產品環境足跡綜述*

黃旭葒，方小衛，陳芨熙*，顧新建

(1.浙江大學機械工程學系，浙江杭州310027;2.杭州愛科科技有限公司，浙江杭州310000)

0 引言

隨著社會的不斷發展和環境的不斷惡化，倡導清潔生產、走循環經濟發展道路，不僅成了產業本身發展的關鍵，也成了全社會持續發展的必由之路。在國際貿易中，西方發達國家設立了一系列綠色技術壁壘，如CE 認證和ROHS 指令等，使我國及第三世界國家出口產品受到很大限制，因此必須研究一些方法來更好地認識產品在生產與消費中對環境的影響，其中就包括了生命周期評價(LCA)。2013年，歐盟為建立統一的評價標準，在生命周期評價的基礎上提出了產品環境足跡(PEF)，PEF 評價體系完全基于產品的生命周期評價方法，綜合評價14 種環境影響類型，這將取代產品碳足跡、水足跡等單項評價指標以及相關方法標準，成為統一的評價標準［1］。不難預測，PEF 將成為我國研究產品出口歐盟認證體系趨勢之一。

本研究在閱讀并參考產品環境足跡相關文獻及指南的基礎上，總結產品環境足跡的相關內容，以便開展進一步的研究。

1 歷史回溯

生命周期評價最早萌芽于美國。1969年，美國中西部資源所(MPI)對可口可樂的飲料包裝瓶進行了評價研究。該研究涵蓋了從最初的原材料采掘到最終的廢棄物處理整個過程，并對全過程進行跟蹤與定量分析。當時，人們把這一研究方法稱為資源與環境狀況分析(REPA)。之后，美國環保局又進行了一系列的REPA研究。同時，歐洲的一些國家也開展了類似的相關研究。

自20世紀70年代中期開始，生命周期評價進入探討進行階段，能源危機引發了人們對環境的思考，而有關能源分析的研究開始備受關注。20世紀70年代末80年代中期，能源分析方法逐漸成為一種資源分析工具，著重計算原材料消耗量和固體廢棄物生產量。到了20世紀80年代末以后，區域性與全球性環境問題日益嚴重，人們保護全球環境意識加強，特別在1988年的“垃圾船”問題發生后，大量的REPA 研究又重新開始。

1990年8月，國際環境毒理學和化學學會(SETAC)首次舉辦了有關生命周期評價的研討會，并第一次提出“生命周期評價”概念，成立了顧問組，研究進入迅速發展階段。1993年，根據在葡萄牙的一次學術會議的研究結論，SETAC 出版了“生命周期評價綱要:實用指南”，這為生命周期評價方法論方法提供了一個基本技術框架，是研究起步的一個里程碑。同時，國際化標準組織(ISO)制定和發布了有關生命周期評價的ISO14040 系列標準［2］。

生命周期評價發展到現在，已經成為了一個相對較為完善的環境評估體系。近年來，各國在此基礎上不斷發展與突破，相繼出現了碳足跡、水足跡、碳標簽等標準和方法。直到2013年4月9日，歐盟委員會發布了新的環保政策通知——“建立統一的綠色產品市場”，即產品環境足跡。生命周期評價方法再次到達一個新的高度。

目前，由于起步較早，歐、美、日等發達國家的LCA 應用較為普遍，已經成為產品開發、環境認證、規避貿易壁壘等的重要手段。技術部分軟件工具已經形成商品化，有廣泛應用基礎［3］。相比之下，國內外有關產品LCA 方法和軟件工具的研究和應用雖然取得了一定進展，但總的說來，仍然與歐美國家具有較大的差距，主要表現在產品回收再利用、研究對象深度和廣度、研究方法和研究手段、方法本體研究、數據庫建立這五個方面上［4］。

