摘 要：量化与评价麻类纺织产品生命周期的环境表现可为麻类纺织产品的绿色设计、绿色生产以及绿色消费提供参考。综述了纤维大麻、苎麻、亚麻等3种主要麻类纺织产品生命周期环境表现的研究进展，重点对麻类作物在种植过程中的固碳效应、释氧效应以及重金属迁移效应进行了分析讨论。结果表明，麻类纺织产品环境表现量化与评价主要集中在全球变暖潜势、水体富营养化、水体酸化3类指标上，主要针对大麻、亚麻、苎麻在纤维、纱线以及织物阶段的环境表现进行量化与评价；麻类纺织产品在纤维原材料获取的种植阶段具有碳中和效应和释氧效应，可依据光合速率法、生物量法或光合作用反应式量化与评价固碳量和释氧量；针对麻类作物不同产品流向来量化与评价重金属迁移效应的正外部性。以期客观、完整、准确地评估麻类纺织产品生命周期内的环境影响。
关键词：麻类；环境表现；生命周期；固碳；重金属
大麻、亚麻和苎麻等麻类纤维是历史悠久的纺织原料，麻类纺织产品具有吸湿透气性、抗菌抑菌性、防静电性能、防紫外线性能以及吸附有毒气体等特点［1］。麻类纺织产品全生命周期包括麻类纤维原材料获取（作物种植、麻原茎收割、沤麻、打麻等）、工业生产加工（纺纱、织造、染整、缝制）诸多链段，每个链段具有不同的环境表现。麻类作物在种植过程中能够通过光合作用吸收大气中的 CO2，并以有机碳的形式固存在植物内部和土壤中［2］。麻类作物还可以修复重金属污染的土壤，对重金属具有较强的耐受性，并具有吸收和转运作用［3］。麻类纺织产品在工业生产加工阶段消耗能源、水资源和化学品等，并产生温室气体、废水污染物和固废排放，对环境产生影响。本研究对国内外麻类纺织产品生命周期环境表现评价的研究进展进行综合分析与讨论，以全面量化与评价麻类纺织产品全生命周期的环境表现，为麻类纺织产品的绿色设计、绿色生产和可持续消费提供参考。
1 麻类纺织产品环境表现评价
以“大麻”或“亚麻”或“苎麻”或“黄麻”并含“生命周期”或“足迹”或“环境影响”组合检索 CNKI数据库，以“Flax” “Hemp” “Ramie”“LifeCycleAssessment”“environment impact”组 合 检 索 Web of Science 数 据库，共检索到相关文献20篇。对文献中麻类纺织产品生命周期表现的研究结果进行分析、汇总，结果如表1所示。
由表 1可知，麻类纺织产品生命周期环境表现量化与评价指标涉及全球变暖潜势、富营养化、毒性、酸化、能源使用、化石损耗等，其中关注最多的是全
球变暖潜势、水体富营养化、水体酸化3类指标。检索的研究文献中涉及的麻类纺织产品种类有纤维、纱线、织物等，麻的类别有大麻、亚麻和苎麻，如图 1 所
示。不同麻类纺织产品的环境表现量化与评价结果不同，例如相同功能单位亚麻纤维的全球变暖潜势小于大麻纤维［5］，相同功能单位苎麻纱线的全球变暖潜势小于大麻纱线和亚麻纱线［4，6-8］。
2 讨论
麻类纺织产品生命周期环境表现量化与评价需确定明确的系统边界，收集投入产出数据，选择评价指标和评价方法，形成结果评价，每个链段涉及多种影响因素，并直接影响评价结果。麻类纺织产品作为典型的植物源纤维产品，生命周期内除了全球变暖潜势、富营养化、酸化和毒性等负外部性环境表现外，亦有正外部性环境表现，例如麻类作物在种植过程中吸收CO2、释放O2、修复重金属污染土壤等。
2.1 麻类纺织产品的碳中和效应量化
麻类作物通过光合作用合成的碳水化合物储存在麻叶、枝条、茎秆和根部中，其中茎秆韧皮中的有机物是麻纤维的主要成分，并随加工流程固存于麻类纺织产品中，即具有碳中和效应。麻类纺织产品基于光合作用的碳中和效应可参照光合速率法和生物量法进行量化。
光合速率法［10-11］通过测量植物每叶面积的净光合速率，可以获得每天每叶面积的净同化（植物净光合速率可以反映固碳速率），并借助植物的叶面积指数得到单位土地面积作物的日固定 CO2量，最后利用有效光合作用时间得到植物的碳汇量。例如耿世洲［12］利用光合速率法计算出苎麻头麻的日净固碳量为（8.230±0.012）g/m2/d。生物量法主要基于植物的生物量变化来间接计算植物的固碳量，该方法具有应用性广、操作简便明确、精度较高等特点，在推算出
生物量的基础上再乘一个换算系数来求得植物的碳储量［13］。
