纺织产品碳足迹研究进展

王来力，丁雪梅，吴雄英

(1.东华大学 服装·艺术设计学院，上海 200051;2.上海出入境检验检疫局，上海 200135)

全球气候变化关系到人类的生存和发展，并由此而引发诸多问题，例如人为因素造成的温室气体排放量增加与全球气候温暖化的关系，已成为21世纪世界政治、经济及学术研究领域关注和争论的热点之一。二氧化碳(CO2)被认为是最大的人为源温室气体，人为控制其排放的可能性较大，因此CO2成为目前人们最关注的温室气体［1］，温室气体排放常被称为CO2排放，或简称为碳排放。在当前碳排放研究领域，碳足迹作为核算和评价人类活动造成的温室气体负荷量的一种重要方法，已在国家、地区、行业和产品等不同层面进行了广泛的应用研究和示范。

纺织产品与人们的日常生活密切相关，纺织工业是中国国民经济的传统支柱产业和重要的民生产业。统计数据显示，2010年中国纺织工业(含:纺织业;纺织服装、鞋、帽制造业;化学纤维制造业)的终端能源消费量(发电煤耗计算法)占全国工业总能耗(发电煤耗计算法)的3.94%［2］，基于终端能源消费而产生的 CO2排放量约为2.05亿 t［3］。《纺织工业“十二五”发展规划》提出:到2015年，纺织工业的单位工业增加值能源消耗要比2010年降低20%，工业CO2排放强度也要比2010年降低20%，因此，纺织工业当前面临着节约能源、减少碳排放的艰巨任务。进行纺织产品的碳足迹研究，可以明确掌握各类纺织产品在生产加工、消费使用等多个阶段的碳排放情况，进而为纺织工业碳减排政策制定、计划实施和技术开发提供有力的参考依据。

本文回顾了当前国内外纺织产品碳足迹的研究进展，就纺织产品碳足迹核算和评价的方法、边界、碳排放系数、质量基准等问题进行了思考和探讨，并结合中国纺织工业的发展现状，对纺织产品碳足迹核算和评价的开展提出了建议。

1 碳足迹的概念

应用“足迹”(footprint)理论来研究人类活动对生态环境影响的概念有生态足迹(Ecological footprint)、碳足迹(Carbon footprint)和水足迹(Water footprint)，基于对全球范围内温室气体排放的关注，碳足迹成为当前“足迹”研究领域的最大热点［4］。然而，对于碳足迹的概念目前却尚无统一的定义。

W iedmann等［5］提出了碳足迹的不同定义，并对碳足迹的概念进行了明确的界定和探讨。他们对碳足迹的定义为:一项活动中直接和间接产生的CO2排放量，或者产品的各生命周期阶段累积的CO2排放量，并明确指出碳足迹是对 CO2排放量的衡量，且用质量单位表示。Hammond［6］强调碳足迹是一个人或一项活动所产生的“碳质量”，甚至建议将碳足迹称为“碳质量”。EPLCA［7］对碳足迹的定义是指一个产品或服务的整个生命周期中所排放的CO2和 其 他 温 室 气 体 的 总 量。Hertwich 等［8］、Baldo［9］等也将碳足迹定义为一个产品的供应链或生命周期内所产生的CO2和其他温室气体的排放总量。Carbon Trust［10］曾指出，碳足迹是某一产品在其生命周期内从原材料生产到制造再到成品销售过程中(不包括使用过程)碳当量温室气体排放总量，也是一种测定活动或产品在供应链过程中所释放的温室气体排放框架内温室气体排放量的技术。ETAP［11］的研究则认为，碳足迹是根据产生温室气体的排放量来测算人类活动对环境产生影响的方式。GFN［12］指出，碳足迹是封存化石燃料燃烧后所排放的CO2的生物能力需求物。碳足迹是生态足迹的一部分，也被认为是化石燃料足迹，或CO2封存区域的需求量。

