陳必林，嚴芳英，王曉蓬，王來力2，

（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.浙江理工大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院，浙江杭州 310018；4.浙江省生態(tài)文明研究學(xué)院，浙江杭州 310018；5.浙江省絲綢與時尚文化研究中心，浙江杭州 310018）

水足跡作為工業(yè)行業(yè)水資源耗用與廢水排放的環(huán)境負荷量化與評價工具得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，相關(guān)的國際標準和國家標準已發(fā)布實施。紡織行業(yè)是我國主要的耗水和廢水排放行業(yè)之一，開展紡織產(chǎn)品水足跡的研究可為紡織行業(yè)生產(chǎn)活動的節(jié)水減排提供新思路，相關(guān)的應(yīng)用研究如表1所示。當前水足跡量化與評價標準主要有Water Footprint Network（WFN）體系和ISO 14046國際標準體系。WFN體系以水量作為標尺，量化和評價產(chǎn)品生產(chǎn)過程造成的水資源環(huán)境負荷［1］；ISO 14046國際標準體系以水量和水質(zhì)影響作為標尺，量化和評價產(chǎn)品生產(chǎn)過程造成的水資源環(huán)境負荷［2］。

表1 紡織服裝領(lǐng)域產(chǎn)品水足跡研究進展

麻紡織產(chǎn)品吸濕性好，穿著涼爽透氣，是重要的服用材料。但是麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)加工會對區(qū)域水資源環(huán)境產(chǎn)生較大影響，例如麻脫膠與印染工序消耗大量新鮮水資源，產(chǎn)生高濃度廢水排放，造成嚴重的水資源環(huán)境負荷。為了加強對麻紡織行業(yè)耗水和廢水排放的管理，中國麻紡織行業(yè)“十三五”規(guī)劃推行生物脫膠與清潔生產(chǎn)技術(shù)，嚴格控制麻紡織行業(yè)的用水與廢水排放，實現(xiàn)到2020年全行業(yè)單位增加值水耗年均降低5%。水足跡是水資源管理的一種新思路和新方法，對評價水資源消耗、廢水及污染物排放具有重要意義。本文基于WFN體系與ISO 14046標準，結(jié)合國家標準中的取水定額與污水排放要求，對麻紡織產(chǎn)品的基準水足跡進行量化與評價，分析不同麻原料、不同生產(chǎn)工藝對水資源消耗與水環(huán)境的影響，為減小麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程的水資源環(huán)境負荷提供參考。

1 基準水足跡核算

1.1 核算邊界

根據(jù)麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)工藝鏈的特點，將核算邊界劃分為脫膠、紡紗、織造、印染到印染機織物的整個生產(chǎn)工序，重點分析產(chǎn)品生產(chǎn)過程中新鮮水的消耗、廢水及污染物的排放情況（如圖1所示）。其中，新鮮水的消耗涉及麻紡織產(chǎn)品的整個生產(chǎn)工序，廢水及污染物的排放涉及脫膠與印染工序。

圖1 麻紡織產(chǎn)品水足跡的核算邊界

1.2 核算方法

1.2.1 藍水足跡

藍水足跡指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中消耗的新鮮水量。麻紡織產(chǎn)品的藍水足跡以單位產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的取水量為基準，核算方法［16］見式（1）：

式中，Wblue為藍水足跡，m3；Qin為工序i的取水量，m3，工序i=1、2、3、4為脫膠、紡紗、織造和印染工序。

1.2.2 灰水足跡

灰水足跡將一定負荷的污染物吸收同化，達到環(huán)境水質(zhì)標準所需的淡水量，主要由造成灰水足跡最大的特征污染物決定，是衡量水環(huán)境污染情況的一種評價方法［17］，核算方法見式（2）：

式中，Wgrey為灰水足跡，m3；m為污染物的排放量，mg；ρmax為接受水體污染物的水質(zhì)標準質(zhì)量濃度，mg/L；ρnat為接受水體污染物的初始質(zhì)量濃度，mg/L。

1.2.3 水短缺足跡

水短缺足跡以地區(qū)的水壓力指數(shù)與產(chǎn)品生產(chǎn)中的用水量為基準，評價產(chǎn)品生產(chǎn)過程對水資源短缺的影響，核算方法［18］見式（3）：

式中，WFscar為水短缺足跡，m3 H2O eq；WSIj為j地區(qū)的水壓力指數(shù)；WSInat為全國平均水壓力指數(shù)；Qi為工序i的用水量，工序i=1、2、3、4分別代表脫膠、紡紗、織造和印染工序。

1.2.4 水劣化足跡

水劣化足跡是衡量排入水體的污染物對水質(zhì)影響程度的一種評價方法［19］。麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)主要涉及2種水劣化足跡，分別是水體富營養(yǎng)化足跡和水酸化足跡。

