对台湾地区生命周期冲击架构的一些想法.DOC

1、1對臺灣地區生命週期衝擊評估架構的一些想法林盛隆朝陽科技大學 環境工程與管理系摘 要生命週期評估(Life-cycle assessment)技術是環境管理與決策分析上重要的工具之一。國際標準組織(ISO)所制定的國際標準將 LCA 分成目的與範疇界定、盤查分析、衝擊評估、以及闡釋四個階段。經過二、三十年的發展，盤查分析技術已相當成熟，而且普獲國際間的共識(consensus) ；但衝擊評估的方法則尚在起步的階段。國內在數年前即開始發展本土之 LCA 技術，經多年的努力，已陸續建立本土之各產業資料庫，惟在應用上，始終受到衝擊評估技術發展的限制。然而本土化衝擊評估之方法架構，非一人之力或單一計畫

2、所能完成，實有賴國內各相關機構與專家學者共同努力，以建立本土可行之 LCA 技術。而且在盤查資料庫的建立上，必須深入各產業之線上流程，應邀請線上操作人員共同參與資料之建立。關鍵詞： 生命週期評估、衝擊評估、環境管理、成本分析、環境指標一、前言生命週期評估(Life cycle assessment, 以下簡稱 LCA)是一項有用的環境管理工具；它必須整體且全方位地考量一項產品在其原料萃取、生產製造、運輸、使用及最終處置各階段，可能產生的環境負荷與衝擊。也就是要有搖籃至墳墓(Cradle-to-grave) ，自原料開採至廢棄物處置之生命週期的環境負荷與衝擊考量。如此的考量方式可避免因改善某一問

3、題卻造成另一問題的可能性。在 LCA 的方法架構上，利用衝擊評估(impact assessment, 以下簡稱 LCIA)階段將盤查分析所得的各項環境資料分類別加總或權重，以獲得量化的指標，提供決策者一項明確的參考訊息。雖然 LCIA 目前尚存爭議，但其所扮演之角色是備受國際間肯定。國內之 LCA 尚在起步的階段，應及早建立本土可行之技術。依工研院之推估與建議，國內 LCA 之發展應分短、中和長期，依序漸進。 (1) 在國外之技術與經驗日趨成熟，以及本土資料庫已逐漸建置完備，正是投入大量人力與資源進行研究與開發之時機。本土之 LCIA 研究亦漸漸受到重視，尤其在LCA 之實務應用上已有數個單

4、位團體完成或正在執行一些相關計畫，尤其在應用上亟2需 LCIA 界面之轉換。目前 LCA 的發展常面臨價值判斷的不確定性、盤查資料的嚴重不足、及應用領域未獲共識等因素的困擾，使得 LCA 的接受度大為降低。有學者更是質疑它與環境影響評估(environmental impact assessment, EIA)和風險評估 (risk assessment, RA)的重疊性。就本質而言，前者是對產品從原料到掩埋入土之環境負荷為考量，屬於大尺度的環境衝擊評估；而後者的目標大多以場址附近為主的環境衝擊評估。 (2) 應用上，又可概分為 LCA 觀念(LCA thinking)及 LCA 工具(LCA

5、 tools)兩種，本文主要探討 LCA 中的衝擊評估方法，屬於後者。而在發展本土之 LCA 技術時，有必要就國外在 LCA 發展分工之概況進行瞭解，供國內參考。二、生命週期衝擊評估架構之現況生命週期衝擊評估可透由三個步驟：分類(Classification)、特徵化(Characterization)和評價(Valuation)進行。 (3) 然而，要對一項複雜的 LCA 研究中做出合宜的評價，是有其困難的。所以，ISO 14040 建議在非常特定的案例且僅在有意義的情況下，方可能將結果彙整( 權重) 。 從文獻中，不難發現有很多的衝擊評估方法不斷地被提出。不論所採用的衝擊評估架構為何？從盤

