纺织产品生命周期评价研究进展

丰 翔，孙丽蓉，朱紫嫄，董雪玉，王晓蓬，王来力

（1.浙江理工大学服装学院，浙江杭州 310018；2.浙江省服装工程技术研究中心，浙江杭州 310018；3.中国纺织工业联合会社会责任办公室，北京 100027；4.浙江理工大学科学技术研究院，浙江杭州 310018；5.浙江理工大学浙江省丝绸与时尚文化研究中心，浙江杭州 310018）

纺织产品生产加工链长，在原材料获取、产品加工、运输、销售、使用和废弃等全生命周期阶段中消耗水资源、能源和其他资源，并造成温室气体排放、水体污染、化学品污染物排放等诸多环境影响［1-4］。生命周期评价（LCA）法是一种用于评估产品从原材料的获取、产品的生产和使用以及废弃处置等全生命周期对环境影响的方法，可以识别产品生命周期中的关键影响环节，促进对产品的可持续性进行科学有效的管理［5-6］。LCA 法已在纺织领域得到关注和应用，本文采用文献检索、统计计量和内容分析法，以中国知网（CNKI）数据库与Web of Science 核心数据库中纺织产品LCA 研究文献为数据源，对文献的发文量、发文作者和载文期刊等进行统计，并对文献中的核算产品、核算边界、核算数据和结果评价等进行探讨，揭示纺织产品LCA 的研究进展，为纺织产品的LCA 研究和应用提供参考。

1 数据来源

在CNKI 数据库中，选择文献类型为“期刊”，利用高级检索，以主题“纺织”“服装”“织物”“纤维”并含“生命周期评价”进行检索，结果有111 条，进一步选择纺织产品LCA 相关文献，剔除以建筑材料、包装材料、纺织产业等为研究对象的文献，最后得到68 篇文献，分布于2002年1月1日—2020年12月31日。

在Web of Science 核心数据库中，选择文献类型为“article”，语种为“English”，以“TS=（textile or clothing or garment or apparel or fiber or fabric or yarn or cotton or hemp or flax or silk or wool or polyester or polyamide or nylon or polypropylene or acrylic or viscose）and TS=（life cycle assessment）”进行检索，得到文献合计1 164 篇，同样选择纺织产品LCA 相关文献，剔除以复合材料、建筑材料、废料回收等为研究对象的文献，最后得到153 篇文献，分布于2007 年1 月1 日—2021年4月26日。

2 研究现状

2.1 发文量

文献发文量是衡量纺织产品LCA 研究领域发展情况的重要指标。由图1 可知，中文文献发文量在2002—2010 年间较少，年均2.11 篇。此阶段纺织产品LCA 研究尚处于萌芽期，研究集中在纺织产品LCA概念的梳理、核算边界的确立以及核算模型的探讨等内容。2011—2014 年，中文文献发文量明显增多，年均8.50 篇，是2002—2010 年年均发文量的4.03 倍。此阶段随着纺织产品LCA 理论的发展、完善，针对纺织产品LCA 的研究不再局限于理论层面，开始转向对纺织产品全生命周期环境影响的核算与评价应用。2015—2020 年，中文文献发文量稍有下降，年均2.50篇，但是通过对该时间段内的文献进行深入分析后发现，该阶段纺织产品LCA 相关研究方向增多，涉及纺织产品碳足迹、水足迹、化学品足迹等。

图1 2002—2021 年纺织产品LCA 研究发文量

英文文献发文量在2007—2013 年间相对较少，年均3.29 篇。此阶段针对纺织产品LCA 的研究集中在理论层面，聚焦于纺织产品生命周期的阶段划分和清单分析的研究。2014—2017 年，英文文献发文量开始上升，年均10.50 篇，增长率达到219.15%。随着LCA 理论研究的发展以及核算方法的完善，研究开始转向纺织产品的环境影响评价，对纤维、织物、成衣的环境影响都有比较全面的核算与评价研究。2018—2021 年，英文文献发文量进一步上升，年均达到22.00篇，是2014—2017年年均发文量的2.10倍。

