王克 沈悅鐳 王曉蓬 王來(lái)力

摘?要：綜述了灰水足跡核算與評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展，對(duì)紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡核算與評(píng)價(jià)中涉及的多污染物影響、時(shí)間效應(yīng)、"潛在水環(huán)境影響稀釋"和區(qū)域評(píng)價(jià)等關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)討論?；诩徔椃b產(chǎn)品生產(chǎn)排放廢水中污染物種類(lèi)繁多且理化性質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，分析得出：進(jìn)行紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡核算時(shí)僅考慮特征污染物會(huì)導(dǎo)致核算結(jié)果偏高，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注多種污染物對(duì)水體水質(zhì)的影響;廢水污染物進(jìn)入水體后會(huì)發(fā)生不同程度的降解或累積，評(píng)價(jià)對(duì)水環(huán)境的影響時(shí)需考慮時(shí)間效應(yīng)，以提高灰水足跡核算的準(zhǔn)確性;相較于"濃度稀釋"，從"潛在水環(huán)境影響稀釋"角度更能體現(xiàn)廢水污染物對(duì)水環(huán)境的實(shí)際影響;灰水足跡的核算與評(píng)價(jià)時(shí)納入?yún)^(qū)域的水壓力指數(shù)，可以更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)區(qū)域水資源環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞：紡織服裝產(chǎn)品;灰水足跡;廢水污染物;時(shí)間效應(yīng);影響稀釋;區(qū)域評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS197

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2021）02-0056-06

作者簡(jiǎn)介：王克（1997-），男，安徽亳州人，碩士研究生，主要從事紡織品服裝水足跡核算與評(píng)價(jià)方面的研究。

Abstract：This study reviews the research progress of grey water footprint calculation and evaluation， and focuses on the key issues involved in the calculation and evaluation of grey water footprint of textile and garment products， such as multi-pollutant effect， time effect， “potential water environmental impact dilution” and regional evaluation. Based on the fact that there are a great variety of pollutants in the wastewater discharged from the production of textile and garment products and the pollutants' physicochemical properties are complex， it is concluded that high calculation results will be obtained if only particular pollutants are taken into account in the calculation of grey water footprint of textile and garment products. Instead， emphasis should be placed on the impact of multiple pollutants on water quality. Since wastewater pollutants will be degraded or accumulated to different extent after entering the water body， time effect should be considered in the evaluation of the impact on water environment， to guarantee the accuracy of grey water footprint calculation. Compared with “concentration dilution”， the angle of “potential water environmental impact dilution” can better reflect the actual impact of wastewater pollutants on water environment. The inclusion of the regional water pressure index in the calculation and evaluation of grey water footprint helps evaluating the impact of textile and garment production on the regional water resources environment more accurately.

Key words：textile and garment products; grey water footprint; wastewater pollutant; time effect; impact dilution; regional evaluation

全球水資源環(huán)境的變化關(guān)系著人類(lèi)的生存與發(fā)展，水資源短缺和水環(huán)境劣化問(wèn)題已成為21世紀(jì)關(guān)注和討論的熱點(diǎn)之一?！禩he United Nations World Water Development Report 2019： Leaving No One Behind》中指出：未來(lái)幾十年，全球水需求和水環(huán)境惡化將持續(xù)增加，水使用量到2050年可能增長(zhǎng)20%～30%[1]。為改善中國(guó)水資源環(huán)境，政府出臺(tái)了一系列節(jié)水減排政策，例如《國(guó)家節(jié)水行動(dòng)方案》、《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，加強(qiáng)紡織印染行業(yè)的水資源取用和廢水排放管理。

紡織工業(yè)的生產(chǎn)加工消耗大量的水資源，并排放大量的廢水及廢水污染物。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2015年中國(guó)紡織工業(yè)廢水排放量約占統(tǒng)計(jì)工業(yè)行業(yè)總排放量的13.19%，其中廢水中污染物氨氮和COD的排放量在統(tǒng)計(jì)的39個(gè)工業(yè)行業(yè)中分別處于第二位[2]。紡織工業(yè)生產(chǎn)對(duì)水環(huán)境的污染一直是中國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，《紡織工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出廢水治理目標(biāo)：到2015年，紡織工業(yè)排放的廢水污染物總量消減比例不低于10%?！都徔椆I(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》指出，繼續(xù)推行清潔生產(chǎn)技術(shù)，到2020年，紡織工業(yè)的主要污染物排放量相較于2015年再下降10%。

為量化與評(píng)價(jià)由人類(lèi)活動(dòng)造成的水資源環(huán)境影響，基于“虛擬水”理論，Hoekstra于2002年提出“水足跡”概念，并將水足跡分為量化水資源消耗的藍(lán)水足跡、綠水足跡和量化水環(huán)境污染的灰水足跡[3]。本文對(duì)灰水足跡核算與評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)回顧，并對(duì)紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡核算與評(píng)價(jià)中的多污染物影響、時(shí)間效應(yīng)、“潛在水環(huán)境影響稀釋”和區(qū)域評(píng)價(jià)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析與討論，為紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡的核算與評(píng)價(jià)提出建議。

