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材料和能源流导向的环境影响评价模型探讨 ＊ 王京芳 王 露 西北工业大学管理学院, 陕西 西安 710072 摘要 在分析现有产品环境影响的主要评价方法生命周期评价法相关利弊的基础上, 结合材料和能源流导向的环境 管理理念推介了较为可行的环境影响评价模型, 并就评价模型中指标的建立及相关变量和系数的确定做进一步的探 讨, 使产品和生产技术的环境影响评价更为简便和客观。 关键词 材料流 能源流 环境影响评价 环境影响指数 ＊国家自然科学基金项目 70371049 0 引言 本研究集中探讨面向企业生产层面的环境影响 评价方法 ,并把基于材料和能源流导向的环境管理理 念引入到企业环境影响评价模型的研究中,在对环境 影响的因素进行分解的基础上 ,借鉴国外的先进研究 成果 ,推介并拓展了材料和能源流导向的环境影响评 价模型,着重就环境影响评价模型的各个分解指标的 定义与构建,及相关系数的确认等几个关键环节和步 骤进行探讨,提供一个科学的 、 简便易行的、 定量的评 估方法,使企业清洁生产技术的引进与产品的相关管 理决策更加科学化和合理化, 实现企业经济效益与生 态效益的平衡。 1 基于材料和能源流的环境影响评价模型 对于环境影响的大量研究显示 ,材料和能源的使 用是导致大多数环境干预的主要原因 [ 1] 。因此本研 究的重点放在以材料和能源流为导向的环境影响评 价模型的研究上 , 以简化产品环境影响评价的程序, 科学的定量化环境效应。该模型是在 Tadeusz [ 2] 提出 的清洁生产技术环境影响评价模型的基础上拓展而 来。本研究拓展了 Tadeusz 的模型的应用范围, 从单 一生产技术环境影响评价扩展到整个生产系统的环 境影响评价,并对模型中相关系数的确认作了进一步 的说明。 1. 1 材料和能源流导向的基本思想 以材料和能源流导向进行环境影响评价是一种 新的评价方法, 它是资源流成本会计思想的应用延 伸。资源流成本会计是从数量和金额 2 个方面计量 企业生产过程中的资源投入、消耗、废弃等的流量与 存量信息 ,追踪被投入资源在企业生产流程中的移动 轨迹 ,并根据资源流的去向划分合格品资源成本与废 弃物成本, 提供资源的物量和成本损失比率 ,寻找损 失成本的环节所在 ,并采取相应改善对策 ,以求达到 资源节约、降低污染及消减成本的环境保护效果与环 境经济效益同时提高的目的 [ 3] 。材料和能源流导向 的环境影响评价正是基于资源成本会计的思想,以效 率为目标导向对产品生产过程中的材料和能源流进 行跟踪,记录、 评价某个特定期间或某一生产系统材 料和能源的投入和产出应当进入环境的流量 ,提供资 源的物量与环境损害的比率, 构建组织整个生产系统 环境影响的完整信息系统 。在动态管理中,可以将组 织视为 一个材料 和能源流转 系统, 其基本 流程 见图 1。 图 1 材料和能源流转结构示意 1. 2 环境影响指标的确认 根据材料和能源流转结构图,将生产系统对环境 的影响分为 5 类 能源流导致的环境影响、材料流导 致的环境影响、废弃物影响 、 产品本身对环境的影响 和包装材料对环境的影响。相应的环境影响指标也 分为以下 5 个指标。 1 材料流影响指标 WS WS包含整个生产系统所有生产材料对环境相对 影响 ,包括主材料、 辅助材料, 但不包括再循环利用的 材料以免重复计算 。该模型参照美国环保总局定义 环境成本的思想 , 即减少材料和能源的使用和浪费, 可以减少环境的恶化程度和对不可再生资源的消耗, 75 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 而将所有材料的使用都视为对环境造成影响 。WS指 标具体的描述下 WS ∑ n i 1 wsi; wsi ms i mcp 式中 ws i 使用第 i 种材料的影响指标 ; ms i 使用第 i 种材料的质量; mcp 生产所有产品的总质量。 2 能源流影响指标 We We指标的具体定义如下 We ∑wei -wew; wei zei mcp ; wew zew mcp 式中 wei 使用第 i 种能源的环境影响指标; wew 二次能源使用的比例; zei 第 i 种能源转换成标准煤的质量; zew 二次能源的标煤质量。 这里核算的能源种类包括所有固态 、 液态和气态 的主要能源和辅助能源例如电能。由于能源的量纲 各有不同 , 因此将它们换算成标准煤 ce 以统一量 纲。1 kg标煤相当于29. 3076MJ的热量 。二次能源的 使用, 减少了企业从外界取得能源的数量 ,相当于保 护了生态环境, 应该在影响中予以减除 。 3 废弃物影响指标 Wo Wo指标的具体定义如下 Wo∑ n i 1 wosikocj∑ m j 1 wocjkocj∑ l k 1 wogkkogk kosi, kocj, kogk≤1 wosj mosi mcp ; wocj mocj mcp ; wogk mogk mcp 式中 wosi 第 i 种固体废弃物占的比例; wocj 第 j 种液态废弃物占的比例 ; wogk 第 k 种气态废弃物占的比例 ; kosi 第 i 种固态废弃物的环境影响系数 ; kocj 第 j 种液态废弃物的环境影响系数; kogk 第 k 种气态废弃物的环境影响系数; mosi 第 i 种固态废弃物的质量 ; mocj 第 j 种液态废弃物的质量; mogk 第 k 种气态废弃物的质量。 这里确认的废弃物主要是指工业的三废 ,包括生 产过程中产生的 、 操作引起的 、 不良进料系统引起的、 从事故中产生的和从存储运输过程中排放的废弃物。 关于环境影响系数的确认 ,参照联合国政府间气候变 化专门委员会 IPCC 已完成的一些常见物质的全球 变暖影响潜力表Hauschild and Wenzel 1998 完成得气 态 物 质 的 酸 化 潜 力 系 数 表, 以 及 Huijbregts 1999 Ki∑HiWi 表 1 我国不同生态影响类型的权重[4] 生态影响类型 权重 Wi 不可再生资源耗竭0. 