紡織品及服裝的工業水足跡核算與評價

王來力， 吳雄英， 丁雪梅， 李 一

(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. 浙江省哲學社會科學重點研究基地 浙江省生態文明研究中心， 浙江 杭州 310018；4. 上海出入境檢驗檢疫局， 上海 200135； 5. 東華大學 服裝·藝術設計學院， 上海 200051)

紡織品及服裝的工業水足跡核算與評價

王來力1,2,3， 吳雄英4， 丁雪梅5， 李 一3

(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. 浙江省哲學社會科學重點研究基地 浙江省生態文明研究中心， 浙江 杭州 310018；4. 上海出入境檢驗檢疫局， 上海 200135； 5. 東華大學 服裝·藝術設計學院， 上海 200051)

為在紡織工業中引入水足跡理論，加強紡織品及服裝生產中的水資源管理，闡述了紡織品、服裝的工業水足跡的概念，重點分析討論了紡織品與服裝工業水足跡核算和評價中的核算邊界、核算方法、數據拆分原則和結果評價基準等關鍵問題。結合紡織品及服裝生產加工工藝、耗水和產污排污特點認為：紡織品及服裝工業水足跡的核算需明確時間邊界和空間邊界，并重點關注直接工業水足跡的核算；廢水回用可有效減小工業藍水足跡，初始工業灰水足跡能直觀反映工業廢水的水環境負荷；基于產量和產值的整體數據合理拆分可提高核算結果的準確度；工業水足跡的內部評價對減少單類產品的水耗和產污量更有指導意義。

紡織服裝； 工業水足跡； 核算邊界； 核算方法； 拆分原則； 評價基準

紡織工業是我國傳統支柱產業、重要民生產業和創造國際化新優勢的產業，然而也是典型的耗水行業和廢水及污染物排放來源行業。紡織品及服裝的工業生產加工工藝鏈條長，耗水排水工序多(如洗毛、脫膠、印染、水洗等)，廢水污染物組成復雜且濃度高，不僅有氨、氮等常規水污染物，還有重金屬、壬基酚、有機氯等有毒水污染物[1]。減少水資源消耗和廢水及污染物排放是我國紡織工業可持續發展的重要任務，在政策約束和技術革新的雙重推動下，紡織工業的節水減排成效明顯，“十二五”時期百米印染布新鮮水取水量由2.5 t下降到1.8 t以下，水回用率由15%提高到30%以上[2]。

《紡織工業“十三五”發展規劃》指出，到2020年，單位工業增加值取水下降23%，主要污染物排放總量下降10%。紡織工業的節水減排需要落實于紡織品及服裝的工業生產加工過程，也即加強工業生產中的水資源取用和廢水及污染物排放的管理。在當前水資源管控研究領域，水足跡作為一種核算與評價一定時間內人類活動所造成的水資源環境負荷的重要方法，得到了廣泛的應用研究和示范，如區域水足跡、產品水足跡和消費水足跡等。

本文回顧了當前國內外紡織品及服裝工業水足跡的研究進展，并就紡織品及服裝工業水足跡核算中的邊界條件、計算方法、數據拆分和結果評價等進行分析討論，對紡織品及服裝工業水足跡的核算與評價示范提出建議。

1 水足跡的概念

水足跡的概念源于虛擬水和嵌入水，由Hoekstra在2002年提出，其最初是衡量某一確定數量人口在一定時間內活動(如生產活動和消費活動)消耗的淡水資源指標[3]。水足跡包括藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡，是衡量水資源占用評價的多維指標。藍水足跡和綠水足跡是水資源實際耗用指標，也即對藍水(地表水和地下水)資源和綠水(不會成為徑流的雨水)資源的實際消耗。灰水足跡則是虛擬耗用指標，與水污染物及濃度相關，是以自然本底濃度和現有的環境水質標準為基準，將一定的污染物負荷吸收同化所需淡水的體積[4]。