2.2 发文作者

对发文作者进行分析可以快速识别纺织产品LCA 研究领域的核心研究人员。68 篇中文文献共涉及143 名作者，发文量3 篇及以上的作者共9 人，占中文文献作者总数的6.29%。153 篇英文文献的作者共516 名，发文量3 篇及以上的作者共23 人，占英文文献作者总数的4.46%。由表1 可知，9 名中文文献核心作者中，东华大学3名，北京服装学院和青岛大学各2名，浙江理工大学、中国检验认证集团各1 名。学术论文产出机构主要是高校，其中，东华大学不仅核心作者数量多，而且其发文量和文献被引次数也明显领先。9 名英文文献核心作者中，瑞典3 名，新西兰和法国各2名，瑞士和澳大利亚各1名。

表1 纺织产品LCA 研究中文和英文文献核心作者分布

2.3 载文期刊

载文期刊是信息传播的载体和信息交流的平台，是发文质量的重要表征参数。68 篇中文文献和153 篇英文文献共涉及33 个中文期刊和57 个英文期刊。载文量3 篇及以上的中文期刊共8 个，占中文期刊总数的24.24%。载文量3 篇及以上的英文期刊共6个，占英文期刊总数的10.53%。由表2 可以看出，8 个中文期刊和6 个英文期刊的载文量共133 篇，占文献总数的60.18%。中文期刊中，载文量5 篇以上的期刊为《纺织导报》和《印染》，载文量分别是10 篇和8 篇，分别占文献总数的14.71%和11.76%。英文期刊中，Journal of Cleaner Production载文量最多（35 篇），占英文文献总数的22.88%。International Journal of Life Cycle Assessment、Sustainability和Resources Conservation and Recycling的载文量分别是24、17、12 篇，在英文文献中占比分别为15.69%、11.11%和7.84%。

表2 纺织产品LCA 研究中文和英文文献期刊分布

3 研究内容及评述

3.1 核算产品

对68 篇中文文献和153 篇英文文献进行进一步筛选，得到79 篇纺织产品LCA 研究案例的文献，对其产品类别分布进行分析，结果如图2所示。

图2 纺织产品LCA 研究产品类别分布

由图2 可知，纺织产品LCA 研究案例涉及棉、聚酯纤维、羊毛和羊绒、麻、再生纤维素纤维、腈纶、氨纶、丝和锦纶等纤维材料的纺织产品，其中棉类纺织产品LCA 研究案例最多，占比约43.56%，其次是聚酯纤维类纺织产品，占比约18.81%，再次是羊毛和羊绒类纺织产品，占比约11.88%。麻纤维和再生纤维素纤维的文献占比相同，均为6.93%，其中麻纤维类LCA研究文献涉及苎麻、大麻、亚麻、红麻和黄麻等材料的纺织产品，再生纤维素纤维类LCA 研究对象包括黏胶、莫代尔的天丝等材料的纺织产品。

3.2 核算边界

核算边界的一致性直接决定纺织产品LCA 结果的可比性。由图3 可知，核算边界为“纤维生产→废弃”阶段的文献占比最高，约15.19%，其次较为集中的是“种植（养殖）→纤维生产”阶段和“种植（养殖）→废弃”阶段，文献占比均约12.66%。现有纺织产品LCA 研究案例的核算边界尚不统一，其差异直接影响纺织产品LCA 结果的可比性［7］。Santos 等［8］认为只有针对摇篮到坟墓的核算边界，才能充分评估产品全生命周期阶段的环境影响。然而现有研究针对纺织产品进行生命周期评价时，界定的核算边界差异较大，导致评价结果的参考价值较低，也不具可比性。例如，Fidan 和Lin 等［9-10］都对棉织物生命周期的水环境影响进行了评价，但前者包括原材料的获取阶段，即棉花种植阶段，后者只包括棉织物织造环节，研究结果之间没有可比性。Wang 和Zhang 等［11-12］都对纯棉衬衫的碳足迹进行了核算，但前者没有涉及服装废弃阶段，而后者对纯棉衬衫全生命周期的碳排放进行了核算，核算结果同样不具有可比性。