综上所述，当前对于碳足迹的定义及其内涵的解释可以归纳为2类:第1类是根据产品生命周期理论来核算产品或服务在生命周期内排放的温室气体的量或碳当量;第2类是从化石燃料和环境承载能力的角度，量化并评价化石燃料燃烧产生的CO2排放量或环境承载能力。从当前的碳足迹应用研究进展来看，对于第1类定义和解释为主流观念。在碳足迹核算结果的量化方面，也有质量单位和当量单位的区分，即 CO2或温室气体的质量、CO2当量(CO2e)。

2 纺织产品的碳足迹

碳足迹理论一经提出，就备受关注，并得到广泛的研究应用，尤其是对产品碳足迹的核算和评价。例如，Dias等［13］利用不同的方法(ISO 14040/14044 standards，PAS 2050和CEPI framework)核算了普通A4办公用纸的碳足迹;Wells等［14］核算了平装1本书籍的碳足迹;Botto等［15］核算了 PET瓶装水的碳足迹;Cederberg等［16］核算了巴西出产的牛肉的碳足迹;Flysjö等［17］探讨了副产品对新西兰和瑞典出产牛奶碳足迹的影响;Espinoza－Orias 等［18］核算了在英国生产和消费的面包产品的碳足迹;Yuttitham等［19］研究了泰国东部糖厂出产的糖类产品的碳足迹;Pathak等［20］核算了印度生产的食品的碳足迹;Boguski［21］探讨了《National Geographic》杂志在全生命周期内的碳足迹;Joyce等［22］核算了通信产品的碳足迹。

在纺织产品领域，Bevilacqua等［23］依据生命周期评价(Life Cycle Assessment，LCA)理论核算了Merino羊毛衫全生命周期的碳足迹，该研究指出，加强产业集群可以有效地降低制造商因各个链段纺织产品(如纱线、面料等)运输而产生的碳足迹，各制造商积极、主动的公布纺织产品生产加工过程中的碳排放数据并加强合作交流，对于推动行业的可持续发展具有重要意义。Levi Strauss ＆ Co.［24］、Jungm ichel［25］和 Continental Clothing Co.Ltd.［26］等大型服装公司和咨询机构核算了牛仔裤、衬衫、夹克衫和T恤等服装全生命周期的碳足迹，核算结果对于公司制定可持续发展策略、降低高排放环节的碳足迹、选择碳足迹更低的供应商以及提倡服装的低碳护理方式等具有较好的指导意义。Steinberger等［27］对纯棉T恤和涤纶夹克衫全生命周期的碳足迹进行了研究，结果表明，建立各个国家的生命周期清单(Life Cycle Inventory，LCI)，对研究基于全球化生产－消费链的产品(如服装)具有促进作用，同时加强对于消费者的环保宣传，提倡服装产品的低碳护理方式，可以有效地降低服装全生命周期的碳足迹。李戎等［28］核算了轧染黑色棉氨纬弹贡缎生命周期部分阶段(从原材料采集、染整加工、运输到下游买家)的碳足迹，结果表明，原材料碳排放所占比例最大为64.54%，其次是废水排放以及能源消耗部分，所产生的碳排放占34.33%。蒋婷等［29］核算了黑色桑蚕丝香云纱面料从原料获取到成品仓储阶段的碳足迹，结果表明，每米香云纱产品的碳足迹为1.88 kg CO2e，其中原料获取阶段的碳足迹所占比例最大，为74.5%，其次为产品的生产加工(23.9%)。赵年花［30］研究了涤纶织物从乙烯生产到涤纶织物生成阶段的碳足迹，结果表明，每生产1 kg涤纶长丝织物，会产生7.074 kg的 CO2排放，该研究还从能源和生产工艺方面对降低涤纶织物的碳足迹进行了分析并提出建议。表1和图1示出部分纺织产品全生命周期碳足迹的研究结果。

表1 纺织产品碳足迹的研究结果Tab.1 Researches of textiles'carbon footprin t

图1 纺织产品生命周期各阶段的碳足迹分布Fig.1 Carbon footprint distribution along textiles'life cycle