盡管如此，我國緊隨時代腳步研究熱點問題，在引進消化國際成果基礎上，在本地化方法學上有了很大突破，為LCA 進一步的研究和應用奠定了基礎。例如中國科學院的楊建新［5］從產業生態學的角度研究產品生命周期評價，對LCA 中資源耗竭潛力、當量系數的計算和分配方法提出了新的算法;浙江大學的楊迷影［6］以服裝行業為背景，結合信息技術建立面向服裝企業低碳制造的信息服務系統。

2 產品環境足跡PEF

2.1 PEF 介紹

PEF 是一套新的產品評價體系。歐盟推薦的綠色產品評價體系全稱為產品環境足跡，同時發布了PEF方法指南。PEF 評價體系完全基于產品的生命周期評價方法，綜合評價14 種環境影響類型，如氣候變化、臭氧層消耗等，詳細信息如表1所示。這將取代近些年在歐盟各國十分流行的產品碳足跡、產品水足跡等單項評價指標以及相關方法標準，并且將建立相應的PEF 審核體系和市場宣傳模式。

表1 環境影響類型和方法選擇

PEF 是一項新的環保政策。PEF 是在歐盟多項資源環保政策法規的共同推動下，經過十多年的技術準備和醞釀下應運而生。歐盟提出，未來市場將采用統一的方法評估綠色產品，從而避免因評價方法不同，給消費者和采購方帶來環境信息混亂的情況，同時也希望能夠降低企業披露產品環境信息的成本。

PEF 具有長期和深遠的影響。歐盟委員會建議各成員國、企業、行業、認證機構、金融機構等市場相關方，在評價綠色產品時統一采用PEF 方法，從而為產品生態設計、綠色制造、綠色采購、產品環境標志與認證、市場營銷、綠色金融等提供方法和數據支持，在此基礎上建立統一的綠色產品市場。這必將對所有在歐盟銷售的產品及其供應鏈，包括中國所有出口歐盟的產品和相關企業，造成長期和深遠的影響，甚至可能蔓延到其他國家和市場。

目前，PEF 還處于試驗階段。2013年5月30日，歐盟啟動了為期3年的PEF 試驗計劃，召集歐盟內外、各行業企業報名成為示范企業。入選的示范企業將成為技術秘書組(TS)成員單位，在歐盟組織下，開展一系列的示范工作。

2.2 PEF 步驟

產品環境足跡評價具體步驟如圖1所示［7-10］。

圖1 產品環境足跡評價步驟

同時，PEF 研究要求遵循相關性、完整性、一致性、準確性和透明性等原則。

(1)相關性:PEF 研究過程中所有使用的方法和收集的數據與研究盡量相關。

(2)完整性:在進行PEF 研究過程中，需要包含所有的與環境相關的物料/能源流和其他在界定系統邊界時所需的其他環境相關數據要求，以及所采用的影響評估方法。

(3)一致性:PEF 研究過程中，嚴格遵守指南中的各步驟，以確保內部一致性和類似可比性的分析。

(4)準確性:應采取一切合理的努力，以減少在產品系統建模過程和結果報告的不確定性。

(5)透明性:PEF 的信息應保持透明性，為用戶決策、利益相關者評估其耐用性和可靠性提供必要的決策依據。

2.2.1 目標定義

目標定義是PEF 研究的第一步，并設定了研究的總體背景。其目的是確保分析目的、方法、結果和預期應用能夠很好地列出。在目標定義時，定義預期應用和分析深度是很重要的。PEF 研究的目標定義要求包括:目標應用、開展研究的原因、決策問題、目標觀眾、是否用于對比評價、研究委托方和審核程序(如果適用)等。

2.2.2 范圍定義

范圍定義要求與目標定義相一致，要求包括:(1)功能單位和基準流

要求根據以下方面定義功能單位:功能/服務提供什么，功能/服務提供程度，預期的質量水平，持續時間/壽命是多久，美國腐蝕工程師協會(NACE)標準。有些在制品可能具有多功能，需要進行識別和挑選。基準流是指實現定義功能的產品的量，涉及所有其他輸入流和輸出流。基礎流可以通過分析單位直接確定或以產品導向的方法來確定。適當的基準流要求由功能單位來決定。支持研究所收集的定量輸入和輸出數據應以基礎流計算。

