低水足跡紡織產(chǎn)品量化、評(píng)價(jià)與示范

陳必林 ，邱笑笑 ，朱紫嫄 ，王曉蓬 ，王來力

（1.浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院，浙江杭州 310018；2.浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，浙江杭州 310018；3.科學(xué)技術(shù)研究院，浙江杭州 310018；4.絲綢文化傳承與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化技術(shù)文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310018）

水足跡作為一種量化與評(píng)價(jià)生產(chǎn)活動(dòng)造成的水環(huán)境負(fù)荷指標(biāo)，在紡織工業(yè)水資源取用和廢水及污染物排放管理中得到關(guān)注和應(yīng)用［1］。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2014年發(fā)布了ISO 14046：2014《Environmental man?agement-Water footprint-Principles,requirements and guidelines》，該標(biāo)準(zhǔn)用于量化與水相關(guān)的“潛在環(huán)境影響”，并根據(jù)不同影響類型分為水稀缺足跡和水劣化足跡（富營養(yǎng)化、酸化、生態(tài)毒性和堿性化等）［2-3］?；贗SO 14046：2014標(biāo)準(zhǔn)，何琬文等［4-5］對(duì)紡織服裝產(chǎn)品水足跡核算與評(píng)價(jià)中的方法論、框架、系統(tǒng)邊界、指標(biāo)體系等進(jìn)行了討論，并以絲綢產(chǎn)品為例進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)；任潔等［6-7］基于模塊化理論構(gòu)建了印染紡織品水足跡模塊數(shù)據(jù)庫，并分析了羊毛織物染整加工各工序的水足跡；朱菊香等［8-10］、楊伊朵等［11］、陳必林等［12］、劉思思等［13］、鞏小曼等［14］分別對(duì)黏膠纖維及其紡織品、絲綢服裝、麻紡織產(chǎn)品、滌綸印花面料、全棉毛巾生產(chǎn)加工階段的水足跡進(jìn)行了量化與評(píng)價(jià)；陳芳麗等［15］、王克等［16］分別分析了中國和浙江省紡織工業(yè)中3個(gè)子行業(yè)對(duì)水資源環(huán)境的影響，結(jié)果都表明紡織行業(yè)對(duì)水資源環(huán)境的影響遠(yuǎn)大于紡織服裝服飾行業(yè)和化學(xué)纖維制造業(yè)；任曉晶等［17］對(duì)紡織印染企業(yè)的水足跡變化趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明該企業(yè)的水稀缺足跡和水劣化足跡總體呈下降趨勢(shì)；此外，朱菊香等［10］、陳芳麗等［18］還提出了水堿性化足跡的概念，并分別選取黏膠紡織和染色生產(chǎn)工序進(jìn)行了示范研究。

目前對(duì)于紡織領(lǐng)域的水足跡研究主要針對(duì)單個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品、企業(yè)的水足跡進(jìn)行核算與評(píng)價(jià)示范，尚無對(duì)低水足跡紡織產(chǎn)品的量化與分級(jí)評(píng)價(jià)。鑒于此，本研究基于水足跡理論，結(jié)合取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，提出低水足跡紡織產(chǎn)品的概念和分級(jí)評(píng)價(jià)方法；以染色棉面料為評(píng)價(jià)對(duì)象，量化其各生產(chǎn)工序?qū)λY源環(huán)境的影響，并分析其低水足跡等級(jí)，為紡織產(chǎn)品的低水足跡認(rèn)證提供參考。

1 低水足跡紡織產(chǎn)品

1.1 低水足跡紡織產(chǎn)品的概念

低水足跡紡織產(chǎn)品是指功能單位產(chǎn)品的各類水足跡值全部低于相應(yīng)低水足跡基準(zhǔn)線的紡織產(chǎn)品。低水足跡基準(zhǔn)線是基于現(xiàn)行的紡織產(chǎn)品取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的基準(zhǔn)水足跡值，主要是通過統(tǒng)計(jì)代表性企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)限值條件下的達(dá)標(biāo)情況來確定。通過對(duì)取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)編制說明的企業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可知，達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中新建企業(yè)廢水污染物排放限值的企業(yè)數(shù)約為30%，因此選定新建企業(yè)的取水定額、廢水污染物排放限值作為低水足跡基準(zhǔn)線的量化與評(píng)價(jià)依據(jù)。

1.2 核算、評(píng)價(jià)與分級(jí)方法

1.2.1 水足跡的核算與評(píng)價(jià)方法

紡織產(chǎn)品的水足跡核算與評(píng)價(jià)方法參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 07023—2021《紡織產(chǎn)品水足跡核算、評(píng)價(jià)與報(bào)告通則》。

1.2.2 低水足跡的分級(jí)評(píng)價(jià)方法

根據(jù)紡織產(chǎn)品的水足跡核算結(jié)果，低水足跡紡織產(chǎn)品可進(jìn)一步分級(jí)評(píng)價(jià)。

低水足跡分級(jí)評(píng)價(jià)方法見式（1）。

其中，Gi為各細(xì)分類別水足跡的低水足跡得分；i分別為水稀缺足跡、水富營養(yǎng)化足跡和水生態(tài)毒性足跡；WFben，i為基準(zhǔn)水足跡，主要參考現(xiàn)行的紡織產(chǎn)品取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中新建企業(yè)的限值；WFi為實(shí)測水足跡；WFmin，i為最小基準(zhǔn)水足跡，主要參考現(xiàn)行的紡織產(chǎn)品取水定額標(biāo)準(zhǔn)和廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中先進(jìn)和特殊地區(qū)企業(yè)的限值。