从表1可知，对纺织产品依据LCA理论进行全生命周期的碳足迹核算和评价时，天然纤维产品的生产加工和使用阶段的碳足迹在全生命周期碳足迹中占有较大的比例，二者所占比例之和最大可达87%(2#产品)。人造纤维产品的纤维生产、成品生产加工和使用3个阶段的碳足迹占据全生命周期碳足迹的较大部分。纺织产品碳足迹的大小不仅受产品种类的影响，同时也受核算边界、各类投入的碳排放系数、公共投入分摊比例、产品质量品质等因素的影响，例如6#(普通棉)和8#(有机棉)产品同为纯棉T恤，而碳足迹的核算结果却有较大差异。

3 讨论

从碳足迹的概念及当前产品碳足迹的研究进展可以看出，LCA理论方法得到广泛应用，一些研究机构发布的产品碳足迹核算和评价规范或标准草案也以LCA理论为基础，如Carbon Trust发布的产品碳足迹评价系列规范(PAS 2050系列规范)、ISO发布的产品碳足迹核算和ISO/DIS 14067等。

纺织产品全生命周期的生产加工链条长，工艺环节复杂，物料的投入和产出繁多。进行纺织产品碳足迹的核算涉及设定边界、确定投入能源和物料的碳排放系数、建立拆分原则等关键因素，对核算结果进行评价，同时又涉及不确定度评价、设定质量基准等水平条件的选择。

3.1 碳足迹核算边界

产品碳足迹核算的边界可分为时间边界(横向边界)和空间边界(纵向边界)。时间边界是指被核算产品的生命周期起点和终点之间的时间跨度，空间边界是指被核算产品在时间边界内所涉及的各类物质投入和产出。边界的任何变化，都会导致核算结果的波动，核算边界的一致性是核算结果可比性的前提。对于纺织产品，其全生命周期的时间边界起点为作物(如棉花)种植、动物(如绵羊)养殖或人造纤维生产，终点为废旧产品回收处理结束。空间边界的设定则是确定与碳足迹核算相关的物料投入清单，例如，纺织产品生产加工过程中使用的机器设备、厂房、人工消耗等生产资料是否计入核算边界。图2示出纺织产品全生命周期过程及所涉及的各类投入产出。

图2 典型纺织产品全生命周期过程及各类投入产出图Fig.2 Input and output along life cycle processes of typical textiles

在图2所示的纺织产品全生命周期过程中，作物种植和动物养殖阶段的碳足迹受地域等自然条件的影响较大，产品运输阶段的碳足迹与距离的远近密切相关，销售阶段的碳足迹因零售商的营销模式不同而不同，消费阶段的碳足迹则因消费者的消费模式多种多样而会有较大波动。在纺织产品的工业化生产加工阶段，其工艺流程、加工方式等相对固定，CO2等温室气体排放可以更好地进行人为控制。从当前的纺织工业国际分工来看，中国在纺织产品的规模化工业生产加工阶段具有较强的竞争优势，而且降低工业CO2排放强度也是中国纺织工业现行宏观政策的重点之一。因此，在中国纺织工业开展纺织产品碳足迹的核算和评价，可以参照 LCA理论，重点进行工业阶段的碳足迹，即工业碳足迹(Industrial Carbon Footprint)的研究。

纺织产品工业碳足迹的研究不仅能够应用于从纤维工业化生产加工到成品制成的全工业链，而且能够应用于纤维生产、纺纱、织造等单独的工业链段，具有灵活性的特点，适用于中国大多数的纺织产品生产加工企业，而且能够使生产同一产品类型的企业之间具有清晰的参考比较对象。

3.2 碳排放系数

在纺织产品碳足迹的核算过程中，需要对影响产品碳足迹的各类投入清单进行计量，并根据式(1)计算产品的碳足迹

式中:C为产品碳足迹，Ii为第i类投入，fi为第i类投入的碳排放系数(即生产单位产品i所引发的CO2等温室气体的排放量)。

各类投入的碳排放系数是纺织产品碳足迹核算的关键因素之一，只有带入准确的碳排放系数，才能得到有意义的碳足迹核算结果。纺织产品碳足迹核算涉及到的投入有能源、水资源、各类染料、助剂、辅料等物料，但目前尚未有上述各类投入碳排放系数的完整数据库和统一的界定。表2列出目前研究得到的部分投入的碳排放系数。

