我国几种典型棉纺织产品的工业水足迹评价

　　摘要:产品水足迹评价能够揭示人类活动在产品全生命周期中的水资源综合影响，可以为提高水资源利用与管理水平和引导绿色消费提供重要的科学依据和技术手段，是当前水资源评价与管理领域的热点研究方向。纺织品是日常生活最主要的消费品之一，其工业生产过程需要利用大量的水资源，同时排放出的工业废水还会对周围水环境造成严重影响。为了揭示纺织品生产过程的水资源综合影响，运用工业水足迹的概念与原理，探讨和明确了纺织品工业水足迹评价的系统边界与内容，建立了相应的核算方法，并选择了花灰布、漂白布、染色布、色织布等四种典型棉纺织产品进行了工业水足迹评价。结果显示，漂白布的工业水足迹较小为36．51L/lb，花灰布次之为37．84L/lb，染色布的平均工业水足迹为61．52L/lb，色织布水足迹最大，平均值为81.51L/lb。比较同种类型、不同颜色纺织品的工业水足迹，由大到小依次为深色＞中色＞浅色，即颜色越深对水资源的影响程度最大。从水足迹构成来看，棉纺织产品的工业水足迹主要来自于直接工业水足迹，间接工业水足迹占比较小;在直接工业水足迹的构成中，蓝水足迹的贡献较大。

　　关键词:工业水足迹;水足迹;水资源;水环境;纺织产品

　　水资源危机是当前人类面临的最严峻的资源危机。如何缓解水资源危机、实现水资源可持续利用，也因此成为相关学者和管理者共同关心且亟待解决的重要问题。水足迹概念与评估方法的提出，使人们开始意识到日常生活中隐含在各种产品和服务中的水资源消费，为提高水资源利用与管理水平、引导绿色消费提供了科学的评判依据和新的手段。

　　纺织品是人类生活必需品之一，且随着人口、社会和经济的发展，全球纺织品的消耗量还在以平均每年4%的速度增长。我国是传统的纺织品生产与出口大国，在国际纺织品贸易中发挥着举足轻重的作用。但由于纺织品生产需要利用大量的水资源，2007年我国纺织行业的水耗与废水排放量分别占全国工业总耗水量与总废水排放量的8．5%和10%。

　　随着纺织产业的快速增长，纺织产业对水资源、水环境的影响和压力相应地也在增加。为了揭示纺织品生产相关的工业活动对水资源的综合影响，本研究建立了纺织品的工业水足迹评价方法和参数体系，为纺织品工业水足迹评价提供了一套系统化和规范化的方法;选取了漂白布、染色布、色织布及花灰布等四种典型棉纺织产品开展了实证研究，为从产品角度了解纺织品生产相关工业活动对水资源的综合影响提供了科学依据。

　　1、产品工业水足迹的概念与相关研究进展

　　水足迹是继生态足迹和碳足迹之后，以水资源为研究对象提出的一套多维评价指标体系。该理论是基于生命周期评价的方法，通过虚拟水概念的介入来描述人类活动对水资源的需求，即测量某一已知人群(个人、地区、国家或世界)在一定时间内消耗的所有产品和服务中隐含的水量消耗和水环境影响。

　　产品水足迹评价是以某一产品为对象的水足迹评价。它从水量和水质综合的角度衡量产品的水资源利用效率与影响，能够揭示产品全生命周期及某一特定时空内生产者或消费者的行为活动中的水资源消费。由于开展全生命周期的产品水足迹评价涉及的影响因素非常复杂，导致其核算框架很难构建，并且很大程度上缺乏可靠数据支持，使得目前已有的研究主要集中在农产品方面，工业产品水足迹评价的研究较少。然而，当今世界面临的生态环境危机，究其根本原因是工业革命以来，人类工业生产活动的规模和强度不断上升的结果。工业产品水足迹评价研究的缺乏，使得水足迹理论与方法在工业领域水资源管理方面未能发挥应有的作用。

　　而且，在已有的不多的工业产品水足迹研究案例中，由于缺乏一手数据的调查并且未能突破评价方法的限制，在评价中都忽略了工业生产阶段的灰水足迹，而工业废水排放带来的水环境影响恰恰是工业生产过程水足迹评价的最重要的组成部分。