(2)系統邊界

系統邊界定義產品生命周期各個階段和系統分析相關過程。要求包括所有與產品供應鏈相關的過程，所有過程要求分為前景過程和背景過程，同時建議包括系統邊界圖。

(3)環境足跡影響類型

環境足跡影響類型要求包括所有14 種默認的影響類型和相應的特征化模型，任何例外都要求記錄、給出理由、報告并經評審。環境影響類型和方法選擇如表1所示。

(4)其他信息的選擇

產品相關的環境潛在影響可能會超出被認可的基于生命周期環境足跡影響評價模型，考慮這些因素的可行性是很重要的。其他環境信息可能包括(非詳盡的列表):用料數據清單;可拆卸性、可回收性、可恢復性、可重用性信息;資源利用效率;關于使用有害物質的信息;處理有害/無害廢物的信息;能源消耗信息;對本地/站點特定影響的信息。

(5)假設與局限性

在PEF 過程中，為進行分析可能會進行假設設定局限，但要求所有假設與局限應透明地報告。

2.2.3 匯編資源投入和環境排放清單

指南要求清單包括在系統邊界內的與生命周期階段相關的所有的資源使用和排放。在清單編制中需要考慮以下階段:原材料獲取和預處理、生產資料、生產、產品運輸和儲存、物流、回收處置。物料流在過程中分為基礎流和非基礎流，非基礎流需要轉化為基礎流。同時指南給出了每個階段應考慮的相關活動。關于物質名錄，所有相關的資源使用及排放都要求使用ILCD數據庫網絡系統的物質名錄和特性。如果一個物質在ILCD 的物質名錄中不存在，要求新添加一個適當的名錄并記錄其特征。

當然，整個評價過程對數據是有要求的。指南提供了6 種質量標準，5 種用于評價數據，1 種用于評價方法，另外質量評估還包括其他3 個方面，即文檔、命名和審查。6 種質量標準包括技術代表性、地理代表性、時間代表性、完整性、參數不確定性和方法合理性與一致性，對各個標準進行評估打分后，算出平均值作為總體數據質量評分，然后找到對應的總體數據質量水平，具體如表2、表3所示。同時，指南也給出了數據質量及其評估要求的概述，具體如表4所示。

表2 過程數據質量評價表

表3 過程總體數據質量評價表

表4 數據質量及其評估要求概述

數據分為實景數據和背景數據。

(1)實景數據(Specific data):應該盡量調查實景過程數據;應該滿足指南的數據質量要求，建議包括過程的所有投入和排放;允許收集、測量或采用活動數據與相關排放因子計算得到。

(2)背景數據(Generic data):應該盡可能采用有行業針對性的數據;應該滿足指南的數據質量要求;建議盡可能采用指南提供的數據來源:要求來源與相關PEFCR 的要求一致、與PEF 研究的要求一致、來自ILCD 數據網絡和ELCD 數據庫。

理論中，PEF 應將涵蓋所有的生命周期階段，但對于某些產品來說，如果某個生命周期階段與產品的環境績效不相關或是無法得到該階段的典型數據，則該階段的數據可以不納入。

實際情況中，存在一個過程具有多個功能，在處理多功能過程時，要求采用如圖2所示的決策層次來解決多功能系統的問題。同時，在此所做的任何選擇要求報告并給出合理解釋。

圖2 處理多功能過程決策過程

處理回收過程的多功能問題時，指南也提出了一些可供參考的計算方案［11-13］如下:

