【文章內(nèi)容簡介】 及結(jié)果闡釋，： 生命周期評估步驟 Life cycle assessment procedure。 一般需要先確定LCA的評價目標，然后根據(jù)評價目標來界定研究對象的功能、功能單位、系統(tǒng)邊界、環(huán)境影響類型等等，這些工作隨研究目標的不同變化很大，沒有一個固定的模式可以套用，但必須要反映出資料收集和影響分析的根本方向。另外，此研究是一個反復的過程，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和信息，可能修正最初設(shè)定的范圍來滿足研究的目標。在某些情況下，由于某種沒有預見到的限制條件、障礙或其它信息，研究目標本身也可能需要修正。 清單分析的任務(wù)是收集數(shù)據(jù)，并通過一些計算給出該產(chǎn)品系統(tǒng)各種輸入輸出，作為下一步影響評價的依據(jù)。輸入的資源包括物料和能源，輸出的除了產(chǎn)品外，還有向大氣、水和土壤的排放。在計算能源時要考慮使用的各種形式的燃料和電力、能源的轉(zhuǎn)化和分配效率以及與該能源相關(guān)的輸入輸出。 影響評價是是生命周期評價(LCA)的核心內(nèi)容，也是難度最大的部分。它是對清單階段所辨識出來的環(huán)境負荷影響進行定量和(或)定性的描述和評價。這種評價應(yīng)考慮對生態(tài)系統(tǒng)、人體健康以及其他方面的影響。影響評價目前正處于概念化階段，還沒有一個達成共識的方法。ISO、SETAC和英國EPA都傾向于把影響評價定為一個。三步走。的模型，這三步是：影響分類（Classify)、特征化（Characterization)和量化(Valuation)。影響分類是將從清單分析中得來數(shù)據(jù)歸到不同的環(huán)境影響類型。影響類型通常包括資源耗竭、生態(tài)影響和人類健康三個大類。在每個大類下又包含有許多亞類，如在生態(tài)影響這一大類下包含有全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、光化學煙霧、水體富營養(yǎng)化、淤泥、水中廢物、棲息地改變、土壤致密性、離子輻射和噪音等亞類。另外，一種具體類型可能會同時具有直接和間接兩種影響效應(yīng)。生命周期各階段所使用的物質(zhì)和能量以及排放的污染物經(jīng)分類整理后，可作為脅迫因子。在定義具體影響類型時，應(yīng)該關(guān)注相關(guān)的環(huán)境過程，這樣有利于盡可能地根據(jù)這些過程的科學知識來進行影響評價。 特征化即按照影響類型建立清單數(shù)據(jù)模型。特征化是分析與定量中的一步，這里可能將每一種影響大類中不同影響類型匯總，但必須以環(huán)境過程的有關(guān)科學知識為基礎(chǔ)。它所開發(fā)的模型將LC l提供的數(shù)據(jù)和其它輔助數(shù)據(jù)， 轉(zhuǎn)譯成描述影響的敘詞(Descriptor)，如：影響全球變暖潛力的因子有CO，、COCH。等溫室氣體，通常采用CO2作為標準對其它因子進行歸并，最終用CO2表示全球變暖影響大小。即對清單分析中所獲得的數(shù)據(jù)進行文字表述，以便于對分類中選定的應(yīng)激因子進行評價。目前國際上使用的特征化模型主要有：負荷模型、當量模型、固有的化學特征模型、總體暴露（Exposure)一一效應(yīng)模型、點源(site—specific)暴露一一效應(yīng)模型。特征化階段的更進一步發(fā)展指對其一給定區(qū)域的實際影響量進行歸一化，這樣做是為了增加不同影響類型數(shù)據(jù)的可比性，然后為下一步的量化評價提供依據(jù)。量化即加權(quán)，在特定情況下，且僅當有意義時，將結(jié)果進行合并。量化是確定不同環(huán)境影響類型的相對貢獻大小或權(quán)重，以便能夠得到一個數(shù)字化的可供比較的單一指標。對在不同領(lǐng)域內(nèi)(如氣候變化、臭氧層空洞和毒性)的影響進行橫向比較，其目的都是為了獲得一套加權(quán)因子，使評價過程更具客觀性。數(shù)據(jù)標準化反映了各種環(huán)境影響類型的相對大小。然而，不同的影響類型經(jīng)標準化后可能得出相同的數(shù)值，這并不意味著它們的潛在環(huán)境影響一樣，因此需要對不同影晌類型的重要性進行排序，即賦予權(quán)重。