水足跡的研究對象包括過程、產品、消費、地理區域(如國家、省市、流域)和組織(如行業、企業、部門)等，不同研究對象水足跡核算和評價的內容主要包括量化研究對象的水足跡及其位置或時空特征，評價水足跡的環境、社會和經濟可持續性，然后制定出可行的響應方案[5]。

水足跡的概念提出后，其理論體系已基本形成，并得到較為廣泛的應用。國際標準化組織環境管理技術委員會下的生命周期評估分技術委員會(ISO/TC207 SC5)于2014年8月正式頒布了ISO 14046∶2014 《環境管理水足跡原則要求與指南》。

2 紡織品及服裝的工業水足跡

在紡織服裝領域，對行業和產品水足跡的核算、評價與討論已有報道。Chapagain等[6]核算了全球范圍內棉花種植消耗的水足跡，研究結果指出，在1997—2001年間每年全球因棉花產品消費而消耗的水資源量為2.56×109m3，其中藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡所占比例分別為42%、39%、19%。Wang等[7]核算了2001—2010年中國紡織工業的直接藍水足跡和直接灰水足跡，結果表明，直接藍水足跡在2007年達到峰值，為1.09×109m3，直接初始灰水足跡是直接藍水足跡的50～70倍，經過污水處理后的直接殘余灰水足跡降低至直接藍水足跡的10倍左右，紡織品的水足跡遠大于服裝和化纖。Chico等[8]核算了牛仔褲的水足跡，結果表明，1條純棉牛仔褲(從棉花種植到純棉牛仔面料產出)的平均水足跡為3 233 m3，其中藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡分別為2 767、263、203 m3，1條萊賽爾纖維牛仔褲(從樹木種植到萊賽爾纖維牛仔面料產出)的平均水足跡為1 454 m3，其中藍水足跡、綠水足跡和灰水足跡分別為34.5、1 384、35.3 m3。孫清清等[9]比較了節水減排措施對削減紡織印染企業水足跡的貢獻率，結果表明，經過清潔生產審核，企業的單位產品產量藍水足跡和灰水足跡下降到171、146 t/t，分別降低了26.3%、31.1%，水回用措施對藍水足跡和灰水足跡的削減效應分別約是工藝節水措施的27倍和36倍。

基于水足跡理論的紡織工業水資源管理需聚焦于紡織品及服裝工業生產加工過程的水足跡。賈佳等[10]論述了工業水足跡的概念，并指出工業水足跡的內涵包括直接工業水足跡與間接工業水足跡2部分。嚴巖等[11]基于工業水足跡理論核算了4種棉布的工業水足跡，結果表明，漂白布和花灰布的工業水足跡都約為0.08 m3/kg，染色布的平均工業水足跡約為0.14 m3/kg，色織布水足跡最大，平均值約為0.18 m3/kg。棉布的工業水足跡主要來自于直接工業水足跡，間接工業水足跡占比較小；在直接工業水足跡的構成中，藍水足跡的貢獻較大。Wang等[12-13]提出紡織品及服裝工業水足跡的核算方法，并對7種針織印染布和1種染色紗線的工業水足跡進行核算示范，結果表明，直接工業水足跡在核算的各產品工業水足跡中占比較大，各核算產品的工業灰水足跡皆大于工業藍水足跡。張音等[14]討論了紡織品及服裝工業水足跡核算中原煤、石油、天然氣、火電、紙制品、塑料制品、金屬制品等投入物料的水足跡系數，并分析了其不確定性。許璐璐等[15]討論了紡織品及服裝工業灰水足跡核算中最大可接受質量濃度、自然本底濃度和取用水污染物濃度的取值問題，并初步探討了污染物選取對灰水足跡核算及評價的影響。

3 討 論

從現有的研究文獻可看出，紡織品及服裝工業水足跡的理論框架已基本形成并通過了初步驗證。結合紡織品及服裝生產加工的特點和現狀，在將工業水足跡理論應用于行業企業的水資源管理時，需將紡織服裝工業水足跡的核算邊界、核算方法、數據分配原則和結果評價基準等關鍵問題進行明確并統一。

