丝绸纺织品的生命周期评价

任银铒1. 阴镜羽1. 王晓蓬1.2.

1.浙江理工大学 经济管理学院 2.浙江省生态文明研究中心

丝绸纺织品的生命周期评价

任银铒1. 阴镜羽1. 王晓蓬1.2.

1.浙江理工大学 经济管理学院 2.浙江省生态文明研究中心

丝绸纺织品是纺织制造业的重要组成部分，利用生命周期评价模型对丝绸纺织品生产过程进行投入产出的分段分析、评价，发现高能耗、重污染的关键环节，以期为丝绸纺织品清洁生产寻找突破口，具有一定的环境和经济效益。结果表明，丝绸纺织品生产过程中的关键环境影响类型为富营养化，对环境产生较大影响的生产环节为染色和印花阶段，在此基础上可以为改善生产提供参考。

丝绸纺织品 生命周期评价 环境影响

一、引言

丝绸纺织行业是我国纺织制造行业重要构成部分，2014年据国家统计局对398家规模及以上相关企业进行统计，丝产量33511 吨，同比增长4.38%，丝绸产量位居前列。丝绸纺织行业是典型的高污染行业，由于生产工艺的特点，生产过程消耗大量能源资源，同时排放各类污染物，环境影响较大。中华人民共和国国家发改委2013年在“十二五”规划中期评估指出纺织行业减排形势严峻。需利用科学方法对丝绸纺织品的生命周期过程进行分析，发现高污染、高能耗的生产环节，为实施清洁生产提供参考。

生命周期评价是以定量与定性结合评价产品从原料，到生产、销售、使用及最终处理整个生命周期阶段相关环境影响负荷的方法。该方法对产品“摇篮到坟墓”涉及的物质、能量的耗损和对环境产生的影响进行分段分析、评价，（国际标准化组织，2006）更直观快捷地找出能耗高、污染重的环节，是评价环境影响的国际标准化方法（杨建新，2001）。即通过一种可持续的方式满足人类对产品需求的同时提高资源能源的利用效率、减少环境影响负荷。生命周期评价起源于20世纪60、70年代，（其观念最先提出于1991年，国际环境毒理学会与化学学会（SETAC）在相关国际研讨会上定义：“通过识别和量化能源与材料使用和环境排放及其影响，并探寻影响环境改善的机会，从而评价环境负荷。” 随后，国际标准化组织（ISO）将其概括为目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解释四个环节。该方法已成为国内外环境保护研究热点之一，被广泛应用于清洁生产、环境审计等多领域。

目前部分学者对丝绸纺织品开展生命周期评价的研究。卜自明（1989）对丝绸商品的生命周期规律进行初步探究并提出相关经营决策；韩晓怡（2006）通过对真丝绸产品进行生命周期评价，测验丝绸与其产地环境之间的和谐关系，提出清洁生产的科学对策等。现有的丝绸纺织品的生命周期评价尚未成熟，对丝绸纺织品进行生命周期评价尚未形成较为系统的研究。

在现有研究基础上构建丝绸纺织品的生命周期评价模型，确定研究范围，建立清单数据库，分析各阶段的各类环境影响，确定生产过程造成环境污染的关键环节，为我国丝绸纺织品的生命周期评价的相关研究提供参考。

二、丝绸纺织品的生命周期评价

（一）评价目的

构建丝绸纺织品生命周期评价模型，将其生产过程中能源的消耗和对环境的影响分别进行定量和定性评估，分析已有生命周期研究案例，建立系统的丝绸纺织品生命周期评价理论框架。根据评价结果确定丝绸纺织品生命周期的主要环节影响因素，分析生命周期中消耗高、污染重的阶段，为有针对性的污染治理提供科学依据，有效推动丝绸纺织行业的清洁生产和可持续发展。本文生命周期评价的功能单位为100kg。

（二）研究范围定义

针对丝绸纺织品的从原料生产到整理入库的过程进行研究，系统范围见图1。根据系统边界及其生产工艺，选取丝绸纺织品生产的主要阶段包括：①蚕养殖阶段；②缫丝阶段；③原料检验阶段；④织造阶段；⑤精炼阶段；⑥染色阶段；⑦印花阶段；⑧后整理阶段；⑨产品入库阶段。考虑到课题围绕丝绸纺织品的生产，因此丝绸纺织品的销售、运输及废弃不纳入本文的研究范围。

图1　丝绸纺织品生命周期评价系统边界Fig.1 Silk textiles LCA system boundaries

（三）清单分析

制定的清单中：输入原料有养殖蚕及蚕茧、生丝、坯绸等，辅料包括解舒剂、洗涤剂、染料、柔软剂等助剂。能源消耗主要涉及水、电、煤等，排放物为CO2、SO2、COD、NOX等废水、废气及固体废弃物。将丝绸纺织品生产过程主要的9个阶段归纳为以下3类进行概述。

原料生产阶段主要有蚕养殖、缫丝等工序，以生产100kg丝绸纺织品所需的原料量折算原料生产过程的资源损耗和环境排放。资源消耗考虑蚕卵、桑叶、饲料、水电等，环境排放考虑蚕粪、桑枝腐烂等臭气；洗茧、煮茧、立缫产生的废水及锅炉灰渣、污泥等固态废弃物。

织造精炼阶段是丝绸纺织品生命周期的必要环节，这一阶段主要经过原料检验、织造、精炼过程，其中还包括生织、熟织、退浆煮练、漂白、丝光等工艺。结合生产100kg丝绸纺织品各阶段的原料消耗和能源消耗。资源消耗主要考虑原料、新鲜水，环境排放考虑精炼废水；锅炉燃煤及烧毛产生的废气；絮凝物、锅炉灰渣、污泥等固态废弃物；纺织机械产生的噪声等。

