低水足跡紡織產品量化、評價與示范

陳必林 ，邱笑笑 ，朱紫嫄 ，王曉蓬 ，王來力

（1.浙江理工大學服裝學院，浙江杭州 310018；2.浙江省服裝工程技術研究中心，浙江杭州 310018；3.科學技術研究院，浙江杭州 310018；4.絲綢文化傳承與產品設計數字化技術文化和旅游部重點實驗室，浙江杭州 310018）

水足跡作為一種量化與評價生產活動造成的水環境負荷指標，在紡織工業水資源取用和廢水及污染物排放管理中得到關注和應用［1］。國際標準化組織于2014年發布了ISO 14046：2014《Environmental man?agement-Water footprint-Principles,requirements and guidelines》，該標準用于量化與水相關的“潛在環境影響”，并根據不同影響類型分為水稀缺足跡和水劣化足跡（富營養化、酸化、生態毒性和堿性化等）［2-3］。基于ISO 14046：2014標準，何琬文等［4-5］對紡織服裝產品水足跡核算與評價中的方法論、框架、系統邊界、指標體系等進行了討論，并以絲綢產品為例進行了分析評價；任潔等［6-7］基于模塊化理論構建了印染紡織品水足跡模塊數據庫，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］分別對黏膠纖維及其紡織品、絲綢服裝、麻紡織產品、滌綸印花面料、全棉毛巾生產加工階段的水足跡進行了量化與評價；陳芳麗等［15］、王克等［16］分別分析了中國和浙江省紡織工業中3個子行業對水資源環境的影響，結果都表明紡織行業對水資源環境的影響遠大于紡織服裝服飾行業和化學纖維制造業；任曉晶等［17］對紡織印染企業的水足跡變化趨勢進行了評估，結果表明該企業的水稀缺足跡和水劣化足跡總體呈下降趨勢；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工序進行了示范研究。

目前對于紡織領域的水足跡研究主要針對單個或多個產品、企業的水足跡進行核算與評價示范，尚無對低水足跡紡織產品的量化與分級評價。鑒于此，本研究基于水足跡理論，結合取水定額標準和廢水污染物排放標準要求，提出低水足跡紡織產品的概念和分級評價方法；以染色棉面料為評價對象，量化其各生產工序對水資源環境的影響，并分析其低水足跡等級，為紡織產品的低水足跡認證提供參考。

1 低水足跡紡織產品

1.1 低水足跡紡織產品的概念

低水足跡紡織產品是指功能單位產品的各類水足跡值全部低于相應低水足跡基準線的紡織產品。低水足跡基準線是基于現行的紡織產品取水定額標準和廢水污染物排放標準計算的基準水足跡值，主要是通過統計代表性企業在標準限值條件下的達標情況來確定。通過對取水定額標準和廢水污染物排放標準編制說明的企業統計數據分析可知，達到現行標準中新建企業廢水污染物排放限值的企業數約為30%，因此選定新建企業的取水定額、廢水污染物排放限值作為低水足跡基準線的量化與評價依據。

1.2 核算、評價與分級方法

1.2.1 水足跡的核算與評價方法

紡織產品的水足跡核算與評價方法參考行業標準FZ/T 07023—2021《紡織產品水足跡核算、評價與報告通則》。

1.2.2 低水足跡的分級評價方法

根據紡織產品的水足跡核算結果，低水足跡紡織產品可進一步分級評價。

低水足跡分級評價方法見式（1）。

其中，Gi為各細分類別水足跡的低水足跡得分；i分別為水稀缺足跡、水富營養化足跡和水生態毒性足跡；WFben，i為基準水足跡，主要參考現行的紡織產品取水定額標準和廢水污染物排放標準中新建企業的限值；WFi為實測水足跡；WFmin，i為最小基準水足跡，主要參考現行的紡織產品取水定額標準和廢水污染物排放標準中先進和特殊地區企業的限值。

低水足跡的分級從低到高分為“銅”“銀”“金”和“白金”4個等級，低水足跡得分越大，低水足跡等級越高，如表1所示。

表1 低水足跡等級劃分

鑒于紡織產品的水足跡包括水稀缺足跡、水富營養化足跡和水生態毒性足跡等，同一紡織產品進行低水足跡分級評價時，細分類別水足跡的評級可能有所差異。為更好發揮水足跡理論在紡織行業水資源管理中的作用，采用細分類別低水足跡最低得分作為衡量紡織產品低水足跡的標準，見式（2）。

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

2 低水足跡紡織產品分級評價示范

選取染色棉面料進行低水足跡紡織產品量化與評價示范，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：紡織染整產品》和GB 4287—2012《紡織染整工業水污染物排放標準》，廢水污染物排放量根據取水量的80% 計算［19］。

2.1 系統邊界

以1 t染色棉面料為功能單位，水足跡核算與評價的系統邊界如圖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、預處理、染色和印花階段，排放的廢水污染物主要為化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）和六價鉻［Cr（Ⅵ）］。

圖1 染色棉面料水足跡核算與評價的系統邊界

2.2 結果與討論

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、預處理、后整理、上漿。染色和預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化足跡

染色棉面料各工序的水富營養化足跡核算結果如圖3所示。由圖3可以看出，染色棉面料生產造成水體富營養化的污染物為：COD、TN和TP；其中，TN對水富營養化足跡的貢獻最大，其次是TP和COD，分別約占染色棉面料水富營養化足跡的56.87%、33.51%和9.62%。在4段工序中，預處理和染色工序的水富營養化足跡最大，分別約占染色棉面料水富營養化足跡的42.67%和37.65%。造成預處理和染色工序水富營養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，導致生產工序廢水中的COD和TN量較多。

圖3 染色棉面料各工序水富營養化足跡

2.2.3 染色棉面料水生態毒性足跡

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

圖4 染色棉面料各工序水生態毒性足跡

2.2.4 染色棉面料低水足跡等級

根據式（1）與式（2）核算出染色棉面料的低水足跡得分，并參照表1進行低水足跡等級評定，結果如圖5所示。由圖5可以看出，染色棉面料低水足跡的等級劃分情況為：水稀缺足跡為“銅”級低水足跡，水富營養化足跡為“白金”級低水足跡，水生態毒性足跡為“金”級低水足跡，染色棉面料的綜合低水足跡評級為“銅”級。綜上可知，降低染色棉面料生產的水資源消耗，是提升其低水足跡水平的關鍵。

圖5 染色棉面料低水足跡等級

3 結語

水足跡為紡織行業的水資源取用及廢水和污染物管理提供了新的思路，并應用于紡織產品生產的水資源消耗和廢水排放的環境影響評價，設定低水足跡紡織產品的限值標準可以更好地發揮水足跡量化和評價工具的效果。本研究提出了低水足跡紡織產品的概念，構建了低水足跡紡織產品分級評價方法，并以染色棉面料為例進行了低水足跡紡織產品量化和評價示范，為低水足跡紡織產品的認證提供參考，以通過市場手段推動紡織行業的節水減排。