表2 部分投入的碳排放系数Tab.2 Carbon em issions coefficients of som e inputm aterials

3.3 拆分原则

纺织产品多为规模化批量生产加工，在同一企业、同一车间往往会同时生产多种类别的产品，对每种类别的纺织产品进行全部投入清单的准确计量将耗费大量的人力物力，可操作性较差，因此，在进行纺织产品碳足迹核算时，需要对涉及的公共投入部分(如公共用照明用电、车间空气调节用电、工厂运营部门消耗等)确立合理的拆分原则。

企业在进行公共投入计量时，通常以时间段和区域进行界定，这就需要明晰待核算产品的生产时间跨度和区域分布。根据纺织产品生产加工的实际情况，拆分原则可以按照产量和产值2个因素确定。

产量拆分原则为

式中:Iqj为产品j按照产量拆分原则分得的公共投入，IT为在选定时间段内特定区域的全部公共投入量，QT为选定时间段内特定区域的产品产量(吨、件等)，qj为产品j在选定时间段内在该区域的产量。

产值拆分原则为

式中:Ivj为产品j按照产值拆分原则分得的公共投入，VT为选定时间段内特定区域的产品产值，vj为产品j在选定时间段内在该区域的产值。

3.4 质量基准

在纺织产品的生产加工过程中，影响其品质的因素有很多，这些因素同时也影响着产品碳足迹的大小。例如多次水洗可减少纺织产品表面的浮色，有助于提高色牢度等级，但将增加对水资源、电能的消耗，进而增加产品的碳足迹;为了使服装具有免烫性能，可以通过抗皱整理来解决，但将增加化学品、电能的消耗，同样会增加产品的碳足迹。因此，同类纺织产品碳足迹的比较评价不能单纯参照核算结果的大小，还要有相同的质量基准，不能以牺牲产品的质量来达到降低产品碳足迹的效果。对于待核算的纺织产品，首先必须是合格的产品，满足现行相应标准的要求，然后根据其理化性能的测试结果，对处于同一质量水平的同类别纺织产品，比较评价其碳足迹的大小，从而得出更为环保、低碳的产品。

4 结语

产品碳足迹的研究得到越来越多的关注，示范产品在不断增加，对于纺织产品碳足迹的研究和示范也已展开。纺织产品种类丰富，生产工艺链长，有效地开展纺织产品碳足迹的核算和评价，目前仍有许多尚待探讨和解决的问题。

1)纺织产品全生命周期的碳足迹核算受自然条件、地域条件、消费者生活方式等不可控因素的影响较大，根据中国纺织工业的发展现状和优势，可重点开展纺织产品在工业生产加工阶段的碳足迹研究，建立纺织产品碳足迹的数据库，与行业发展的宏观政策接轨，具有较好的现实意义。

2)各类投入的碳排放系数是影响产品碳足迹核算结果的重要因素之一，然而，目前国内尚无完整的数据库，国际上的相关数据库则存在着数据陈旧、与中国产业的实际情况存在偏差等问题，因此，建立各类投入的碳排放系数数据库是产品碳足迹研究的重要环节，而且进行产品碳足迹核算本身就是在丰富各类投入产品碳排放系数的数据库，二者是相辅相成的关系。

3)纺织产品生命周期过程中的投入清单，尤其是能耗数据的精确计量目前尚未在行业普遍实现，建立合理的拆分原则，可进一步地提高产品碳足迹核算的准确度。

4)纺织产品的品质影响碳足迹的小大，因此，在统一的质量基准下进行同一类别纺织产品碳足迹的比较评价才是合理而有意义的。

致谢在本文的撰写过程中，得到中国检验认证集团测试技术有限公司王丽华经理、刘馨磊经理、杜冲先生，中国科学院生态环境研究中心严岩博士、博士研究生贾佳、张亚君，中国科学院城市环境研究所硕士研究生代方舟，东华大学硕士研究生孙庆智、刘秀巍等人的支持，特此致谢!

［1］ 方精云，朱江玲，王少鹏，等.全球变暖、碳排放及不确定性［J］.中国科学:地球科学，2011，41(10):1385－1395.FANG Jingyun，ZHU Jiangling，WANG Shaopeng，et al.Global warming，human－induced carbon emissions，and their uncertainties ［J］. Science China Earth Science，2011，41(10):1385 －1395.