　　产品工业水足迹是基于工业水足迹理论提出的一项用以测量某一产品生产相关的工业活动引起的水资源利用增量的多维指标。从水资源影响来源的角度，产品工业水足迹可分为直接工业水足迹与间接工业水足迹。直接工业水足迹指工业生产阶段直接的水资源消耗量及水环境污染。间接水足迹指原料、辅料及能源消耗中隐含的水资源消耗量及水环境污染。从水资源影响类型的角度，产品工业水足迹还可分为蓝水足迹与灰水足迹。蓝水即地表水和地下水，蓝水足迹指生产过程中直接消耗的蓝水。灰水足迹指废水排放所引起水资源污染量，以揭示生产过程对水环境影响强度。产品工业水足迹评价能够揭示产品生产相关的工业活动对水资源的综合影响。因此，明确产品水足迹评价的系统边界和内容，建立和完善产品工业水足迹评价相关方法，是产品水足迹评价研究中亟待解决的重要问题。

　　2、研究方法与数据来源

　　2．1系统边界和核算内容

　　依据工业水足迹的概念和评价框架，本研究将纺织品工业水足迹评价的系统边界划定为从棉花入厂到产品出厂前整个工业生产阶段，核算内容包括输入项(水、蒸汽、原料与能源)与输出项(废水、废物和产品)。考虑到纺织品工业生产阶段用到的染料及助剂等辅料品种繁多，但用量不大，对产品工业水足迹的贡献有限，并且核算辅料中隐含的工业水足迹存在巨大困难，因此评价内容中未将辅料纳入核算范围通过调研浙江、江苏、广东等地的数家大型纺织企业，选取并梳理了漂白布、花灰布、染色布、色织布等4种典型棉纺织产品的生产工艺流程。其中，漂白布、花灰布与染色布的生产流程类似:首先，将纱线送往纱厂进行纺纱、织布;其次，对胚布进行检验和整理，再送入染整部门进行漂白或染色等染色处理;再次，将处理好的布匹烘干后，依照订单需要进行定型、预缩等特殊处理;最后，为确保产品质量，产品打包前需经过二次检验，且经检验合格的产品方可出厂。与以上三者的不同，色织布的生产流程中:棉花在经纱厂纺纱、翻砂处理后，不是被直接织成胚布，而是将纱线送往染整部门对进行染色;其次，将检验合格的色纱送回纱厂织布;再次，依照订单要求，将胚布送往染整部门处理;最后，产品打包出厂前同样需要二次检验以确保产品质量合格。

　　2．3核算方法

　　采用工业水足迹的核算框架及方法，包括生产、公共及系统内部运输环节中的水足迹。产品尺度的水足迹核算的目标是单件产品的水足迹，但是由于受到生产工艺本身因素或是数据测量条件的限制，生产过程中的相关数据不可能做到以件为单位进行测量或收集，因此，本文中产品水足迹的核算，是在该批次产品总的相关生产数据测量和收集的基础上，首先核算该批次产品总的工业水足迹，然后按产品产量平均得到。本文选择的几种纺织产品均为布匹，因此以磅(lb)为单件产品的计量单位。

　　2．4数据来源

　　2．4．1相关蒸汽、能源等材料的水足迹核算

　　由于纺织品生产涉及的各种材料的工业水足迹含量目前还没有任何可借鉴的评估结果。本研究对纺织品生产过程中涉及到的蒸汽、煤、电、汽油、柴油等的5种主要材料进行了生命周期分析和工业水足迹核算。

　　(1)直接水足迹的计算

　　首先通过分析5种材料的生命周期，确定其工业水足迹核算的边界、框架和内容;其次，通过查阅文献及调查访问确定各种材料不同生产环节的耗水量，从而估算出蒸汽、煤、电、汽油、柴油等5种材料的蓝水足迹;再次，根据2000—2009年《中国环境年鉴》与《中国环境统计年鉴》中煤、电及化工行业的年废水排放量与污染物排放量推算出各行业年均废水排放量以及污染物浓度，选取化学需氧量(COD)作为核算灰水足迹的污染物指标，依据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)，假设自然水环境恰好满足Ⅳ类水质要求，最大可接受污染物指标以Ⅴ类水水质为准，由此估算出蒸汽、煤、电、汽油、柴油等五种材料的灰水足迹。

　　(2)间接工业水足迹的计算

　　依据各类能源的标煤折算系数，将材料生产过程中消耗的能源统一折算成原煤量，再根据原煤的直接水足迹(蓝水足迹与灰水足迹)以及原煤生产过程中的能源消耗量，利用工业水足迹计算模型得到原煤工业水足迹，进而推算其他能源的工业水足迹。

　　2．4．2生产数据

　　核算中使用的生产数据来自于生产企业的现场调查和数据收集，其中包括各工艺单元中的水资源、煤、电、蒸汽的消耗量及产品质量损失;排放废水水质的监测数据及经污水处理厂处理后(即排向自然水体前)的水质;各类产品年产量;生产、公共及系统内部运输环节中煤、汽油、柴油等的消耗量。

　　3、结果与分析

　　3．1结果