6、查分析所得的結果通常是相當繁複的，必須仰賴環保專業人員加以分類，並給予各潛在的環境衝擊要項量化指標，以定出其對環境衝擊之大小。由於此一特性，使得 LCA 變得只能分析最糟的情況，無法反應出時間與空間上的動態變化，甚至有 LCA 實務者認為 LCIA 僅能對各分類項的環境衝擊提供量化的工具。 (4) 若以物理/化學的分析，由上述的步驟，可得具科學基礎的環境衝擊量化數據，此即為分類/特徵化之過程。最後的量化數據對決策者而言，還是很難應用，必須再利用權重(weighting)或排序(ranking) 的方式，將結果簡化成決策者容易瞭解的資訊，以利決策者做出正確的決策。在管理決策中，最常用做評價基準的

7、指標是以貨幣為單位, 己有不少的研究正朝向此一目標努力。在轉換生命週期盤查結果成環境衝擊之過程中，環境壓力因子(Stressors)常被用來連結生命週期盤查分析和衝擊評估。單一壓力因子可能造成多重的環境衝擊；以 SO2為例，它是造成酸雨的主因之一，酸雨使湖泊酸化，致湖泊中的生物死亡，屬於二階或三階的衝擊( 見圖 1)。3對臺灣地區造成環境衝擊之污染源分類與調查是非常重要的。以酸化的衝擊為例，由於人類活動排放的 SO2、NO X、及 HCl 等污染物，在大氣中與水蒸氣混合，即形成酸雨；或與其他在環境中的污染物結合，形成酸之乾沉降，而造成環境衝擊。環境酸化所造成的損害則包括；使湖泊酸化，致湖泊中的

8、生物死亡；對森林的破壞；人體呼吸道受到傷害；以及對建築物或古蹟的破壞。污染源的位置對環境衝擊的重要性是很明確的，由都市附近焚化爐所排出的酸性氣體與由偏遠郊區的火力電廠，所得的結果一定是不一樣的。臺灣地區排放這些酸性氣體的主要污染源為何？需先確認並加以分類，以利的資料蒐集之執行及後續 LCA 之研究。另外，國內環境空氣品質標準與現況資料蒐集與分析亦是一項重要的工作，也是一項冗長且反複的工作，有賴更多的研究者投入更多的心力找出其轉換的機制，但非短時間內可以達成。國內很多的案例研究常受此限制，而傾向藉用國外商用的應用軟體，如SimaproTM 資料庫軟體，再配合本土的數據予以分析目標產品。但在國情與

9、環境背景的差異下，國外的商用軟體在國內應用，仍存在很多落差；如數據的代表性、製程的差異性、環境品質背景濃度、居民對環境品質的要求程度、等，都必須一一深入討論，使發展出的轉換模式更符合本土化之原則。最明顥的例子，像是各種污染物在環境(包括空氣、水及土壤等介質)中的輸送與轉換，除受污染源特性、排放濃度之影響外，亦與地形、氣候、時間等條件有關。氣體在空氣中的傳輸，空氣污染物如何在大氣中擴散？如何移除( 如以酸雨降至地面)? 等，是未來工作者應努力釐清的方向。將盤查分析所得數據予以分類將有利於資料之蒐集，此項工作被定義為分類/特徵化步驟，同時需配合目的與範疇界定中之要求事項而定。生命週期盤查分析的項目

10、與參數非常繁複，如何將這些複雜的資料抽絲剝繭，分門別類，確實不是件容易的事。以 LCIA 的功能而言，它可做為解釋盤查結果的界面；然而盤查分析階段所提供的資訊如何分類，才不會造成結論的誤導，須非常小心。所謂的環境衝擊 ，一般指的是污染源 污染排放 起始衝擊 二階衝擊 三階衝擊火力電廠 SO2 環境酸化 湖泊酸化 水中生物煉鋼廠 死亡石化廠 NOX 森林破壞 生態/財務； 損失： NH3 人體健康 生命風險：HCl：建築物/古蹟破壞財務損失：圖 1 酸化造成環境衝擊流程示意圖 (本研究整理)4對環境要項(environmental component)實際上或潛在的改變。SETAC 將環境要項分

