第十一章产品层面的环境管理

第一节产品生态设计一、产品生态设计的定义二、产品生态设计战略三、产品生态设计的方法与步骤四、产品生态管理五、我国推行生态设计应注意的问题一、产品生态设计的定义2005年7月6日，欧洲议会和欧盟理事会通过了关于用能产品生态设计要求的第2005/32/EC号指令（下文简称用能产品生态设计指令或EUP指令），并要求成员国于2007年8月11日前使遵守该指令所需的国内法律、法规和行政规定生效。欧盟这一绿色指令的通过引起了全世界的关注，有学者认为它将引起设计领域的一场革命，国内企业特别是家电类出口企业的神经也因此而高度紧张。一、产品生态设计的定义产品设计是一个将人的某种目的或需要转换为一个具体的物理形式或工具的过程。传统的产品设计理论与方法，是以人为中心，从满足人的需求和解决问题为出发点进行的，而无视后续的产品生产及使用过程中的资源和能源的消耗以及对环境的排放。在传统的产品设计中，主要考虑的因子有:市场消费需求、产品质量、成本、制造技术的可行性等技术和经济因子，而没有将生态环境因子作为产品开发设计的一个重要指标。如传统工业生产只注重如何将产品快速廉价的生产出来并送到消费者手中，对于产品原料是否有毒、对消费者健康是否有害、产品是否节能、产品废弃后是否易于回收利用等根本未加考虑，这种设计也使我们对产品质量充满怀疑，消费后忐忑不安，对那些可能严重影响环境的产品在消费后更会有一种内疚与自责感。因此，传统设计正在引起一系列的问题，有学者甚至认为传统设计的缺陷正一点点侵蚀工业革命创造的文明。一、产品生态设计的定义2.产品生态设计产品生态设计（Eco-design）指将环境因素融入到产品设计中，旨在改善产品在整个生命周期内的环境性能，降低其环境影响，实现从源头上预防污染的目的。产品生态设计系指将环境因素纳入设计之中，在产品生命周期的每一环节都考虑其可能带来的环境影响，通过设计改进，使产品的环境影响降为最低，最终引导产生一个更具有可持续性的生产和消费系统。产品生态设计即利用生态学的思想，在产品开发阶段综合考虑与产品相关的生态环境问题，设计出对环境友好的，又能满足人的需求的一种新的产品设计方法。一、产品生态设计的定义产品生态设计基本理论基础是产业生态学中的工业代谢理论与生命周期评价。产品生命周期是指产品从原料到最终处置、连续的、环环相扣的各个环节，包括原料的获取、制造、包装运输和配送、安装与维护、使用、用后废弃、处理与处置等阶段。对上述各个阶段的环境影响进行评估便是生命周期分析法，它是一种重要的环境分析方法。在具体实施上，就是将工业生产过程比拟为一个自然生态系统，对系统的输入（能源与原材料）与产出（产品与废物）进行综合平衡。而在这一平衡过程中需要进行从“摇篮到坟墓”的整个寿命期的分析，即从最初的原材料的采掘到最终产品用后的处理。产品生态设计运用生命周期分析法对产品生命周期各个阶段产生及可能产生的环境影响进行分析，在设计阶段寻求解决方案，进而改进产品的设计或重新设计产品，减少并预防环境影响的出现。因此，生态设计是一种重要的预防措施，是我们在末端治理的环境对策失败后推行的预防策略的重要组成部分。一、产品生态设计的定义3.产品生态设计的特点(1)从“以人为中心”的产品设计转向既考虑人的需求，又考虑生态系统的安全的生态设计。(2)从产品开发概念阶段，就引进生态环境变量，并与传统的设计因子如：成本、质量，技术可行性，经济有效性等等进行综合考虑；(3)将产品的生态环境特性看作是提高产品市场竞争力的一个重要因素；在产品开发中考虑生态环境问题，并不是要完全忽略其它因子。因为产品的生态特性是包含在产品中的潜在特性，如果仅仅考虑生态因子，产品就很难进入市场，其结果产品的潜在生态特性也就无法实现。二、产品生态设计战略产品的生态设计战略是生态设计的精髓，它从不同的侧面提示在生态设计过程中所要考虑的问题，并提出解决问题的思路。生态设计的长期战略

