绿色建材产品环境影响评价模型研究.pdf

131造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 造纸选材及绿色发展绿色建材产品环境影响评价模型研究*段兴梅1，陈彦苏21.宁夏建设职业技术学院，宁夏 银川 7500212.宁夏建筑科技与产业化发展中心，宁夏 银川 750000摘要：为了实现绿色建材产品的环境影响评价，文章介绍了绿色建材产品的环境影响评价现状，概述了全生命周期评价法的内涵，构建了绿色建材产品环境影响评价模型，此模型可以将建材产品的全生命周期对资源、能源消耗及对环境的影响以可量化的数值表示，表示建材产品对资源、能源消耗及对环境造成影响的大小。此环境影响评价模型能对不同的绿色建材产品进行环境影响评价，为绿色建材的绿色度比较奠定基础。文章以宁夏地区三星级烧结煤矸石页岩砖为研究对象，分别对资源消耗、能源消耗和生态环境影响进行评价，通过计算确定产品最终环境影响，以此为基础可搭建重点绿色建材产品全生命周期碳排放数据库，提高企业全生命周期质量管理数字化水平。关键词：绿色建材产品；全生命周期评价法；层次分析法；环境影响；评价模型分类号：TU50；X322绿色建材是绿色建筑的基本要素，使用绿色低碳建材有助于人们形成绿色低碳的生活方式。我国对绿色建材产品的定义是指在全生命周期内可减少对天然资源的消耗和减轻对生态环境的影响，具有“节能、减排、安全、便利和可循环”特征的建材产品1。绿色建材应在全生命周期中（包括原料开采、生产制造、产品使用及拆除等所有环节）都应具有安全、健康、环保特性。“十四五”期间，国家要求建材企业的生产制造要不断提升产品的绿色度，为实现“双碳”目标提供保障。在建材产业结构转型升级的进程中，如何科学合理地评价建材企业资源与能源消耗，降低环境负荷，是政府、绿色评价组织、绿色建材生产企业应关注的问题，只有全员重视全生命周期的认证与评价，才能树立企业发展与生态发展协同的理念，助推建材行业高质量发展2。1 绿色建材产品环境影响评价的现状我国绿色建材产品实行产品认证制度。经过认证的绿色建材产品分为一星级、二星级、三星级，其中，三星级是最高级别。目前，我国绿色建材认证指标包括资源属性、能源属性、环境属性、品质属性，这些指标总称为绿色属性指标。绿色建材产品认证是评价建材产品绿色性的关键环节，只有经过认证且符合国家标准的产品才能按标准评定星级。第三方评价机构在进行绿色建材产品认证时，首先由绿色建材产品生产企业向具有资格的第三方认证机构提出申请，由第三方机构按照标准要求，经过资料审核、产品检验、现场检查等环节，最后给予认证决定3。在开展认证时，需要依据绿色建材评价系列标准和绿色建材产品分级认证实施细则，查阅企业近一年或有效期内的相关文件，包括环保达标、安全生产、废弃物处置、工艺装备、管理体系认证、环境产品声明和碳足迹、产品性能等资料；对企业单位产品能耗、原材料运输能耗进行评价时，则需要查阅主要原材料的供应商、产地、供应量、运输方式、运费等清单或统计表，逐一核对采购合同、出入库统计台账等。评价工作时间长，工作量大，整个工作需要查阅大量的资料和数据，还需要进行计算最后得出评价结论。认证机构所做的绿色建材产品认证基本上是基于产品的生产阶段所做的定性与定量相结合的评价，评价产品是否符合绿色建材的指标要求。绿色建材的绿色特性要求评价工作应从建筑材料的全生命周期进行综合评价，只有对人和社会安全健康的产品，才是真正的绿色产品。因此，在生产企业制造出品质高、功能优、符合国家产品标准产品的前提下，科学合理地对产品进行环境影响评价才是评价产品绿色性的最关键环节4。文章编号：2096-3092（2024）01-0131-03*基金项目：2023 年宁夏建设科技计划项目“基于绿色低碳建材产品环境影响评价模型的研究”（JSKJ2023-27）作者简介：段兴梅，女，本科，教授，研究方向为新型建材。132 造纸选材及绿色发展 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料2 全生命周期（LCA）评价法概述目前国际上对环境影响评价方法有多种，如环境指数法、环境分数法、单位消耗的物质强度方法、环境优先级法等。在 ISO 组织制定的环境管理标准中，LCA 评价法既可用于生态环境辨识、产品生态改进设计，也可用于环境影响评价。LCA 评价法已在全球范围内被广泛应用于材料环境影响评估。