环保购物袋的生命周期评价与环保性能研究
摘要:“限塑令”实施后，环保购物袋作为一次性塑料购物袋的替代品大量进入市场，本文运用生命周期评价方法对聚乙烯、牛皮纸、淀粉基塑料、无纺布和棉布等环保购物袋的环保性能进行了比较研究，旨在为提高购物袋的环保性能提供有益参考。
1 前言
随着“限塑令”的实施，全国范围内一次性塑料购物袋的使用量大大减少，以纸、淀粉基塑料、无纺布和棉布等为原料的环保购物袋作为一次性塑料购物袋的替代品开始大量进入市场。在环保购物袋的原料中，淀粉基塑料和纺粘法生产的无纺布更是成为焦点，但是究竟那种原料生产的环保购物袋更加环保，一直没有科学有效的评价和证明。本文运用生命周期评价方法，对聚乙烯（PE）、牛皮纸、棉布、无纺布（PP为主要原料）和淀粉基塑料（淀粉含量为 90%，其余为PE等）五种购物袋的环境影响进行比较评价，旨在找出既有利于环保又符合我国现状的环保购物袋产品。
2 环保购物袋的生命周期评价与比较
2.1 生命周期评价及其技术框架
生命周期评价（Life Cycle Assessment，简称 LCA）是用于评价某一产品或服务相关的环境因素和潜在的环境影响的方法，开始于20世纪60年代末，国际标准化组织在开始制定ISO14000系列标准时，即成立 ISO/TC207/SC5（国际标准化组织环境管理技术委员会第五分技术委员会）来负责完善与生命周期评价相关的国际标准，编号定为ISO 14040-14043[1] 。LCA涉及产品、工艺或活动包括从原材料采集到产品生产、运输、销售、使用、回收、维护和最终处置等整个生命周期阶段所有的环境负荷过程，又被称为“从摇篮到坟墓”的评价。LCA首先辩识和量化整个生命周期阶段中能量和物质的消耗及释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辩识和评价减少这些影响的机会，它的最终目的是对产品的任何阶段作环境影响评估及改善的分析，降低人类活动对环境的危害[2] 。
2.2 环保购物袋的生命周期评价
2.2.1 研究对象说明
本文选用容积相同或相近的聚乙烯（PE）、牛皮纸、棉布、纺粘法无纺布（PP为主要原料）和淀粉基塑料（淀粉含量为90%，其余为PE等）五种购物袋作为研究对象[3] ，具体规格见表1。
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2.2.2 环保购物袋的简化型生命周期评价
评价中采用简式评价矩阵方法，其评价系统为一个 5×8的二维矩阵，其中一维代表产品生命周期的5个阶段，另一维代表环境要素，该方案采用8个环境要素[4] 。
评价时由5位专家组成评定小组，根据环境影响程度对每个要素打分（以0、1、2、3、4表示），其中环境负载最大的取0，环境负载最小的取4，然后将每个元素所得的数值求和得到最后的评价指数。评价结果见表2。
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由上述评价结果可见，在整个生命周期过程中，淀粉基塑料购物袋的总分最高，环保性能最佳，其次是无纺布、PE和棉布三种材料的购物袋，牛皮纸购物袋的总分最低，环保性能最差。具体到生命周期的各个阶段可以看出，在原料获取阶段，牛皮纸购物袋得分最低，原因是获取造纸原料需要砍伐大量树木，破坏森林，危害生态环境；在生产阶段，牛皮纸和棉布购物袋的得分较低，原因是二者水耗大，水污染严重；在销售和使用过程阶段，五种原料购物袋的差异较小；在回收处置阶段，PE和无纺布都比较难降解，造成固体废弃物污染，因此这一阶段，PE和无纺布购物袋的评分较低。牛皮纸购物袋的环保性能最差，这个结果似乎与人们的想象大相径庭。实际上，虽然在回收处置阶段，一次性塑料购物袋的大量使用会带来“白色污染”问题，得分低于牛皮纸购物袋，但是其在生命周期其他阶段的得分均高于牛皮纸购物袋。另外，据美国化学协会统计，生产相同质量的塑料和纸，塑料所需要的能源比纸少91％，且纸的生产多排放70％的废气。