1?灰水足跡的概念及應(yīng)用

灰水足跡作為一種從水量角度量化水污染的重要方法，可用于評(píng)估水污染來(lái)源、水環(huán)境污染程度以及水資源的可持續(xù)性利用等。Hoekstra等[3]將灰水足跡定義為以自然水體濃度和環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的濃度為基準(zhǔn)，將污染物負(fù)荷稀釋至相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需的水資源量。當(dāng)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的灰水足跡時(shí)，須對(duì)每種污染物的灰水足跡進(jìn)行核算，取最大值為該產(chǎn)品的灰水足跡?；宜阚E也是一種表征水體納污能力的指標(biāo)，納污能力由各地的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和自然水體濃度的差值決定，因此同一污染源在不同區(qū)域造成的灰水足跡不盡相同。

灰水足跡相關(guān)研究分類(lèi)見(jiàn)表1所示，涉及示范應(yīng)用、衍生指標(biāo)、量化方法等不同方面。

示范應(yīng)用是直接應(yīng)用灰水足跡方法對(duì)國(guó)家、工業(yè)行業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品等的灰水足跡進(jìn)行核算示范。衍生指標(biāo)是對(duì)灰水足跡進(jìn)行細(xì)分，使其能夠更加適合于廢水排放的環(huán)境負(fù)荷量化，例如，王來(lái)力等[31]基于紡織產(chǎn)品生產(chǎn)工序長(zhǎng)，不同生產(chǎn)工序的廢水污染物濃度不同，對(duì)排放前的廢水會(huì)進(jìn)行處理等特點(diǎn)，將紡織產(chǎn)品灰水足跡分為初始、殘余、工序和整體灰水足跡，并提出各個(gè)灰水足跡指標(biāo)的核算方法，綜合反映不同階段紡織廢水的水污染情況;許璐璐等[25]對(duì)產(chǎn)品灰水足跡階段累加法進(jìn)行了改進(jìn)，基于廢水流向?qū)a(chǎn)品灰水足跡分為工序生產(chǎn)、工序排放和工序環(huán)境灰水足跡三個(gè)階段，并以滌綸針織珊瑚絨產(chǎn)品染色的灰水足跡為例，驗(yàn)證了該方案的可行性，為企業(yè)明確了重點(diǎn)排污工序以及對(duì)后續(xù)階段的水處理壓力;Gu等[32]和Eva等[33]為評(píng)價(jià)污水處理廠(chǎng)在減少?gòu)U水對(duì)水環(huán)境影響方面的作用，基于灰水足跡概念分別提出“灰水足跡減少”和“運(yùn)作中的灰水足跡”指標(biāo)。

量化方法是在傳統(tǒng)灰水足跡核算方法基礎(chǔ)上提出新的核算方法，主要涉及稀釋水體、時(shí)間問(wèn)題、多種污染物影響、污染物降解以及核算結(jié)果的不確定性分析等方面。例如，王丹陽(yáng)等[34]指出稀釋污染物實(shí)際是由不同受納水體完成的，計(jì)算灰水足跡時(shí)需考慮不同水體稀釋各部分污染物時(shí)所需的水量之和;Gu等[35]指出當(dāng)前灰水足跡核算忽略了時(shí)間對(duì)灰水足跡的作用，也沒(méi)有區(qū)分廢水污染物對(duì)水質(zhì)和水量的影響，并提出了綜合考慮水質(zhì)、水量和時(shí)間的三維灰水足跡核算與評(píng)價(jià)模型，可以使灰水足跡評(píng)估更加全面;許璐璐等[36]結(jié)合紡織服裝生產(chǎn)廢水污染物繁雜特點(diǎn)，核算灰水足跡時(shí)對(duì)特征污染物、現(xiàn)有環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和自然本底濃度的相關(guān)參數(shù)選取以及工業(yè)廢水對(duì)水質(zhì)的綜合影響進(jìn)行了重點(diǎn)分析，并提出評(píng)估灰水足跡時(shí)納入毒性指標(biāo)能反映廢水污染物對(duì)水環(huán)境的時(shí)間影響;Verge等[37]提出由于作物產(chǎn)量不受控制且受天氣影響嚴(yán)重，影響到年度灰水足跡的核算結(jié)果差異很大;Yu等[39]指出傳統(tǒng)灰水足跡僅考慮單一污染物并不能準(zhǔn)確反應(yīng)水資源特性的變化，提出采用水質(zhì)指數(shù)，從水質(zhì)變化角度評(píng)價(jià)多種污染物對(duì)水環(huán)境影響的灰水足跡核算方法;Jamshidi等[40]開(kāi)發(fā)了基于多種污染物影響的灰水足跡核算方法，除常規(guī)污染物外，考慮了溶解氧對(duì)水環(huán)境的影響，但仍以最大污染物造成的灰水足跡作為核算結(jié)果;Li等[41]為解決傳統(tǒng)灰水足跡核算時(shí)忽略了水體中多種污染物之間的化合作用，基于多污染物質(zhì)量平衡和模糊綜合評(píng)判模型，從水質(zhì)角度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，同時(shí)考慮了污染物在水體中的自?xún)暨^(guò)程;Wang等[42]指出，由于現(xiàn)有工廠(chǎng)、新建工廠(chǎng)和特定地區(qū)工廠(chǎng)等不同工廠(chǎng)選取污染物的最高容許濃度不同，同一生產(chǎn)線(xiàn)上同一紡織產(chǎn)品的灰水足跡核算結(jié)果會(huì)有所差異，為準(zhǔn)確核算與評(píng)價(jià)紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡，需明確公式中每個(gè)變量的具體含義;閆峰等[44]將不確定分析理論引入灰水足跡，通過(guò)構(gòu)建概率密度函數(shù)，更準(zhǔn)確的計(jì)算出灰水足跡的數(shù)學(xué)期望以及水質(zhì)性缺水風(fēng)險(xiǎn)概率，處理了灰水足跡評(píng)價(jià)中的不確定性問(wèn)題。