［2］ 国家统计局能源统计司.中国能源统计年鉴2011［M］.北京:中国统计出版社，2011.Department of Energy Statistics，National Bureau of Statistics，the Peop le's Republic of China. China Energy Statistical Yearbook 2011［M］.Beijing:China Statistics Process，2011.

［3］ 王来力，杜冲，吴雄英.我国纺织服装行业的碳排放分析［J］.纺织导报，2011(10):19－22.WANG Laili，DU Chong，WU Xiongying.Analysis of carbon emissions of China's textile and apparel industry［J］.China Textile Leader，2011(10):19 －22.

［4］ GALLIA，WIEDMANN T，ERCIN E，et al.Integrating ecological，carbon and water footprint into a ″footprint family″of indicators:definition and role in tracking human pressure on the p lanet ［J］.Ecological Indicators，2012，16:100－112.

［5］ W IEDMANN T，MINX J.A Definition of'Carbon Footprint'［EB/R］.http://www.censa.org.uk/docs/ISA－UK_Report_07 －01_carbon_footprint.pdf.

［6］ HAMMOND G.Time to give due weight to the″Carbon Footprint″issue ［J］.Nature，2007，445(7125):256－256.

［7］ EPLCA(European Platform on Life Cycle Assessment).Carbon Footprint－what it is and how to measure it［EB/R］.http://lca.jrc.ec.europa.eu/Carbon_footprint.pdf

［8］ HERTW ICH E G，PETERS G P.Carbon footprint of nations: a global trade linked analysis ［J］.Environmental，Science＆ Technology，2009，43(16):6414－6420.

［9］ BALDO G L，MARINO M，MONTANIM，et al.The carbon footprintmeasurement tool kit for the EU ecolabel［J］.International Journal of Life Cycle Assessment，2009，14(7):591－596.

［10］ Carbon Trust.Carbon Footprint Measurement Methodology， Version 1.1 ［EB/R］.2007， http://www.carbontrust.co.uk.

［11］ Environmental Technologies Action Plan.The carbon trust helps UK businesses reduce their environmental impact［EB/R］.http://ec.europa.eu/environment/etap/pdfs/jan07_carbon_trust_initiative.pdf

［12］ GFN(Global Footprint Network).Ecological footprint glossary［EB/OL］.http://www.footprintnetwork.org/gfn_sub.php?content=glossary

［13］ DIAS A C，ARROJA L.Comparison of methodologies for estimating the carbon footprint:case study of office paper［J］.Journal of Cleaner Production，2012，24:30－35.

［14］ WELLS JR，BOUCHER J F，LAURENT A B，et al.Carbon footprint assessment of a paperback book:can p lanned integration of deinked market pulp be detrimental to climate ［J］. Journal of Industrial Ecology，2012，16(2):212－222.

［15］ BOTTO S， NICCOLUCCI V， RUGANI B， et al.Towards lower carbon footprint patterns of consumption:The case of drinking water in Italy ［J］.Environmental Science＆ Policy，2011，14(4):388－395.

［16］ CEDERBERG C，PERSSON U M，NEOVIUS K，et al.Including carbon emissions from deforestation in the carbon footprint of brazilian beef ［J］.Environmental Science＆ Technology，2011，45(4):1773－1779.

［17］ FLYSJÖ A，CEDERBERG C，HENRIKSSON M，et al.How does co－product handling affect the carbon footprint ofmilk?case study of milk production in New Zealand and Sweden ［J］.International Journal of Life Cycle Assessment，2011，16(5):420 －430.

［18］ ESPINOZA－ORIAS N，STICHNOTHE H，AZAPAGIC A.The carbon footprint of bread ［J］.International Journal of Life Cycle Assessment，2011，16(4):351 －365.

［19］ YUTTITHAM M，GHEEWALA S H，CHIDTHAISONG A.Carbon footprint of sugar produced from sugarcane in eastern Thailand ［J］.Journal of Cleaner Production，2011，19(17－18):2119－2127.

