基于水足跡理論的水資源利用評價
——以我國紡織工業(yè)為例

高 妍1,2,馬廣奇1,李宗省

(1.陜西科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,陜西 西安 710021;2.陜西國際商貿(mào)學(xué)院 信息工程學(xué)院,陜西 西安 712046;3.中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所,甘肅 蘭州 730000)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步離不開對水資源的利用,作為自然資源重要組成部分的水資源,對人類文明和社會進(jìn)步意義重大,但水資源分布不均衡影響著經(jīng)濟(jì)和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。長久以來，水資源污染重、數(shù)量消耗大成為制約著作為我國重要民生和支柱產(chǎn)業(yè)的紡織工業(yè)的發(fā)展,因此積極尋求一條提升水資源利用率的途徑十分必要。2002年由荷蘭學(xué)者首次提出的水足跡為這一問題的解決提供了新的思路。水足跡可理解為水資源留下的痕跡,表示一定時期內(nèi)生產(chǎn)所消耗的水資源量。目前利用水足跡進(jìn)行研究的領(lǐng)域較廣泛,研究對象涉及國家、流域、產(chǎn)品等[2-7]。戚瑞等采用水足跡相關(guān)理論評價和計算了大連市水資源的利用效率和可持續(xù)性狀況,并建立了相應(yīng)的評價體系[8];楊帆等在計算江蘇水足跡的基礎(chǔ)上,利用水足跡強度量化水資源的利用效率為政府制定相關(guān)政策提供了依據(jù)[9],相關(guān)內(nèi)容可為本研究提供一定的指導(dǎo)。

雖然目前研究水足跡的論文數(shù)量較多,但是涉及紡織工業(yè)的較少，探究提高紡織工業(yè)水資源利用率的文章更少。本文引入水足跡理論探討了我國紡織工業(yè)的用水情況,采用水足跡強度和水生產(chǎn)率定量評價水資源利用狀況,并對其可持續(xù)性進(jìn)行了相應(yīng)分析。

1 研究方法

1.1 水足跡基本原理和計算方法

依據(jù)水資源的來源和用途,可將紡織工業(yè)的水足跡分為藍(lán)水、初始灰水和殘余灰水足跡三類。其中,藍(lán)水足跡表示生產(chǎn)、消費過程中對地表水資源的消耗。計算公式為[9]:

WFbiue=Wtotal

(1)

式中,WFblue、Wtotal分別表示紡織工業(yè)藍(lán)水足跡和用水總量。

初始灰水足跡可定義為以當(dāng)前環(huán)境的水質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn),對排放的污水進(jìn)行稀釋,達(dá)到規(guī)定的可排放標(biāo)準(zhǔn)需要的水量,可用來評價水資源的污染程度。計算公式為[9]:

(2)

式中,WFori-grey為初始灰水足跡;Lori(k)為排放前后污染物k的濃度差值;Csta(k)為規(guī)定的污染物k可排放的最高值;Cnat(k)為自然本地濃度稀釋污染物k的數(shù)量。

殘余灰水足跡可定義為將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水繼續(xù)進(jìn)行稀釋,達(dá)到自然本底濃度時需要的水量。計算公式為[9]:

(3)

式中,WFres-grey為殘余灰水足跡;Lres(k)為廢水處理后污染物k的殘留量。

1.2 水資源利用率評價指標(biāo)

本文參考碳足跡的分析方法[10],結(jié)合水足跡強度和水生產(chǎn)率的計算模型,對水足跡強度和水生產(chǎn)率做以下定義:水足跡強度定義為單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出量所消耗水的數(shù)量,可衡量水資源利用效率,水足跡強度越大，說明發(fā)生單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出時消耗的水資源數(shù)量越多,即對水資源的依賴性越高。計算公式為:

(4)

式中,WFS為水足跡強度(t/萬元);WF為水足跡(兆t/a);V為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出量(萬元/a)。

水生產(chǎn)率可定義為消耗單位水資源所獲得的經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)出量,它是參考度量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉時水資源的使用效率而提出的。水生產(chǎn)率的值越大,說明對水資源的使用越有效,單位耗水所的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出越多。計算公式為:

(5)

式中，WP為水生產(chǎn)率(萬元/t)。

2 結(jié)果及分析

2.1 紡織工業(yè)及各子行業(yè)水足跡變化趨勢

本文所使用的數(shù)據(jù)主要來源于《中國環(huán)境年鑒》、《中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒》和《中國環(huán)境統(tǒng)計年報》。將數(shù)據(jù)帶入公式(1)—(3)分別計算出我國紡織工業(yè)及各子行業(yè)的水足跡,計算結(jié)果見圖1。需要說明的是,按照國標(biāo)GB/T4754-2017的行業(yè)劃分標(biāo)準(zhǔn),紡織工業(yè)可劃分為化纖業(yè)、紡織業(yè)、服裝業(yè)和紡織設(shè)備制造業(yè)4個子行業(yè)。

圖1 2007—2017年我國紡織工業(yè)及其子行業(yè)水足跡

從圖1的變化結(jié)果可見,我國紡織工業(yè)藍(lán)水足跡變化趨勢整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,類似于 “V”型,2012年達(dá)到最小值,之后呈緩慢波動上漲趨勢,但漲幅相對較低。“十一五”到“十三五”初期,我國紡織工業(yè)藍(lán)水足跡的年均增長率分別為1%、-15.1%和7.8%,對水資源的消耗量中化纖業(yè)最高,其次是紡織業(yè),第三是服裝業(yè)。紡織設(shè)備制造業(yè)的用水量最少,總體上服裝業(yè)和設(shè)備業(yè)變化較為平穩(wěn);2007—2010年藍(lán)水足跡較平穩(wěn),而2010年后開始明顯下降。在技術(shù)水平進(jìn)步、節(jié)能減排技術(shù)推廣、相關(guān)規(guī)定的實施,如《工業(yè)和信息化部關(guān)于進(jìn)一步加強工業(yè)節(jié)水工作的意見》(2010年)等的共同作用下,紡織工業(yè)水資源消耗量下降顯著,在“十二五”期間其增長率甚至一度為負(fù)值。但由于生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、相關(guān)政策落實到達(dá)瓶頸期、產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化升級不合理等因素,使藍(lán)水足跡又呈現(xiàn)出一定程度的升高趨勢。如2012年后的五年內(nèi)藍(lán)水足跡表現(xiàn)為持續(xù)上升的趨勢,但幅度較小。

紡織工業(yè)初始灰水足跡呈現(xiàn)倒“V”型變化的趨勢,在2011年達(dá)到最高點的34.5億t,增幅達(dá)到50%,2011—2012年呈20.3%的大幅降低態(tài)勢,之后保持不斷降低趨勢。紡織業(yè)的初始灰水足跡消耗量在4個子行業(yè)中位居第一,第二是化纖業(yè),第三是服裝業(yè),紡織設(shè)備制造業(yè)最少。2011年之前，紡織工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,而污水處理技術(shù)水平不足,生產(chǎn)工藝和流程不夠優(yōu)化使廢水中污染物數(shù)量不斷增加,說明清潔生產(chǎn)目標(biāo)目前尚未實現(xiàn),因此我國頒布了《關(guān)于印發(fā)國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃的通知》(2011年),對生產(chǎn)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)和形式做了更嚴(yán)格的規(guī)定,許多不符合規(guī)定的企業(yè)被關(guān)停。從2012年開始，初始灰水足跡下降,此后表現(xiàn)出持續(xù)降低的態(tài)勢,證明政策執(zhí)行的力度較好。

2007—2011年,我國紡織工業(yè)的殘余灰水足跡趨勢變化較為平穩(wěn),其中2008年和2010年較低,而此后7年呈現(xiàn)小幅逐年降低的趨勢,年平均降幅為-3.2%。在子行業(yè)的殘余灰水足跡數(shù)量中,紡織業(yè)最大,表明生產(chǎn)清潔度最差,是最需要進(jìn)行清潔生產(chǎn)的行業(yè),化纖業(yè)次之,而服裝業(yè)和紡織設(shè)備制造業(yè)殘余灰水足跡量最小。國家嚴(yán)格的降污減排政策和技術(shù)革新在一定程度上抑制了廢水中污染物數(shù)量增加,使紡織工業(yè)殘余灰水足跡整體呈波動降低趨勢,但降低幅度很小,說明近年來沒有產(chǎn)生更加新型有效的節(jié)能減排技術(shù)。

