作者:美國卡內基梅隆大學 H Scott Matthews教授

2023年12月26日發(作者：板橋路)

第四章：ISO生命周期評價標準——目標和范圍

到目前為止，我們已經討論了不少完成一個嚴格的生命周期評價所必備的技能。現在，我們來展示規劃和組織這項研究的標準框架。在本章中，我們補充了在生命周期評價的官方ISO標準中找到的信息。我們只總結和詳述最重要的部分，因此本章并不旨在作為閱讀和研究整個ISO標準的的代替品（可能需要通過不止一次的閱讀、研究才能充分地理解）。研究ISO標準的基本原理是為了建立一個堅實的基礎，在此基礎上理解在生命周期評價學界內使用的專用術語，并從ISO標準和我們的共同經驗中直接學習哪些是生命周期評價中必需的，哪些則是可選的。我們從已完成的生命周期評價研究中選取了節選和例子來強調重要的考慮因素，因為ISO標準中一般缺少例子。因此，本章旨于幫助你從實踐角度理解術語的含義，而非重新定義所用的術語。

本章學習目標

經過本章的學習，你應該掌握以下能力：

1. 描述ISO 生命周期評價標準的四個主要階段

2. 列舉所有ISO 生命周期評價標準的研究設計參數（SDPs）

3. 審查為一項生命周期評價研究所給出的SPDs，評估它們的適用性并預測其在使用中的潛在挑戰

4. 為你選擇的一項生命周期評價研究生成特定的SDPs

ISO和生命周期評價標準概述

在專門討論生命周期評價標準之前，我們先大致回顧一下標準。標準是被創建來使某些活動和過程相一致，或者至少是使用相同的指南或方法完成的。它們也可能是為了特定市場的公平競爭環境而被建立的，以確保每個人在以同樣的方式做事。標準因為各種原因而被創建，并存在于許多層面中，下達當地建筑法規，上至全球標準。在土木工程和建筑中有混凝土的標準；例如，招標書可能會要求產品符合“ASTM C94混凝土”標準。這意味著該項目中的任何一種混凝土都必須符合由ASTM國際組織制定的ASTM C94標準中規定的檢測標準。

世界各地有很多組織致力于開發和推廣標準的使用。正如上面提到的ASTM國際組織，為特定的檢測和材料開發標準已經有超過100年的歷史。ISO（國際標準化組織的縮寫，1

此縮寫在法語中也適用）是一家國際組織，創建了更傾向于安全、質量和管理標準的一系列標準，世界各地的公司和單位都遵守這些標準。每個組織創建標準的實際流程各不相同，但是ISO的流程包括以下幾個組成部分：標準需要（1）響應市場需求；（2）基于專家的意見；（3）由多方利益相關者團隊共同開發；（4）協商一致后方獲批準。實際標準是根據全球專家組成的技術委員會的意見進行起草，編輯，修改，直到達到統一（75%同意）后得到的版本（ISO 2012）。

進行生命周期評價（生命周期評價）有多種框架，但主要的、全球公認的方式是遵循ISO

生命周期評價標準（主要由兩款相關的標準組成，14040：2006和14044：2006），我們假設你已經獨自接觸并閱讀過。我們將這兩款基本標準統稱為ISO標準。符號“14040：2006”指的是“ISO 14000”系列標準中的ISO 生命周期評價標準，”ISO 14000”系列標準是環境管理方面的全球性標準，包括追蹤和監視排放量和排放行為的多種其他進程。編寫本書時，ISO生命周期評價標準的最新版本更新于2006年。ISO 生命周期評價標準的第一版發布于1997年。

你現在可能明白的一件事是很多在第一章提到的基礎生命周期評價研究（例如Hocking，Lave等人著述的）在生命周期評價標準正規化之前就已經完成了。這并不意味著它們不是合理的研究——這只是意味著在當今世界中，這些研究不能被冠以“ISO認證”的字樣，此處提及的“ISO認證”意味著那些發表的工作遵循了ISO標準。盡管這看起來微不足道，但符合諸多ISO標準通常被那些尋求全球接受和認可的機構視為目標。這不僅僅是在生命周期評價領域——汽車供應鏈企業尋求“ISO 9000質量體系認證”以證明他們公司已經制定了符合ISO標準的質量計劃，從而使他們能夠在大至全球市場做生意。本書第十三章將更多地討論同行審查以及為生命周期評價研究進行ISO標準認證評估。

針對生命周期評價的標準為何可取應當是顯而易見的。如果沒有一套正式的要求和/或者指南，任何人都能根據自己的個人觀點進行生命周期評價研究（例如自己決定應當如何開展研究，決定用何種方法比較適宜等）。最終，十個不同的派別對同一產品進行各自的生命周期評價時，可能產生十種不同的答案。生命周期評價標準有助于使這些工作標準化。然而，正如我們下面將要看到的，它的規則和指南并沒有過多的限制。十個派別在按照同一標準評價時，依然可能產生十種不同的答案。有人可能會說，在生命周期評價的領域內，需要的是思想和方法的多樣性，因此，一個規范性的標準會扼殺方法或者研究結論的發展。