2?討?論

紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)具有生產(chǎn)鏈條長(zhǎng)、取用水量大以及廢水污染物多等特點(diǎn)，進(jìn)行紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡核算涉及多污染物影響、污染物降解或積累等關(guān)鍵因素;對(duì)核算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，可考慮“潛在水環(huán)境影響稀釋”和納入?yún)^(qū)域水壓力指數(shù)，以準(zhǔn)確表征紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)水環(huán)境的實(shí)際影響。

2.1?多污染物影響

水資源環(huán)境的特性由水體中所有存在的污染物共同組成，Hoekstra提出的灰水足跡由受納水體稀釋某種污染物所需的最大水量決定，忽略了水體中多種污染物的化合作用對(duì)水環(huán)境的綜合影響。紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)廢水的組成成分復(fù)雜，包括染料和助劑以及產(chǎn)生的COD、氨氮、硫化物等多種污染物，對(duì)水環(huán)境的影響也是復(fù)雜多樣的。量化紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡時(shí)采用特征污染物的核算方法，結(jié)果具有不確定性，已有研究表明，量化灰水足跡時(shí)僅考慮特征污染物會(huì)導(dǎo)致核算結(jié)果偏高[39]。包含多種污染物的紡織服裝廢水排放到水體中會(huì)綜合影響受納水體的水質(zhì)，核算灰水足跡時(shí)考慮水質(zhì)變化，能更準(zhǔn)確地表征紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)廢水對(duì)水環(huán)境造成的綜合影響。

2.2?時(shí)間效應(yīng)

核算紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡時(shí)，需要考慮廢水污染物在受納水體中的停留時(shí)間。紡織服裝產(chǎn)品的生產(chǎn)工序會(huì)使用較多的紡織化學(xué)品，產(chǎn)生的廢水包含漿料、有毒活性染料以及表面活性劑等污染物[45]。自然水體對(duì)污染物有一定的自?xún)裟芰Γㄟ^(guò)物理、化學(xué)、生物等過(guò)程的作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間能夠使污染物產(chǎn)生降解而減少污染物的總量。紡織廢水中也存在一些持久性的有機(jī)污染物，可以抵抗水體的自?xún)糇饔枚粩喾e累，對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期影響。

紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)廢水中常見(jiàn)的污染物為COD和氨氮，進(jìn)入自然水域后通過(guò)水體的自?xún)糇饔?，濃度?huì)有一定程度的衰減，減少了污染物的水環(huán)境的影響。有研究表明，我國(guó)河流中COD的綜合降解系數(shù)為0.009～0.470d-1，氨氮的綜合降解系數(shù)為0.105～0.350d-1[46]。污染物進(jìn)入河流和湖泊中經(jīng)過(guò)稀釋后濃度較低，降解規(guī)律符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程[47]。

紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)廢水中不易降解的有毒有機(jī)污染物進(jìn)入水體后通過(guò)積累會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成持續(xù)影響。當(dāng)前的灰水足跡作為一種衡量水污染的指標(biāo)，缺少污染物對(duì)水質(zhì)影響和時(shí)間效應(yīng)的探討。有研究表明，核算灰水足跡時(shí)可加入毒性指標(biāo)，體現(xiàn)污染物對(duì)水域的持續(xù)影響，提高灰水足跡概念的完整性[36]。

