為子孫後代保護環境的需要使得不僅有必要討論新出現的環境問題，而且有必要在確定具有成本效益和無害環境的戰略來解決這些問題並採取行動來執行因以下問題而產生的措施方面取得進展。這樣的討論。 有充分的證據表明，改善環境狀況以及製定維持環境的政策必須在這一代人和後代人中佔據更大的優先地位。 雖然政府、環保團體、工業界、學術界和公眾普遍持有這種信念，但對於如何在不犧牲當前經濟利益的情況下改善環境條件存在相當大的爭論。 此外，環境保護已成為一個具有重大政治意義的問題，確保生態穩定已被推到許多政治議程的首位。
過去和現在保護環境的努力在很大程度上都以單一問題方法為特徵。 每個問題都已根據具體情況進行了處理。 對於容易識別的排放點源污染造成的問題，這是減少環境影響的有效途徑。 今天，情況更加複雜。 現在很多污染來自大量的面源，這些面源很容易從一個國家轉移到另一個國家。 此外，我們每個人都通過我們的日常生活方式對這種總的環境污染負荷做出貢獻。 不同的非點源很難識別，它們相互作用影響環境的方式也不為人所知。
越來越多的更複雜和全球性的環境問題很可能對社會的多個部門採取補救行動產生重大影響。 為了能夠在環境保護方面發揮作用，必須將健全和普遍的政策作為一種額外的、多問題的方法，由參與這一過程的所有參與者——科學家、工會、非政府組織、公司和國家和政府層面的權威機構以及媒體。 因此，重要的是協調所有部門利益領域的環境目標，以便獲得必要的互動和對提議的解決方案的回應。 對於改善環境質量的最終目標，可能會有一致的看法。 然而，同樣有可能對實現這些目標所需的速度、手段和時間存在分歧。
環境保護已成為工業和商業部門越來越重要的戰略問題，無論是在工廠選址方面還是在工藝和產品的技術性能方面。 工業家越來越有興趣能夠全面地審視其運營對環境的影響。 隨著與產品相關的環境問題日益重要，立法不再是唯一的衡量因素。 無害環境產品開發和環境友好或“綠色”產品的概念正在被生產者和消費者廣泛接受。
確實，這對行業來說是一個巨大的挑戰； 然而，在產品設計之初往往不會考慮環境標準，而此時最容易避免不利影響。 直到最近，大多數環境影響都是通過末端控制和工藝設計而不是產品設計來減少的。 因此，許多公司花費太多時間來解決問題而不是預防問題。 然而，需要做大量工作來開發一種合適且被接受的方法，將環境影響納入各個生產階段和工業活動——從原材料獲取和製造到產品使用和最終處置。
處理所有這些新的複雜問題的唯一已知概念似乎是解決問題的生命週期方法。 生命週期評估 (LCA) 已被廣泛認為是未來的環境管理工具，因為與產品相關的問題在公眾辯論中扮演著更重要的角色。 儘管 LCA 有望成為清潔生產戰略和環境設計計劃的寶貴工具，但該概念相對較新，需要進一步完善才能被接受為無害環境工藝和產品開發的通用工具。
生命週期評估的業務框架
商業部門環境保護的必要新方法，從整體上審視產品和服務，必須與共同的、系統的和結構化的方法的發展聯繫起來，這樣才能做出相關的決定並確定優先事項。 這種方法必須具有靈活性和可擴展性，以涵蓋行業中的各種決策情況以及隨著科技進步而產生的新輸入。 然而，它應該基於一些基本原則和問題，例如：問題識別、補救措施調查、成本/收益分析以及最終評估和評估（圖 1）。
圖 1. 在工業環境保護措施決策中確定優先順序的連續步驟概要