2

正如你私下閱讀過的，ISO生命周期評價標準為了執行生命周期思維以支持決策，將定量模型與會計需求正規化了。ISO 14040:2006 是目前標準的“原則和框架”，是為管理人員編制的，而ISO 14044:2006是“要求和指南”，是為從業者編制的。既然你已經閱讀了標準（并且有已定義的術語詞匯表可以幫助和指導你），你應該已經熟悉了輸入，輸出和流的基本概念。

站在大局的角度，圖4-1總結了ISO生命周期評價標準的四個階段：定義目標和范圍、清單分析、影響評價和解釋。目標和范圍是對你研究意圖的聲明，也是我們所謂的研究設計參數的一部分（下面討論）。目標和范圍明確指出你做研究的原因以及研究范圍。在清單分析階段，你收集和記錄所需的數據（例如，能源使用量和溫室氣體排放量）以滿足既定的目標和范圍。在影響評價階段，你從追查簡單的清單結果如溫室氣體排放，過渡到其影響，例如氣候變化。最后，在解釋階段審視你的研究結果，將其轉化為研究得出的觀點，并且有可能提出改進建議或其他改變以減少影響。

圖4-1: ISO 生命周期評價框架概述（來源：ISO 14040:2006）

3

能認識到所有雙向箭頭意味著四個階段是迭代的這一點非常重要，也就是說，你可能會在收集清單數據時意識到這項工作的挑戰太大，而后調整目標和范圍。你可能在達到解釋階段時意識到收集到的數據不能回答你想要的問題，然后因此修改前面的部分。你可能得到了意想不到的結果從而難以得出結論，那么則需要加入其他的影響評價。因此，直到整個研究完成之前，沒有一個階段是真正完整的。據以往的經驗，每次你做研究的過程中你都會不斷修改它。這并不是意味著有紕漏或者失敗；當你通過課后習題對產品體系有了更多了解后，你會知道這是完善研究的規定方式。

正如ISO 所提到的，遵循標準但不包括影響評價階段的研究是十分常見的，這些研究被簡單地稱為生命周期清單研究（生命周期解釋s）。也就是說，他們最終成果只是類似于會計的工作，量化總投入和總產出，而并不考慮任何影響。你可以將這解釋為影響評價并不是一個必須的部分，但是更準確的解釋應該是它在生命周期評價研究中是必需的，而在生命周期解釋中則不是。這就是說，正如業界的習慣，我們一般使用“生命周期評價”這個詞代表生命周期評價或生命周期解釋。同樣值得注意的是生命周期評價代表的是生命周期評價而不是生命周期分析，其認識到對于相應的研究來說通常所需的評價是有價值的。除此之外,若無做出價值判斷，客觀的生命周期評價也就可能無法實現。

圖4-1右側給出了如何使用生命周期評價的例子。前兩個對于產品改進和戰略規劃的例子很常見。在本書中，我們更注重“重大決定”，涉及到各種活動，如通報公共政策（例如，哪種激勵政策能使紙張回收更加有效率？），以及評估市場公告1（市場公告意指告知消費者你的產品是如何生產出來的，如養牛戶需告知他們的牛是如何養殖及屠宰的）。這些領域研究的基礎可能是比較相似產品或技術。

在本章剩余的部分，我們將專注于生命周期評價的目標和范圍階段。后續章節會更詳細地討論清單、解釋和影響評價。

ISO 生命周期評價研究設計參數

如上所述， ISO需要生命周期評價研究提供一系列的定性和定量參數，在本文中我們把這些參數稱為研究設計參數（SDPs），詳見圖4-2。在本節中，我們針對每個參數的基本需求提供了附加細節與討論，同時，我們還將討論符合ISO一致性的假定參數聲明和值。

1市場公告意指告知消費者你的產品是如何生產出來的，如養牛戶需告知他們的牛是如何養殖及屠宰的-譯者(weiran)注

4

目標 范圍條目：

產品系統

系統邊界

功能單位

輸入和輸出清單

LCIA方法運用

圖4-2: ISO 生命周期評價框架的研究設計參數（SDPs）

SDPs認為是生命周期評價中最重要的組織方面的總結。研究設計參數是一個生命周期評價研究中所需元素的一個子集，但是通常是最重要的考慮因素，因此只要看一眼這些參數就會告訴你關于該研究要做什么以及不要做什么。因此，這些條目需要被精心挑選和記錄，以免產生誤解。在記錄你的研究時，你應該專門使用標準中所示的關鍵詞（例如，“這項研究的目標是”，“功能單位是”，等等）。下面對ISO 生命周期評價標準中所寫的內容進行展開，我們將討論SDP中的各項條目。

