环境材料学chp5.doc

第五章 环境材料评价方法的研究 评价一种材料是否为环境材料，首先必须确定评价标准。从环境材料的定义看，制订评价标准实际上是对材料的先进性（功能性），舒适性（经济性）和环境协调性三个方面进行标准指标定量。由于不同种类的材料使用功能和环境影响的大小不同，因此不可能对所有的材料制订统一的评价标准。而对同类材料而言，尽管其在使用中表现出各种功能，但是往往其中一种或几种是主要的和共有的，可称之为基本功能。因此可将材料按基本功能分类，分别制定相应的环境材料评价标准。对每一类别的材料分别进行环境协调性、先进性（功能）、舒适性（经济性）的指标化，根据指标化的结果，综合考虑边界条件及未来的可能发展，来规定相应的类别的环境材料三方面的评价标准指标。 5.1环境材料的评价体系 根据环境材料的概念，环境材料的评价必须以材料的完整寿命周期为研究范围。一般来说，一个产品的生命周期主要有以下几个阶段组成（图5-1）。 能源生产 ↓ ↓————↓----------↓----------↓----------↓ 原料开采→ 原料加工→ 材料制造→ 材料使用→ 回收利用→ 废弃 ↑__________↑___________↑___________↓ 循环 循环 回用 ↓---------↓---------↓----------↓---------↓---------↓ ↓ 废物 图5-1 产品生命周期的主要组成阶段 在材料评价和比较研究中，需确定其比较基准，可按其基本功能相同的一定重量或体积的材料为基准。 5.1.1环境协调性指标 环境协调性指材料在整个寿命周期内对环境的综合影响。可以用LCA（Life Circle Assessment）方法定量其指标。LCA基本框架由研究目标及范围、编目分析、环境影响评估、环境改善评估四部分组成。 研究目标及范围确定LCA的目的及边界条件；编目分析确定寿命周期内各阶段资源、能源消耗数据及污染物排放数量；环境影响评估根据编目分析得到的数据对寿命周期的环境综合影响作出评估；环境改善评估则根据寿命期各阶段环境负担确定可能的改善途径。 可以看到材料的环境协调性指标应由LCA的环境影响评估阶段得到。但环境影响评估至今没有统一的方法，且多限于定性分析。就可行的定量方法而言，可将环境影响划分以下几个指标： ADP—不可再生之原料消耗； EDP—不可再生之能源消耗； GWP—温室效应； ODP—臭氧层的破坏； ECA—生物体之损害； AP—环境酸化； HT—人类健康损害； POCP—光化学氧化物生成； NP—氮化作用 根据环境影响指标分类，采用相对定量的方法，对每种指标选定一种参照物，将编目分析得到的污染物的环境影响作用以参照物的当量表示。因此，各环境指标可以参照物总量表示，并可以各环境指标占整个研究范围内（地区、国家、世界）相应环境指标比例无量纲化表示，称之为标准指数。 为得到单一的环境协调性定量指标，可用AHP法确定各环境指标的权重系数，将材料之环境协调性指标e’描述为： e’=∑i=1n标准指标i×权重系数 5.1.2舒适性（经济性）指标 材料经济性表示寿命周期内总的资金耗费。可用LCCA（Life Circle Costing Assessment）方法进行量定。LCCA可定义为：与产品或工业行为整个寿命期相关的，所有内部资金耗费及外部资金耗费的总和。所谓内部资金耗费是指由生产者承担的费用；外部资金耗费是指由社会承担的费用。 表5-1 寿命周期资金耗费的构成 常规耗费 可能耗费 环境耗费 资本投入 空气污染控制 罚金 财产损失 温室效应 人类健康影响 设备 水污染控制 个人伤害 制度审议 臭氧破坏 社会福利影响 劳动力 放射性/危险物管理 经济损失 维修费用 化学烟雾 生物体损伤 能源 公众印象损害 未来市场变化 酸化 维持费用 原料 资源耗费 水污染 保险/税收 废弃物管理 制度协调 文献 由于材料的环境负担已由环境协调性指标表示，因此材料的经济性应不再考虑环境污染耗费。 5.1.3 功能性（先进性）指标 材料按功能分类主要是指其基本功能，如水泥，其基本功能为强度，而它在使用过程中往往还表现出其他功能，如抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性等。因此材料的功能性指标f’应参考环境材料标准指标，在其基本功能的基础上以各种功能的集合表示。f’={f1’,f2’……fn’}。 5.2