將各種不同的影響類型綜合為單一指標，從而對不同產(chǎn)品、產(chǎn)品系統(tǒng)或處理方案的環(huán)境影響進行比較。對于具體賦值方法，國際上尚無統(tǒng)一標準。改善評價是指系統(tǒng)地評估在產(chǎn)品、工藝或活動的整個生命周期內(nèi)削減能源、原材料使用以及環(huán)境釋放的需求與機會。這種分析包括定量和定性的改進措施，例如改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，重新選擇原材料，改變制造工藝和消費方式以及廢棄物管理等。為了每個功能單位的環(huán)境性能得到改善，產(chǎn)品和過程的投入以及對環(huán)境的產(chǎn)出都要評價。能否得到改善，要依賴于清單分析、影響評價或二者的結(jié)合。改善的機會也應(yīng)該被評價以確保它們不產(chǎn)生額外的影響而削弱了提高的機會。目前清單分析的理論和方法相對比較成熟，其中最權(quán)威的是美國國家環(huán)保局于1993年發(fā)表的一份研究報告：生命周期評價、清單分析的綱要與原則 。影響評價的理論和方法正處于研究探索階段，而改善評價的理論和方法目前研究較少。第二章 碳足跡評價研究方法 本文在宏觀上采用的是過程分析中的全生命周期評價法，通過研究燃煤電廠全生命周期的輸入和輸出數(shù)據(jù)清單，計算其全生命周期的碳排放，即碳足跡。評估過程包括：(1) 建立燃煤電廠的生命周期流程圖。盡可能將產(chǎn)品在整個生命周期中所涉及的原料、活動和過程全部列出，為下面的計算打下基礎(chǔ)，燃煤電廠的全生命周期中與碳排放相關(guān)的環(huán)節(jié)可以概括為：煤場開采加工—燃煤運輸—鍋爐燃煤—尾氣脫硫—固廢運輸—廢棄物（污水、固廢）處理。（2）確定組織邊界和營運邊界。組織邊界主要是指從全國角度著眼，在全國范圍內(nèi)確定電力行業(yè)產(chǎn)量。營運邊界主要在于區(qū)別排放源是直接排放還是間接排放。在燃煤電廠生產(chǎn)的全生命周期中，CO2的直接排放來自于鍋爐中的燃煤燃燒和脫硫系統(tǒng)的脫硫置換過程。間接排放主要來源于原料的生產(chǎn)與運輸、廢棄物處理與運輸過程中的能耗。其他間接排放如員工通勤、差旅等由于數(shù)據(jù)的不可獲得性在本研究中忽略不計。（3）收集數(shù)據(jù)并計算。通常要收集的數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品生命周期涵蓋的所有物質(zhì)和活動及相關(guān)的碳排放因子，通過排放系數(shù)法及質(zhì)量平衡法對排放量進行量化計算，數(shù)據(jù)應(yīng)盡量是初級數(shù)據(jù)，保障計算結(jié)果的科學性。（4）審核及不確定性分析。這一步驟是用來檢測碳足跡計算結(jié)果的準確性，并使不確定性達到最小化以提高碳足跡評價的可信度。一般來說，為避免重復計算，碳源不包括甲烷、CFCS等其他含碳溫室氣體的排放源，且考慮到本文的研究尺度，只計算化石能源消費產(chǎn)生的CO2總量。 由于燃煤電廠的全生命周期中與碳排放相關(guān)的環(huán)節(jié)可以概括為：煤場開采加工—燃煤運輸—鍋爐燃煤—尾氣脫硫—固廢運輸—廢棄物（污水、固廢）處理。因此可設(shè)計如下流程圖： 燃煤電廠生命周期流程圖 Coalfired power plant lifecycle flow chart煤場開采加工 燃煤運輸 鍋爐燃煤 尾氣脫硫 固廢運輸 廢棄物處理 燃煤發(fā)電行業(yè)原料生產(chǎn)的碳足跡主要來源于取水和燃煤開采環(huán)節(jié)，由于本研究中的水源是當?shù)厝虻牡叵滤?，取水能耗來自電廠自產(chǎn)的電耗，故這部分的碳足跡已經(jīng)包含在鍋爐燃煤的排放中，不用重復計算。對于燃煤開采產(chǎn)生的碳足跡計算，由于數(shù)據(jù)的不可獲得性，將這部分的間接排放用全國煤炭開采與洗選業(yè)的平均能耗數(shù)據(jù)代替。由國家統(tǒng)計局公布的我國近四年燃煤消費總量為： 單位：萬噸2011年2010年2009年2008年 根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒2012》， 萬t標準煤，煤炭生產(chǎn)總量為25 。