SDP 1.目標

和任何研究的目標一樣，生命周期評價的目標需要被明確地說明。ISO要求目標陳述毫無歧義，這包括：(1)預期的應用；(2)進行研究的原因；(3)受眾；(4)結果是否能被用于公開發布的對比論斷。有一個簡單的方法可以用來思考生命周期評價報告中目標聲明，即它必須完全回答兩個問題：“誰會在意這一研究以及為什么會在意？”和“為什么我們要去做它和我們將要做什么？”。如上所述，生命周期評價的主要部分是相互迭代的。因此，你可能可以先定一個目標并由此開始一項生命周期評價研究，隨著你投入的努力，你可能會發現研究比原計劃多了，或是少了，目標也就隨之改變。

以下是摘自一項生命周期評價研究的目標陳述，其比較了美國人造和天然圣誕樹的購買情況2（PE Americas 2010）。

“這項研究的成果意圖作為針對美國圣誕樹消費者的教育對外交流和市場營銷的基礎。”

“本生命周期評價的目的是為了了解和分析比較最常見的人造圣誕樹和最常見的天然圣誕樹的環境影響。”

“這次比較研究預計將被ACTA（美國圣誕樹聯盟）公之于眾，以駁斥天然和人造圣誕樹相對不同的環境影響的謠言和誤解。”

2 基于完全公開的原則，本書作者之一（HSM）為該研究的有償審稿人。

5

從以上三個句子，我們清楚地認識到ISO要求的目標陳述所應有的四個組成部分。預期的應用為外部市場營銷。研究原因是為了消除誤解。受眾是美國的圣誕樹消費者。最后，這項研究將計劃公開發行（可以在網站上看到）。我們將在本書的后面進一步討論公眾研究的意義。

上述的例子能幫助我們組織一個良好的目標陳述。應該明確的是，跳過四個必需的組成部分中的任何一個，或者為了目標的可讀性而嘗試精簡都會導致不恰當的目標陳述。例如，這句“這項研究是為了找到發電廠的能源使用”是清晰簡單的，但是只滿足了四個必需的目標元素中的一項。并且這句話沒有使用“目標”這個詞，這會被視為在陳述該研究沒有目標。

除了已經陳述的目標，我們還可以考慮有什么沒有被寫進目標里。上面的陳述中，對于零售商來說似乎該研究并沒有明顯的用途，例如，決定是否進貨某一種樹而不是另一種。思考研究報告的讀者或審稿人在考慮你的目標陳述時會想什么是非常有用的。審稿人對偏見和矛盾是非常敏感的，如果你創造性地使用SDP中的假設，可能使得某一個備選方案備受青睞，那么審稿人對此也同樣敏感。同樣，如果你所得的各類結論可能是由你所選的目標得出的，他們可能會很敏感。所以你應當想要以一種能夠避免審稿人這般解讀的方式組織研究目標。

科學家嘗試使用生命周期評價的一個主要原因是為了做對比論斷，當你比較多個產品或者系統，比如兩種不同類型的包裝時，對比論斷使你能夠得出結論和說明（特別是做一個聲明）某一個比另外一個好（有較低的影響）。如上所述，ISO生命周期評價標準要求將這類意圖包含在目標陳述中。

范圍

雖然ISO僅僅簡略地列出“目標和范圍”，目標陳述幾句話就能說明，而范圍可能需要寫上幾頁紙。研究范圍不僅僅是一個單一的陳述，而是一系列表明什么將被納入研究中的定性及定量信息，以及用來描述研究是如何完成的所需要的關鍵參數。大多數SDPs是范圍的一部分。ISO對于范圍的要求中列有14個獨立的條目，但是我們只關注其中作為SDPs部分的五個條目：用于研究的產品系統，功能單位，系統邊界，產品清單與/或要跟蹤的影響評價。其它10個條目也是重要的（也是ISO認證所要求的），但是具體內容在ISO標準或在本書其它部分中已有充分的說明。

盡管這五個獨立的SDPs范圍在下文被分開討論，它們彼此之間高度依賴，因而很難對其單獨定義。我們承認這種術語上的相互依賴性會使大多數讀者混淆，因為每個SDPs范圍

6

的定義包含了另一個SDP的術語。然而，能清楚地理解這些術語對于開展一項嚴謹的研究至關重要。我們推薦你配合ISO標準多次閱讀以下章節，直到你了解這些定義的區別為止。

