一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法
一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法
【专利说明】一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法
[技术领域]
[0001] 本发明属于环境影响评价领域，具体是涉及一种基于层次分析法和生命周期分析 法的产品环境影响评价方法。
[【背景技术】]
[0002] 制造业是我国重要的支柱产业，同时也是资源消耗大、污染严重的行业。长期以 来，我国环保部门对制造业的环境管理主要采用以企业为对象的环境末端污染控制。而随 着发达国家不断加强环境壁皇以及消费者不断提高绿色消费意识，以产品为对象核算其生 命周期过程中的环境影响越来越成为国际趋势和前沿领域。产品生产过程中的环境影响涵 盖了从能源开采、原材料供给，到原材料生产，到生产过程等诸多生命周期过程。所以产品 的环境影响更应体现产品生命周期过程的多样性和复杂性。而目前国内对产品环境影响评 价尚处于定性评价的层面上，更未追溯产品其他生命周期过程的环境影响。因此，在统一生 命周期评价功能单位的基础上，对产品不同生命周期阶段进行环境影响评价，科学合理因 地制宜地确定产品生命周期各阶段环境影响因素并计算不同影响之间的权重大小，是合理 评价产品环境影响的关键。基于此，本发明将权重计算的成熟方法一一层次分析法首次引 入到产品生命周期各阶段环境影响评价中。
[
【发明内容】
]
[0003] 针对现有的产品环境影响评价方法的不足，本发明建立了一种新的产品环境影 响评价方法，该方法将层次分析和生命周期评价的方法二者结合起来，既能全面分析产品 生命周期各阶段环境影响，又能核算不同环境影响的权重。本发明采用的技术方案分述如 下：
[0004] 首先，本发明以产品环境影响评价为出发点，确定产品生命周期评价的目标、范围 和系统边界，在系统边界本着尽可能多的涵盖产品的全生命周期，同时结合我国行业的实 际情况，对产品全生命周期中的过程进行取舍；
[0005] 然后，根据所确定的研宄范围、系统边界，将产品系统分为若干个具有不同功能的 单元过程，并根据各个单元过程本身的特点从资源能源消耗和环境排放等方面进行相关数 据收集，形成产品生命周期清单数据集；
[0006] 其次，利用生命周期清单数据集对不同单元过程进行分配，评价生命周期清单结 果；
[0007] 再次，运用层次分析方法判别产品生命周期各阶段的环境影响的权重；
[0008] 最后，根据产品生命周期各阶段清单分析的结果以及层次分析的最终权重，确定 产品生命周期过程环境影响评价的最终结果。
[0009] 其具体步骤如下：
[0010] 1.产品生命周期评价的目标、系统边界：
[0011]目标：评估产品生命周期各阶段的环境影响。
[0012] 产品系统边界：产品生命周期评价的系统边界包括以下内容：
[0013] (1)能源开采
[0014] ⑵原料供给
[0015] (3)原材料生产
[0016] ⑷生产过程
[0017] (5)废水处理
[0018] (5)产品运输到一级经销商
[0019] 2产品生命周期过程数据收集
[0020] 产品生命周期过程收集的数据主要包括资源、能源消耗数据和环境排放数据。
[0021] (1)资源消耗的数据，包括：原料、水和用量不小于1%的化学品。
[0022] ⑵能源消耗的数据，包括：燃煤、天然气、电、蒸汽、燃油。
[0023] (3)环境排放数据，包括在产品系统中所涉及的气体、水体、固体废弃物的排放。气 体排放数据主要为：厂区内排放和交通排放。其中厂区内排放包括：C02、N0x、S02、TSP、TRS、 C0、CH4、NMV0C;交通排放包括：C02、S02、N0x、CH4、N20、C0、PM1q、HC;水体排放数据包括：废水 排放量、COD、B0D5、AOX、TN、TP、TSS;固体废弃物包括白泥、污泥和废渣等。
[0024] (4)材料或者排放的名称应当使用国标中规定的名称或者行业通用名称。
[0025] 3?生命周期各单元过程清单