2.2 紡織工業(yè)的水足跡強度和生產(chǎn)率

為了更好地分析我國紡織工業(yè)在2007—2012年的水資源利用情況,對我國紡織工業(yè)的水足跡強度和水生產(chǎn)率進(jìn)行了計算,結(jié)果見圖2和圖3。由圖2的變化發(fā)現(xiàn),2007—2012年的水生產(chǎn)率表現(xiàn)出幅度較大的連續(xù)降低趨勢,2012年藍(lán)水足跡強度比2007年降低了68%,原因在于紡織工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)提升、節(jié)能減排技術(shù)推廣、各規(guī)章制度貫徹執(zhí)行到位,促使生產(chǎn)效率提升,單位水資源消耗獲得的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出量增加。2012年之后,水足跡強度開始緩慢下降,甚至出現(xiàn)小幅上漲,這是生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,而技術(shù)革新力度不足、落后的產(chǎn)能改造不到位、相關(guān)政策執(zhí)行到達(dá)瓶頸期導(dǎo)致的。從“十一五”開始的三個“五年規(guī)劃”期間,紡織工業(yè)藍(lán)水足跡強度年均變化幅度分別為-13.7%、-10.1%、4.1%。從分行業(yè)來看,藍(lán)水足跡強度由大到小分別為化纖業(yè)、紡織業(yè)、服裝業(yè)和紡織設(shè)備制造業(yè),且化纖業(yè)和紡織業(yè)的藍(lán)水足跡強度明顯高于服裝業(yè)和紡織設(shè)備制造業(yè),說明化纖業(yè)和紡織業(yè)藍(lán)水利用率遠(yuǎn)不及服裝業(yè)和設(shè)備制造業(yè)。圖3可明顯地觀察到服裝業(yè)和設(shè)備業(yè)的藍(lán)水生產(chǎn)率遠(yuǎn)高于化纖業(yè)和紡織業(yè)。

圖2 2007—2017年我國紡織工業(yè)及其子行業(yè)水足跡強度

圖3 2007—2017年我國紡織工業(yè)及其子行業(yè)水生產(chǎn)率

紡織工業(yè)初始灰水足跡強度總體呈現(xiàn)波動降低的態(tài)勢,具體可分為三個階段:2007—2008年小幅上升之后持續(xù)下降，直至2011年左右回升。從紡織工業(yè)規(guī)劃發(fā)展的年份來看,三個“五年計劃”期間年均增長率分別為-7.1%、-16.9%、-6.4%,說明生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化,清潔生產(chǎn)成效不斷凸顯,國家相關(guān)政策落實到位。2012年之后表現(xiàn)得更加明顯,在各子行業(yè)中,紡織業(yè)的初始灰水足跡強度最大,化纖業(yè)和服裝制造業(yè)次之,紡織設(shè)備制造業(yè)最小。灰水生產(chǎn)率是灰水足跡強度的倒數(shù),其變化規(guī)律正好與水足跡強度的變化規(guī)律相反。綜合以上分析,紡織業(yè)的初始灰水足跡強度最高,水生產(chǎn)率最低,因此紡織業(yè)最需要大力推進(jìn)清潔生產(chǎn),提升清潔生產(chǎn)的力度。殘余灰水足跡強度和生產(chǎn)率的變化特征與初始灰水足跡類似,化纖業(yè)和紡織業(yè)的節(jié)能減排效果較明顯,但服裝業(yè)和設(shè)備業(yè)的水生產(chǎn)率一直有較大幅度變化,說明技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模目前還處于動態(tài)發(fā)展的階段。