SDP2. 功能單位

盡管我們只列出作為一個SDP的功能單位，ISO標準還要求對產品體系的功能進行討論。一個產品系統（定義見ISO14040：2006，下面有所擴展）是提供某種功能的過程的集合。功能代表了產品系統的性能特點，或者通俗的說是“它能做什么？”。一個發電廠是一個產品系統，具有發電的功能。圣誕樹的產品系統的功能想必是提供圣誕節的樂趣和慶祝節日。廁所的空氣干手機其功能是干手。燈泡的功能是發光。總之，描述功能是非常直截了當的，但是倘若只討論產品系統本身，讀者可能會產生困惑或者自己提出假設，描述功能就是為了澄清這些可能的困惑與假設。

另一方面，功能單位必須是一種明確和定量的測量，將功能和待研究的輸入輸出值聯系在一起。不幸的是，這就是ISO標準上提供的所有描述了。這種ISO標準上的模棱兩可是研究中對功能單位表達的普遍不恰當的部分原因。一個功能單位應該能夠量化功能，讓它能夠與相關的輸入和輸出產生聯系（想象一個比例的表示）。正如第一章討論的那樣，輸入就比如能量或資源消耗等條目，輸出就比如排放或廢物產生等條目。因此，你需要一個功能單位來連接功能和輸入或者輸出。你的功能單位應該明確規定單功能單位規范化。

基于上述例子，一個燃煤發電廠的功能單位可能是“每生產一千瓦時的電”。那么，煤的輸入可以被描述為“每生產一千瓦時的電所消耗的千克煤炭量（千克煤炭/千瓦時）”，輸出可能被表述為“每生產一千瓦時的電排放的千克二氧化碳量（千克CO2/千瓦時）”。一棵圣誕樹的功能單位可能是“一段假期”，因為盡管有的家庭會留下一棵圣誕樹長達一個月，而另一個家庭則可能只留下短短一個星期，這兩棵圣誕樹在節日里都履行了提供圣誕節歡樂的功能。對于一個空氣干手機，功能單位可能是“一雙被烘干的手”。對于一個燈泡功能單位可能是“提供一個小時100流明的光（亦稱，100流明-小時）”。所有這些功能單位都是合適的，因為它們定量地討論了功能，并且可以和研究成果相關聯。圖4-3總結了上述四個產品系統的功能、功能單位和可能的生命周期解釋結果之間的聯系。雖然沒有明確涉及到功能，你可以開展功能單位是“每生產一個部件”的研究，它將涵蓋制造產品的“從搖籃到大門”系統。

產品系統 功能 功能單位 ICI結果舉例

7

每生產一千瓦時的電排放的千克二氧化碳量

每一段假期中每棵未被裝飾的樹的MJ能量值

每一雙被烘干的手的MJ能量值

每提供一個小時100流明的光消耗的水銀量

發電廠

圣誕樹

干手機

燈泡

產電

提供節日歡樂

干手

照明

每生產一千瓦時的電

基于一段假期的一棵未被裝飾的樹

一雙被烘干的手

提供一個小時100流明的光（亦稱，100流明-小時

圖4-3: 假設生命周期評價研究中功能、功能單位和生命周期解釋結果案例

功能單位應當盡可能地與產品功能而不是實體產品相關聯。例如，“座椅支撐一個人在電腦前工作一年”相比于“一個電腦工作室辦公椅”、“在-18°C情況下200cm3冷凍倉儲能力”相比于“一臺200cm3的冰箱” 和“在一個10cm2工作區域內30lux照度下的年照明量”相比于“燈泡一年提供30000流明”更貼近于功能單位。以這種方式，可以確保所有的強制性屬性以及產品性能的持續時間得以解決。

既然我們已經提供了一些關于功能單位的明確討論，現在我們來討論研究中對于功能單位表述的常見問題。一個常見的功能單位問題是沒有定量地表達功能或者根本就沒有給出單位。通常情況下，建議的功能單位聽起來更像一個功能描述，例如，對于發電廠，“功能單位是發電”。這不是可行的功能單位因為它既沒有定量，也沒有指出單位。請注意，單位不需要是國際單位制。單位可以是只與特定產品系統有關的獨特單位，正如“一雙被烘干的手”。

另外一個定義研究中功能單位的常見問題是將功能單位與要研究的輸入和輸出混淆了。例如，你打算使用“CO2的重量（噸）”在你的清單分析中，但是這不是一個合適的功能單位，因為它并沒有測量該功能，它測量的是產品系統的溫室氣體排放輸出。同樣的，功能單位“每千瓦時產生的CO2重量（千克）”也是不合適的，因為CO2排放盡管是一個相關的輸出，但與功能的表達無關。進一步來說，由于結果將被統一到功能單位，這一研究中后續溫室氣體排放的單位將是“千克CO2每千克CO2每千瓦時”，這是沒有意義的。因此，在功能單位的定義中沒有產品系統的輸入和輸出的位置。