[0026] 具体操作程序包括建立各个过程单元模块，输入各过程单元的数据参数或关系方 程，并且连接各单元过程的关系变量等一系列操作。另外数据分析过程还涉及分配程序的 处理，在本发明中所涉及到的分配有两方面，首先为能源生产过程中资源能源消耗、及环境 排放需分配至各个不同的过程单元；其次为废水处理过程中废水的污染负荷需分配至不同 的来源过程中。
[0027] (1)能源生产过程中资源能源消耗、以及环境排放需分配至各个不同的过程单元， 具体分配步骤按照以下公式进行。
[0029] 式中：Qy第i单元过程对能源生产过程中污染物j排放的分担量（i:单元过程， j:污染物的种类）；Ei:第i单元过程的能源消耗量；E:产品生产系统中能源总耗；Cp能源 生产中第j种污染物的排放量。
[0030] (2)企业在生产废水的处理过程中对不同来源废水的污染负荷根据废水量及污染 物浓度进行分配，如以下公式所示：
[0032] 式中：Fi:第i单元过程的的废水污染物负荷，FT:企业废水污染物总负荷；Qi:第i 单元过程的废水量，QT:企业生产废水排放总量；Ci:第i单元过程中废水污染物浓度，CT:企 业生产废水污染物浓度。
[0033] 4.运用层次分析方法确定产品生命周期各过程环境影响的权重
[0034] (1)指标的选择
[0035] 根据某产业生命周期过程中的环境影响因素，本技术建立了以下的指标体系。
[0036]目标层：评价产品生命周期过程环境影响；
[0037] 第一层：水污染、大气污染、能源消耗以及资源消耗；
[0038] 第二层：水体富营养化、重金属、N0x、C0、S02、煤、天然气、柴油、水、木材；
[0039] (2)建立层次结构模型
[0040] 对产品生命周期过程环境影响的综合评价主要考虑以上各层次指标对环境影响 的程度，故建立的层次结构。
[0041] (3)构造判断矩阵
[0042] 根据层次结构模型，构造判断矩阵，并依照1-9的数字代表的不同影响程度，进行 两两比较。
[0043] 5.产品生命周期过程环境影响评价
[0044] 本发明将各指标的权重与各指标生命周期清单分析的结果相结合，形成产品生命 周期过程综合环境影响评价结论。即：
[0046] 其中，E:产品生命周期各阶段综合环境影响，Wi:环境因子i的权重，Pi:代表环境 因子i的生命周期清单结果。
[【附图说明】]
[0047]图1为本发明的产品生命周期系统边界图；图2为本发明的产品生命周期环境影 响层次结构图；
[【具体实施方式】]
[0048] 下面以我国某企业生产的复印纸为例进一步说明本发明。
[0049] (1)复印纸生命周期分析：
[0050] 功能单位：1000kg复印纸；
[0051] 系统边界：同图1;
[0052] 复印纸清单数据集：复印纸生命周期清单数据集详见表5。
[0053] 表5商品浆生产复印纸生命周期清单数据（/1000kg复印纸）
[0054]
[0055] (2)复印纸生命周期生命周期环境影响层次分析
[0056] 结合图2所示的造纸产品生命周期环境影响层次结构图，比较各层次要素的重要 性
[0057] 表6造纸产品环境影响评价层次分析A-B因子比较
[0060] 表7造纸产品环境影响评价层次分析B1-C因子比较
[0062] 表8造纸产品环境影响评价层次分析B2-C因子比较
[0064] 表9造纸产品环境影响评价层次分析B3-C因子比较
[0066] 表10造纸产品环境影响评价层次分析B4-C因子比较
[0068] 表11复印纸生命周期过程环境影响权重
【主权项】
1. 一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法是以层次分析方法和生命 周期分析方法为依据，将产品的环境影响进行权重排序和计算，并核算产品生命周期内的 各环境影响的大小，最终形成产品环境影响的最终大小。2. -种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法其特征是采用以下步骤的 方法： 第一步，运用层次分析方法分析产品各个环境影响的权重值： 层次分析方法对产品环境影响进行权重计算是产品环境影响评价的前提和基础；从产 品生命周期角度考虑其对环境的影响类别和程度，筛选环境影响，如：水环境污染、大气环 境污染、能源消耗和资源消耗（第二层）；进而，筛选以下单一环境要素因子，如：富营养化、 勵1、〇)、302、煤、天然气、柴油、水、木材（第三层）；运用层次分析方法量化产品各环境影响 类别的大小； 