3.1邊界核算

邊界核算的一致性直接影響產品工業水足跡核算結果的可比性，綜合分析現有的產品水足跡研究文獻發現，水足跡的核算邊界尚不統一。根據工業水足跡的定義，結合生產工藝鏈和投入產出特點，紡織品及服裝工業水足跡的核算邊界可分為時間邊界和空間邊界[16]，如圖1所示。時間邊界始于紡織纖維原材料的工業生產起點，如洗毛、繅絲、化學纖維合成或漿粕制造等，終止于成品(如服裝、家紡產品等)的生產加工完成。水足跡核算與評價時間邊界內的投入和產出屬于空間邊界的范疇，空間邊界的不一致是當前產品水足跡核算結果不可比的主要原因。紡織品及服裝工業水足跡核算的空間邊界包括紡織品及服裝生產加工過程中的能源、物料(如染料、助劑等)、新鮮水投入和廢水及污染物排放，廠房、機械設備和人員因素通常不是由于某一批產品的工業生產加工需求而投入，因此，不納入核算的空間邊界。工業水足跡分為直接工業水足跡(直接消耗和排放)和間接工業水足跡(能源、物料的隱含工業水足跡)，與此對應的有直接空間邊界和間接空間邊界。

圖1 紡織品及服裝工業水足跡核算邊界Fig.1 Calculation boundary of industrial water footprint of textiles and apparel

直接工業水足跡與待核算紡織品及服裝的工業生產加工時間一致，且處于同一區域，間接工業水足跡則通常發生于待核算紡織品及服裝工業生產加工之前，且處在其他區域。水資源消耗和污水及污染物排放通常會加大紡織品及服裝生產地區在生產時間段內的水資源壓力，對該地區此時間段內的水質環境造成影響，也即紡織品及服裝工業生產加工產生的水資源環境負荷具有明顯的時間性和區域性特征。直接工業水足跡的核算數據實時從生產過程中獲取，間接工業水足跡的核算則基于工業水足跡系數，核算結果的不確定度受水足跡系數的完整性和準確性影響較大，因此，紡織品及服裝生產企業在運用工業水足跡理論進行水資源取用和廢水及污染物排放管控時，可重點關注紡織品及服裝直接工業水足跡的核算，也即重點關注直接空間邊界內的數據收集。

3．2核算方法

紡織品及服裝的工業生產加工過程消耗新鮮水資源(主要為河流湖泊水、地下水等)，產生廢水和污染物排放，與此相對應，核算紡織品及服裝的工業藍水足跡和工業灰水足跡更具現實意義。

工業藍水足跡的核算方法為

(1)

Iproc,blue(s)=Vevap+Vinco+Vlrf

(2)

式中:Iprod,blue(p)為工業藍水足跡；Iproc,blue(s)為工業過程藍水足跡；Q(p)為待核算紡織品及服裝的產量；Vevap為工業生產加工過程中的水蒸發量；Vinco為結合到紡織品及服裝中的水量；Vlrf為不能被重新利用的回水量。

紡織品及服裝工業生產加工中耗水較多的工序過程(如染色、濕整理)多為封閉狀態，最終的成品也為干燥狀態，因此，蒸發水量和結合到產品中的水量皆較少。不能被重新利用的回水量占用水量的較大比例，通常以廢水的形式排放，因此，在核算直接工業藍水足跡時，可近似等于工序過程的廢水排放量，在有源自工序過程外的回用水投入時，則用廢水排放量減去該回用水投入量。

灰水足跡本質是一個衡量污染程度的虛擬指標，而非對新鮮水資源的實際消耗。在我國現有的工業廢水排放政策管控下，必須對紡織品及服裝工業生產加工最初產生的廢水進行預處理，才能確保排放的廢水污染物濃度達到國家強制性標準的要求。為更加全面評價紡織品及服裝生產加工廢水的環境負荷，將工業灰水足跡分為初始工業灰水足跡和殘余工業灰水足跡，核算方法為

(3)