對于包含產品系統比較的生命周期評價研究，功能單位的選擇尤為重要，因為研究的功能單位在所有備選方案中都需要是唯一和一致的。例如，一個比較燃料的生命周期評價需要比較功能上等同的單位。它可能被誤解為比較一加侖乙醇和一加侖汽油（亦即功能單位為一加侖的燃料），因為燃料的能源含量是相當不同的（汽油約為115,000BTU/加侖，而乙8

醇（E100）約為75,000BTU/加侖）。就功能和實用性而言，同樣使用一加侖的量，汽油能夠比乙醇使你的車開得遠多了。你可以轉化為加侖汽油當量（gallons of gasoline

equivalent，GGE）或者使用基于燃料能量含量（例如BTU）的功能單位，或是基于行駛1英里的功能單位。同樣的，如果比較煤炭和天然氣發電，合適的功能單位應該為每千瓦時或每兆瓦時，而不是每兆焦的燃料。

希望你能明白，使用不適當的功能或者功能單位，如果之后在審查研究時發現它是錯誤的可能會導致做大量的無用功。例如，如果你要使用沒有實際單位的功能單位，你可能會得出不能被規范化的結果。如果在研究完成后不得不再回去檢查糾正，實際上就相當于做了一個全新的研究。

SDPs 3及SDPs 4. 產品系統和系統邊界

在討論一個ISO生命周期評價產品系統之前，讓我們先來討論一下產品，產品可以是任何類型的商品或者服務。這可能意味著諸如一個零部件這樣的實物對象，亦或是軟件或者服務。過程，與輸入到輸出的轉變活動相似。正如我們已經提過的，一個ISO生命周期評價產品系統是相關過程和流的定義，這些過程和流與所選產品的生命周期相關，并能導致一個或多個功能。即使是如軟件（或者云服務）這樣的虛擬產品，也需要很多過程去創造它們。產品是這種系統的輸出，產品流代表一個產品在產品系統之間的連接（它可能是一個產品系統的輸出，又是另一個產品系統的輸入）。例如，木材廠的過程所輸出的產品——木板，可能是家具制造過程的輸入。同樣的，石油是石油提煉過程的產品輸出，也可以是煉油過程的輸入，且煉油過程也會有如汽油及柴油的產品輸出。

一個產品系統包含各種如下定義的子部分，但一般包含的是各種過程和流。根據陳述的研究目標，系統邊界指出產品系統的所有過程與流的集合中哪些子集合才是研究的一部分。

盡管不是必需的，圖表在幫助人們領會產品系統的復雜性和其定義的系統邊界方面是至關重要的。圖表是被研究作者創造出來的（雖然它可能是由研究中使用的生命周期評價軟件生成的）。圖表應當標出系統的主要過程，然后明確指出選擇的系統邊界，理想情況下，還應把研究所包含的過程用一個名為“系統邊界”的方框給框起來。或者，也可以用不同的顏色標識那些邊界內的過程和流。即使有一個很好的產品系統圖，研究仍然需要在文本中詳細討論各種流程和過。圖4-4顯示了在ISO14040:2006中提供的通用的產品系統和系統邊界的示例圖。如果你研究包含或者比較了多種產品，那么你必須定義多個產品系統。

9

產品系統圖（也稱為過程流圖）中有一些關鍵組成部分。這些圖中的方框代表了各種形式的過程，箭頭代表各種流，與質量衡算或物質流分析相似。方框（或者虛線方框）可能代表系統邊界。從最普遍的角度來說（如圖4-4），一個產品系統的表示可能會是這樣的：根據整個集合的生命周期階段（原材料、生產和使用等）描繪過程方框，正如我們在第一章中所討論的那樣。在現實中，每個集合的階段都可能包含更多的過程，我們將在下面討論。

我們值得去更詳細地討論一下如何設置系統邊界的藝術。給一個復雜產品做一套完整的生命周期評價（其中包括產品系統中的每一個過程）是不可能的。一輛汽車有大約30000個零件。這牽扯了成千上萬的過程包括開采礦石，建造用于運輸材料的船支、卡車和軌道車，冶煉材料，制造零件和組裝車輛。然而，產品系統可以實現合理地集合生命周期評價，其包含所有相關的方面但舍棄部分與過程有關的細節。

圖 4-4: ISO 14040產品系統和系統邊界案例

生命周期評價模型能夠捕捉系統的直接和間接影響。一般來說，直接影響是我們所關心的過程中的活動所直接導致的影響。間接影響也是活動發生的結果，但包含這一活動的并非我們所關心的過程。例如，制造鋼鐵直接需要鐵礦石和氧氣，但是也需要電力、環境咨詢、天然氣勘探、生產、管道、房地產服務和律師。制造汽車直接或間接地囊括了整個經濟，而得到整個經濟的物質流及能量流無疑是天方夜譚。