11、成生態系(ecosystem) 、人類健康(human health)、自然資源消耗(resource depletion)、以及社會福利(social welfare)。此分類方式似乎有點籠統，很難與壓力因子連結在一起，建議考慮更細的分類方式。完成分類後，LCIA 即進入特徵化的步驟；所謂特徵化即是將可能造成同一環境衝擊的壓力因子加總，如造成全球溫暖化問題的溫室效應氣體加總。但造成溫室效應的氣體有 CO2、CFCs 、CH 4、等，不同化合物的加總會有困難；因此必須將各種化合物轉換成相等量之單一化合物，如溫室效應氣體通常被轉換成等量的 CO2。在一個系統中，是否每個污染物都會造成衝擊？是頗值

12、得探討的。所以污染物在系統中的存在時間(fate)變成非常重要，有些污染物會有生物累積(bioaccumulation)(如一些重金屬) ，則它們在系統中會存在很久，其所造成的衝擊當然也就愈大；若是污染物很快即被系統清除，則其影響自然減少許多。另外，敏感團體(如小孩、老人)的存在也使整個特徵化過程，更需特別注意。所以，在特徵化的一般應用上，會加入權重(weighting)的觀念，即衝擊要項強度(S I )= 排放濃度(E IJ ) 等效因子(B IJ) (1)至於等效因子(equivalency factors)的決定，則有各種不同的方法。已有很多研究者投入 LCIA 權重因子的研究，希望透過

13、科學分析的方式，從污染物之排放、在環境中的分佈、受體的暴露程度、毒性強度、.等等，以找出其衝擊路徑的模式與衝擊要項強度。然而，對於 LCA 中預測與實際發生的環境衝擊之間的關聯性，往往並不如預期的理想，現有的 LCA 模式僅能以最糟的情況, 模擬潛在可能的環境, 無法反應污染物在時間與空間上的動態變化。如生態毒性物質的等效因子可參考美國環保署的資料庫求得，他們是以各種毒性物質對藻類、軟體動物、甲殼類或魚等之 LC50 最小者或所謂的最大容許濃度(maximum tolerable concentration, MTC)的倒數再乘以安全係數而得。特徵化是繼分類之後進行的步驟，它將各環境(衝擊)要

14、項給予適當的量化；而量化的方法需循一定之程序，最好有科學基礎為根據，若牽涉任何主觀之意見，也應遵守透明化之原則。事實上，量化衝擊結果通常需取決當地環境狀況，且需要很多的數據與資訊。因此，要找出壓力因子與衝擊效應之間的關係是非常困難的；尤其我們對有些衝擊的機制(mechanisms)所知甚少，如何找出兩者間的界面，有待進一步的探討。三、評價方法與量化指標經過各種複雜的分析與統計過程，生命週期盤查分析數據與衝擊評估特徵化後的結果必須能提供決策者做出正確的判斷。通常，決策者對生命週期評估的結果並不一定熟悉，如何將生命週期評估複雜的結果以簡單的資訊呈現給決策者，此即評價之過程。進行評價前應先釐清該項

15、LCA 研究之目的與範疇界定，找出可能的問題點與建立5系統之邊界；然後決定採行的分析方法，對各衝擊類別加權重或排序；最後如果有多個方案的比較(如比較型 LCA 研究)也要對各方案進行排序。一項產品的環境衝擊強度通常可用下式表示，環境衝擊(EI) = 環境衝擊要項強度(S I) 權重因子(A I) (2)目前國際間較常用之評價方法包括在決策時所用的多變量分析、衝擊分析矩陣(impact analysis matrix, IAM)法、AHP 法、Delphi 法、環境損害費用(environmental damage cost)法、自願付費 (willingnesstopay)法、等。然這些方法無