绿色建材产品评价的核心在于产品的绿色属性，即环境影响评价，因此有必要通过运用 LCA评价法来引导产品的绿色设计和绿色建材产品的生产。LCA 评价法的主要思路是通过收集与产品相关的全产品寿命周期环境清单数据，应用 LCA 评价法定义的一套计算方法，从资源消耗、人体健康和生态环境影响等方面对产品的环境影响做出定性和定量的评估，并进一步分析和寻找改善产品环境表现的途径。LCA 评价法是建立在具体的环境清单数据上的，这是LCA 评价法最基本的特性之一，是实现 LCA 评价法客观性和科学性的必要保证，是进行量化计算和分析的基础5。3 绿色建材产品环境影响评价模型评价绿色建材产品是否绿色，要对产品从原料开采、生产加工、销售运输、拆除回收等全过程来评价是否符合生态及环保要求。因此，环境影响评价是绿色建材评价的关键，评价采用清单分析法对产品全生命周期影响环境因子进行定量计算，并确定各指标项的权重，综合定性和定量分析进行系统评分，得出评价产品的环境影响分值。如建材产品综合环境影响最终得分越低，则其节约资源、节约能源、环境保护的效果就越好。因此，根据前述分析，待评价的绿色建材产品综合环境影响评价模型可用以下公式表示：111nnniiiiiiiiiLsdELIWADPWEDPW=+（1）式中：Lsd 为待评价建材产品的综合环境影响；i为若干评价指标；Wi为对应评价指标的权重值；ELI、ADP、EDP 分别为能源消耗、资源消耗、环境负荷的相对指数。4 绿色建材产品环境影响评价模型应用案例选用目前宁夏地区框架结构或框架剪力墙结构填充墙中使用最多的三星级烧结煤矸石页岩空心砖研究为对象，采用 LCA 评价法，应用公式（1）对某三星级烧结煤矸石砖墙体材料进行环境影响评价6。首先，确定产品的评价指标：（1）该产品的品质属性（包括放射性核素、可浸出重金属、抗冻性、强度、密度等指标）均满足或优于国家相关标准的技术指标，以第三方出具的产品检测报告为准；（2）评价的烧结煤矸石页岩砖质量为 1 t，容重 800 kg/m3；（3）评价周期从烧结砖空心砖原材料开采开始到运输再到施工结束，不考虑能源生产环节对环境的影响；（4）不考虑产品生产设备的环境影响；（5）不考虑水资源消耗和粉尘排放的影响。4.1 烧结煤矸石页岩砖的生产流程烧结煤矸石页岩砖中煤矸石占 71%，页岩占 29%。烧结煤矸砖页岩砖生产流程如下：原料配比粗破细破筛分加水搅拌真空挤出成型切条、切坯、码坯干燥烧成成品检查入库7。4.2 烧结煤矸石页岩砖环境负荷清单烧结煤矸石页岩砖环境负荷清单主要如下：（1）能源消耗：电力、柴油；（2）矿物资源消耗：煤矸石、页岩；（3）废气排放：二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物。按清单分析法对上述影响进行归类，烧结煤矸石页岩砖环境负荷清单如表 1 所示。表 1 烧结煤矸石页岩砖环境负荷清单环境影响类别环境负荷项目GWPCO2APSO2、NOxNPNOxHCACO、SO2、NOx、烟尘、粉尘ADP煤矸石、页岩EDP电力、柴油POCPCxHy注：GWP 为温室效应；AP 为环境酸化；NP 为富营养化作用；HCA 为人类健康损害；ADP 为资源消耗；EDP 为能源消耗；POCP 为光化学烟雾。根据国家发展改革委等部门关于发布煤炭清洁高效利用重点领域标杆水平和基准水平（2022 年版）的通知，确定公用系统的电力消耗标准煤按基准水平的平均值计为 340 g 标准煤/kWh，火力发电的煤以焦煤、烟煤、褐煤为主，其中碳含量为 25.8 kg/GJ；按1 t（约为 1 211 L）柴油产生 CO2为 3.16 t 计算，宁夏某煤矸厂的综合电耗为 7.3 kWh/t，原煤生产的综合能耗取 13.89 kWh，页岩开采的综合能耗参照原煤数据，则污染物排放数据如表 2 所示。133造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 造纸选材及绿色发展4.3 烧结煤矸石页岩砖环境负荷核算考虑煤矸石与页岩的烧失量，生产 1 t 煤矸石砖平均需煤矸石 1 011 kg，需页岩 262 kg，其他不予考虑。其中，页岩原料开采的运输距离为 16.5 km，煤矸石的运输距离为 18 km，烧结煤矸石页岩砖销售平均运距以50 km 计算，不考虑拆除及回收产生的环境负荷8。