問題識別應突出不同類型的環境問題及其原因。 這些判斷是多方面的，考慮了各種背景條件。 工作環境與外部環境之間確實存在著密切的關係。 因此，保護環境的目標應包括兩個方面：最大限度地減少各種人類活動對外部環境造成的負擔，以及在規劃良好且安全的工作環境方面促進員工福利。
對潛在補救措施的調查應包括所有可用的實用替代方案，以最大限度地減少污染物排放和不可再生自然資源的使用。 如果可能的話，應該描述技術解決方案，給出它們在減少資源使用和污染負荷方面以及貨幣方面的預期價值。 成本/收益分析的目的是通過從產品規格和要滿足的要求、經濟可行性和生態效率的角度比較不同的補救措施確定的方法來產生優先列表。 然而，經驗表明，在尋求以貨幣形式表達環境資產時，往往會遇到很大的困難。
評估和評估階段應被視為確定優先級程序的一個組成部分，以便為最終判斷建議的補救措施的效率提供必要的輸入。 在實施或強制執行的任何措施之後持續進行評估和評估將為優化產品決策的環境優先策略的一般決策模型提供額外的反饋。 當環境優先事項可能成為新流程或產品未來規劃程序中同等重要的部分時，這種模型的戰略價值可能會在行業中增加。 由於 LCA 是一種用於識別環境釋放和評估由過程、產品或活動引起的相關影響的工具，它可能會成為工業界尋找實用且用戶友好的環境無害決策模型的主要工具產品開發。
生命週期評估的概念
LCA 的概念是評估與從地球上最初收集原材料到所有殘留物返回地球的任何給定活動相關的環境影響。 因此，這個概念通常被稱為“從搖籃到墳墓”的評估。 雖然進行生命週期研究的做法自 1970 世紀 1992 年代初就已存在，但很少有全面的嘗試以一種有助於理解整個過程、基本數據要求、固有假設和可能性的方式來描述整個過程實際使用該方法。 然而，自 1992 年以來，已經發表了一些報告，重點是從理論角度描述 LCA 的各個部分（Heijungs 1992；Vigon 等人 1993；Keoleian 和 Menerey 1993；加拿大標準協會 1993；環境毒理學和化學協會1996). 一些實用指南和手冊已經出版，從產品設計者的具體觀點出發，在無害環境的產品開發中實際使用完整的 LCA（Ryding XNUMX）。
LCA 被定義為一個客觀過程，通過識別和量化使用和釋放到環境中的能源和材料來評估與過程、產品、活動或服務系統相關的環境負擔，以評估這些能源和材料使用的影響和排放到環境中，並評估和實施影響環境改善的機會。 評估包括過程、產品、活動或服務系統的整個生命週期，包括原材料的提取和加工、製造、運輸和分配、使用、再利用、維護、回收和最終處置。
進行 LCA 的主要目標是提供盡可能完整的活動與環境相互作用的圖片，有助於理解人類活動的環境後果的整體和相互依賴的性質，並為決策者提供確定環境改善機會的信息。
LCA 方法框架是一個逐步計算練習，包括四個部分：目標定義和範圍界定、庫存分析、影響評估和解釋。 作為更廣泛方法的一個組成部分，這些組成部分都不能單獨描述為 LCA。 LCA 應該包括所有四個。 在許多情況下，生命週期研究側重於庫存分析，通常稱為 LCI（生命週期庫存）。
目標定義和範圍界定包括研究目的和系統的定義——其範圍、功能單元的定義（系統提供的性能度量）以及結果質量保證程序的建立。
在啟動 LCA 研究時，明確定義研究目標至關重要，最好是清楚明確地說明進行 LCA 的原因以及結果的預期用途。 一個關鍵的考慮因素是決定結果是否應該用於公司內部應用以改善工業過程或產品的環境績效，或者結果是否應該在外部使用，例如，影響公共政策或消費者購買選擇.