从环境的角度考虑，生态设计的最终目标是要寻找到更加合理的、更具建设性的方案来长期地、持续地减少环境影响。这就需要开发新的设计理念来构筑生态设计的长期战略。非物质化产品共享功能的组合产品（组件）功能的优化生态设计的中、短期战略

中、短期战略主要提供在生态设计中近期可以采用的改进方案。选择低影响的原材料减少原材料的使用优化生产技术优化销售系统减少使用期的影响优化产品寿命优化寿命终止系统二、产品生态设计战略1.生态产品概念开发战略产品生态设计战略首先应考虑的就是生态产品概念开发战略。从环境保护方面考虑，生态设计的最终目标是要寻找到更优化、更合理的方案来持续减少产品对环境的影响。以非物质产品(如信息)或服务替代有形的产品减少生产商对有形产品的生产和使用，同时也减少消费者对有形产品的依赖。提倡产品共享提高产品的使用效率，降低原材料和能源的消耗，降低产品的运输成本。二、产品生态设计战略2.易于清洁、维护和维修产品生态设计应注意产品易于清洁、维护和维修以延长产品的使用寿命。生态设计要点：一是清楚标明产品如何打开以进行维护和维修；二是清楚标明产品的某一部件应以某种特殊的方式进行清洁或维护；三是应清楚标明产品中需要定期检查的部件；四是对需要定期更换的部件应易于更换。二、产品生态设计战略3.产品的模块化设计产品的模块化设计可最大限度地提高产品的可更新性，以满足不断变化的用户需求。具体的策略：为产品预留升级空间，更新已过时或破损的部件；将易损件整合为可一次性替换的模块等。二、产品生态设计战略4.尽量利用再循环原料及材料生态产品设计的一个特点是尽可能利用再循环原料及材料，减少原材料在采掘和生产过程中的能耗，最大程度地减少资源，降低成本，提高企业经济效益，保护生态环境。企业可以制定“回收”计划（以旧换新），对原材料或部件进行再循环。二、产品生态设计战略5应致力于产品体积的最小化和重量的最轻化，以减少原材料及能源的消耗。由于产品重量的减轻，使用的原材料减少，相应产生的废物也减少，同时产品运输过程的环境影响也减小。产品和其包装体积的减小，使得同一运输工具一次可运更多的产品，从而减少能耗和成本。生产-消费和维护-回收-再生产四、产品生态管理ISO14000环境管理体系是产品生态管理的重要标准1993年6月，国际标准化组织（ISO）成立了TC207环境管理技术委员会，TC207所制定的国际标准，通称ISO14000系列标准。ISO14000是一个系列环境管理标准，它包含了面向组织的3项标准：环境管理体系（EMS）；环境审核（EA）；环境行为评价（EPE）。面向环境的3项标准：生命周期评价（LCA）；环境标志（EL）；产品标准中的环境指标（EAPS）五.我国推行生态设计应注意的问题1、完善相关立法。我国的《清洁生产促进法》和2007年3月1日起将施行的《电子信息产品污染控制管理办法》中均隐含有生态设计的要求，但要求的模糊性和规定的零散性会减弱其效力，而且这些规定仅仅关注产品生命周期的某些阶段，并未引入生命周期全过程的分析法，因此我国应尽快出台基于生命周期分析的明确的生态设计法规，形成强制性的强有力要求。五.我国推行生态设计应注意的问题

2、采取措施增强企业进行生态设计的主动性。对企业加大宣传力度，使其认识到生态设计是增强企业环境竞争力的一项重要举措，也是减少企业未来环境责任、增强员工认同感与忠诚度的可行办法；同时也是企业欲跨越贸易壁垒、打开国外市场、增加出口额必须满足的要求。对企业进行的生态设计研发，可以考虑给予资金上的支持对采取生态设计的产品给与税收优惠，并在政府采购时予以优先考虑。

