陳必林，嚴芳英，王曉蓬，王來力2，

（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.浙江理工大學科學技術研究院，浙江杭州 310018；4.浙江省生態(tài)文明研究學院，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注和應用，相關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，開展紡織產品水足跡的研究可為紡織行業(yè)生產活動的節(jié)水減排提供新思路，相關的應用研究如表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，量化和評價產品生產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影響作為標尺，量化和評價產品生產過程造成的水資源環(huán)境負荷［2］。

表1 紡織服裝領域產品水足跡研究進展

麻紡織產品吸濕性好，穿著涼爽透氣，是重要的服用材料。但是麻紡織產品生產加工會對區(qū)域水資源環(huán)境產生較大影響，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技術，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，結合國家標準中的取水定額與污水排放要求，對麻紡織產品的基準水足跡進行量化與評價，分析不同麻原料、不同生產工藝對水資源消耗與水環(huán)境的影響，為減小麻紡織產品生產過程的水資源環(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)麻紡織產品生產工藝鏈的特點，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工序，重點分析產品生產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品的整個生產工序，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

藍水足跡指產品生產過程中消耗的新鮮水量。麻紡織產品的藍水足跡以單位產品生產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標準質量濃度，mg/L；ρnat為接受水體污染物的初始質量濃度，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)與產品生產中的用水量為基準，評價產品生產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影響程度的一種評價方法［19］。麻紡織產品生產主要涉及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富營養(yǎng)化的影響。在麻紡織產品生產過程中，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的質量，kg。

1.3 核算數(shù)據(jù)

本研究以1 t麻紡織產品為功能單位，基于麻紡織產品生產過程中的耗水、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。苧麻的主產區(qū)域為湖南，亞麻的主產區(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。麻紡織產品生產過程的取水情況參照GB/T 18916.24—2016《取水定額 第24部分：麻紡織產品》（見表2）。

表2 麻紡織產品的取水定額指標

麻紡織產品脫膠和染整工序產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》。麻紡織產品水污染物的特征因子參照T/CNTAC 14—2018《紡織產品水足跡核算通用技術要求》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 結果與討論

2.1 麻紡織產品基準藍水足跡

根據(jù)式（1）核算出麻紡織產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，苧麻紗產生的基準藍水足跡比亞麻紗多50 m3?，F(xiàn)有企業(yè)生產的4種麻紡織產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，其生產的4種麻紡織產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)苧麻濕紡產品總基準藍水足跡的42.29%；先進企業(yè)中亞麻干紡產品的基準藍水足跡最?。?30 m3），約占3種企業(yè)亞麻干紡產品總基準藍水足跡的23.87%。

圖2 不同類型企業(yè)麻紡織產品的基準藍水足跡

2.2 麻紡織產品基準灰水足跡

根據(jù)式（2）核算出麻紡織產品的基準灰水足跡（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，麻紡織產品生產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品的基準灰水足跡

2.3 麻紡織產品基準水短缺足跡

根據(jù)式（3）核算出麻紡織產品的基準水短缺足跡如圖4所示。

圖4 3種類型企業(yè)麻紡織產品的基準水短缺足跡

由圖4可知，4種麻紡織產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，其中亞麻產品基準水短缺足跡是苧麻產品的2～3倍，產生較大差距的主要原因是亞麻生產區(qū)域的水壓力指數(shù)大，約為苧麻生產區(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種麻紡織產品中基準水短缺足跡最小的為苧麻干紡，產生的基準水短缺足跡約為26.977 m3 H2O eq/t。

2.4 麻紡織產品基準水劣化足跡

根據(jù)式（4）和（5）核算麻紡織產品產生的基準水劣化足跡如圖5所示。由圖5可以看出，麻紡織產品生產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)中亞麻干紡產品的基準藍水足跡最小，為530 m3。

（2）麻紡織產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，亞麻產品的基準水短缺足跡是苧麻產品的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。