如果事先沒有為 LCA 研究設定明確的目標和目的，庫存分析和影響評估可能會過度，最終結果可能無法正確用於實際決策。 確定結果應側重於環境負荷、特定環境問題還是整體環境影響評估，將直接闡明是進行清單分析、分類/表徵還是評估（圖 2）。 重要的是使所有連續的 LCA 組件“可見”，以便任何用戶更容易選擇他們希望使用的複雜程度。
圖 2. 生命週期評估的目的和完整性
在清潔生產戰略、環境設計或無害環境產品開發的許多一般計劃中，主要目標通常是降低產品生命週期中的整體環境影響。 為了滿足這些要求，有時需要形成一種高度綜合的環境影響評估形式，這反過來又強調需要為評分系統確定一種普遍接受的評估方法，以權衡不同的環境影響。
LCA 的範圍定義了系統、邊界、數據要求、假設和限制。 範圍應該定義得足夠好，以確保分析的廣度和深度與既定目的和所有邊界兼容並足以解決，並且假設陳述清楚、易於理解和可見。 然而，由於 LCA 是一個迭代過程，在某些情況下，最好不要永久修復範圍中包含的所有方面。 建議使用敏感性和誤差分析，以便能夠連續測試和驗證 LCA 研究的目的和範圍與獲得的結果，以便進行更正和設置新的假設。
清單分析是一個客觀的、基於數據的過程，用於量化過程、產品、活動或服務系統整個生命週期中的能源和原材料需求、空氣排放、水性污水、固體廢物和其他環境排放（圖 3）。
圖 3. 生命週期清單分析中的逐步要素。
清單分析中輸入和輸出的計算是指系統定義的。 在許多情況下，處理操作會產生多個輸出，將這樣一個複雜的系統分解為一系列獨立的子過程非常重要，每個子過程都生產一個產品。 在建築材料的生產過程中，污染物排放發生在從原材料獲取到最終產品的每個子過程中。 整個生產過程可以用“過程樹”來說明，其中莖可以看作是物質和能量流動的主要鏈條，而分支可以說明子過程，而葉子可以表示污染物排放的具體數字等. 當加在一起時，這些子過程具有原始單一聯產品系統的總特徵。
為了估計清單分析中獲得的數據的準確性，建議進行敏感性和誤差分析。 因此，所有使用的數據都應該用相關信息“標記”，不僅是關於可靠性，還包括來源、起源等，以促進數據（所謂的元數據）的未來更新和完善。 使用敏感性和誤差分析將確定對 LCA 研究結果非常重要的關鍵數據，可能需要進一步努力提高其可靠性。
影響評估是一種技術、定性和/或定量過程，用於描述和評估清單組成部分中確定的環境負荷的影響。 評估應解決生態和人類健康方面的考慮，以及其他影響，例如棲息地改變和噪音污染。 影響評估部分可以分為三個連續的步驟——分類、特徵描述和估值——所有這些步驟都解釋了清單分析中確定的環境負擔在不同匯總水平上的影響（圖 4）。 分類是將清單分析歸為若干影響類別的步驟； 表徵是進行分析和量化的步驟，並且在可能的情況下，對給定影響類別內的影響進行匯總； 估價是對不同具體影響類別的數據進行加權的步驟，以便可以相互比較這些數據，以進一步解釋和匯總影響評估的數據。
圖 4. 影響評估部分連續數據匯總的概念框架
在分類步驟中，可以將影響歸為資源枯竭、生態健康和人類健康的一般保護區。 這些領域可以進一步劃分為特定的影響類別，最好側重於所涉及的環境過程，以允許與有關這些過程的當前科學知識相一致的觀點。
有多種表徵方法——將數據與未觀察到的影響濃度或環境標準相關聯，對暴露和影響進行建模並以特定地點的方式應用這些模型，或者對不同的影響類別使用等效因子。 另一種方法是將每個影響類別的匯總數據標準化為某些給定區域的實際影響程度，以提高不同影響類別的數據的可比性。
估值，旨在進一步匯總影響評估的數據，是可能引起最激烈爭論的 LCA 組成部分。 一些方法，通常被稱為決策理論技術，據稱有可能使估值成為一種理性、明確的方法。 估值原則可能依賴於科學、政治或社會判斷，目前有涵蓋所有三個方面的可用方法。 特別重要的是使用靈敏度和誤差分析。 由於數據的不確定性，敏感性分析能夠識別那些可能改變兩個過程或產品備選方案之間的最終優先級的選定評估標準。 誤差分析可用於指示一種替代產品比競爭產品對環境更有利的可能性。