水體富營養(yǎng)化足跡指排入水體的污染物對水質(zhì)富營養(yǎng)化的影響。在麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，水體富營養(yǎng)化足跡污染物的特征因子以PO43-為當量計算，核算方法［19-20］見式（4）：

水酸化足跡指排入水體的污染物對水質(zhì)酸化的影響，污染物的特征因子以SO2為當量計算，核算方法［19-20］見式（5）：

式中，WFacid為水酸化足跡，kg SO2 eq；NPac，i為污染物i的特征因子，kg SO2 eq/kg；mi為排放污染物i的質(zhì)量，kg。

1.3 核算數(shù)據(jù)

本研究以1 t麻紡織產(chǎn)品為功能單位，基于麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的耗水、廢水及污染物排放情況，分別計算功能單位麻紡織產(chǎn)品的基準藍水足跡、基準灰水足跡、基準水短缺足跡和基準水劣化足跡。苧麻的主產(chǎn)區(qū)域為湖南，亞麻的主產(chǎn)區(qū)域為黑龍江［21］，通過查詢谷歌地圖可知，全國平均水壓力指數(shù)為0.602，湖南的水壓力指數(shù)為0.028，黑龍江的水壓力指數(shù)為0.081。麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程的取水情況參照GB/T 18916.24—2016《取水定額 第24部分：麻紡織產(chǎn)品》（見表2）。

表2 麻紡織產(chǎn)品的取水定額指標

麻紡織產(chǎn)品脫膠和染整工序產(chǎn)生的廢水污染物參照GB 28938—2012《麻紡工業(yè)水污染物排放標準》和GB 4287—2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》。麻紡織產(chǎn)品水污染物的特征因子參照T/CNTAC 14—2018《紡織產(chǎn)品水足跡核算通用技術(shù)要求》以及參考文獻［12］、［22］（見表3）。

表3 部分水劣化足跡污染物的特征因子

2 結(jié)果與討論

2.1 麻紡織產(chǎn)品基準藍水足跡

根據(jù)式（1）核算出麻紡織產(chǎn)品的基準藍水足跡如圖2所示。由圖2可以看出，4種麻紡織產(chǎn)品的基準藍水足跡從大到小為：苧麻濕紡、亞麻濕紡、苧麻干紡、亞麻干紡。因為濕紡在液體中進行，而干紡在熱空氣中進行，所以濕紡麻紗的基準藍水足跡最大，比干紡麻紗多70～200 m3。在相同的紡紗工藝下，因為苧麻脫膠工序耗水量大，苧麻紗產(chǎn)生的基準藍水足跡比亞麻紗多50 m3。現(xiàn)有企業(yè)生產(chǎn)的4種麻紡織產(chǎn)品的基準藍水足跡最大，其次是新建和改擴建企業(yè)，先進企業(yè)對于取水定額要求最嚴格，其生產(chǎn)的4種麻紡織產(chǎn)品的基準藍水足跡最小，約占現(xiàn)有企業(yè)的1/2?？傮w上，現(xiàn)有企業(yè)的苧麻濕紡產(chǎn)品基準藍水足跡最大（為1 180 m3），約占3種企業(yè)苧麻濕紡產(chǎn)品總基準藍水足跡的42.29%；先進企業(yè)中亞麻干紡產(chǎn)品的基準藍水足跡最?。?30 m3），約占3種企業(yè)亞麻干紡產(chǎn)品總基準藍水足跡的23.87%。

圖2 不同類型企業(yè)麻紡織產(chǎn)品的基準藍水足跡

2.2 麻紡織產(chǎn)品基準灰水足跡

根據(jù)式（2）核算出麻紡織產(chǎn)品的基準灰水足跡（計算數(shù)據(jù)以新建和改擴建企業(yè)為準）如圖3所示。

由圖3可知，麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程造成的基準灰水足跡主要是脫膠與印染工序。脫膠工序中特征污染物為總磷，直接排放水污染物造成的基準灰水足跡最大，其中苧麻脫膠工序的基準灰水足跡為800 m3，約占苧麻總工序基準灰水足跡的42.86%；亞麻脫膠工序基準灰水足跡為700 m3，約占亞麻總工序基準灰水足跡的40.38%。脫膠工序中的間接排放要通過污水處理系統(tǒng)，對總磷的排放要求寬松，造成的基準灰水足跡最小，直接排放水污染物造成的基準灰水足跡約為間接排放的3倍。印染工序中直接排放的特征污染物為總磷和硫化物，間接排放的特征污染物為硫化物。間接排放與直接排放的污染物限值、苧亞麻印染工序污染物的排放量相同，所以印染工序造成的基準灰水足跡也相同，皆為400 m3。

