食品冷链物流（FCCL）是一种温度控制的分配系统，旨在通过维持从收获到零售的热条件来保持易腐食品的质量、安全性和保质期（Mustafa等人，2024年）。尽管FCCL在食品保存中起着重要作用，但它也显著增加了环境负担，主要通过电力和化石燃料的使用，再加上制冷剂泄漏，导致大量的直接和间接温室气体（GHG）排放（Cui等人，2025年）。据估计，FCCL占食品供应链总能源使用的8%–10%，以及全球温室气体排放量的大约4%（UNEP和FAO，2022年）。因此，在保持保存性能与环境可持续性之间取得平衡已成为食品系统可持续转型的关键挑战。为此，全球的政府、行业利益相关者和供应链运营商越来越致力于实现冷链领域的净零排放（Armstrong等人，2025年）。
在FCCL的关键运营脆弱性中，冷链中断（CCI）指的是由于设备故障、停电、运输延误或处理不当等原因导致的温度控制临时失效（Skawińska和Zalewski，2022年）。CCI可能导致食品质量下降（Lohita和Srijaya，2024年）、营养损失（Fu等人，2024年）和微生物繁殖（Haque等人，2024年），从而引发严重的食品安全问题。同时，这些中断还会导致上游资源的浪费，特别是在农业生产、收获和初步加工等活动中，导致效率低下和资源消耗增加。当需要大量能量来恢复温度条件时，环境负担也会加剧（Liu等人，2024年；Mustafa等人，2024年）。虽然之前的研究已经通过感官、成分和微生物指标广泛探讨了温度滥用对食品质量的影响（Fu等人，2024年；Waldhans等人，2024年），但在实际运营条件下与CCI相关的环境负担尚未得到系统量化。
生命周期评估（LCA）提供了一个标准化框架，用于量化产品系统从原材料提取到最终处置整个生命周期的环境影响（ISO，2006年）。在FCCL背景下，LCA已被广泛用于评估包装策略（Meng等人，2023年）、运输方式（Wu等人，2022b年）和制冷技术（Lin等人，2025年）的可持续性表现，为系统优化提供了科学依据。然而，大多数现有的LCA模型都是基于稳态假设建立的，并依赖于无法反映实际冷链系统中运营动态和中断情况的通用库存数据集（Corigliano和Algieri，2024年）。通常，CCI会导致温度波动，影响能源消耗并可能影响产品质量（Fu等人，2024年；Marques等人，2025年）。这些效应对包装配置、运营参数和温度历史非常敏感，但在传统的LCA数据集中没有得到充分考虑（Wu等人，2019a年）。在这种情况下，比较多种CCI为评估FCCL系统管理不确定性中的环境权衡提供了有意义的基础，并证明了在评估不同运营中断下的性能变化时使用LCA的合理性。
计算流体动力学（CFD）是一种通过求解热力学和流体力学的控制方程来模拟流体流动和热传递的数值方法（Ferziger等人，2019年）。其主要优势在于能够提供高分辨率的空间和时间数据，特别适用于具有复杂气流和热动态的系统（Daniel，2024年）。在FCCL应用中，CFD能够重建动态温度轨迹（Chen等人，2024年），为估算瞬态制冷负荷及其相关的环境负担提供了物理基础（Wu等人，2018年；Wu等人，2019a年；Daniel，2024年）。然而，这些热模拟很少与生命周期库存模型相结合，限制了它们在波动运营条件下提供系统级环境评估的能力（Szpicer等人，2023年）。为了解决这一差距，本研究开发了一个集成的CFD-LCA框架，以量化FCCL过程中温度波动的环境影响。所提出的方法侧重于估算瞬态制冷能耗及其带来的环境负担，为评估FCCL系统的可持续性表现提供了动态和基于物理的依据。
为了评估CCI的可持续性后果，本研究建立了一种系统方法，将高分辨率的热模拟与环境影响评估相结合。构建了一系列CFD模型来模拟稳定和中断FCCL情景下的热传递动态和瞬态温度演变。所得的温度历史数据用于估算制冷能耗，然后将其整合到LCA模型中，以量化不同CCI情景的环境影响。选择Zigui 柑橘从产地到北京的FCCL作为代表性案例，因为它们具有夏季成熟特性、高易腐性，并且在中国冷链物流中具有广泛的市场分布。集成的CFD-LCA框架实现了动态和空间分辨的环境评估，为可持续FCCL系统的设计和优化提供了方法论上的进步和实际见解。