2.2.3 环保购物袋的清单数据比较
在生命周期评价中采用清单数据定量比较的方法，将每种购物袋的环境负载分配到每次使用中。根据实际使用情况，设定聚乙烯塑料购物袋和淀粉基塑料购物袋使用1次，牛皮纸购物袋循环使用3次，无纺布购物袋使用10次，棉布购物袋使用20次，其循环系数分别为1、1、0.33、0.1和0.05，五种购物袋的生命周期数据清单见表3（研究过程中未考虑固体废弃物的影响）。
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由上述评价结果可见，在没有考虑固体废弃物的情况下，聚乙烯塑料、无纺布和淀粉基塑料购物袋的主要环境指标优于其它两种购物袋；牛皮纸购物袋的能耗大，水污染也较严重；棉布购物袋的主要环境问题是水耗大。如果考虑固体废弃物，则淀粉基塑料和牛皮纸购物袋可以在自然条件下降解，无纺布购物袋和棉布购物袋的循环使用次数越多，其环保性能也就随之提高。
3 结语
（1）生命周期评价是一种有效的评价产品环境性能的工具，其中简式生命周期简便可行，但存在着主观性等问题；详细型生命周期清单比较结果较详实可靠，但需要大量数据。
（2）传统的一次性聚乙烯塑料购物袋最大的环境问题是废弃后较难处置，而可自然降解的淀粉基塑料购物袋的出现，解决了聚乙烯塑料购物袋的缺点，其环保性能在五种购物袋中最好。
（3）牛皮纸购物袋在整个生命周期中的环境影响较其他四种购物袋严重，虽然其在废弃后可以自然降解，但其在原料获取和生产加工中的生态问题严重。大量的使用纸类购物袋不仅会消耗大量的森林资源，还会带来严重的水污染和大气污染。另外，纸类购物袋的坚牢度、防水性等性能都不如其它四种购物袋，因此大规模的以纸代塑不可取。
（4）在循环使用20次的条件下，棉布购物袋的主要环境指标介于PE和牛皮纸购物袋之间，如果循环使用次数更多，其每次使用所承担的环境负载将更小。棉布购物袋的主要问题是水耗大、成本高，可以通过改进结构设计和加工工艺，进一步降低生产成本，提高棉布购物袋的使用性能，增加重复使用的次数。
（5）目前市场上使用较多的环保购物袋是利用纺粘法生产的无纺布购物袋。经过评价发现，其环境指标和一次性聚乙烯塑料购物袋基本相同，但是无纺布购物袋可以多次使用，一般在10次以上，且其生产工艺短，基本不产生废水废气。因此，如果循环使用次数增加，其环保性能会明显优于一次性聚乙烯塑料购物袋。
参考文献：
[1] 刘忠文.ISO 14040生命周期评价概述[J].环境导报，1998，(1):32-34.
[2] 秦凤贤，朱传第.用LCA方法评价牛奶包装对环境的影响[J].乳业科学与技术， 2006，(4):163-165.
[3] 汤传毅，郭琳，等.购物袋的生命周期评价与比较研究[J].包装工程，2003， 24(3):26-28.
[4] 陈士明，刘正乾. 塑料与纸包装材料的生命周期评价研究[J].南昌航空工业 学院学报，2000，(9):82-84.
[5] 郭琳，汤传毅，李楠.一次性塑料购物袋的替代研究与环保方案论证[J].环境 保护，2003，(8):55-58.
[6] Eija M K,Pertti N.Life Cycle Assessment-Environmental Profile of Cotton and Polyester-Cotton Fabrics[J].AUTES Research Journal,1999,(7):8-18.
[7] 陈红，郝维昌，等.几种典型高分子材料的生命周期评价[J].环境科学学报， 2004，24(3):545-549.
[8] 姜峰，李青海，等.基于LCA法的包装材料环境友好性的评价[J].山东大学学报 (工学版)，2006，36(6):10-13.
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