五.我国推行生态设计应注意的问题3、加强对设计人员的教育和培训。生态设计是一门综合性的学问，需要各方面的知识积累，很多的设计师虽然对生态设计很感兴趣或有进行生态设计的责任感，但苦于知识的单一而无法胜任。因此应加强对设计人员的教育培训，并在设计教学中引入生态学、环境学等学科的知识，以增强设计人员的环境意识和综合水平。同时教育培训也是生态设计的理念得以灌输和传播的最佳途径。五.我国推行生态设计应注意的问题4、加强对消费者的引导，在全社会普及绿色消费观念，创造生态设计的市场需求，形成对企业最直接的外部动力。当前生态设计仍处在发展阶段，并存在诸如理论研究不够深入、价值体系尚未完全形成等不足，其实施也面临很多障碍，但笔者深信，这一符合可持续发展要求的设计理念必将得到推广与普及，并最终协助我们实现从源头上杜绝污染的目标，我们期待着这一天早日到来。第二节生命周期评价一、生命周期评价的概念二、生命周期评价的框架三、生命周期评价技术步骤四、生命周期评价的应用领域一、生命周期评价的概念生命周期评价（LCAlifecycleassessment）是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。总体核心是：生命周期评价是对贯穿产品生命周期全过程(即所谓从摇篮到坟墓)—从获取原材料、生产、使用直至最终处置—的环境因素及其潜在影响的研究。

二、生命周期评价的框架ISO于1997年6月颁布了ISO14040标准，成为指导企业界进入ISO14000环境管理体系的一个国际标准。该标准将生命周期评价分为互相联系的、不断重复进行的四个步骤：目的与范围确定清单分析影响评价结果解释三、生命周期评价的应用领域在过去的10年中，通过实施ISO14000国际环境管理标准，LCA的应用已遍及社会、经济的生产、生活的各个方面。在材料领域，LCA用于环境影响评价更是日臻完善。到目前为止，LCA在钢铁、有色金属材料、玻璃、水泥、塑料、橡胶、铝合金、镁合金等材料方面，在容器、包装、复印机、计算机、汽车、轮船、飞机、洗衣机及其他家用电器等产品方面的环境影响评价应用都有报道。三、生命周期评价的应用领域应用领域生命周期评价方法在其中所起的作用产品系统的生态辨识与诊断①通过“从摇篮到坟墓的分析”，识别对环境影响最大的工艺过程和产品寿命阶段。②评估产品（包括新产品）的资源效益，即对能耗、物耗进行全面平衡，一方面降低能耗、物耗从而降低产品成本，另一方面，帮助设计人员尽可能采用利于环境的原材料和能源。产品环境影响评价与比较以环境影响最小化为目标，分析比较某一产品系统内的不同方案或者对替代产品（或工艺）进行比较。生态产品设计与新产品开发直接将生命周期评价应用于新产品的开发与设计中。再循环工艺设计从产品的设计阶段就考虑产品用后的拆卸和资源的回收利用。其他政府和环境管理部门还可以借助生命周期评价进行立法、制定环境标准以及设立产品生态标志。四、生命周期评价技术步骤（一）确定研究目标，界定系统范围研究的目标和范围决定了生命周期评价的深度和难度。为了使研究有所侧重和易于实施，首先必须对研究的目的以及所要达到的目标有一个清楚的描述。生命周期评价研究目标须明确陈述其应用意图，包括开展该项研究的理由及其沟通对象（即研究结果的接收者）。研究的目标可以是：探索现有产品改进的可能性、提高产品的市场竞争能力，同行业产品比较等等。理论上，生命周期评价应考虑产品系统的整个生命周期，但由于时间和精力所限，仅根据研究的目的，界定所要研究的产品系统范围和研究的深度、数据要求等。随着研究过程的进行，研究目标应进行必要修正。