低水足迹纺织产品量化、评价与示范

陈必林 ，邱笑笑 ，朱紫嫄 ，王晓蓬 ，王来力

（1.浙江理工大学服装学院，浙江杭州 310018；2.浙江省服装工程技术研究中心，浙江杭州 310018；3.科学技术研究院，浙江杭州 310018；4.丝绸文化传承与产品设计数字化技术文化和旅游部重点实验室，浙江杭州 310018）

水足迹作为一种量化与评价生产活动造成的水环境负荷指标，在纺织工业水资源取用和废水及污染物排放管理中得到关注和应用［1］。国际标准化组织于2014年发布了ISO 14046：2014《Environmental man⁃agement-Water footprint-Principles,requirements and guidelines》，该标准用于量化与水相关的“潜在环境影响”，并根据不同影响类型分为水稀缺足迹和水劣化足迹（富营养化、酸化、生态毒性和碱性化等）［2-3］。基于ISO 14046：2014标准，何琬文等［4-5］对纺织服装产品水足迹核算与评价中的方法论、框架、系统边界、指标体系等进行了讨论，并以丝绸产品为例进行了分析评价；任洁等［6-7］基于模块化理论构建了印染纺织品水足迹模块数据库，并分析了羊毛织物染整加工各工序的水足迹；朱菊香等［8-10］、杨伊朵等［11］、陈必林等［12］、刘思思等［13］、巩小曼等［14］分别对黏胶纤维及其纺织品、丝绸服装、麻纺织产品、涤纶印花面料、全棉毛巾生产加工阶段的水足迹进行了量化与评价；陈芳丽等［15］、王克等［16］分别分析了中国和浙江省纺织工业中3个子行业对水资源环境的影响，结果都表明纺织行业对水资源环境的影响远大于纺织服装服饰行业和化学纤维制造业；任晓晶等［17］对纺织印染企业的水足迹变化趋势进行了评估，结果表明该企业的水稀缺足迹和水劣化足迹总体呈下降趋势；此外，朱菊香等［10］、陈芳丽等［18］还提出了水碱性化足迹的概念，并分别选取黏胶纺织和染色生产工序进行了示范研究。

目前对于纺织领域的水足迹研究主要针对单个或多个产品、企业的水足迹进行核算与评价示范，尚无对低水足迹纺织产品的量化与分级评价。鉴于此，本研究基于水足迹理论，结合取水定额标准和废水污染物排放标准要求，提出低水足迹纺织产品的概念和分级评价方法；以染色棉面料为评价对象，量化其各生产工序对水资源环境的影响，并分析其低水足迹等级，为纺织产品的低水足迹认证提供参考。

1 低水足迹纺织产品

1.1 低水足迹纺织产品的概念

低水足迹纺织产品是指功能单位产品的各类水足迹值全部低于相应低水足迹基准线的纺织产品。低水足迹基准线是基于现行的纺织产品取水定额标准和废水污染物排放标准计算的基准水足迹值，主要是通过统计代表性企业在标准限值条件下的达标情况来确定。通过对取水定额标准和废水污染物排放标准编制说明的企业统计数据分析可知，达到现行标准中新建企业废水污染物排放限值的企业数约为30%，因此选定新建企业的取水定额、废水污染物排放限值作为低水足迹基准线的量化与评价依据。

1.2 核算、评价与分级方法

1.2.1 水足迹的核算与评价方法

纺织产品的水足迹核算与评价方法参考行业标准FZ/T 07023—2021《纺织产品水足迹核算、评价与报告通则》。

1.2.2 低水足迹的分级评价方法

根据纺织产品的水足迹核算结果，低水足迹纺织产品可进一步分级评价。

低水足迹分级评价方法见式（1）。

其中，Gi为各细分类别水足迹的低水足迹得分；i分别为水稀缺足迹、水富营养化足迹和水生态毒性足迹；WFben，i为基准水足迹，主要参考现行的纺织产品取水定额标准和废水污染物排放标准中新建企业的限值；WFi为实测水足迹；WFmin，i为最小基准水足迹，主要参考现行的纺织产品取水定额标准和废水污染物排放标准中先进和特殊地区企业的限值。