第二步，运用生命周期分析法分析生命周期范围内的造纸产品环境影响的大小： 生命周期评价（LifeCycleAssessment，LCA)方法作为一种最有效的定量分析产品在 整个生命周期过程中资源能源消耗及环境污染状况的可持续环境管理工具，它以产品环境 影响评价为出发点，在系统边界本着尽可能多的涵盖产品的全生命周期的基本原则，同时 结合我国的实际情况，对产品全生命周期中的过程进行取舍以及不同程度的研宄；最后计 算得出产品生命周期过程中各个环境影响的大小； 第三步，运用层次分析法和生命周期分析法对造纸产品综合环境影响进行综合分析： 层次分析方法可以对产品各环境影响类别的权重进行分析，而生命周期分析方法可以 对产品生命周期过程中的各环境影响的大小进行核算，所以二者结合可以得到产品生命周 期各阶段总环境影响。
【专利摘要】一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法，是以产品环境影响评价为出发点，解决了产品环境影响评价中的难点。本发明首先通过确定产品生命周期评价的目标、范围和系统边界，在系统边界本着尽可能多的涵盖产品的全生命周期，同时结合我国行业的实际情况，对产品全生命周期中的过程进行取舍；并根据所确定的研究范围、系统边界，将产品系统分为若干个具有不同功能的单元过程，并根据各个单元过程本身的特点从资源能源消耗和环境排放等方面进行相关数据收集，形成产品生命周期清单数据集；再利用生命周期清单数据集对不同单元过程进行分配，评价生命周期清单结果；其次运用层次分析方法判别产品生命周期各阶段的环境影响的权重；最后根据产品生命周期各阶段清单分析的结果以及层次分析的权重，确定产品生命周期过程环境影响评价的最终结果。
【IPC分类】G06Q50/04, G06Q10/06
【公开号】CN104899673
【申请号】CN201510153411
【发明人】蔡宴朋, 岳文淙, 徐琳瑜, 曹磊, 王旭梅, 陈莎, 荣戗戗, 任丽娟
【申请人】北京师范大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月2日
【专利说明】一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法
[技术领域]
[0001] 本发明属于环境影响评价领域，具体是涉及一种基于层次分析法和生命周期分析 法的产品环境影响评价方法。
[【背景技术】]
[0002] 制造业是我国重要的支柱产业，同时也是资源消耗大、污染严重的行业。长期以 来，我国环保部门对制造业的环境管理主要采用以企业为对象的环境末端污染控制。而随 着发达国家不断加强环境壁皇以及消费者不断提高绿色消费意识，以产品为对象核算其生 命周期过程中的环境影响越来越成为国际趋势和前沿领域。产品生产过程中的环境影响涵 盖了从能源开采、原材料供给，到原材料生产，到生产过程等诸多生命周期过程。所以产品 的环境影响更应体现产品生命周期过程的多样性和复杂性。而目前国内对产品环境影响评 价尚处于定性评价的层面上，更未追溯产品其他生命周期过程的环境影响。因此，在统一生 命周期评价功能单位的基础上，对产品不同生命周期阶段进行环境影响评价，科学合理因 地制宜地确定产品生命周期各阶段环境影响因素并计算不同影响之间的权重大小，是合理 评价产品环境影响的关键。基于此，本发明将权重计算的成熟方法一一层次分析法首次引 入到产品生命周期各阶段环境影响评价中。
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【发明内容】
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[0003] 针对现有的产品环境影响评价方法的不足，本发明建立了一种新的产品环境影 响评价方法，该方法将层次分析和生命周期评价的方法二者结合起来，既能全面分析产品 生命周期各阶段环境影响，又能核算不同环境影响的权重。本发明采用的技术方案分述如 下：
[0004] 首先，本发明以产品环境影响评价为出发点，确定产品生命周期评价的目标、范围 和系统边界，在系统边界本着尽可能多的涵盖产品的全生命周期，同时结合我国行业的实 际情况，对产品全生命周期中的过程进行取舍；