图3 纺织产品LCA 研究案例核算边界分布

3.3 核算数据

纺织产品加工生产链长，投入的物料、资源和能源种类繁多，需要大量清单数据支撑纺织产品LCA的研究。79篇纺织产品研究案例文献中，共有53篇文献应用了7种LCA数据库。由表3可知，纺织产品LCA研究案例中应用的LCA 数据库有瑞士的Ecoinvent、德国的GaBi、澳大利亚的AusLCI、荷兰的IDEMAT、欧盟的ELCD、中国的CLCD和美国的USA input-output。Ecoinvent 是纺织产品LCA 研究中应用最多的数据库，使用率约占53 篇文献的59.38%，其次是GaBi，占比约17.19%。2 个数据库对欧洲、美国、中国等区域都有涉及，但是针对欧洲的基础能源、原材料、运输和废弃物处理等内容的数据更全面，针对其他区域基础能源、原材料等的单元过程数据相对较少。AusLCI、IDEMAT、ELCD、CLCD 和USA input-output 等是基于澳大利亚、欧洲、中国和美国等特定地区的背景数据，区域性特征明显，无法代表其他区域的生产水平以及环境状况。由于地区之间经济发展水平和自然本底环境条件的差异，针对某个地区建立的LCA 数据库在其他地区的适用性较差，因此，构建不同地区的本土化LCA 数据库可以减少产品生命周期评价结果的不确定性［13］。

表3 纺织产品LCA 研究应用的数据库

3.4 结果评价

纺织产品LCA 的结果包括足迹类、问题导向类和损伤导向类，不同类型的LCA 结果所依据的方法和研究文献情况见表4。

表4 纺织产品LCA 结果类型

足迹类评价结果通常聚焦单一类型的环境问题，如Cottle 等［14-16］都对绵羊养殖和羊毛生产过程的碳足迹进行了核算，分析羊毛产品生产造成的全球气候变暖影响。问题导向类结果是在中间点水平进行多维环境影响分析，如Fidan 等［9］通过全球变暖潜势、酸化潜势、富营养化潜势、用水和累积能量需求等5 个中间点影响类别对牛仔布的多维环境影响进行分析。损伤导向类结果则是在终点水平进行环境影响分析，如Subramanian 等［17］针对聚酯纤维回收对人体健康损伤、生态系统损伤和资源耗竭等3 个类别的终点环境影响进行分析研究。以棉纺织产品为例，其LCA 结果见表5。

表5 棉纺织产品LCA 结果［11，18-21］

由表5 可以看出，棉纺织产品的足迹类LCA 结果可以单独应用，例如棉衬衫的碳足迹，也可以与损伤导向类LCA 结果组合应用，从全球变暖、酸性化、富营养化、生态毒性等多维层面分析环境影响，但是各类影响指标的单位往往不统一，难以进行产品间环境影响大小的比较［22］。损伤导向类LCA 结果将环境影响转换到终点水平，包括生态系统损伤、人体健康损伤以及资源消耗3 个方面，而且可以加权归一为统一单位，以实现不同产品、不同工艺在终点水平的环境影响比较［23］。

4 结论

（1）纺织产品LCA 研究的文献发文量整体呈上升趋势，研究态势良好，文献载文期刊分布和核心作者机构分布较集中，但是机构间研究团队的合作较少。通过创立专门的纺织产品LCA 研究期刊，增进机构之间的学术交流与合作，可以更好地促进纺织产品LCA 研究的进一步发展。

（2）纺织产品LCA 研究对象涉及天然纤维纺织产品和化学纤维纺织产品，其中对棉纤维类纺织产品LCA 的研究案例最多。如果增加对麻、丝等天然纤维纺织产品和再生纤维素纤维、腈纶、氨纶、锦纶等化学纤维纺织产品的LCA 研究，将可以更好地开展不同纤维类别纺织产品环境表现的比较评价，为绿色纺织产品的筛选提供参考。

（3）纺织产品LCA 研究涉及纺织产品生命周期各阶段的核算与评价，其中对纺织产品“纤维生产→废弃”生命周期阶段的LCA 研究最多，如果加强针对种植（养殖）、使用和废弃生命周期阶段的研究，将可以更好地对纺织产品全生命周期的环境表现进行全面且客观的评价。

（4）纺织产品LCA 研究核算边界不一致、核算数据区域性特征明显和评价指标差异性大是纺织产品LCA 结果不可比的主要原因。为了更好地评估纺织产品的环境影响，提高LCA 结果的可比较性，需要确立统一的纺织产品LCA 核算边界，开发区域化、全球化的数据库，构建统一化、标准化的LCA 指标体系，完善终点水平环境影响的评价方法。