，可以得到：2011年我國煤炭開采和洗選業(yè)的CO2排放量為：（）2011年我國單位煤炭生產(chǎn)量的排放系數(shù)為：； （）我國近四年燃煤開采與加工CO2排放量為：燃煤消耗量單位煤炭生產(chǎn)量的排放系數(shù) （）代入數(shù)值計算得到： 單位：萬噸2011年2010年2009年2008年Table CO2 histogram processing stage coal mining 由柱狀圖可以看出我國近四年在燃煤開采加工過程CO2排放量呈現(xiàn)一個遞增的趨勢，這與我國不斷增加的對煤炭的需求量有關(guān)，隨著用煤量的增加就必然會導致開采加工階段CO2長生量的增加。 燃煤運輸 燃煤發(fā)電行業(yè)的燃煤運輸模式包括鐵路軌道、水路和公路等。本研究中的燃煤電廠只涉及公路和鐵路，可根據(jù)燃煤的不同產(chǎn)地及其運輸方式、運輸工具、運輸路程具體計算能耗，再根據(jù)公路和鐵路運輸?shù)呐欧畔禂?shù)計算燃煤運輸?shù)奶甲阚E。（1）公路運輸碳足跡評估。 對于公路運輸方式，電廠的運輸工具為柴油汽車，根據(jù)BP中國碳排放計算器給出的資料， CO2/kg，又根據(jù)劉莉等的研究，假設(shè)燃煤發(fā)電行業(yè)運輸燃煤的公路運輸工具是8t核定載質(zhì)量≤15t的載貨汽車，則計算公路運輸?shù)呐欧畔禂?shù)為：公路CO2排放系數(shù)為： 柴油/百km。 （）燃煤運輸只考慮單程碳足跡，綜合以上分析，結(jié)合國家統(tǒng)計局近四年全國近四年公路長度得： 單位：萬公里 2011年2010年2009年2008年計算公路運輸近四年所產(chǎn)上的二氧化碳總量分別為： 單位：噸2011年2010年2009年2008年 公路運輸CO2柱狀圖Table Road transport CO2 histogram 由柱狀圖可以看出我國近四年公路長度呈現(xiàn)不斷遞增的趨勢，這在一個側(cè)面說明了由公路運輸方面CO2產(chǎn)生量會有一個不斷遞增的趨勢，在燃煤發(fā)電行業(yè)CO2排放總量中的比重也會呈現(xiàn)一個遞增的趨勢。（2）鐵路運輸碳足跡評估。對于鐵路運輸方式，我國鐵路機車分為蒸汽機車、內(nèi)燃機車和電力機車。將三類機車的平均耗油量進行匯總并折算為標準煤。（1換算tkm=1貨物tkm=1旅客人km）， CO2/t，因此可以計算得到：鐵路CO2排放系數(shù)=kmkm （）綜合以上分析結(jié)合國家統(tǒng)計局近四年鐵路里程數(shù)據(jù)，列表可得： 單位：萬公里2011年2010年2009年2008年計算鐵路運輸近四年所產(chǎn)上的二氧化碳總量分別為： 單位：萬噸2011年2010年2009年2008年故通過查數(shù)據(jù)列表并計算得 近四年燃煤運輸?shù)腃O2排放總量=公路運輸CO2排放量合計+ 鐵路運輸CO2排放量： 單位：噸2011年2010年2009年2008年Table CO2 coal transportation phase histogram 公路運輸CO2排放量和鐵路運輸CO2排放量之和構(gòu)成了燃煤運輸過程CO2排放量，由柱狀圖可以看出我國近四年燃煤運輸過程CO2排放量在呈現(xiàn)一個不斷遞增的趨勢，這一方面與公路、鐵路總長度的增加有關(guān)，另一方面與運輸量的不斷增加有關(guān)，由柱狀圖可以看出燃煤運輸過程在燃煤發(fā)電行業(yè)CO2排放總量中的比重也會呈現(xiàn)一個遞增的趨勢。 鍋爐燃煤排放在燃煤發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，鍋爐是最主要設(shè)備之一，它將水變成高溫高壓的蒸汽，然后推動汽輪機做功，汽輪機則帶動發(fā)電機發(fā)電。同時鍋爐燃燒是火電廠最大的CO2排放源，由于CO2來源于燃煤中的碳元素，在本研究中，將碳元素的燃燒視為完全燃燒，根據(jù)碳元素守恒法計算鍋爐燃煤的CO2排放量。備注：燃煤實際消耗量的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以計算出鍋爐燃煤階段二氧化碳的排放量。由公式：鍋爐燃煤產(chǎn)生的CO2排放量=燃煤消耗量平均含碳量44/12 （）結(jié)合由國家統(tǒng)計局近四年燃煤消耗量數(shù)據(jù): 單位：萬噸2011年2010年2009年2008年計算可得近四年CO2