[0005] 然后，根据所确定的研宄范围、系统边界，将产品系统分为若干个具有不同功能的 单元过程，并根据各个单元过程本身的特点从资源能源消耗和环境排放等方面进行相关数 据收集，形成产品生命周期清单数据集；
[0006] 其次，利用生命周期清单数据集对不同单元过程进行分配，评价生命周期清单结 果；
[0007] 再次，运用层次分析方法判别产品生命周期各阶段的环境影响的权重；
[0008] 最后，根据产品生命周期各阶段清单分析的结果以及层次分析的最终权重，确定 产品生命周期过程环境影响评价的最终结果。
[0009] 其具体步骤如下：
[0010] 1.产品生命周期评价的目标、系统边界：
[0011]目标：评估产品生命周期各阶段的环境影响。
[0012] 产品系统边界：产品生命周期评价的系统边界包括以下内容：
[0013] (1)能源开采
[0014] ⑵原料供给
[0015] (3)原材料生产
[0016] ⑷生产过程
[0017] (5)废水处理
[0018] (5)产品运输到一级经销商
[0019] 2产品生命周期过程数据收集
[0020] 产品生命周期过程收集的数据主要包括资源、能源消耗数据和环境排放数据。
[0021] (1)资源消耗的数据，包括：原料、水和用量不小于1%的化学品。
[0022] ⑵能源消耗的数据，包括：燃煤、天然气、电、蒸汽、燃油。
[0023] (3)环境排放数据，包括在产品系统中所涉及的气体、水体、固体废弃物的排放。气 体排放数据主要为：厂区内排放和交通排放。其中厂区内排放包括：C02、N0x、S02、TSP、TRS、 C0、CH4、NMV0C;交通排放包括：C02、S02、N0x、CH4、N20、C0、PM1q、HC;水体排放数据包括：废水 排放量、COD、B0D5、AOX、TN、TP、TSS;固体废弃物包括白泥、污泥和废渣等。
[0024] (4)材料或者排放的名称应当使用国标中规定的名称或者行业通用名称。
[0025] 3?生命周期各单元过程清单
[0026] 具体操作程序包括建立各个过程单元模块，输入各过程单元的数据参数或关系方 程，并且连接各单元过程的关系变量等一系列操作。另外数据分析过程还涉及分配程序的 处理，在本发明中所涉及到的分配有两方面，首先为能源生产过程中资源能源消耗、及环境 排放需分配至各个不同的过程单元；其次为废水处理过程中废水的污染负荷需分配至不同 的来源过程中。
[0027] (1)能源生产过程中资源能源消耗、以及环境排放需分配至各个不同的过程单元， 具体分配步骤按照以下公式进行。
[0029] 式中：Qy第i单元过程对能源生产过程中污染物j排放的分担量（i:单元过程， j:污染物的种类）；Ei:第i单元过程的能源消耗量；E:产品生产系统中能源总耗；Cp能源 生产中第j种污染物的排放量。
[0030] (2)企业在生产废水的处理过程中对不同来源废水的污染负荷根据废水量及污染 物浓度进行分配，如以下公式所示：
[0032] 式中：Fi:第i单元过程的的废水污染物负荷，FT:企业废水污染物总负荷；Qi:第i 单元过程的废水量，QT:企业生产废水排放总量；Ci:第i单元过程中废水污染物浓度，CT:企 业生产废水污染物浓度。
[0033] 4.运用层次分析方法确定产品生命周期各过程环境影响的权重
[0034] (1)指标的选择
[0035] 根据某产业生命周期过程中的环境影响因素，本技术建立了以下的指标体系。
[0036]目标层：评价产品生命周期过程环境影响；
[0037] 第一层：水污染、大气污染、能源消耗以及资源消耗；
[0038] 第二层：水体富营养化、重金属、N0x、C0、S02、煤、天然气、柴油、水、木材；
[0039] (2)建立层次结构模型
[0040] 对产品生命周期过程环境影响的综合评价主要考虑以上各层次指标对环境影响 的程度，故建立的层次结构。
[0041] (3)构造判断矩阵
[0042] 根据层次结构模型，构造判断矩阵，并依照1-9的数字代表的不同影响程度，进行 两两比较。
[0043] 5.产品生命周期过程环境影响评价
[0044] 本发明将各指标的权重与各指标生命周期清单分析的结果相结合，形成产品生命 周期过程综合环境影响评价结论。即：
[0046] 其中，E:产品生命周期各阶段综合环境影响，Wi:环境因子i的权重，Pi:代表环境 因子i的生命周期清单结果。
[【附图说明】]
