郭宜琪，朱紫嫄，邱笑笑，錢蔚然，王來力

（1.浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院，浙江杭州 310018；2.浙江理工大學(xué)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)浙江省絲綢與時(shí)尚文化研究中心，浙江杭州 310018；4.浙江理工大學(xué)絲綢文化傳承與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化技術(shù)文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310018）

紡織印染廢水排放量大、色度深、有機(jī)污染物含量高，是我國工業(yè)行業(yè)的重點(diǎn)污染源之一［1-2］。印染廢水中的化學(xué)品污染物多達(dá)400 余種，主要來自于漿料、染料、助劑等，具有較大的環(huán)境影響［3］。我國《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求印染行業(yè)實(shí)施低排水染整工藝改造，《紡織行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》高度重視新興污染物和有毒有害污染物排放，要求加大清潔生產(chǎn)改造力度，加強(qiáng)替代有毒有害物質(zhì)，嚴(yán)格控制染化料助劑等化學(xué)品的使用，推進(jìn)紡織行業(yè)“科技、時(shí)尚、綠色”高質(zhì)量發(fā)展［4］。

構(gòu)建紡織產(chǎn)品生命周期內(nèi)化學(xué)品使用和化學(xué)品污染物排放的環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，對(duì)紡織行業(yè)的化學(xué)品使用和排放管控、降低環(huán)境影響具有重要意義。在該領(lǐng)域的研究中，USEtox 模型受到較多的關(guān)注和應(yīng)用。

例如Roos 等［5］基于USEtox 模型，對(duì)漂白和未漂白的滌棉服裝在全生命周期內(nèi)的化學(xué)品污染物進(jìn)行環(huán)境影響量化和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：漂白服裝的環(huán)境影響比未漂白的服裝更小。其進(jìn)一步采用USEtox 模型、評(píng)分系統(tǒng)和策略工具3 種方法分別對(duì)棉T 恤濕處理排放的化學(xué)品污染物的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)［6］。錢佳鴻等［7］、李一等［8］評(píng)價(jià)了棉織物的化學(xué)品污染物環(huán)境影響，結(jié)果表明：織造工藝對(duì)環(huán)境影響最大，化學(xué)漿料和堿劑對(duì)環(huán)境影響較大。李一等［9］基于USEtox 模型對(duì)聚酯纖維連衣裙染整化學(xué)品污染物進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：染整的印花工序?qū)Νh(huán)境影響最大，染料和各類整理劑對(duì)環(huán)境影響較大。Ji等［10］基于平均影響評(píng)價(jià)方法對(duì)染色羊毛紗線進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：染色工序?qū)Νh(huán)境影響最大。

應(yīng)用USEtox 模型進(jìn)行化學(xué)品污染物環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于環(huán)境影響特征因子數(shù)據(jù)庫中包括的化學(xué)品數(shù)量，即包含的化學(xué)品越多，環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果越準(zhǔn)確；包含的化學(xué)品越少，環(huán)境影響評(píng)價(jià)越難以量化，甚至得不出評(píng)價(jià)結(jié)果，因此該方法目前尚有一定的應(yīng)用局限性［11］。在環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域，模糊綜合評(píng)價(jià)法因?yàn)榭蓪⒍ㄐ栽u(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，所以進(jìn)行化學(xué)品污染物環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)不受化學(xué)品環(huán)境影響特征因子的限制［12-13］。

鑒于此，本研究構(gòu)建基于模糊綜合評(píng)價(jià)的化學(xué)品污染物環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，對(duì)棉織物染整階段產(chǎn)生的化學(xué)品污染物進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，為紡織服裝產(chǎn)品全生命周期過程中的化學(xué)品使用和排放管控提供參考。

1 環(huán)境影響模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)法應(yīng)用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，首先要選擇被評(píng)價(jià)事物的因素集和評(píng)價(jià)集，通過對(duì)各因素隸屬度的計(jì)算得到模糊矩陣，再根據(jù)各影響因素所占權(quán)重分別計(jì)算出權(quán)重比，得到權(quán)重向量，最后將隸屬度模糊矩陣與權(quán)重向量進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算，從而獲得模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果［14］。

1.1 評(píng)價(jià)因素和評(píng)分原則

化學(xué)品污染物的環(huán)境影響通常由排放量m（kg）、毒性、生物富集和降解能力等4 個(gè)因素決定，在進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí)，針對(duì)上述4 個(gè)因素需確定量化指標(biāo)和評(píng)分原則［6］。

化學(xué)品污染物的毒性直接決定其產(chǎn)生的環(huán)境影響大小，可選用毒性EC50（mg/L）表作為量化指標(biāo)，其表示能引起50%最大效應(yīng)的污染物質(zhì)量濃度閾值，EC50越大，表示污染物的毒性越?。?5］。化學(xué)品污染物的水生生物富集能力可用正辛醇-水分配系數(shù)（Kow）量化表征，Kow表示某物質(zhì)在正辛醇相中的濃度與在水相中的濃度的比值［16］?；瘜W(xué)品污染物的降解能力可用水解速率常數(shù)（K）量化表征，K值越大，化學(xué)品污染物在水相中留存的時(shí)間越短［17］。

由于不同種類化學(xué)品污染物的排放量、毒性和生物富集數(shù)據(jù)相差較大，因此將排放量、毒性和生物富集這3個(gè)評(píng)價(jià)因素取對(duì)數(shù)，以更好地量化評(píng)分。4個(gè)因素的量化指標(biāo)評(píng)分原則見表1。