16、外乎利用所謂的專家意見或社會大眾做判斷，因此偶會被批評為過於主觀，不具科學根據等缺失，而無法廣被接受。在沒有更客觀(或科學)的方法出現前，LCIA 如由具公信力之委員會集體評定之結果可能會較具有說服力。不過不論採何種方法，過程透明化(transparency)和與利害相關者進行必要的溝通成為執行 LCA 時最基本的要求。其他因子如實用性、完整性、與目的之一致性、以及目標之可接受性等，也是選用評價方法時必需考量的重點。至於環境衝擊的排序與權重方面，有學者則建議以國際環保規約為主要的考量重點，如里約宣言(Rio Declaration)中的永續發展和議程 21 中的條文等。(5)由上面的討論，不難

17、發現在衝擊評估的架構中，分類/特徵化多少需要應用到傳統的自然科學，因此也較容易獲得共識(consensus) ；但是評價(或權重)過程則充滿主觀的價值判斷。評價過程中的權重方法，我們建議不妨從三個角度來思考，即社會的觀點、倫理道德的觀點及自然的觀點。 (6)1.社會的觀點：社會對於一項物品或事物的價值通常會用金錢來衡量，在一個開放的經濟體裡，產品的價格往往取決於市場供需的平衡點。因此，以市場經濟為出發點的權重方法很容易得到認同，而選用的權重通常以錢為單位；此類的分析方法如修復成本(cost-of-repair)法、效益-成本 (benefit /cost)法等。在民主國家裡，也會採用民主的程序

18、，決定權重的方法(有時候也會以錢做為衡量的單位)，此類以距離目標(distance-to-target) 法為代表。另外一類可利用少數專家學者組成評審小組(panels) 決定權重，如 Delphi 法。此類分析法的過程雖然不是很民主，但可切重要點，不至讓外行領導內行，而誤導權重之優先排序，因此頗受一些研究者喜愛。2.倫理道德的觀點：以環境倫理道德為出發點的權重方法，首先要體認人類生而平等的基本人權；但此原則並不容易被遵循，尤是在自願付費的應用上往往不會考慮人民收入上的差異。事實上，一項經濟活動所帶來的環境衝擊往往由低收入者承受，此種因社會分配不均的環境外在成本(externalization

19、 costs)常被忽略。其次是對後代子孫的權利也應加以保障，因為他們不會參加我們現今做的任何決策。同時，我們也無法得知未來人類的價值觀，僅能以現在的時間為基6準，考慮貼現率(discount rate)並配合未來消費成長的預估，定出市場經濟上的價格。在現今的 LCA 評價方法上，很少人對此觀點提出明確的討論。最後，對於人類以外的動物、植物，甚至整個生態系的價值是否應列入考慮？也是一項倫理道德的討論範疇。在此，我們要強調一點，任何的經濟系統只是生態系裡的一個次級系統，罔顧生態系發展的經濟活動，終將導致失敗。3.自然的觀點：自然界的涵容能力是我們在考慮環境衝擊所不可缺少的因子。當環境暴露在任一壓力

20、因子下，它可能馬上回復原狀，也可能需要很久才可回復，甚至變成另一種不可回復的(irreversible)狀態。事實上，預測環境衝擊並非易事，如何從環境問題的導因-效應(cause-effect) 鏈鎖中抽絲剝繭，需要龐大的自然科學證據做後盾；才能推導出正確合用的評價方法。進行評價前應先釐清該項 LCA 研究之目的與範疇界定，找出可能的問題點與建立系統之邊界；然後決定採行的分析方法，對各衝擊類別加權重或排序；最後如果有多個方案的比較( 如比較型 LCA 研究)也要對各方案進行排序。然而現行的很多評價方式無外乎利用所謂的專家意見或社會大眾做判斷，因此偶會被批評為過於主觀，不具科學根據等缺失，而無法