根据企业统计报表和企业能源审计报告，生产及运输 1 t烧结煤矸石页岩砖的环境负荷如表 3 所示。4.4 环境影响标准化为了让各种环境影响指标便于比较，必须将各环境指标的量纲统一，因此采用国际上常用的环境污染相对指数，即用某一种产品的环境污染当量数与整个研究范围内相应环境污染总当量的比值表示。环境污染当量数是应用环境负荷清单所提供的数据，把清单中的环境负荷换算成以参照物总量表示的可以有效衡量潜在环境影响的数值9。根据常见污染物的环境影响污染当量数和世界范围内环境影响的当量总数，可计算出烧结煤矸石页岩砖的环境影响的当量数和相对指数，如表 4 所示。由于各地的地理位置、经济发展水平差异，文章采用层次分析法来确定各污染物的相对权重。层次分析法是一种常用的定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法，主要通过构建矩阵计算出环境影响评价指标的权重系数，如表 5 所示（见 208 页）。根据公式（1）计算出烧结煤矸石页岩砖的综合环境影响值为 8.122 6810-11。此值越小则表示其对不可再生资源消耗越少，其节能减排和环境保护效果越好。同时利用上述公式还可以计算出资源、能源、环境负荷对总体环境贡献的大小，从而为企业节能减排指明方向。三星级烧结砖是绿色建材产品认证的最高级。三星级烧结砖生产企业的综合环境影响是同类型产品表 2 污染物排放数据项目电力/（kWh）kg-1运输/（10 tkm-1）kg-1所用能源类型标煤柴油能源消耗量0.34 kg0.18 L产生热量/GJ0.0100.006 43污染物排放量CO20.8940.605CO3.210-51.810-3CxHy1.010-51.010-3NOx3.610-34.210-3SO2 910-41.310-4表 3 生产及运输 1 t 烧结煤矸石页岩砖的环境负荷生产项目所需能源类型能源消耗量产生热量/GJ负荷项目/kgCO2COCxHyNOxSO2页岩开采电力3.64 kWh0.1073.2541.210-43.610-51.310-23.310-3页岩运输柴油3.05 L0.10910.2513.110-21.710-27.110-22.210-3煤矸石分选电力7.38 kWh0.2176.6002.410-47.410-52.710-26.610-3煤矸石运输柴油3.57 L0.12812.0003.610-22.010-28.310-22.610-3生产过程电力9.09 kWh0.2678.1262.910-49.110-53.310-28.110-3柴油0.284 L0.0100.7422.810-31.610-36.610-32.110-4煤矸石86.64 kgce2.540227.8008.210-32.510-39.210-12.310-1产品运输柴油9.90 L0.35433.2759.910-15.510-22.37.210-3合计3.732302.0481.0690.0963.4530.260表 4 烧结煤矸石页岩砖的环境影响的当量数和相对指数环境影响分类相关污染物当量指标相对指数/aADP 95.587.96510-13EDP3.732 GJ1.58810-11GWPCO2302.0588.012 110-12APSO2、NOx 5.1931.815 710-11POCPCxHy 0.2416.443 910-12HCACO、NOx、SO2 93.7271.03210-13NPNOx265.6153.55110-9（下转第 208 页）208 科研课题 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料一项专业性较强且系统繁杂的工作，在进行电气工程项目管理课堂教学的过程中，要注意以下要点。（1）要将书本理论与工程实践相结合，在教学改革中侧重实践教学。尽量结合实际工程项目和工程经验。（2）学校教室多媒体运用较为广泛，多媒体教学不仅可以形象地展现课程内容，课堂内容容量大，还能够提高讲课效率，激发学生学习的积极性。（3）课堂教学有侧重点，将重难点多加讲述、授课，不断将相关的教学方法进行创新，才能确保电气工程项目管理课程发挥其应有的作用，并能开阔学生的视野，培养学生分析问题时有的放矢、逻辑分明的良好习惯。参 考 文 献1 朱桂萍,于歆杰,康重庆.新时代电气工程学科人才培养的思考与实践J.