染整阶段是丝绸纺织品生命周期的重要阶段，该阶段主要有染色、印花、成品整理入库，该阶段资源消耗着重考虑各类助剂、浆料、水电煤、烧碱等，环境排放则主要考虑染色印花、后整理等产生的冷凝水、水洗水等废水；锅炉燃煤运行产生的高温烟气；煤渣、污泥等固态废气物；纺织机械工作中产生的噪声等。

在数据清单库建立时，由于数据获取渠道有限，相关数据主要来源于中国统计年鉴和中国生命周期参考数据库（CLCD）（刘夏璐，2010）及大量文献。丝绸产品生命周期的物质输入输出清单详见表1。

表1　丝绸纺织品生产输入及输出

（四）环境影响负荷分析

环境影响负荷分析即运用生命周期评价模型将清单中的数据转为可进行直观对比的环境影响指标并用来评估的过程，主要包含分类、特征化、量化和加权评估等。

1.分类

据国际标准化组织制定的生命周期影响评价标准，结合丝绸纺织品生产过程的清单，影响类别可分为人类健康、资源消耗和生态影响三大类，包括全球气候变化、平流层臭氧消耗、光化学烟雾形成、水体富营养化、酸化和噪音等。

2.特征化

每种污染物对环境影响都显示为其固有的特征，影响程度也不同，需要对每种污染物进行特征化，将影响因子对环境影响的强度定量化，把各种污染物转化为标准参照物的影响值，归纳出相应指标，获得环境影响潜值。如以CO2为全球变暖标准，其他污染物均按CO2的当量折算，并把同类环境影响累加。

英国ICI公司参考各类文献及权威机构的相关建议推导出潜能因子（PF），即某化学物质对某类环境类别造成危害的潜在能力。潜能因子的确定方法为：取一种物质对某类环境的影响作为标准“1”，即PF定为1，把其他污染物与之对比，便可得各污染物的当量。

表2　环境影响类型分类、特征化基准物PF值

3.量化

比较丝绸纺织品生产过程各阶段的环境影响程度和参数结果的大小，将全球变暖、酸化、富营养化、光化学臭氧、烟尘和声环境污染量化，结果见表3。

表3　环境影响潜值特征化与量化结果

4.加权评估

将以上各种环境影响潜值数据进行标准化及加权处理，对结果加权评估，丝绸纺织品生命周期评价的加权结果详见表4。

表4　环境影响潜值加权评估结果

（五）生命周期评价结果解释

1.环境影响评价

据环境影响潜值加权评估结果分析，丝绸纺织品生命周期环境影响由强至弱分别为：富营养化、声环境污染、全球变暖、烟尘、酸化和光化学臭氧。其中富营养化是丝绸纺织品织造加工阶段对环境造成影响的主要因素，占据环境影响64.9%，全球变暖次之。富营养化的环境负荷主要由丝绸纺织原料生产阶段的染色、印花等工序中产生的废水造成。水体富营养化会导致水生态系统紊乱，藻类大量繁殖释放出的有毒气体危害人类的动物的健康。

对丝绸纺织品生产过程9个阶段的环境影响潜值和不同影响类型在各阶段的比例作图，可得在丝绸纺织品生命周期中各生产阶段对环境影响由强至弱分别为染色、印花、后整理、织造、入库、蚕养殖、原料检验和缫丝，其中染色和印花阶段的环境影响远高于其他阶段，分别占总环境影响潜值的35.69%和29.97%，主要贡献来源于富营养化。后整理阶段和织造阶段也对环境产生相应影响，其他环节的环境影响较小。

图2　丝绸纺织品各生产阶段环境影响潜值分布

2.结果分析

据环境影响潜值的加权评估得出以下分析：

丝绸纺织品生命周期中对环境影响最严重的是富营养化，主要由于染色和印花阶段使用大量的染色助剂，排放大量印染污水，因此使用清洁环保、工艺简单的染整助剂是有效减少富营养化的主要途径。全球变暖的影响仅次于富营养化，主要是在生产的各个阶段投入电力，燃烧化石燃料产生温室气体，需要通过使用清洁能源改善工艺来解决。酸化、光化学臭氧、烟尘和声环境污染对环境影响潜值较小，对环境影响能力有限。

三、结论

（1）通过对丝绸纺织品生产过程进行生命周期评价，建立输入、输出清单，清单分析结果表明：生产100kg丝绸纺织品全球变暖、酸化、富营养化、光化学臭氧、烟尘、声环境污染等各环境类型潜值分别为5.7112、2.1885、18.0984、0.38245、0.40395、1.0899，富营养化为丝绸纺织品生产过程中的主要环境影响因素。

（2）染色环节的环境影响潜值为9.94775，占总环境影响潜值35.69%，是丝绸纺织品生产过程中高能耗、重污染的阶段，这是由于染色过程中投入和排放物质种类多，尤其是各种染料助剂，都对环境产生一定的影响。

（3）印花环节的环境影响潜值为8.3536，占总缓解影响潜值29.97%，仅次于染色环节，尤其是富营养化的影响，理应属于突破改善的关键环节。

（4）不同的研究边界可对生命周期评价的结果产生一定的影响，因此在课题研究中该评价模型的建立仍存在缺陷需要学术界进一步完善。

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任银铒（1994-），女，2013级本科生，会计学专业。阴镜羽（1994-），女，2013级本科生，经济统计学专业。通讯作者：王晓蓬，助理研究员，博士研究生，主要从事环境经济与管理研究。

2014浙江省哲学社会科学规划课题（14NDJC199YB）；2015年浙江省哲学社会科学重点研究基地浙江省生态文明研究中心课题（15STZD04）；浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划课题。