(4)

cmax(k)可參照相應的標準，如GB 4287—2012《紡織染整工業水污染物排放標準》，cnat(k)則取決于紡織品及服裝生產所在地區自然受納水體的水質數據。在數據難以獲得時，cnat(k)可取0，避免了因各地區自然受納水體水質差異造成的同一生產過程的灰水足跡核算結果的異同，但會使灰水足跡的核算結果比真實值偏小。

3.3拆分原則

當前我國大部分紡織品及服裝生產企業未能實現取水和排水的三級計量，尤其是對各工序過程的廢水排放量和水質監控，使紡織品及服裝工業水足跡的核算難以獲得一手細分數據，借鑒碳足跡核算數據的拆分原則[16]可解決這一問題。

當同一區域(如生產車間)同一時間段(如1 d、1周等)等同時生產加工多種紡織品及服裝，待核算產品與區域內的其他產品在結構性能和耗水工藝基本一致時，可對獲取的用水和排水總數據采用產量拆分原則，也即將獲取的總數據平均分配到區域內的所有產品。

當待核算產品與同一區域內其他產品的結構性能和耗水工藝差別較大時，可采用產值拆分原則。在計算拆分用產值時，可參照成本核算方法，若僅核算直接工業藍水足跡和直接工業灰水足跡，則只需選擇用水成本和染料、助劑等化學品投入成本。若核算綜合工業水足跡，則需選擇除待加工原材料(如纖維、紗線、面料等)成本之外的空間邊界內的所有投入成本。

3．4結果評價

紡織品及服裝工業水足跡核算結果的評價包括3個方面:1)內部評價；2)外部評價；3)區域影響評價。內部評價是對工業生產加工各工序過程工業水足跡的評價，也即發現高耗水和高產污的工序過程，進而制定有針對性的節水減污策略，如技術改進、管理優化等。

外部評價是在同種類的紡織品、服裝之間或不同生產線的同種類工序過程之間進行的工業水足跡評價比較。確立同一基準是外部評價的重要基礎，包括統一的核算邊界、質量基準和功能單位等。工業水足跡的影響因素(如耗水量、染料助劑消耗量等)也會影響紡織品與服裝的產品質量，進行外部評價的質量基準應重點關注與用水和排水產污密切相關的產品質量指標，如洗凈毛的含脂率、精干麻的殘膠率、面料的色牢度等。待評價的紡織品、服裝首先應是質量合格的產品，在質量指標相同時進行工業水足跡的評價比較，以選出同等質量等級下更加節水環保的產品。

區域影響評價則是衡量產品工業生產加工對所在區域的水資源環境造成的影響程度，通常應用于區域內工業行業或生產企業工業水足跡的評價，但是當某一區域在特定時間段內集中生產某一固定類別的服裝產品時，如牛仔服裝產業集群區域、印染布產業集群區域，則可對該集群產品的工業水足跡進行區域影響評價，分析其對區域內藍水資源短缺和水污染程度加劇的影響。

4 結 論

基于紡織品及服裝生產加工耗水、產污和排污特點，本文對工業水足跡核算與評價的關鍵問題進行了分析討論，得出如下結論。

1)進行紡織品及服裝的工業水足跡核算時，需確定統一的時間邊界和空間邊界，并重點關注直接工業水足跡的核算。

2)廢水回用可有效地減小工業藍水足跡，初始工業灰水足跡能直觀地反映工業生產廢水的水環境負荷。

3)基于產量和產值的整體數據拆分可以提高核算結果的準確度，可根據待核算產品的結構性能和耗水工藝特點合理選擇數據拆分原則。

4)工業水足跡的內部評價對減少單類產品的水耗和產污量更有指導意義，在進行外部評價時需選擇同一基準，區域影響評價則更適于工業行業、生產企業或產業集群產品的工業水足跡評價。

FZXB

[1] 中華人民共和國環境保護部. 2014中國環境統計年報[M]. 北京: 中國環境科學出版社, 2015: 278-279. Ministry of Environmental Protection of PRC. 2014 Annual Statistic Report on Environment in China[M]. Beijing: China Environmental Science Press, 2015: 278-279.