10

由于進行完整的生命周期評價是不可能的，那么我們能做什么呢？正如我們下面將要看到的，ISO標準提供了簡化我們分析的方式，所以我們不用跟蹤每個可能的流。但是我們仍然需要做出能夠最終導致模型簡化的關鍵決定（例如，關于包括哪些階段）。只著眼于產品本身而忽視生命周期內的其他所有部分會導致結果不準確和有偏差，如第一章中所提及的電池動力車例子。

90年代中期，美國三個主要的汽車制造公司，亦即“三巨頭”，派出代表開展了一項針對普通美國客運汽車的生命周期評價。這項研究仔細研究了提取礦石和石油以及制造汽車所使用的鋼鐵、鋁和塑料的過程。它也同樣詳細研究了制造汽車的主要零件及組裝汽車的過程。由于上述的復雜性，這項研究被迫做出妥協，選擇少部分鋼鐵廠和塑料廠作為所有工廠的“代表”。類似的，研究也只分析了少數零件廠和組裝廠。這些被選擇的工廠是否真的能夠代表所有的工廠我們不得而知。最后，汽車的很多方面都沒有被研究，例如大部分材料及燃料的運輸和那些“次要”的零件。然而，研究進行了兩年（超過10個研究人員多年的努力），估計花費了數百萬美元。

因此，系統邊界應當是合理的。除了對研究中所使用的系統邊界進行可視化的呈現及文字描述，作者還應該解釋是什么樣的選擇與因素使得研究最終選擇及使用了這一系統邊界。通過證明系統邊界的合理性，你可以讓受眾更好的領會研究中面臨的一些挑戰和權衡。針對系統邊界選擇的其它證明可能包括如下陳述：某一過程被假設為或被發現其影響微乎其微，或者在一個對比研究中，相同的過程同時存在于兩個產品系統，因而對比較沒有影響。如上所述，投入巨大精力尋找數據依然可能失敗，這可能導致研究不得不排除某一過程。相似備選過程中的代用數據可取而代之。

過程流

產品系統有基本流的進出。按照ISO14044定義，基本流是“取自環境，進入所研究系統之前沒有經過人為轉化的物質或能量，或者是離開所研究系統，進入環境之后不再進行人為轉化的物質或能量”換言之，基本流指的是在模型的輸入端或輸出端不需要其他過程來代表它們的純流。

為了便于討論，假設圖4-4是一部手機的產品系統和邊界圖。正如方框邊界所定義的那樣，圖4-4說明了手機的產品系統有關于輸入產品的產品流和基本流。輸入產品（圖左）與其它產品系統相連，并處在系統邊界之外。同樣地，圖的右邊，手機的“產品流”是其它系統11

的輸入。作為一個例子，圖左側的產品流可以代表手機隨第三方打印的紙質教程一起進入系統（但是這第三方的工作并不納入本研究），而右側的產品流則可以代表手機作為一種設備能被用于無線語音和數據網絡系統（這些設備的生命周期在本研究的范圍之外）。這并不是說手機的使用沒有被模型納入，如圖4-4所示邊界內有一個“使用階段”的過程方框，但是它可能只是指為手機充電這一過程。該研究的作者選擇了這樣的邊界可能是因為他們是手機制造商，只能直接控制在上述邊界內的過程和流。只要他們的研究目標和研究范圍內的條目與邊界保持一致，就不存在任何問題。然而也有例外，比如若是研究目標或者范圍激發了使用手機進行送貨上門的網上購物的想法，那么目前系統的邊界則需要進行修改以考慮其它系統的影響，例如將右側的產品系統方框納入邊界。

人們可能認為圖4-4暗示了基本流在系統邊界之外，故它們不是研究的一部分。然而這是錯誤的，因為這些基本流雖然不是系統的一部分但卻可能是激發了研究中利益的輸入和輸出，例如能量輸入或者溫室氣體排放輸出。總之，它們在研究之中卻在系統之外。

產品系統圖可能是分層的。高層圖（如圖4-4）可能有詳細的子圖，以及描述低層過程如何進行交互的解釋。這些層次結構可以跨越集合的多個層級。在最低的層級，一個單元過程是分析中考慮到量化輸入和輸出數據的最小元素。圖4-5顯示了三個可能是某一產品系統的子部分的單元過程之間通用的交互序列。

圖4-5: 單元過程（來源：ISO 14040:2006）

12

圖4-6給出了一個例子，教我們如何以圖4-5的形式，細化圖4-4中高層級的“廢物處理”過程，其中三個單元過程對應三個基本步驟——收集，拆卸和電子垃圾的分類。此外，垃圾的處置也可以作為單元過程（圖中未給出）。