21、廣被接受。在沒有更客觀(或科學)的方法出現前，LCIA如由具公信力之委員會集體評定之結果可能會較具有說服力。不過不論採何種方法，過程透明化和與利害相關者進行必要的溝通成為執行 LCA 研究最基本的要求。利用模糊理論做為環境衝擊評估分析工具，或許可讓此種不確定性更具科學依據。 (7,8) 為了使環境的損害權重原則更能精確反應實際的情況，Hofstetter 等人 (9) 提出三角形圖解決策模式，由各權重因子間的相關性決定環境生態破壞、人體健康、及能源耗用等之權重。Itsubo(10) 也提出以環境破壞的範圍，作為權重分配的依據。四、LCIA 分工架構之建議除了 SETAC 和歐盟等團體在 LCA

22、 技術發展的努力外，其他國家也正積極的發展各國適用的 LCA 技術。如日本在 1995 年即由日本的產業界、政府相關部門、及學術單位等團體組成 JLCA 論壇。 (11) 在分工上，產業界除了要有 LCA 的觀念外，更應協助盤查資料的建立。政府相關部門除了統籌 LCA 工具之發展外，更負有教育宣導之責任，對象則包括產界及一般民眾。研究單位則全力發展衝擊評估方法及 LCA 技術，另需協助教育宣導的工作。另外，美國的清潔技術計畫 (12) 的推行亦結合政府、產業界、民間組織( 團體 )及學術與研究單位，共同建立一套清潔生產技術的評估準則。我國可參照美日兩國的發展模式，建立本土化之 LCIA 方法(

23、見圖 2)，而每個利害相關團體(stakeholders)在此架構下，各司其職，共同努力。7五、未來的挑戰生命週期評估技術是環境管理上很重要的工具，但有大部分的 LCA 研究方法，尚在起步的階段；本文試圖找出適合臺灣本土的 LCIA 方法，然而卻面臨不少的難題。其中最主要的障礙在於國內 LCA 資料庫的嚴重不足。是以建議在現階段之研究儘可能收集國內相關的產業資料，若無法達到時，才考慮採用理論性質或國外現有之相關製程的數據替代。而國外現有的商業資料庫，亦非齊全，有大部分的產業資料並未更新，甚至欠缺。綜合上述之討論，得到以下幾點想法：1. 國內外產品生命週期衝擊評估之技術尚未成熟，可供利用的 LC

24、A 資料庫相當貧乏；不能夠充分支援國內進行 LCA 之各種研究。2. 本土化衝擊評估之方法架構，非一人之力或一個單一的計畫所能完成，實有賴國內各相關機構與專家學者共同努力。3. 國內可行之環境要項及其基礎值(Criteria)，包括權重因子，大多尚未得到任何學理或實務之驗證；故無法做進一步本土案例之研究，更遑論實務上之應用了。4. 若 LCA 應用在環保化設計之指標與衝擊量化之建立上，目前乃以主觀性判斷為主，故建議在 LCA 技術的應用上宜謹慎；但以 LCA 觀念做為思考與判斷的模式，是值得肯定的。5. 案例研究與驗證是 LCA 技術發展重要的一環，然而此一技術的開發需要線上操作人員的參與，方

25、能奏功。因此，產業界的納入 LCA 技術開發是必要的；再配合政府、學術界及研究機構，共同發展出臺灣本土之 LCA 技術。圖 2 本土化 LCIA 技術發展架構本土化LCIA 技術之發展產業界民間組織政府機關學術與研究單位8參考文獻：1. 賴明伸、林盛隆、鄭智和(1996)， 以生命週期評估的觀點來探討工業生態學之本土化應用 ，環境工程會刊，第七卷，第四期，31-39。2. Udo de Haes, H. A. (1998), “Disscussion of General Principles and Guidelines for Practical Use”, TOWARDS A METHO

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