四、生命周期评价技术步骤（二）定义产品系统和系统边界定义产品系统和系统边界指确定研究范围。产品系统是由一系列工艺过程所联系起来的功能单元，通过物质与能量的利用与循环，为人类提供产品或服务。产品系统由系统内部与系统环境组成。系统环境既是产品系统原料与能源的源，又是其产品和排放物的汇。生命周期清查就是描述通过系统边界（输入和输出）的各种物质流和能量流。产品系统作为一个整体存在，包括了从最初的原材料采掘到最终产品用后的废弃物处理的全过程。但在实践中常常为了研究的简单和易行，将产品系统划分为一系列相互联系的子系统。四、生命周期评价技术步骤工艺流程是反映互相联系的工艺子系统的最好方法。通过分析工业系统可以发现，大多数工业系统包括三种类型的工艺过程：产品主生产线；辅助材料生产；燃料生产。产品主生产一般较容易识别。对辅助材料（即仅为制造工艺所需材料，本身不作为产品组分），必须跟踪至最初的原材料采掘。而对各个子系统对环境的排放都必须加以考虑。理论上所有工艺工程中的运输阶段都必须加以考虑。而试验中常常只考虑对整个系统影响最大的运输环节。四、生命周期评价技术步骤（三）生命周期清单分析清单分析是对产品、工艺或活动在其整个生命周期阶段的资源、能源消耗和向环境的排放（包括废气、废水、固体废物及其他环境释放物）进行数据量化分析。清单分析的核心是建立以产品功能为单位表达的产品系统的输入和输出（即建立清单）。四、生命周期评价技术步骤（四）生命周期影响评价生命周期影响评价是将清单分析得到的资源消耗和各种排放物对现实环境的影响进行定性定量的评价。它是生命周期评价的核心内容，也是难度最大的部分。生命周期影响评价方法和科学体系仍在不断发展和完善中，尚没有一种广泛接受的统一方法。ISO、SETAC和美国EPA都倾向于把将环境影响评价分为三个阶段：分类、特征化和量化（加权评估）。四、生命周期评价技术步骤生命周期影响评价是将清单分析得到的资源消耗和各种排放物对现实环境的影响进行定性定量的评价。它是生命周期评价的核心内容，也是难度最大的部分。生命周期影响评价方法和科学体系仍在不断发展和完善中，尚没有一种广泛接受的统一方法。ISO、SETAC和美国EPA都倾向于把将环境影响评价分为三个阶段：分类、特征化和量化（加权评估）。分类指根据不同的环境影响类型，对清单分析阶段的结果数据进行归类，一般包括环境影响类型定义和数据分类。影响类型定义是指根据研究的目的和范围以及所收集到的清单数据，对所要考虑的环境影响类型进行界定。环境影响类型一般可分为三类，即资源消耗、对生态系统的影响和对人体健康的影响。四、生命周期评价技术步骤特征化是在每种环境影响类型内部对数据进行处理和分析，进而反映该影响类型特征的过程，即根据已有的科学知识，建立环境负荷与环境影响之间的剂量反应关系模型。再根据这些剂量关系模型计算清单数据对各影响类型的影响大小，最后按不同的影响类型进行汇总。该阶段的主要任务包括数据标准化和数据模型化两步。标准化通常采用一个标准基准对数据进行标准化。模型化即采用模型对环境干扰因子的大小进行数据合并最终用一个量值来表述对环境影响的大小。四、生命周期评价技术步骤加权评估指根据一定的加权方法，确定不同环境影响类型的相对严重性程度，对标准化后的环境影响进行修正。数据经特征化后，仅仅表征了某种环境影响类型的相对大小，并不能说明环境影响的严重性。而且特征化过程得到的清单数据反映的是不同影响类型的贡献大小，如全球变暖潜值、臭氧耗竭潜值、生命毒理效应等。这些影响类型之间并无直接联系，其相对严重性并不相通，很难在各类影响类型之间进行比较。这对一些比较性的研究来说就无法进行比较判断，因此，还必须权衡各类环境影响的重要性，即确定不同影响类型的权重，常见的如专家咨询法、层次分析法（AHP）、目标距离法和技术削减法等都可以用于权重的确定。四、生命周期评价技术步骤图12-4所示的就是中国科学院生态环境研究中心开发的一种用于生命周期影响评价阶段的评价模型。清单结果→影响潜值→标准化→加权→影响指数