[2] 中華人民共和國工業和信息化部. 紡織工業發展規劃(2016—2020年) [EB/OL]. http://www.miit.gov.cn/n1146285/n1146352/n3054355/n3057267/n3 057273/c5266875/content.html. Ministry of Industry and Information Technology of PRC. Textile industry development plan (2016-2020)[EB/OL]. http://www.miit.gov.cn/n1146285/n1146352/n3054355/n3057267/n3057273/c5266875/content.html.

[3] HOEKSTRA A Y, HUNG Q P. Virtual water trade: a quantification of virtual water flows between nations in relation to international crop trade[EB/OL]. http://www.waterfootprint.org/Reports/Report11.pdf.

[4] HOEKSTRA A Y, CHAPAGAIN A K, ALDAYA M M, et al. Water Footprint Manual: State of the Art 2009 [M]. Netherlands: Water Footprint Network, 2009: 8-11.

[5] HOEKSTRA A Y, CHAPAGAIN A K, ALDAYA M M, et al. The Water Footprint Assessment Manual: Setting the Global Standard [M]. London: Routledge, 2011: 7-15.

[6] CHAPAGAIN A K, HOEKSTRA A Y, SAVENIJE H H G, et al. The water footprint of cotton consumption: an assessment of the impact of worldwide consumption of cotton products on the water resources in the cotton producing countries [J]. Ecological Economics, 2006,60(1): 186-203.

[7] WANG L L, DING X M, WU X Y. Blue and grey water footprint of textile industry in China [J]. Water Science & Technology, 2013, 68(11):2485-2491.

[8] CHICO D, ALDAYA MM, GARRIDO A. A water footprint assessment of a pair of jeans: the influence of agricultural policies on the sustainability of consumer products [J]. Journal of Cleaner Production, 2013, 57(2):238-248.

[9] 孫清清, 黃心禺, 石磊. 紡織印染企業水足跡測算案例[J]. 環境科學研究, 2014, 27(8): 910-914. SUN Qingqing, HUANG Xinyu, SHI Lei. Corporate water footprint of textile industry: methodology and case study [J]. Research of Environmental Sciences, 2014, 27(8): 910-914.

[10] 賈佳, 嚴巖, 王辰星, 等. 工業水足跡評價與應用[J]. 生態學報, 2012, 32(20): 6558-6565. JIA Jia, YAN Yan, WANG Chenxing, et al. The estimation and application of the water footprint in industrial processes [J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(20): 6558-6565.

[11] 嚴巖, 賈佳, 王麗華, 等. 我國幾種典型棉紡織產品的工業水足跡評價[J]. 生態學報, 2014, 34(23): 7119-7126. YAN Yan, JIA Jia, WANG Lihua, et al. The industrial water footprint of several typical cotton textiles in China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(23): 7119-7126.

[12] WANG L L, DING X M, WU X Y, et al. Textiles industrial water footprint: methodology and study [J]. Journal of Scientific and Industrial Research, 2013, 72(11): 710-715.

[13] WANG L L, DING X M, WU X Y, et al. The introduction of water footprint methodology into the textile industry [J]. Industria Textil?, 2014, 65(1): 33-36.

[14] 張音, 巢晃, 吳雄英, 等. 紡織服裝工業用能源及物料的水足跡系數 [J]. 印染, 2013, 39(18): 41-45. ZHANG Yin, CHAO Huang, WU Xiongying, et al. Water footprint factor of energy and materials in textile and garment industry [J]. China Dyeing & Finishing, 2013, 39(18): 41-45.

[15] 許璐璐, 吳雄英, 陳麗竹, 等. 紡織服裝灰水足跡核算中相關參數的選擇 [J]. 印染, 2015, 41(13): 38-42. XU Lulu, WU Xiongying, CHEN Lizhu, et al. Selection of relevant parameters in calculation of grey water footprint of textiles and apparel [J]. China Dyeing & Finishing, 2015, 41(13): 38-42.