112 可再生资源耗竭0. 122 温室效应0. 098 酸化0. 085 富营养化0. 076 光化学臭氧形成0. 083 人体毒性0. 149 生态毒性0. 125 臭氧层破坏0. 151 当企业一旦确定了相关污染物的环境影响系数 后,这些指标可以纳入环境影响系数数据库 ,供以后 环境影响的分析使用 ,并可根据需要添加或修改系数 表。当然企业也可以自己组织人力分析与企业有关 的污染物的环境影响系数来评价产品的环境影响 。 4产品环境影响指标 Wp 产品环境影响指标 Wp 的具体定义如下 Wp∑ n i 1 wpikpi kpi0, ,1 ; 76 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 wpi mpi mcp ; kpi msui mpji 式中 wpi 产品 i 占的比例; kpi 产品 i 的环境影响系数 ; mpi 产品 i 的质量 ; msui 单位产品中有害的成分的质量; mpji 单位产品的质量 。 环境友好产品的影响系数为 0。 5 包装物影响指标 Wv 包装物影响指标 Wv 的具体定义如下 Wv ∑ n i 1 wvikvi kvi≤1 ; wvi mvi mcp ; kvi kvs kmax 式中 wvi 第 i 种包装材料占的比例 ; kvi 第 i 种包装材料的环境负荷系数; mvi 第 i 种包装材料的质量; kvs 第 i 种包装材料的所有环境负荷; kmax 所有包装材料的最大环境负荷。 Tadeusz在确认包装材料的环境影响系数时, 首 先根据包装材料对环境的友好程度进行打分 ,没有环 境影响的为 0 分 , 影响较小的为 1 分, 影响较大的为 2 分 ,严重影响的为 3 分 。然后列出所有包装材料的 环境影响如表 2 所示 [ 2] 。 1. 3 环境影响评价模型的建立 综合上述 5 项环境影响的指标, 建立环境影响评 价的数学模型如下 Wz Ws 2 We 2 Wo 2 Wp 2 Wv 2 Wz指标是综合 5 项环境指标的平方根值 ,该指 标的重点是确认 5 项环境影响在最终产品中所占的 比例,即生产某种产品分别导致了材料、能源 、废弃 物、 产品本身以及包装材料相对产生了多少环境影 响。将生产系统的最终产出物 产品作为整个系 统环境影响的负担者 ,也符合环境成本的确认与分配 原则 。因为企业所有负面的环境影响都是生产产品 所导致的 ,最终的环境影响也应由产品来负担 。该模 型已通过灵敏度检验和可行性检验 [ 2] , 它相对于产品 生命周期评价简单易操作 ,并且可以较为直观的看到 产品或某项生产技术对环境的影响大小 , 该指标越 小,说明对环境的影响越小。基于该模型 ,同样可以 使不同的信息使用人了解详细的 5项指标的信息 ,用 以评价单个材料 ,单个包装材料的环境影响也很有利 用价值。 表 2 包装材料环境负荷系数的确认 评价标准 包装材料的种类 玻璃纸P EPVCPPPSPET钢片铝 环境的退化111111112 自然资源的耗损001111112 能源的耗损111111113 热量散发110312223 固体废物的产生111312120 环境负荷总指标 kvs45512687813 最大的 kvs13 环境负荷系数 kvi 0. 30. 40. 40. 90. 50. 60. 50. 61. 0 注 PE 聚乙烯 ; PVC 聚氯乙烯 ; PP 聚丙烯 ; PS 聚苯乙烯 ; PET 聚对苯二甲酸乙二酯 。 2 结语 无论是清洁生产技术的设计与开发 ,还是环境影 响报告书的制定 ,都迫切的需要提供有关产品和工艺 流程的环境影响信息 。本研究提出的基于材料和能 源流的环境影响评价的模型可以定量的分析产品和 生产技术的环境影响 ,不仅能了解各个产品的环境友 好程度 ,也有利于不同产品投资以及生产工艺的选 择。然而作为一种新的环境影响评价方法,该模型在 具体实践中也存在一些问题, 例如污染物环境影响系 数的确定, 由于没有统一的确定标准, 无法进行行业 间的比较分析, 产品本身有害物质比重的确认比较复 杂,以及包装材料环境影响系数的确定还具有一定的 主观性 ,这些工作需要以后进一步研究与探讨, 从而 为模型的实施提供有利的支持 。 参考文献 [ 1] Stefan Schaltegger, Roger Burritt. 现代环境会计问题、概念与实 务. 肖华, 李建发译. 大连 东北财经大学出版社, 2004 91 -92 [ 2] Tadeusz Fijal.An environmental assessment for cleaner production technologies. Journal of Cleaner Production, 2005 11 1-6 [ 3] 林万祥, 肖序. 环境成本管理论. 北京 中国财政经济出版社, 2006 75 [ 4] 王寿兵, 吴峰, 刘晶茹. 产业生态学. 北京 化学工业出版社, 2006 54 -59 作者通信处 王京芳 710072 陕西省西安市 西北工业大学 1098 信箱 E -mail wangluking mail. nwpu. edu. cn 2007- 05-15 收稿 77 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 plantwas done, which will give references for sludge processing and the reasonable comprehensive utilization. Keywords sewage treatment, sludge, resource utilization and compost EXPERIMENTSTUDYONCOMPREHENSIVEUTILIZATIONOFFLYASHAND