阅读材料：建筑瓷砖的环境影响评价我国是世界上最大的建材生产国。从资源的消耗到环境的损害，建材行业一直是污染较严重的产业。为考察建材生产过程对环境的影响，用LCA方法评价了某建筑瓷砖生产过程对环境的影响。该瓷砖生产线的年产量为30万m2，采用连续性流水线生产。所需原料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添加剂等，消耗一定的燃料、电力和水，排放出一定的废气、废水、废渣。建筑瓷砖的环境影响评价在LCA实施过程中，首先是目标定义。对该瓷砖生产过程的环境影响评价的目标定义为只考察其生产过程对环境的影响；范围界定在直接原料消耗和直接废物排放，不考虑原料的生产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。对该瓷砖生产过程的环境影响LCA评价的编目分析，主要按资源和能源消耗、各种废弃物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、编目。如能耗可分为加热、照明、取暖等过程进行编目；资源消耗则按原料配比进行数据分类；污染物排放按废气、废水、废渣等进行编目分析。由于该生产过程排放的有害废气量很小，主要是二氧化碳，故废气排放量可以忽略，而以温室效应指标进行数据编目。另外，在该瓷砖生产过程中其他环境影响指标如人体健康、区域毒性、噪声等也很小，因此在编目分析中也忽略不计。建筑瓷砖的环境影响评价在环境影响评价过程中采用了输入输出法模型，其输入和输出参数见下责图所示。其中输入参数有能源和原料，输出参数包括产品、废水、废渣，以及由二氧化碳排放引起的全球温室效应。某瓷砖生产线的输入输出法评价模型通过输入输出法计算，得到该瓷砖生产过程对环境的影响结果见下页图，其中图(a)为能源和资源的消耗情况，图(b)为对环境的影响。由图可见，该瓷砖生产过程的能耗和水的消耗较大。由于采用钢渣为主要原料，这是炼钢过程排放的固态废弃物，因此在资源消耗方面属于再循环利用，这对保护环境是有利的生产工艺。某瓷砖生产过程的环境影响LCA评价结果另外，该工艺过程的废渣排放量较小，仅为0.5kg/m2。废水的排放量为30kg/m2，且可以循环再利用。相对而言，该工艺过程的温室气体效应较大，生产lm2瓷砖要向大气层排放19.8kg二氧化碳，因此，年产量为30万m2的瓷砖向空中排放的二氧化碳总量是相当可观的。对LCA评价结果的解释，除上述的环境影响数据外，通过对该瓷砖生产过程的LCA评价，提出的改进工艺主要有降低能耗、降低废水排放量、减少温室气体效应影响等。第三节产品环境标志一、环境标志概述二、环境标志进展三、环境标志通用原则四、产品环境标志的目标五、产品环境标志的类型六、实施产品环境标志制度的基本方法七、中国的环境标志制度八、环境标志在环境管理中的应用成效一、环境标志概述环境标志是一种"证明性商标"，它表明该产品不仅质量合格，而且在生产、使用、处置过程中符合特定的环境保护要求，与同类产品相比，具有低毒少害，节约资源等环境优势。环境标志认证指由国家权威机构认可的第三方认证机构依据环境标志产品标准及有关规定，对产品环境性能及生产过程进行确认，并以特定的标志图形予以公告，具有高度的客观公正性和可信度。