2.2.4 PEF 影響評價

PEF 影響評價包含2 個強制性步驟(分類和特征化)和2 個選擇性步驟(歸一化和權重)。

分類要求資源投入和環境排放清單中，輸入與輸出的物料/能源按照相關PEF 影響列表進行分類。有時，投入/輸出對應的不僅僅只有一項影響指標。本研究按照組成物質將數據分類轉化為現有的特征因素。特征化是指根據影響列表，每個類別的輸入/輸出按照各自的環境影響的貢獻大小進行計算，通過乘以列表中的相關特征因子所得。

如果采用了歸一化，歸一化的環境足跡結果要求記錄在“額外環境信息”中，需要記錄所有方法和假設。如果采用了權重，方法和結果都要求記錄在“額外環境信息”中。權重之前的影響評價結果要求與權重的結果同時報告。

2.2.5 PEF 結果解釋和報告

結果解釋具有兩個目的:保證PEF 模型的性能符合研究目標和質量要求;分析獲得可靠的結論和建議，以支持改進。對此，結果解釋階段包括以下4 個關鍵步驟:

(1)評價結果的可靠性:包括方法學的選擇如何影響評價結果以及包括完整性檢查、敏感性檢查、一致性檢查;

(2)確定熱點:要求在清單級、過程級和供應鏈階段級找出供應鏈的熱點，并評價潛在的改進;

(3)不確定度估計:要求對清單不確定度和選擇相關不確定度至少進行定性的不確定度描述，以便評價整體PEF 研究的不確定度;

(4)結論、建議和局限:對結論、建議和局限的描述要求與PEF 研究的目標和范圍相一致。

用于支持公開發布的對比性論斷應該基于PEF指南和相關的PEFCR。

對于報告，任何一個用于外部交流的PEF 研究要求必須包括PEF 研究報告，要求提供足夠的信息用于評價、跟蹤和尋找產品環境表現的改進。同時，PEF 研究報告至少包括摘要、主要報告和附錄，要求包含本章中明確要求的所有內容。額外的支持信息也允許包括，如保密報告、不用于外部公開用于評審的所有數據。

3 PEF 標識

歐盟在推行實施PEF 的同時，也在設計PEF 標識并準備將標識貼在產品上，標識如圖3所示。標識分A～E 5 個級，并用不同的顏色表示綜合評價產品的環境影響程度，如A 級采用深綠色表示，B 級采用淺綠色表示。在標識的下端，給出了不同環境影響類型的影響級別，如氣候變化的影響級別為C 級，空氣污染的影響級別為B 級，水污染的影響級別為B 級。通過在產品上標示產品環境足跡標識，有利于消費者從同類產品中選取環境影響最小的產品，間接推動企業減少資源能源消耗和污染物排放，提高資源產出效率［14-17］。

圖3 PEF 標識

歐委會表示這些類型的標識是易于理解的，且“消費者對此相當熟悉”，對標識的研究集中于下列3方面:標示內容、標示方式、標示位置。舉例說明，①標示內容:標示的環境指標應不超過3 個;②標示方式:信息來源應可靠，理想方式是來源于第三方而不是生產廠;③標示位置:產品包裝的物理限制可能影響標示的選擇。如小型電子產品包裝空間有限，不便標示信息，而服裝和紡織品具有更大的表面積用來標示，這使得在這些產品上的標示更容易。

4 PEF 與歐盟現行政策的關系

目前歐盟已經有很多與綠色產品、生態設計相關的政策以及法規，如生態標志(Ecolabel)、生態設計、生態管理和審核計劃(EMAS)管理體系等。對于大多數公司而言，面對條目繁多的標準和標簽，將很難實施開展工作。那么新推出的PEF 與它們之間又有怎樣的關系呢?對于我國而言，人們更關注PEF 與生態標志、生態設計的關系和影響［18］。