低水足迹的分级从低到高分为“铜”“银”“金”和“白金”4个等级，低水足迹得分越大，低水足迹等级越高，如表1所示。

表1 低水足迹等级划分

鉴于纺织产品的水足迹包括水稀缺足迹、水富营养化足迹和水生态毒性足迹等，同一纺织产品进行低水足迹分级评价时，细分类别水足迹的评级可能有所差异。为更好发挥水足迹理论在纺织行业水资源管理中的作用，采用细分类别低水足迹最低得分作为衡量纺织产品低水足迹的标准，见式（2）。

其中，Gcom为纺织产品低水足迹综合得分；G1、G2和G3为各细分类别水足迹的低水足迹得分。

2 低水足迹纺织产品分级评价示范

选取染色棉面料进行低水足迹纺织产品量化与评价示范，染色棉面料的取水量与废水污染物排放量参考GB/T 18916.4—2012《取水定额第4部分：纺织染整产品》和GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》，废水污染物排放量根据取水量的80% 计算［19］。

2.1 系统边界

以1 t染色棉面料为功能单位，水足迹核算与评价的系统边界如图1所示。由图1可以看出，主要的取水、废水污染物排放阶段为上浆、预处理、染色和印花阶段，排放的废水污染物主要为化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）和六价铬［Cr（Ⅵ）］。

图1 染色棉面料水足迹核算与评价的系统边界

2.2 结果与讨论

2.2.1 染色棉面料水稀缺足迹

染色棉面料各工序的水稀缺足迹核算结果如图2所示。由图2可以看出，染色棉面料各工序的水稀缺足迹从大到小为：染色、预处理、后整理、上浆。染色和预处理两段工序消耗较多的新鲜水资源，其水稀缺足迹分别约占染色棉面料水稀缺足迹的43.15%和42.29%。后整理与上浆工序的耗水量较小，尤其是上浆工序的水稀缺足迹仅占染色棉面料水稀缺足迹的0.73%。

图2 染色棉面料各工序水稀缺足迹

2.2.2 染色棉面料水富营养化足迹

染色棉面料各工序的水富营养化足迹核算结果如图3所示。由图3可以看出，染色棉面料生产造成水体富营养化的污染物为：COD、TN和TP；其中，TN对水富营养化足迹的贡献最大，其次是TP和COD，分别约占染色棉面料水富营养化足迹的56.87%、33.51%和9.62%。在4段工序中，预处理和染色工序的水富营养化足迹最大，分别约占染色棉面料水富营养化足迹的42.67%和37.65%。造成预处理和染色工序水富营养化足迹较大的主要原因是两段工序中使用大量的助剂和染料，导致生产工序废水中的COD和TN量较多。

图3 染色棉面料各工序水富营养化足迹

2.2.3 染色棉面料水生态毒性足迹

染色棉面料各工序的水生态毒性足迹核算结果如图4所示。由图4可知，染色棉面料各工序的水生态毒性足迹贡献由大到小为：染色、预处理、上浆和后整理。在4段工序中，染色和预处理工序的水生态毒性足迹分别约占染色棉面料水生态毒性足迹的59.00%和33.48%，而上浆和后整理工序的水生态毒性足迹仅占染色棉面料水生态毒性足迹的6.35%和1.17%。

图4 染色棉面料各工序水生态毒性足迹

2.2.4 染色棉面料低水足迹等级

根据式（1）与式（2）核算出染色棉面料的低水足迹得分，并参照表1进行低水足迹等级评定，结果如图5所示。由图5可以看出，染色棉面料低水足迹的等级划分情况为：水稀缺足迹为“铜”级低水足迹，水富营养化足迹为“白金”级低水足迹，水生态毒性足迹为“金”级低水足迹，染色棉面料的综合低水足迹评级为“铜”级。综上可知，降低染色棉面料生产的水资源消耗，是提升其低水足迹水平的关键。

图5 染色棉面料低水足迹等级

3 结语

水足迹为纺织行业的水资源取用及废水和污染物管理提供了新的思路，并应用于纺织产品生产的水资源消耗和废水排放的环境影响评价，设定低水足迹纺织产品的限值标准可以更好地发挥水足迹量化和评价工具的效果。本研究提出了低水足迹纺织产品的概念，构建了低水足迹纺织产品分级评价方法，并以染色棉面料为例进行了低水足迹纺织产品量化和评价示范，为低水足迹纺织产品的认证提供参考，以通过市场手段推动纺织行业的节水减排。