低水足跡的分級(jí)從低到高分為“銅”“銀”“金”和“白金”4個(gè)等級(jí)，低水足跡得分越大，低水足跡等級(jí)越高，如表1所示。

表1 低水足跡等級(jí)劃分

鑒于紡織產(chǎn)品的水足跡包括水稀缺足跡、水富營養(yǎng)化足跡和水生態(tài)毒性足跡等，同一紡織產(chǎn)品進(jìn)行低水足跡分級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)，細(xì)分類別水足跡的評(píng)級(jí)可能有所差異。為更好發(fā)揮水足跡理論在紡織行業(yè)水資源管理中的作用，采用細(xì)分類別低水足跡最低得分作為衡量紡織產(chǎn)品低水足跡的標(biāo)準(zhǔn)，見式（2）。

其中，Gcom為紡織產(chǎn)品低水足跡綜合得分；G1、G2和G3為各細(xì)分類別水足跡的低水足跡得分。

2 低水足跡紡織產(chǎn)品分級(jí)評(píng)價(jià)示范

選取染色棉面料進(jìn)行低水足跡紡織產(chǎn)品量化與評(píng)價(jià)示范，染色棉面料的取水量與廢水污染物排放量參考GB/T 18916.4—2012《取水定額第4部分：紡織染整產(chǎn)品》和GB 4287—2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，廢水污染物排放量根據(jù)取水量的80% 計(jì)算［19］。

2.1 系統(tǒng)邊界

以1 t染色棉面料為功能單位，水足跡核算與評(píng)價(jià)的系統(tǒng)邊界如圖1所示。由圖1可以看出，主要的取水、廢水污染物排放階段為上漿、預(yù)處理、染色和印花階段，排放的廢水污染物主要為化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）和六價(jià)鉻［Cr（Ⅵ）］。

圖1 染色棉面料水足跡核算與評(píng)價(jià)的系統(tǒng)邊界

2.2 結(jié)果與討論

2.2.1 染色棉面料水稀缺足跡

染色棉面料各工序的水稀缺足跡核算結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，染色棉面料各工序的水稀缺足跡從大到小為：染色、預(yù)處理、后整理、上漿。染色和預(yù)處理兩段工序消耗較多的新鮮水資源，其水稀缺足跡分別約占染色棉面料水稀缺足跡的43.15%和42.29%。后整理與上漿工序的耗水量較小，尤其是上漿工序的水稀缺足跡僅占染色棉面料水稀缺足跡的0.73%。

圖2 染色棉面料各工序水稀缺足跡

2.2.2 染色棉面料水富營養(yǎng)化足跡

染色棉面料各工序的水富營養(yǎng)化足跡核算結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，染色棉面料生產(chǎn)造成水體富營養(yǎng)化的污染物為：COD、TN和TP；其中，TN對(duì)水富營養(yǎng)化足跡的貢獻(xiàn)最大，其次是TP和COD，分別約占染色棉面料水富營養(yǎng)化足跡的56.87%、33.51%和9.62%。在4段工序中，預(yù)處理和染色工序的水富營養(yǎng)化足跡最大，分別約占染色棉面料水富營養(yǎng)化足跡的42.67%和37.65%。造成預(yù)處理和染色工序水富營養(yǎng)化足跡較大的主要原因是兩段工序中使用大量的助劑和染料，導(dǎo)致生產(chǎn)工序廢水中的COD和TN量較多。

圖3 染色棉面料各工序水富營養(yǎng)化足跡

2.2.3 染色棉面料水生態(tài)毒性足跡

染色棉面料各工序的水生態(tài)毒性足跡核算結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，染色棉面料各工序的水生態(tài)毒性足跡貢獻(xiàn)由大到小為：染色、預(yù)處理、上漿和后整理。在4段工序中，染色和預(yù)處理工序的水生態(tài)毒性足跡分別約占染色棉面料水生態(tài)毒性足跡的59.00%和33.48%，而上漿和后整理工序的水生態(tài)毒性足跡僅占染色棉面料水生態(tài)毒性足跡的6.35%和1.17%。

圖4 染色棉面料各工序水生態(tài)毒性足跡

2.2.4 染色棉面料低水足跡等級(jí)

根據(jù)式（1）與式（2）核算出染色棉面料的低水足跡得分，并參照表1進(jìn)行低水足跡等級(jí)評(píng)定，結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，染色棉面料低水足跡的等級(jí)劃分情況為：水稀缺足跡為“銅”級(jí)低水足跡，水富營養(yǎng)化足跡為“白金”級(jí)低水足跡，水生態(tài)毒性足跡為“金”級(jí)低水足跡，染色棉面料的綜合低水足跡評(píng)級(jí)為“銅”級(jí)。綜上可知，降低染色棉面料生產(chǎn)的水資源消耗，是提升其低水足跡水平的關(guān)鍵。

圖5 染色棉面料低水足跡等級(jí)

3 結(jié)語

水足跡為紡織行業(yè)的水資源取用及廢水和污染物管理提供了新的思路，并應(yīng)用于紡織產(chǎn)品生產(chǎn)的水資源消耗和廢水排放的環(huán)境影響評(píng)價(jià)，設(shè)定低水足跡紡織產(chǎn)品的限值標(biāo)準(zhǔn)可以更好地發(fā)揮水足跡量化和評(píng)價(jià)工具的效果。本研究提出了低水足跡紡織產(chǎn)品的概念，構(gòu)建了低水足跡紡織產(chǎn)品分級(jí)評(píng)價(jià)方法，并以染色棉面料為例進(jìn)行了低水足跡紡織產(chǎn)品量化和評(píng)價(jià)示范，為低水足跡紡織產(chǎn)品的認(rèn)證提供參考，以通過市場手段推動(dòng)紡織行業(yè)的節(jié)水減排。