DESULPHOGYPSUM IN THERMAL POWER PLANTS Wang Fangqun Yuan Yongtao DuYungui et al 64 Abstract The solidifying reaction being cured in the air between fly ash and desulphogypsum, two major solid wastes in coal-fired power plants, have been investigated. The results indicate that optimum reaction mass ratio of fly ash and desulphogypsum is 3∶ 2. Small quantities of exciting agents contribute to increase strength of cementitious materials.Sodium sulfate of 1 is optimum as sulfate excitant, lime of 1 is suitable as alkaline additive, hydrochloric acid of 1increases effectively strength of material. Besides, carbon content and grainsize of fly ash have a remarkable influence on the strength. This material hasgood bonding characteristic taking flyash and desulphogypsum as raw materials and industrial residues as the additives, and can be widely applied to field such as landfill and paving way . Keywords desulphogypsum, fly ash, solidification material, curing -in -air and excitant STUDY ON USING CARBIDE SLAG AS ABSORBENT INDENSE FLOW ABSORBER FLUE GAS DESULPHURIZATION SYSTEMJia Hanzhong Song Cunyi Du Li et al 68 Abstract The article has discussed the principle and characteristic of dense flow absorber desulphurization technology , has analysed the physicochemical characteristics of carbide slag, has studied an impact of water ratio on carbide slag desulphurization function. Hydrated carbide slag and lime had being mixed, under the mixture ratio of 1∶ 1. 4, the product has the best desulphurization perance, the mixture can also apply to flow absorber flue gas desulphurization technology , at the same time, the equipment of which has certain improvement. Keywords desulphurization, carbide slag and dense flow absorber technology THE INFLUENCE OF SAMPLE SOLUTION S pH ON DETERMINATION OF AMMONIA NITROGEN THROUGH NESSLER S REAGENT PHOTOMETRY Pan Benfeng Han Runping Lu Xuesheng et al 71 Abstract The sample solution s pH affects greatly the absorbance and determination result, when determining ammonia nitrogen by Nessler s reagent photometry . In a certain condition, the absorbance increases with the pH, but when the pH exceeds 12. 59, the absorbance tends to stability. Therefore, it is necessary to adjust the pH of sample s solution and let pH be over 12. 59. So the results of determination are accurate. Keywords ammonia nitrogen, Nessler s reagent, pH and absorbance DETERMINATION OF MANGANESE IN WATER FROM THE FUYANG RIVER Zhou Jihong Lian Yanjun ZhaoJunguang 74 Abstract Spectrophotometry, which colored by mixing CAS, PHEN, CTMAB and manganese, was adopted to determine manganese in water from the Fuyang River.The detected limit of this was 0. 