［20］ PATHAK H，JAIN N，BHATIA A，et al.Carbon footprints of Indian food items ［J］. Agriculture，Ecosystems＆ Environment，2010，139(1－2):66－73.

［21］ BOGUSKI T K.Life cycle carbon footprint of the National Geographic Magazine ［J］. International Journal of Life Cycle Assessment，2010，15:635－643.

［22］ JOYCE T， OKRASINSKI T A， SCHAEFFER W.Estimating the carbon footprint of telecommunications products: a heuristic approach ［J］. Journal of Mechanical Design， 2010，132(9):0945021 －0945024.

［23］ BEVILACQUA M，CIARAPICA F E，GIACCHETTA G，et al.A carbon footprint analysis in the textile supply chain ［J］.International Journal of Sustainable Engineering，2011，4(1):24－36.

［24］ Levi Strauss ＆ Co.A product lifecycle approach to sustainability［EB/OL］.http://www.levistrauss.com/sites/default/files/librarydocument/2010/4/Product _Lifecyle_Assessment.pdf.

［25］ JUNGM ICHEL N. The carbon footprint of textiles［EB/R］.http://www.ci－romero.de/fileadmin/media/informieren－themen/gruene_mode/Jungmichel._Systain.pdf.

［26］ Continental Clothing Co.Ltd.The carbon footprint of a cotton T－shirt ［EB/R］. http://files.continentalclothing.com.

［27］ STEINBERGER JK，FRIOT D，JOLLIET O，et al.A spatially explicit life cycle inventory of the global textile chain ［J］. International Journal of Life Cycle Assessment，2009，14:443 －455.

［28］ 李戎，吴丹丹，蒋红，等.碳足迹及其在染整加工中的测算［J］.印染，2011，37(18):40－43.LI Rong，WU Dandan，JIANG Hong，et al.Carbon footprint and its calculation in dyeing and finishing processing［J］.Dyeing ＆ Finishing，2011，37(18):40－43.

［29］ 蒋婷，陈泽勇，姚婷婷，等.香云纱面料碳足迹评价［J］.印染，2012，38(8):39 －41.JIANG Ting， CHEN Zeyong， YAO Tingting， et al.Product carbon footprint(PCF)assessment of gambiered Canton silk ［J］.Dyeing ＆ Finishing，2012，38(8):39－41.

［30］ 赵年花.涤纶纺织品的碳足迹评估与低碳措施［D］.上海:东华大学，2012.ZHAO Nianhua.Carbon footprint assessment and low carbon measures of the polyester textile［D］.Shanghai:Donghua University，2012.

［31］ 孟昭利.企业能源审计方法［M］.北京:清华大学出版社，2002.MENG Zhaoli.Enterprise Energy Audit Method［M］.Beijing:Tsinghua University Press，2002.

［32］ 刘燕娜，洪燕真，余建辉.福建省碳排放的因素分解实证研究［J］.技术经济，2010，29(8):58 －61，87.LIU Yanna， HONG Yanzhen， YU Jianhui.Decomposition empirical study of carbon em issions for fujian ［J］.Technology Economics，2010，29(8):58 －61，87.

［33］ 赵敏，张卫国，俞立中.上海市能源消费碳排放分析［J］.环境科学研究，2009，22(8):984－989.ZHAO M in， ZHANG Weiguo， YU Lizhong.Carbon emissions from energy consumption in Shanghai city［J］.Research of Environmental Sciences，2009，22(8):984－989.

［34］ 年鹤，王晓敏.瓦楞纸箱生产碳足迹的计算方法与实例分析［J］.包装工程，2012，33(5):86 －89.NIAN He，WANG Xiaomin.Calculation method and case analysis of carbon footprint in corrugated carton production ［J］.Packaging Engineering，2012，33(5):86－89.

［35］ 姜克隽，魏珣，吴琦.寻找隐藏在消费品中的碳足迹［N］.中国经济导报，2010－01－05(B03).JIANG Kejuan，WEI Xun，WU Qi.Find the carbon footprint that embodied in theconsumer products［N］.China Economic Herald，2010－01－05(B03).