許多人認為，估值必須主要基於有關社會價值觀和偏好的信息。 然而，目前還沒有人明確定義一種可靠且普遍接受的估值方法應滿足的具體要求。 圖 5 列出了一些具有潛在價值的特定要求。 然而，應該明確強調的是，任何評估任何人類活動對環境影響“嚴重性”的評估體係都必須主要基於主觀價值判斷。 對於此類估值，可能無法建立在全球所有情況下都適用的標準。
圖 5. LCA 評估方法要滿足的建議要求列表
對結果的解釋是對在產品、過程或活動的整個生命週期中減少與能源和原材料使用以及廢物排放相關的環境負擔的需求和機會的系統評估。 這種評估可能包括定量和定性的改進措施，例如產品設計、原材料使用、工業加工、消費者需求和廢物管理方面的變化。
對結果的解釋是 LCA 的組成部分，在 LCA 中，確定和評估用於減少所研究的過程或產品的環境影響或負擔的選項。 它涉及流程和產品設計改進方案的識別、評估和選擇，即流程或產品的技術重新設計，以在實現預期功能和性能特徵的同時最大限度地減少相關的環境負擔。 重要的是要指導決策者了解背景數據中現有不確定性的影響以及用於實現結果的標準，以降低對所研究的過程和產品做出錯誤結論的風險。 同樣，需要進行敏感性和誤差分析以獲得 LCA 方法的可信度，因為它為決策者提供了有關 (1) 關鍵參數和假設的信息，可能需要進一步考慮和完善以加強結論，以及 ( 2) 工藝或產品替代方案之間總環境負荷計算差異的統計顯著性。
解釋組件已被確定為 LCA 中記錄最少的部分。 然而，作為學術界、諮詢公司和許多公司的綜合努力開展的一些大型 LCA 研究的初步結果都表明，從一般角度來看，產品造成的重大環境負擔似乎與產品使用有關（圖 6） . 因此，似乎存在以行業為動機的舉措通過產品開發最大限度地減少環境影響的潛力。
圖 6. 產品生命週期中主要環境負擔發生位置的一些一般經驗概述
一項基於 LCA（Ryding 1994）的環境友好型產品開發國際經驗研究表明，LCA 的一般應用前景似乎是：(1) 供公司內部使用，以形成為有關產品的長期戰略規劃提供指導的基礎設計，而且 (2) 在某種程度上供監管機構和當局使用，以適應社會規劃和決策的一般目的。 通過開發和使用有關受審查的特定活動的“上游”和“下游”環境影響的 LCA 信息，可以創建一個新的範例，用於在公司管理和監管政策制定中做出決策。
結論
有關人類對環境威脅的知識增長速度似乎快於我們解決這些威脅的能力。 因此，環境領域的決策通常必須在比其他領域存在更大不確定性的情況下做出。 此外，通常存在非常小的安全裕度。 目前的生態和技術知識並不總是足以提供一個完整的、萬無一失的保護環境的策略。 在採取行動之前，不可能完全了解對環境壓力的所有生態反應。 然而，缺乏完整的、無可辯駁的科學證據不應阻礙對污染減排計劃的決策和實施。 不可能等到所有生態問題都得到科學證實後再採取行動——這種延誤可能造成的損害可能是不可逆轉的。 因此，大多數問題的含義和範圍已經為人們所了解，足以證明採取行動是合理的，並且在許多情況下，手頭有足夠的知識可以針對大多數環境問題採取有效的補救措施。
生命週期評價為應對未來複雜的環境問題提供了一個新的概念。 然而，所有提出的問題都沒有捷徑或簡單的答案。 迅速採用整體方法來解決環境問題很可能會發現我們對需要處理的新方面的知識存在很多差距。 此外，可以使用的可用數據在許多情況下用於其他目的。 儘管困難重重，但沒有理由等到 LCA 好轉後再使用。 如果有人想用這樣的論據來證明不願進行 LCA 是正當的，那麼在目前的 LCA 概念中不難發現困難和不確定性。 人們必須決定是否值得在所有困難的情況下尋求一種針對環境方面的整體生命週期方法。 LCA用得越多，對它的結構、功能和適用性的了解就越多，這將是反饋以確保其不斷改進的最佳保證。
今天使用 LCA 可能更多的是意志和雄心的問題，而不是無可爭議的知識。 LCA 的整體理念應該是充分利用現有的科學和技術知識，並以智能和謙遜的方式利用結果。 這種方法很可能會獲得可信度。