圖 4-6: 電子垃圾處理的過程示意圖

正是在單元處理的層級上，輸入和輸出才真正與產品系統相互作用。盡管在第一章中我們已經定義過輸入、輸出等概念，ISO專門給出了如下定義：輸入是“進入一個單元過程的產品、物質或能量流”，還可能包括原材料、中間產物和副產品。輸出是“離開一個單元過程的產品、物質或能量流”，還可能包括原材料、中間產物、副產品和排放物，例如（污染）排放和廢物。原材料是“用于生產某種產品的初級和次級材料”，廢物是“需處置的物質或物品”。中間產物在單元過程之間流動（例如逐步組裝起來的組件）。副產品是同一單元過程或產品系統中產出的兩種或兩種以上的產品。

研究要測定的整體輸入和輸出應該是基本流。這就是為什么“電”通常不被視為一種輸入的原因，亦即在沒有轉化的情況下，我們無法從環境里直接得到它。電代表了那些經由發電過程轉化了的煤、天然氣、陽光或者水。另一方面，“能量的兆焦數”則可以代表那些沒有轉化過的能量輸入。

上文比較人工和天然樹木的圣誕樹生命周期評價中，使用了下列文字（作為圖表的附加）：“對人工樹木，系統邊界包括：（1）從搖籃到大門視角下材料對環境的影響；（2）使用中國制造的支架的人工樹木的生產；（3）樹木及支架至美國零售商的運輸，及之后至消費者家中的運輸；（4）樹木和所有包裝的處置。”

SDP5. 清單輸入和輸出

13

你研究的定義部分需要明確指出你會在分析中關注的輸入和/或輸入。這是因為你的分析不需要考慮領域內所有潛在的輸入和輸出。它可以只考慮輸入（例如，能量使用足跡），也可以只考慮輸出（例如，碳排放足跡），或者兩者都考慮。ISO標準中并沒有明確定義過范圍中對輸入和輸出的說明部分。想必ISO標準的制定者們是意圖將這一部分包含在標明了輸入和輸出流的完整產品系統圖中。按照上面的例子，你的手機研究選擇追蹤水、能量或兩者的輸入都是可以的，但是你需要進行說明。通過明確說明你重點關注的輸入和/或輸出，它將幫助受眾更好的了解為什么你選擇了這個系統邊界、產品系統和功能單位等。如果你沒有明確說明你將在研究中考慮哪些定量輸入和輸出（或者例如，畫出一個只寫著“輸入”和“輸出”四個字的通用產品系統圖），那么受眾就只好自己考慮或者假設哪些輸入輸出對于你的系統來說比較合適，這將和你所意圖的或實際的輸入和輸出有出入。第五章將更詳細地討論生命周期評價中的清單分析部分。

SDP 6. 影響評價

ISO14040要求你明確列出“選擇的影響類型和影響評價的方法學，以及后續要用到的解釋”。盡管我們把針對影響評價的更詳細的討論留到了第十二章，在這里我們還是會提供一些簡單的討論和例子，幫助你理解影響評價的選擇是如何和為何會影響你對其他SDP的選擇的。

正如我們在第一章討論的，在輸入和輸出的清單（清算）間，以及它們的影響類型之間有很大的區別。盡管我們可以追蹤能量使用和/或溫室氣體排放的輸入和輸出，在生命周期中這些活動的影響可能是資源損耗、全球變暖或者氣候變化。在影響評價中，我們著眼于后面的問題（資源損耗等）。這樣做將要求我們使用其它已經被開發能與生命周期評價結合的方法來幫助我們評價影響。具體來說，有考慮累計能源需求（CED）和評價全球變暖潛能值（GWP）的影響評價方法。如果我們選擇在研究中考慮這些影響，我們就得在SDP中明確陳述它們及基本方法。同樣的，之所以要明確說明是為了保證讀者在通讀你的研究結果之前就能夠一目了然的領會你在前面所做的決定。

如上指出，研究目標和范圍中還有其他必需的條目，但是SDPs是最重要、最耗時的部分。它們是研究范圍的條目中最需要被仔細斟酌用字及評估的。

結語：對比論斷和公共研究

只有當生命周期模型是使用相同的研究設計參數來構建的，例如相同的研究目標和范圍、功能單位及系統邊界，方可進行對比研究。ISO標準在多處強調了當你想進行對比論斷時

14

所需要做的事情。根據ISO的指導做出這樣的論斷，你就相當于在說你應用了ISO標準，因而你獲準做出聲明。例如，對于對比論斷，ISO要求研究必須是一個生命周期評價而不僅僅是一個生命周期解釋，并且研究中需完成一個特殊的敏感性分析。當你想做對比論斷時，還有一些相關的規則需要遵守，這些規則既能保證工作的高質量，又能保護標準的公信力。如果一些高知名度的研究在完成時并沒有做這些特殊的考慮，那么其結果就將被認為是可疑的，而標準本身可能也容易受到批判。