[0047]图1为本发明的产品生命周期系统边界图；图2为本发明的产品生命周期环境影 响层次结构图；
[【具体实施方式】]
[0048] 下面以我国某企业生产的复印纸为例进一步说明本发明。
[0049] (1)复印纸生命周期分析：
[0050] 功能单位：1000kg复印纸；
[0051] 系统边界：同图1;
[0052] 复印纸清单数据集：复印纸生命周期清单数据集详见表5。
[0053] 表5商品浆生产复印纸生命周期清单数据（/1000kg复印纸）
[0054]
[0055] (2)复印纸生命周期生命周期环境影响层次分析
[0056] 结合图2所示的造纸产品生命周期环境影响层次结构图，比较各层次要素的重要 性
[0057] 表6造纸产品环境影响评价层次分析A-B因子比较
[0060] 表7造纸产品环境影响评价层次分析B1-C因子比较
[0062] 表8造纸产品环境影响评价层次分析B2-C因子比较
[0064] 表9造纸产品环境影响评价层次分析B3-C因子比较
[0066] 表10造纸产品环境影响评价层次分析B4-C因子比较
[0068] 表11复印纸生命周期过程环境影响权重
【主权项】
1. 一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法是以层次分析方法和生命 周期分析方法为依据，将产品的环境影响进行权重排序和计算，并核算产品生命周期内的 各环境影响的大小，最终形成产品环境影响的最终大小。2. -种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法其特征是采用以下步骤的 方法： 第一步，运用层次分析方法分析产品各个环境影响的权重值： 层次分析方法对产品环境影响进行权重计算是产品环境影响评价的前提和基础；从产 品生命周期角度考虑其对环境的影响类别和程度，筛选环境影响，如：水环境污染、大气环 境污染、能源消耗和资源消耗（第二层）；进而，筛选以下单一环境要素因子，如：富营养化、 勵1、〇)、302、煤、天然气、柴油、水、木材（第三层）；运用层次分析方法量化产品各环境影响 类别的大小； 第二步，运用生命周期分析法分析生命周期范围内的造纸产品环境影响的大小： 生命周期评价（LifeCycleAssessment，LCA)方法作为一种最有效的定量分析产品在 整个生命周期过程中资源能源消耗及环境污染状况的可持续环境管理工具，它以产品环境 影响评价为出发点，在系统边界本着尽可能多的涵盖产品的全生命周期的基本原则，同时 结合我国的实际情况，对产品全生命周期中的过程进行取舍以及不同程度的研宄；最后计 算得出产品生命周期过程中各个环境影响的大小； 第三步，运用层次分析法和生命周期分析法对造纸产品综合环境影响进行综合分析： 层次分析方法可以对产品各环境影响类别的权重进行分析，而生命周期分析方法可以 对产品生命周期过程中的各环境影响的大小进行核算，所以二者结合可以得到产品生命周 期各阶段总环境影响。
【专利摘要】一种生命周期分析和层次分析的产品环境影响评价方法，是以产品环境影响评价为出发点，解决了产品环境影响评价中的难点。本发明首先通过确定产品生命周期评价的目标、范围和系统边界，在系统边界本着尽可能多的涵盖产品的全生命周期，同时结合我国行业的实际情况，对产品全生命周期中的过程进行取舍；并根据所确定的研究范围、系统边界，将产品系统分为若干个具有不同功能的单元过程，并根据各个单元过程本身的特点从资源能源消耗和环境排放等方面进行相关数据收集，形成产品生命周期清单数据集；再利用生命周期清单数据集对不同单元过程进行分配，评价生命周期清单结果；其次运用层次分析方法判别产品生命周期各阶段的环境影响的权重；最后根据产品生命周期各阶段清单分析的结果以及层次分析的权重，确定产品生命周期过程环境影响评价的最终结果。
【IPC分类】G06Q50/04, G06Q10/06
【公开号】CN104899673
【申请号】CN201510153411
【发明人】蔡宴朋, 岳文淙, 徐琳瑜, 曹磊, 王旭梅, 陈莎, 荣戗戗, 任丽娟
【申请人】北京师范大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月2日
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