中国电机工程学报,2022,42(8):3017-3027.2 杨勇,李红斌,文劲宇,等.新工科电气工程实践教学体系重构与实践J.电工技术学报,2022,37(19):5074-5080.3 李娜.PBL+项目教学法在中职电子专业教学中的应用研究D.天津:天津职业技术师范大学,2022.4 许少伦,徐青菁,齐文娟,等.虚实结合的电气类专业实验教学体系构建J.实验室研究与探索,2022,41(4):186-190,235.5 肖方.应急管理部通报河南省三门峡义马气化厂“7 19”重大爆炸事故J.中国消防,2019(8):15-16.6 韩红培.基于OBE理念的电气工程及其自动化专业课程目标达成度研究与实践J.造纸装备及材料,2022,51(4):252-254.7 唐国强.游戏化教学在中职电气控制线路安装与维修课程的应用研究D.长春:长春师范大学,2023.8 翁汉琍,李振兴,黄景光.电气工程专业课程教学研究J.实验技术与管理,2017,34(12):218-221.9 顾宏亮.电气自动化专业一体化课程过程化评价模式探析J.教育与职业,2019(16):79-83.10 孔玲玲,高飞,陈剑培,等.电气工程专业智能电网课程设计J.云南大学学报(自然科学版),2019,41(增刊1):33-38.11 颜勤,葛依明,张永熙.中外合作办学背景下线上课程教学的问题与对策:以 电气系统基础 为例J.电力科学与技术学报,2023,38(4):250-256.12 田涯刚.“理实一体化理念”在中职汽车电气设备构造与维修课程管理中的应用研究D.大理:大理大学,2023.13 陈金强,赵丽平,陈民武,等.产教研融合的轨道交通电气工程专业实践教学体系研究与构建J.高等工程教育研究,2022(1):75-79.14 武建鑫,蒲永平.学科组织健康视域下世界一流学科成长机理探究:以MIT电气工程与计算机科学系为例J.研究生教育研究,2021(3):76-85.生产的标杆，一星级、二星级生产企业可与三星级企业各项指标进行对比，找出资源、能源、生态环境的影响存在的主要问题，对工艺进行优化，加大对固废资料的利用，持续挖掘节能减排的潜能。5 结束语文章通过应用 LCA 评价法和层次分析法相结合构建环境影响评价数学模型，收集单因子负荷指标，将多因子环境负荷通过环境污染相对指数和相应的权重把各环境影响因子进行归一化计算，确定产品的最终环境影响值，从而评价产品的绿色程度。通过应用环境影响评价模型对绿色建材产品的评价认证，不仅为同类绿色建材产品对环境造成影响建立了可对比分析的基础，更为搭建重点绿色建材产品全生命周期碳排放数据库，提高企业全生命周期质量管理数字化水平打下良好基础，以数据库资料帮助企业深挖节能潜力，扩大新技术、新装备应用范围，最终实现人与自然共生的良性循环。参考文献1 吴海艳.房地产建材绿色供应链构建及评价研究D.淄博:山东理工大学,2021.2 冯辉红,薛怡,胡胜杰.供需视角下绿色建材演化路径及激励机制研究J.科技促进发展,2020,16(5):576-584.3 胥鹏海,刘瑞.农业园区环境影响评价指标体系构建及实证分析J.西北农林科技大学学报(社会科学版),2023,23(4):153-160.4 孙艳丽,邹桢,曾庆东,等.基于LCA法评价铁尾矿资源化利用对环境的影响J.辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2023,42(3):301-307.5 李丽华,张怡心,屠娴哲,等.基于生命周期评价法的挡土墙环境影响分析J.环境污染与防治,2023,45(5):661-668.6 吕弘.安徽省绿色建材评价体系研究D.合肥:合肥学院,2023.7 易正明,陈卓,覃佳卓,等.基于LCA方法的铁矿烧结过程环境影响评价J.烧结球团,2022,47(2):88-95.8 孔炜,卢学连.环境影响评价制度与排污许可制的有效衔接对策J.造纸装备及材料,2022,51(4):153-155.9 刘玲,衣军勇,李敬,等.基于LCA的绿色混凝土碳排放量评价体系研究J.混凝土,2021(12):102-107.表 5 烧结煤矸石页岩砖环境影响评价指标的相对权重系数环境影响类别权重系数ADP0.160 4EDP0.160 4GWP0.157 3AP0.233 2POCP0.015 3HCA0.253 1NP0.020 3（上接第 133 页）