2.3 紡織工業(yè)經(jīng)濟(jì)變化與水資源消耗之間的關(guān)系

紡織工業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r與水資源消耗之間存在非常緊密的聯(lián)系,水足跡強度和水生產(chǎn)率可在一定程度上反應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平,因此對水足跡的研究有利于用于指導(dǎo)紡織工業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展。為了揭示水資源消耗情況與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系,以藍(lán)水足跡為基礎(chǔ)繪制2007—2017年我國紡織工業(yè)及各子行業(yè)水足跡強度與生產(chǎn)總值的變化趨勢圖(圖4)。

圖4 2007—2017年我國紡織工業(yè)及子行業(yè)水足跡強度與GDP的變化趨勢

從圖4的變化趨勢可見,2007—2017年我國紡織工業(yè)的GDP經(jīng)歷了近3倍增長,由2.68萬億元上漲到6.89萬億元,而水足跡強度與之相反,降低趨勢明顯,由35.28t/萬元減少到11.11t/萬元。各子行業(yè)的GDP和水足跡強度的變化趨勢與行業(yè)整體類似,其中紡織業(yè)的相似度最高。不論哪個子行業(yè),水足跡強度表現(xiàn)出與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相反的變化趨勢。為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,降低紡織工業(yè)水足跡強度勢在必行。

紡織工業(yè)水生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系見圖5。從圖5可見其趨勢與水強度截然相反,紡織工業(yè)及各子行業(yè)的水生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)總量呈正相關(guān),均表現(xiàn)為逐年上漲態(tài)勢,且兩者的變化趨勢基本類似,“十二五”期間水生產(chǎn)率上升幅度和速度最大,極大值出現(xiàn)在2015年,數(shù)值為0.107萬元/t,此后逐年緩慢減小。服裝業(yè)、設(shè)備業(yè)和紡織業(yè)變化趨勢較相似,2015年之前呈現(xiàn)波動上漲態(tài)勢,2015年達(dá)到最低點之后開始波動上升。化纖業(yè)的變化較特殊,2013年水生產(chǎn)率達(dá)到最大值,之后出現(xiàn)持續(xù)下降。但從整體的變化趨勢來看,研究區(qū)間內(nèi)水生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都表現(xiàn)出穩(wěn)定上升的變化趨勢,因此提高各子行業(yè)的水生產(chǎn)率是保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要措施。

圖5 2007—2017年我國紡織工業(yè)及各子行業(yè)水生產(chǎn)率與GDP的變化趨勢

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文分析了我國紡織工業(yè)和各子行業(yè)水資源消耗情況以及與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系,得出以下主要結(jié)論:一是研究期間紡織工業(yè)及各子行業(yè)不同類型的水足跡均展現(xiàn)出不同的變化趨勢,從一定程度上可反應(yīng)出當(dāng)前的相關(guān)政策和技術(shù)水平進(jìn)步的影響力,為制定相關(guān)政策提供了借鑒。二是2007—2012年,我國紡織工業(yè)藍(lán)水足跡強度減少比率為68%,水資源利用率顯著提升,各子行業(yè)中紡織業(yè)和化纖業(yè)的藍(lán)水足跡明顯大于服裝業(yè)和設(shè)備制造業(yè);初始灰水與殘余灰水足跡強度在研究區(qū)間內(nèi)呈逐年連續(xù)下降態(tài)勢,變化最明顯的是紡織業(yè)。三是紡織工業(yè)各類水足跡生產(chǎn)率均呈現(xiàn)出緩慢小幅波動增長的態(tài)勢。從各子行業(yè)來看,設(shè)備業(yè)和服裝業(yè)水生產(chǎn)率大于紡織業(yè)和化纖業(yè),且變化幅度相對較大。

3.2 建議

根據(jù)上述結(jié)論，本文提出以下對策建議：為促進(jìn)我國紡織工業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,降低水資源消耗,提高水資源利用率,應(yīng)進(jìn)一步加強技術(shù)創(chuàng)新力度,推進(jìn)清潔生產(chǎn);促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)尤其是紡織業(yè)的優(yōu)化升級;著力完善各項法規(guī)政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,為更好地實現(xiàn)清潔生產(chǎn)提供制度性保障,同時充分發(fā)揮輿論的監(jiān)督作用。