備料、制漿、抄造三個過程中對環(huán)境影響最小的是備料階段，對環(huán)境影響最大的階段是制漿階段，在對四種環(huán)境類型影響中的貢獻率分別為酸化65.3%，富營養(yǎng)化88.7%，全球變暖65.4%，可吸入顆粒物65.1%。造成制漿過程對四種環(huán)境類型影響最大的原因首先是其蒸煮環(huán)節(jié)需要保持150攝氏度左右的高溫，持續(xù)時間為3小時；其次是其需要加入大量化學藥劑，主要為堿類化學品。高能源消耗和高化學原料消耗導致其成為環(huán)境影響的關鍵環(huán)節(jié)。這說明想要改善污染現(xiàn)狀需要加強對制漿階段的研究與整改。其中全球變暖的關鍵物質為CO2，酸化的關鍵物質為SO2，可吸入顆粒物的關鍵物質為氮氧化物，富營養(yǎng)化的關鍵物質為COD。(4)識別了關鍵影響類型。全球變暖、酸化、可吸入顆粒物和富營養(yǎng)化四種影響類型的加權結果分別為0.0497、0.0084、0.0035和0.0033。基于化學制漿法制造新聞紙的關鍵影響類型為全球變暖，在四種環(huán)境影響類型中占比76.5%。4.2不足由于實際條件的限制，本研究存在一些不足之處。在數(shù)據(jù)收集方面沒有深入到生產一線調查，僅依靠查閱相關文獻以及前人的研究，難以保證數(shù)據(jù)的時效性和準確性。對研究結果不免會產生一定的偏差。在研究目標與范圍上，本文因數(shù)據(jù)缺失，在確保結果有效性的前提下僅對造紙的備料、制漿、抄造三個過程進行了評價，沒能立足全生命周期。希望后續(xù)能進行其他過程的研究，對本文做出補充。4.3展望我國造紙業(yè)污染問題整體上已經(jīng)有了很大改觀，然而個別地區(qū)還存在一些工藝落后，產能不足的情況。這需要當?shù)卣o與一定幫扶與引導，將LCA思想結合到實際生產中，對當?shù)刂饕埉a品類型和工藝展開生命周期評價工作，建立完備的數(shù)據(jù)庫，給企業(yè)提供新的發(fā)展方向，從而營造一個良好的生態(tài)環(huán)境，最終實現(xiàn)造紙業(yè)整體的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻參考文獻ADDINEN.REFLIST[1]張利波，彭金輝，張世敏．煙稈廢料綜合利用技術的現(xiàn)狀[J]．農業(yè)資源與環(huán)境學報，2002：34-35．[2]高靜靜．解讀“國昌天宇”—我國造紙業(yè)現(xiàn)狀分析及未來發(fā)展趨勢[J]．今日中國論壇2016：43-45．[3]ADDINEN.REFLIST李春庭．煙稈制漿造紙的探討[J]．紙和造紙，1992：21-22．[4]李洪法，宋明信，陳松濤．秸稈制漿造紙過程中的循環(huán)利用方法[J]．紙和造紙，2010：15-22．[5]劉軍鈦．我國造紙工業(yè)60年變遷及發(fā)展趨勢[J]．造紙化學品，2010（05）：22-26．[6]王飛兒，陳英旭．生命周期評價研究進展[J]．環(huán)境污染與防治，2001（05）：45-48．[7]陳舒婷，龔卓炫．生命周期評價研究方法與展望[J]．廣東化工，2018，45（22）：67-68．[8]張盆．用生命周期評價化學、機械和生物制漿方法可持續(xù)性發(fā)展特點[J]．國際造紙，2006（04）：17-21．[9]孫啟宏，范與華．國外生命周期評價（LCA）研究綜述[J]．標準科學，2000：24-25．[10]楊冬璐．典型再生紙產品的生命周期環(huán)境與經(jīng)濟影響評價[D]．沈陽：山東大學，2019：11-18．[11]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，2017：31-33．[12]周婷．基于生命周期評價的秸稈造紙環(huán)境影響研究[D]．南京：南京農業(yè)大學，2013：3-12．[13]李夢婷．折疊紙盒的生命周