同樣，如果對比結果是要對公眾發布的，ISO要求這樣的一個生命周期評價要經由同行審核。這意味著一個專家小組（一般是三人）需要審核研究，寫一份研究的優點報告，并評估它是否符合ISO標準（例如，是否所有的研究目標、范圍等條目都根據標準中的內容完成）。大多數完成的生命周期評價是不會被公眾看到的，因此這些生命周期評價并沒有經由同行審核。這不是說它們不符合ISO標準，只是說明它們未經由上述的審核，因而也就沒有被標識為“ISO認證”。我們將在第十三章中討論更多同行審核的問題。

電子資源：在網站，第四章的文件夾，有一個表格列出了來自世界各地、針對不同產品、向公眾開放的生命周期評價研究。除此之外，這個表格還顯示了研究是否經由同行審核（這很有趣，因為它們全都“向公眾開放”但是并沒有全都經由同行審核）。大多數在列的研究都有PDF文件可用。左側的圖標被用于標記在本書中可在網站上獲得的資源。我們敦促讀者閱讀一個或多個他們感興趣的公共研究，以熟悉生命周期評價研究。

本章總結

ISO生命周期評價標準是國際公認的對于開展生命周期評價研究的框架，并已被人們與時俱進地發展和修訂以指導從業者開展高質量的生命周期評價研究。任何生命周期評價從業者都應該先閱讀和了解標準的要求。本章重點關注了標準的一個子集，即所謂的研究設計參數（SDPs），它包含了研究中主要的高層級變量。當把SDPs以合適的方式展現給讀者時，他們便能迅速的領會到研究的目標和范圍。本章著重于實際研究中SDPs的例子，旨在說明產品系統、其功能單位以及生命周期解釋結果之間的橋梁的重要性。當這一橋梁的完整性得以維持，常見的錯誤就得以避免，高質量的結果也就指日可待。

15

本章參考文獻

ISO 2013 /iso/home/standards_, 最近訪問，2013.2.1

PE Americas, “Comparative Life Cycle Asssment of an Artificial Christmas Tree and a Natural

Christmas Tree”，2010.11.

/pdf/ACTA%20Christmas%20Tree%20LCA%20

Final%20Report%20November%

Life Cycle Asssment: Principles And Practice, United States Environmental Protection Agency,

EPA/600/R-06/060, May 2006.

習題

目標1：描述ISO 生命周期評價標準的四個主要階段

1. 請以幾句話列舉并描述ISO 生命周期評價標準中的四個主要階段。

目標2：列舉所有ISO 生命周期評價的研究設計參數（SDPs）

2. 為本章上文列舉的SDPs整理一張表格。對每一項SDP，請以一兩句話闡釋其如何與那些主要階段及整體的生命周期評價相關聯。

目標3：審查為一項生命周期評價研究所給出的SPDs，評估它們的適用性并預測其在使用中的潛在挑戰

3. 假設有三個不同的生命周期評價研究，其目標陳述如下所示。請思考每個目標陳述，并回答問題（a-b）。

? “本研究的目標是得到制作冰淇淋的能源使用”。

? “本研究的目標是為了內部用途而生產一個生命周期評價。”

? “本研究旨在針對一臺將被用于進行設計工作的電腦開展生命周期評價”。

a. 簡單討論上述研究目標是否符合ISO標準。

b. 請提出修改意見，使這些假設的目標陳述能夠符合ISO標準的要求。

4. 在本章末尾電子資源的鏈接中，找一個生命周期評價研究進行閱讀。總結所選研究的研究設計參數，討論你揪出的任何矛盾或問題，并指出改進方法。

目標4：為你選擇的一項生命周期評價研究生成特定的SDPs

5. 參照圖4-4，為回形針畫一幅產品系統圖，標出輸入、輸出、中間流等。

6. 參照圖4-4，為在電子商務網站購買一張機票畫一幅產品系統圖，標出輸入、輸出、中間流等。

16

7. 選擇一個假設的生命周期評價主題，描述如何圍繞這一主題構建清單與影響部分。請基于你假設的生命周期評價例子，討論影響與清單之間的區別。

8. 請思考下表中四個假設的生命周期評價研究的研究設計參數（SDPs）。

評估在表中給出的部分條目，根據我們給出的相關SDPs連接研究各條目的例子，將合適的值填入表中的空格處或進行修正（亦即修正一個看起來不妥的功能單位）。

產品系統 功能 功能單位 生命周期解釋結果

紙質書 收集100頁的打印文本

移動閃存設備 存儲電子內容 能源每GB

電子書閱讀器 GHG每讀者購買一臺

汽車 行駛的1英里

17