两种方法相比，光合速率法可以精确得到某秒、某时、某年的光合作用固碳量，属于过程分析，但其测试工作相对比较繁杂，需要每小时或每天进行数
据观测。生物量法则是以生物量的计算为基础，采用收获法测定植物现存有机体的干重，从而计算得出固碳量。现有文献中关于麻类作物固碳量通常采用生物量法进行计算，例如杨自平等［14］采用生物量法进行计算，得到每 t大麻纤维吸收的 CO2量约为 1.833t；Evard 等［15］研究指出每 kg 大麻能通过光合作用固
定1.84 kg CO2。
2.2 麻类作物的释氧效应
麻类作物在光合作用吸收 CO2的同时释放 O2，有助于保持大气中的碳氧平衡，对于改善空气质量、实现生态系统良性循环具有重要意义。通过测定作物光合作用的日同化量，可推算出日释放出O2的量：
其中，WO 表示作物每日释放 O2的量，P表示该日的同化总量，单位为mmol/（m2·d）；Pi表示初测点的瞬时光合速率，Pi+1表示下一测试点的瞬时光合速率，单位为μmol/（m2·s）；ti表示初测点的瞬时时间，ti+1表示下一测试点的时间，单位为 h；j 表示测试次数；3 600 表示每 h为 3 600 s；1 000表示 1 mmol为 1 000 μmol；32表示O2的摩尔质量，单位为g/（m2·d）。
韩焕金［16］指出植物固碳释氧计算方法受环境因素影响较大，不同月份趋势不同，夏季偏低，秋季较高。马琼芳等［17］利用光合作用下植物形成 1 g 干物质
需固定1.63 g CO2、释放1.2 g O2的原理来计算释氧量：
Wo2 = 1.2×W×S
其中，WO2 指释放氧气量，单位为 kg；W 表示该植物的生物量，单位为 kg/hm2；S 表示植物的种植面积，单位为hm2。
两种方法相比，第一种方法利用作物光合作用日同化量推算出释氧量，能够体现出麻类作物碳汇能力的动态变化，释氧量呈季节性差异，该方法实际操作复杂，误差较大；第二种方法利用光合作用反应式计算释氧量则相对简便，例如每 hm2大麻纤维产生的干物质量约为 1.404 3 t［14］，可计算出每 hm2大麻纤维约释放1.484 t的O2。
2.3 麻类作物的重金属迁移效应
麻类作物在生长过程中可以吸收、转移、提取土壤中的重金属污染物，并将有毒性的重金属离子分布在特定的组织、器官或细胞中，并形成难溶性的化合物或特定的有机化合物［18］。Saleem 等［19］的研究结果显示，亚麻作物能吸收、积累和转运土壤中的多种重金属，尤其是对镉的去除效果最好。李丰涛等［20］研究发现红麻作物对重金属的迁移能力较强，当季对铜的最高累积量可达251.6 g/hm2。土壤中的重金属被麻类作物吸收后，其在麻类作物各部位中的富集分布从大到小表现为根部、茎部、叶部［21-22］。
麻类作物茎秆中吸收的重金属随加工流程进入麻纤维、麻芯制成的建筑材料和木炭等产品中，因此在进行麻类纺织产品生命周期环境表现评价时，应对重金属的迁移效应予以关注，包括正外部性的定性判定与定量评估，以更全面地评估麻类纺织产品的环境表现。
3 结语
麻类纺织产品是典型的植物源纤维纺织产品，全面量化与评价其生命周期的环境表现对麻类纺织产品的绿色设计、绿色生产和绿色消费具有重要意义。由于麻的种类较多，生命周期链较长，涉及的环境表现类别较多，开展麻类纺织产品生命周期表现研究仍有诸多有待探讨和解决的问题。通过对麻类纺织产品生命周期环境表现评价的研究文献综述和讨论得出如下结论：
（1）现有研究针对大麻、亚麻、苎麻在纤维、纱线以及织物阶段的全球变暖潜势、富营养化、毒性、酸化、能源使用、化石损耗等进行量化与评价，其中对于全球变暖潜势、水体酸化、水体富营养化 3 个指标的研究最多。
（2）针对麻类作物种植过程的光合特性，应考虑其种植固碳的碳中和效应和生长周期内的释氧效应，合理选择光合速率法、生物量法或光合作用反应式量化固碳量和释氧量，全面量化与评价麻类纺织产品生命周期内的全球变暖潜势。
（3）关注麻类作物的重金属迁移效应，基于不同麻类产品流向来量化与评价重金属迁移效应的正外部性，以更加全面地评估麻类纺织产品的毒性表现。
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文章摘自：刘君冉，刘书轶，王晓蓬，王来力.麻类纺织产品生命周期环境表现评价研究综述[J].染整技术，2022，44(11)：1-4+9.