圖3 不同工序下麻紡織產(chǎn)品的基準灰水足跡

2.3 麻紡織產(chǎn)品基準水短缺足跡

根據(jù)式（3）核算出麻紡織產(chǎn)品的基準水短缺足跡如圖4所示。

圖4 3種類型企業(yè)麻紡織產(chǎn)品的基準水短缺足跡

由圖4可知，4種麻紡織產(chǎn)品的基準水短缺足跡從大到小為：亞麻濕紡、亞麻干紡、苧麻濕紡、苧麻干紡，其中亞麻產(chǎn)品基準水短缺足跡是苧麻產(chǎn)品的2～3倍，產(chǎn)生較大差距的主要原因是亞麻生產(chǎn)區(qū)域的水壓力指數(shù)大，約為苧麻生產(chǎn)區(qū)域水壓力指數(shù)的3倍。在原料相同的情況下，濕紡麻紗的基準水短缺足跡比干紡麻紗多5～20 m3 H2O eq/t，原因是濕紡麻紗的取水量大。3類企業(yè)的基準水短缺足跡從大到小為：現(xiàn)有企業(yè)、新建和改擴建企業(yè)、先進企業(yè)，其中現(xiàn)有企業(yè)亞麻濕紡產(chǎn)品的基準水短缺足跡最大，約為152.043 m3 H2O eq/t；先進企業(yè)對取水量的要求嚴格，其基準水短缺足跡最小，4種麻紡織產(chǎn)品中基準水短缺足跡最小的為苧麻干紡，產(chǎn)生的基準水短缺足跡約為26.977 m3 H2O eq/t。

2.4 麻紡織產(chǎn)品基準水劣化足跡

根據(jù)式（4）和（5）核算麻紡織產(chǎn)品產(chǎn)生的基準水劣化足跡如圖5所示。由圖5可以看出，麻紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程的基準水劣化足跡主要是脫膠和印染工序。在2種工序中，總氮對水體富營養(yǎng)化足跡的影響最大，其次是氨氮、CODCr、總磷，分別約占現(xiàn)有、新建和改擴建企業(yè)基準水體富營養(yǎng)化足跡的43.51%、25.60%、16.81%、14.09%，約占特別地域范圍企業(yè)基準水體富營養(yǎng)化足跡的47.91%、23.43%、15.04%、13.62%。在現(xiàn)有、新建和改擴建企業(yè)中，麻紡織產(chǎn)品基準水體富營養(yǎng)化足跡約為23.46 kg PO43-eq/t，其中脫膠和印染工序的基準水體富營養(yǎng)化足跡分別約為17.71、5.75 m3 H2O eq/t?；鶞仕峄阚E為0.000 462 kg SO2 eq/t，印染過程中的硫化物是造成水酸化的主要因素。

圖5 不同類型企業(yè)麻紡織產(chǎn)品的基準水體富營養(yǎng)化足跡

在特別地域范圍企業(yè)中，污染物受到嚴格控制，不得檢出硫化物，基準水體富營養(yǎng)化足跡較?。s為9.89 kg PO43-eq/t），約占現(xiàn)有企業(yè)基準水體富營養(yǎng)化足跡的42.15%，其中脫膠和印染工序中基準水體富營養(yǎng)化足跡分別約為6.61、3.28 kg PO4

3-eq/t。

3 結(jié)論

（1）濕紡麻紗的基準藍水足跡比干紡麻紗多70～200 m3。在相同的紡紗工藝下，苧麻紗產(chǎn)生的基準藍水足跡比亞麻紗多50 m3；現(xiàn)有企業(yè)中苧麻濕紡產(chǎn)品的基準藍水足跡最大，為1 180 m3，先進企業(yè)中亞麻干紡產(chǎn)品的基準藍水足跡最小，為530 m3。

（2）麻紡織產(chǎn)品的基準灰水足跡源于脫膠與印染工序，脫膠工序中特征污染物為總磷，其中直接排放水污染物造成的基準灰水足跡約為間接排放的3倍。印染工序中特征污染物為總磷和硫化物，其基準灰水足跡皆為400 m3。

（3）4種麻紡織產(chǎn)品的基準水短缺足跡從大到小為：亞麻濕紡、亞麻干紡、苧麻濕紡、苧麻干紡，亞麻產(chǎn)品的基準水短缺足跡是苧麻產(chǎn)品的2～3倍。在原料相同的情況下，濕紡麻紗的基準水短缺足跡比干紡麻紗多5～20 m3 H2O eq/t。

（4）麻紡織產(chǎn)品的基準水劣化足跡的特征污染物源于脫膠和印染工序，其中總氮對水體富營養(yǎng)化足跡的影響最大，約占現(xiàn)有、新建和改擴建企業(yè)基準水體富營養(yǎng)化足跡的43.51%，約占特別地域范圍企業(yè)基準水體富營養(yǎng)化足跡的47.91%，其次是氨氮、CODCr、總磷。印染中的硫化物造成水酸化，基準水酸化足跡為0.000 462 kg SO2 eq/t。