二、环境标志进展世界上第一个推行环境标志计划的国家是德国（前联邦德国）。德国的“蓝天使”环境标志计划于1977年由政府制定，1979年5月为第一批48个产品授予了环境标志，这一计划经历了缓慢艰苦的开拓阶段，到1984年仅对33个产品类别颁发500个标志，但是在20世纪80年代后期，这一计划赢得了公众的认可，也获得了工业界的支持。到1992年底已有800多家企业（包括外国企业）生产了3300多种环境标志产品，71个产品类别，同时也带动了许多国家纷纷效仿。加拿大和日本于1988年开始实行环境标志计划。在1989年开始实施的有北欧国际(瑞典、挪威、芬兰和冰岛)、日本和美国；奥地利、葡萄牙和法国等欧洲国家按计划于1991年实施。1992年有22个经济合作与发展组织(OECD)国家参与这一计划。20世纪90年代初进入广大亚洲国家[如中国(1994年)等]，同时扩大到了大洋洲国家。由此可见，环境标志作为一种指导性的、自愿的、控制市场的手段，成为保护环境的有效工具。有关环境标志的内容也被列入了ISO14000系列标准之中。三、环境标志通用原则（1）环境标志及声明必须是准确的、可验证的、具相关性的和非误导性的；（2）用于环境标志及声明的程序和要求的制订、采纳和应用不得以制造不必要的国际贸易壁垒为目的；（3）环境标志及声明必须以足够严密、科学的方法学为基础，该方法足够彻底、全面，从而能够支持所作的声明，并能获得准确和可再现的结果；（4）用来支持环境标志及声明的程序、方法学和准则的信息必须具有可得性，并可应所有相关方的要求予以提供；（5）环境标志及声明的制定必须考虑产品生命周期的所有相关因素；（6）环境标志及声明不得阻碍能够保持环境行为或具有改善环境表现潜力的革新；（7）任何与环境标志及声明有关的行政要求或信息需求都必须保持在符合适用准则和标准所需的限度；（8）环境标志及声明的制定过程应是开放的，有相关方参与。在此过程中应做出必要的努力以求得共识；（9）购买方和潜在的购买方必须能从使用环境标志或声明的一方获得与该环境标志或声明有关的产品和服务的环境因素信息。四、产品环境标志的目标产品环境标志的目标包括：①为消费者提供准确的信息；②增强消费者的环境意识；③促进销售；④推动生产模式的转变；⑤保护环境。五、产品环境标志的类型（一）类型Ⅰ即批准印记型这是大多数国家采用的类型，其特点是：①自愿参加；②以准则、标准为基础；③包含生命周期的考虑；④有第三方面认证。（二）类型Ⅱ即自我声明型其特点在于：①可由制造商、进口商、批发商、零售商或任何从中获益的人对产品的环境性能做出自我声明；②这种自我声明可在产品上或者在产品的包装上以文字声明、图案、图表等形式来表示，也可表示在产品的广告上或者产品名册上；③无需第三方认证。（三）类型Ⅲ即单项性能认证型n这些单项性能有：可再循环性、可再循环的成分、可再循环的比例，节能、节水、减少挥发性有机化合物排放、可持续的森林等。目前，美国少数私人认证机构开展这项工作。由于厂商对它的兴趣有所增加，这一类型的标准还有扩大的趋势。因此，在ISO14000系列标准中专门为此制定了ISO14025标准。六、实施产品环境标志制度的基本方法（一）确定授予环境标志的产品类别环境标志的产品类别由申请人提出，由主管机构审查确定。分类的原则是考虑同类产品应具有相似的使用目的、相当的使用功能并且相互间有直接竞争的关系。正确的产品分类对实施标志计划至关重要，不但要有充分的科学依据，还要兼顾消费者的利益。一般，优先类别应是对环境危害较大而又有替代的可能、消费者感到重要、工业界乐于支持、市场容量大的部分产品。例如，德国共分若干个类型，它们是可回收利用型、低毒低害物质、低排放型、低噪声型、节水型、节能型、可生物降解型及其他类型。六、实施产品环境标志制度的基本方法（二