2.3?潛在水環(huán)境影響稀釋

為量化產(chǎn)品各生命周期階段對(duì)水資源環(huán)境造成的多種潛在環(huán)境影響，ISO于2014年發(fā)布了ISO 14046： 2014《Environmental management-Water footprint-Principles， requirements and guidelines》。該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)污染物涉及的不同環(huán)境機(jī)制，將水環(huán)境問(wèn)題描述為水富營(yíng)養(yǎng)化、水酸化、水生態(tài)毒性和熱污染等環(huán)境影響?；宜阚E以稀釋廢水中各污染物濃度至相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度所需的最大水量為衡量指標(biāo)，從“稀釋水量”角度實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)污染物對(duì)水環(huán)境的影響。紡織服裝產(chǎn)品廢水中污染物種類(lèi)復(fù)雜，并殘留著有毒染料等物質(zhì)，濃度高的污染物對(duì)水環(huán)境的影響不一定大于濃度低的污染物，從“濃度稀釋”角度核算與評(píng)價(jià)紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡存在著部分爭(zhēng)議。從“影響”角度分析，不同污染物對(duì)水環(huán)境的影響類(lèi)別有所差異，基于“稀釋理論”，采用稀釋潛在的水環(huán)境影響至無(wú)害程度所需的水量指標(biāo)來(lái)表征紡織服裝產(chǎn)品的灰水足跡更具現(xiàn)實(shí)意義。

2.4?區(qū)域評(píng)價(jià)

水資源環(huán)境問(wèn)題具有顯著的區(qū)域特性，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)區(qū)域造成的水資源環(huán)境影響，不單源于水量的消耗，由廢水排放導(dǎo)致的水資源可利用性降低同樣要考慮在內(nèi)?；宜阚E通過(guò)水量形式使水污染與水消耗情況得以比較，在區(qū)域水資源環(huán)境評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用?；宜阚E核算涉及的參數(shù)主要有環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中最大容許濃度和自然本底濃度。環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中最大容許濃度的選取與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，自然本底濃度定義為在無(wú)外界因素影響的條件下，自然水體中某污染物的濃度。核算紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡時(shí)，由于不同地區(qū)的紡織服裝工廠(chǎng)采用的自然本底水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可能不同，導(dǎo)致同一產(chǎn)品在相同的生產(chǎn)工序下，灰水足跡核算結(jié)果會(huì)有所差異。

評(píng)價(jià)區(qū)域水資源壓力時(shí)，當(dāng)前研究多以某地區(qū)或行業(yè)的耗水量為研究對(duì)象，未將稀釋污染物所占用的水量作為參與因素。同一灰水足跡對(duì)不同地區(qū)的水資源環(huán)境壓力造成的影響不同，因此在核算與評(píng)價(jià)灰水足跡時(shí)納入?yún)^(qū)域水資源環(huán)境壓力指數(shù)將使核算與評(píng)價(jià)結(jié)果更具有可比性。

3?結(jié)?論

灰水足跡作為一種量化與評(píng)價(jià)廢水污染物排放造成的水資源環(huán)境影響的方法，得到較為廣泛的研究和應(yīng)用?；诩徔椃b產(chǎn)品生產(chǎn)廢水組成復(fù)雜、污染物性能差異和離散式跨區(qū)域生產(chǎn)加工等特點(diǎn)，對(duì)紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡核算與評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行探討，得出結(jié)論如下：

a） 灰水足跡核算時(shí)僅考慮特征污染物會(huì)導(dǎo)致核算結(jié)果偏高，進(jìn)行紡織服裝產(chǎn)品灰水足跡核算與評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)量化受納水體水質(zhì)的變化，從而更準(zhǔn)確的表征廢水中多種污染物對(duì)水環(huán)境造成的綜合影響。

b） 進(jìn)入水體的污染物發(fā)生降解或積累后，造成的水環(huán)境影響會(huì)發(fā)生變化。紡織服裝產(chǎn)品廢水中污染物種類(lèi)復(fù)雜，核算與評(píng)價(jià)灰水足跡時(shí)需考慮時(shí)間因素對(duì)廢水污染物總量的改變，以提高灰水足跡核算的準(zhǔn)確性。

c） 紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)水環(huán)境的影響是多方面的，由于污染物毒性的差異，濃度高的污染物對(duì)水環(huán)境的影響不一定大于濃度低的污染物。因此，相較于“濃度稀釋”，從“影響稀釋”角度更能體現(xiàn)廢水污染物對(duì)水環(huán)境的實(shí)際影響。

d） 水資源環(huán)境壓力大的地區(qū)更易受到污染損害，核算灰水足跡時(shí)納入?yún)^(qū)域的水壓力指數(shù)，可以使紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)不同區(qū)域造成的水資源環(huán)境影響更具有可比性。

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