002 mg L, the mark -on recovery ranged from 85. 0 to 96. 0 and relative standard deviation was 1. 7, in addition, some advices of instrument and monitoring were posed in this paper. Keywords spectrophotometry , water analysis and manganese AN ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT MODEL BASED ON MATERIAL AND ENERGY FLOWSWang Jingfang Wang Lu 75 Abstract On the basis of analyzing LCA, combining the management thought of material and energy flows, an environmental impact assessment model was introduced. And relative indices in the modelwere explained subsequently . The indices are used as a basis for determining an integrated index for overall environmental assessment of products and cleaner production technologies.Which can be employed to uate environmental nuisance of implemented, modernized and modified products plans and technological processes easily and objectively . Keywords material flows, energy flows, environmental impact assessment and environmental impact index ENVIRONMENTAL RISKASSESSMENTON SYNTHETICAMMONIA-UREAPRODUCING PROJECTYue Bobo Ma Junjie Wang Boduo et al 78 Abstract The environmental risk assessment is an important content of environmental impact assessment for chemical industry project. Taking synthetic ammonia -urea production as an example, this paper identifies environmental risk and analyses source items according to procedures and s of technical guidelines for environmental risk assessment on projects, and points out that liquid ammonia tank exploding, tank leaking or valve rupture, medium pressure ammonia tank exploding and leaking are critical risk accidents, meanwhile, more puff model is applied to analyse risk influences and calculate the environmental risk value on the most critical risk accidents of liquid ammonia tank exploding and leaking . The results show that environmental risk value is far more below the statistics according to the references, at last it is proposed that precautionmeasures and emergency program for accidents. Keywords chemical industry, accident, environmental risk assessment and risk value THE APPLICATION AND THE FUTURE OF THE LIFE CYCLE ASSESSMENT IN THE STEEL INDUSTRYLiu Yinghao Sha Gaoyuan Huang Zhijia et al 81 Abstract After introducing the eco -product, the paper brings in the life cycle assessment s keystone and connotation. The application of 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008