表1 各評(píng)價(jià)因素量化評(píng)分原則

根據(jù)某印染企業(yè)棉織物染整過程的化學(xué)品投入數(shù)據(jù)，參照表1 中的評(píng)分原則對(duì)排放的化學(xué)品污染物進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果見表2。

表2 化學(xué)品污染物來源及量化評(píng)分結(jié)果

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集

環(huán)境影響評(píng)價(jià)共有4 個(gè)因素，評(píng)價(jià)因素集為U=｛排放量，毒性，生物富集，降解能力｝。

1.2.2 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)語集

染整過程排放的化學(xué)品污染物有19 種，評(píng)價(jià)集為V=｛1，2，…，19｝。

1.2.3 確定模糊關(guān)系矩陣

4個(gè)評(píng)價(jià)因素的總評(píng)價(jià)矩陣為：

矩陣R中rij表示各評(píng)價(jià)因素量化打分值；i=1～4，表示評(píng)價(jià)因素，依次為：排放量、毒性、生物富集和降解能力；j=1～19，表示污染物的種類，即表2 中的19 種化學(xué)品污染物。

1.2.4 確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重向量

進(jìn)一步使用層次分析法來確定評(píng)價(jià)因素間的相對(duì)重要性次序，從而確定權(quán)重系數(shù)［18-20］。

1.2.4.1 構(gòu)造判斷矩陣

由于化學(xué)品污染物數(shù)量較多，因此用19 個(gè)化學(xué)品污染物的量化評(píng)分平均值作為4 個(gè)評(píng)價(jià)因素的單因子指數(shù)，再將4 個(gè)評(píng)價(jià)因素的單因子指數(shù)兩兩比值作為判斷矩陣的元素，其判斷矩陣為：

1.2.4.2 計(jì)算權(quán)重向量

計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax及其對(duì)應(yīng)的特征向量并歸一化，得到評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集A。矩陣Si的λmax=4.0，權(quán)重集A=（0.26，0.23，0.17，0.34）。

1.2.4.3 一致性檢驗(yàn)

1.2.5 模糊綜合評(píng)判

將權(quán)重集A 與隸屬度矩陣R進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算，得出評(píng)價(jià)結(jié)果：

對(duì)計(jì)算得到的矩陣B中元素大小進(jìn)行排序，即可得到19種化學(xué)品污染物的環(huán)境影響程度排序結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

棉織物染整過程中的19 種化學(xué)品污染物環(huán)境影響模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

由表3 可以看出，后整理工序的環(huán)境影響最大，其次是前處理工序和染色工序。產(chǎn)生的化學(xué)品污染物中，雙氫化牛脂基二甲基氯化銨造成的環(huán)境影響最大，其次是氫氧化鈉、分散黃3 和八甲基環(huán)四硅氧烷等。

表3 棉織物染整化學(xué)品污染物環(huán)境影響模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

DHTDMAC 具有較高的生物毒性，對(duì)生物菌具有殺滅作用，排放到自然水體后難以被微生物分解，被污泥、沉降物和土壤吸附后可在自然環(huán)境中持續(xù)累積，因此其雖然在棉織物染整中的排放量較少，但產(chǎn)生的環(huán)境影響最大［21-23］，歐盟和美國都對(duì)DHTDMAC制定了嚴(yán)格的管控要求。D4 會(huì)使雌激素產(chǎn)生毒性，降低卵巢活性，具有一定的生殖毒性和慢性水生毒性，還可能會(huì)對(duì)肝臟和肺造成致命的傷害，亦有可能對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)造成一定程度的損傷［24］。DHTDMAC 和D4 主要產(chǎn)生于后整理工序，所以后整理工序?qū)Νh(huán)境造成的影響最大。

化學(xué)品污染物溯源發(fā)現(xiàn)，環(huán)境影響較大的化學(xué)品污染物主要來自于后整理中使用的柔軟劑和硅油、前處理中使用的燒堿和染色中使用的分散染料。分散染料可以使棉織物色澤鮮艷，柔軟劑和硅油可以改善棉織物的柔軟性能，使棉織物柔軟、蓬松和滑爽，但都會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境影響較大的化學(xué)品污染物［25-26］。分散染料的污染物成分復(fù)雜且難以降解，容易引起人體皮膚和呼吸器官過敏，STANDARD 100 by OEKO-TEX 已將分散染料列為致癌染料，并對(duì)部分分散染料進(jìn)行禁用［27-28］。柔軟劑和硅油種類繁多且成分復(fù)雜，歐盟REACH 法規(guī)和STANDARD 100 by OEKO-TEX 均對(duì)部分柔軟劑和硅油進(jìn)行了限用或禁用。

3 結(jié)論

對(duì)紡織服裝產(chǎn)品全生命周期階段產(chǎn)生的化學(xué)品污染物的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)化學(xué)品污染物的來源進(jìn)行追溯，可以為紡織化學(xué)品的管控以及降低化學(xué)品污染物的環(huán)境影響提供重要參考。采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)棉織物染整階段產(chǎn)生的化學(xué)品污染物進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，主要結(jié)論如下：（1）棉織物染整過程中后整理工序產(chǎn)生的化學(xué)品污染物環(huán)境影響最大，其次是前處理工序和染色工序；（2）對(duì)環(huán)境影響最大的化學(xué)品污染物是DHTDMAC，其次是氫氧化鈉、分散黃3 和D4 等；（3）柔軟劑和分散染料是對(duì)環(huán)境影響較大的化學(xué)品污染物的主要來源，針對(duì)性地選擇綠色柔軟劑和分散染料，可以降低棉織物染整階段產(chǎn)生的化學(xué)品污染物的環(huán)境影響。