4.1 PEF 與Ecolabel

(EC)No.66/2010 法規建立發展產品(包括服務)Ecolabel 的規則和條件，該法規規定，Ecolabel 的標準應當依據現有的或最新的LCA 研究。既然歐委會這次開發了PEF 方法，并且將其看作是LCA 研究的最佳實踐，那么未來Ecolabel 標準研究極有可能也采用基于LCA 的新方法。事實上，歐盟正在積極研究將LCA 方法應用于Ecolabel 標準。未來Ecolabel 的標準也許不僅僅是一些分散在各個階段的指標，而很有可能會出現產品全生命周期的量化指標。

4.2 PEF 與生態設計

PEF 與生態設計都是基于LCA，生態設計是針對全生命周期各個階段系統地進行環境化的設計，但卻沒有用一個量化的方法評價出產品全生命周期的環境影響，而本研究認為PEF 方法學對產品的環境影響有一個量化的評價。但并不是說PEF 量化的方法應用到每一類產品都是適用的，歐盟下一步就是與利益相關者一起開發產品分類規則。在這個過程中，也許會發現PEF 方法對于某些產品類別是不可行的，屆時歐盟會與行業共同開發定制方法，而不是都采用PEF 量化一刀切的簡單處理方式。在這之后，委員會將與所有利益相關者一起討論和決定是否把PEF 方法整合到生態設計或歐盟Ecolabel 等現有的工具中。

5 OEF

在統一方法學的目標下，除了PEF，歐委會同樣也正在推進組織環境足跡(OEF)。OEF 與PEF 有著共同的目標，不同的是OEF 適用于整體的組織活動，即從供應鏈角度，該組織提供與商品和服務相關的所有活動(從原材料的提取、使用直到最終廢物處理選擇)。因此，OEF 是為專門向組織申請而設計的配套活動，與PEF 并行開發。總結來說OEF 是以企業、組織為對象，以GHGP Scope3、歐盟、ISO 14072 等為標準，評價企業總消耗和排放及生命周期上、下游影響組織種類規則［19-20］。

6 結束語

本研究介紹了產品環境足跡的主要內容，不難看出，產品環境足跡與生命周期評價的大多數內容是一致的，不同的是產品環境足跡更為明確與詳細，要求嚴格，制定了較為統一的實施標準［21］。如指南提出的14 種環境影響類型，量化的數據質量要求，多功能系統、分配等的方法建議以及審核規范和評審員資質要求。更加統一的PEF，減少了用戶評估產品碳足跡時需選擇的方法的數量，更有利于在企業中的推行。

同時，PEF 方法及結果有許多潛在應用，例如:

(1)沿著生命周期的產品優化產品的生產流程;

(2)沿著生命周期優化產品設計，使其環境影響最小化;

(3)產品生命周期環境信息的溝通(如通過伴隨產品的文檔、網站或應用程序);

(4)使環境聲明變得更完整以及更可信等。

當然，PEF 的推行也受到了一定的質疑，例如有人認為方法缺乏足夠的數據并且精度有限;有人認為不同行業采用統一的標準本身就存在很大的問題。目前，整個推行還處于試驗階段，試驗結果未能可知，產品環境足跡推行之路任重而道遠。

對我國企業而言，歐盟推行的產品環境足跡無疑是一個很大的挑戰，為盡早規避這一體系對我國出口貿易的影響，應做好各方面的加強工作，例如:

(1)積極宣傳生命周期評價體系，提高全民環保意識，完善這一方面的法律法規，使生命周期評價成為國內研究熱潮，促使企業推行該體系;

(2)開展歐盟產品環境足跡相關研究，聯合專家、企業和高校成立研究小組，分析制定適合我國的產品環境足跡體系;

(3)選擇部分行業企業作為試點示范，構建合理的評價模型，建立較為完善的生命周期數據庫，提供生命周期評價服務;

(4)加強與歐盟的交流，做好體系推行反饋工作，結合實際情況，持續改善評價體系標準，使該體系在企業中更易推行。

目前，產品環境足跡還處于試驗階段，相關資料較為有限，研究中存有大量不足之處，如涵蓋的內容還不是很完善等。為了開展進一步的研究，筆者將繼續關注相關訊息。

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