[16] 王來力, 丁雪梅, 吳雄英. 紡織產品碳足跡研究進展[J]. 紡織學報, 2013, 34(6): 113-119. WANG Laili, DING Xuemei, WU Xiongying. Research progress of textile carbon footprint [J]. Journal of Textile Research, 2013, 34(6): 113-119.

歡迎訂閱2018年《紡織器材》

《紡織器材》是由中國紡織信息中心、中國紡織機械協會和陜西紡織器材研究所共同主辦，由全國紡織器材科技信息中心、《紡織器材》雜志社編輯出版的紡織器材行業的全國性科技綜合期刊 (ISSN 1001-9634、CN 61-1131/TS)，國內外公開發行。主要欄目有“技術專論、生產實踐、應用研究、革新改造、綜合述評、科學管理、標準園地、新品之窗”等。專業性強、信息量大是本刊特色，可供紡織行業的各級領導、科技人員、管理干部參考，也是大專院校師生了解紡織器材發展的重要刊物。

《紡織器材》為“中國科技論文統計源期刊”——中國科技核心期刊，被“萬方數據資源系統(ChinaInfo)數字化期刊群”文獻源、“中國學術期刊綜合評價數據庫(CAJCED)”統計源期刊、“中國期刊全文數據庫(CJFD)”文獻源、《中國學術期刊(光盤版) 》文獻源、“中國期刊網”文獻源、“中文科技期刊數據庫”文獻源、《中國紡織文摘》文獻源等全文收錄，是全國紡織工業優秀期刊。

本刊廣告經營許可證號610 400 300 007 800。

本刊為雙月刊，單月底出版發行。郵發代號52-125，每期定價10元，全年訂費60元。請在當地郵政局/所訂閱，或直接通過編輯部辦理訂閱手續，訂單電、函索即寄；現有1984年～2016年合訂本，定價60元，款到即寄刊物。

歡迎賜稿，歡迎刊登廣告，詳情可來電或登陸中國紡織器材信息網。

地 址：陜西省咸陽市渭陽西路37號 《紡織器材》雜志社(郵編：712000)

聯系人：丁 芳

電 話：029-33579905 33579908

傳 真：029-33579903

網站：www.ctainfo.com，www.ctainfo.cn

E-mail:fzqc@vip.163.com

官方微信號：紡織器材在線 fzqc_online

Calculationandassessmentofindustrialwaterfootprintoftextilesandapparel

WANG Laili1,2,3, WU Xiongying4, DING Xuemei5, LI Yi3

(1.SchoolofFashionDesign&Engineering,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China; 2.EngineeringResearchCenterofClothingofZhejiangProvince,Hangzhou,Zhejiang310018,China; 3.ZhejiangEcologicalCivilizationResearchCenter,KeyResearchInstituteofPhilosophyandSocialScienceofZhejiangProvince,Hangzhou,Zhejiang310018,China； 4.ShanghaiEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Shanghai200135,China; 5.Fashion&ArtDesignInstitute,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China)

In order to improve the water resource management for the industrial production of textiles and apparel with water footprint methodology, the concept of industrial water footprint of textiles and apparel was introduced firstly. Then the key issues, including calculation boundary, calculation method, allocate principle of integrate data and assessment benchmark, in the calculation and assessment of industrial water footprint of textiles and apparel were discussed in detail. In light of the characteristics of fresh water consumption and waste water discharge in textiles and apparel industrial production processes, it was considered that the time boundary and input-output boundary must be defined before the calculation of industrial water footprint. Direct industrial water footprint is the key point of the calculation. Wastewater recycling can reduce blue industrial water footprint effectively and original grey industrial water footprint is the direct indicator of the environmental loads caused by industrial wastewater. Allocate principles with yield or value can increase the accuracy of the calculation results. The internal assessment is more meaningful for the reduction of fresh water consumption and pollutants emission for the specific product.

textile and apparel; industrial water footprint; calculation boundary; calculation method; allocate principle; assessment benchmark

TS 101； TS 941

：A

2016-10-08

：2017-05-21

國家自然科學基金項目(71503233); 浙江省自然科學基金項目(LQ16G030012); 浙江理工大學科研啟動基金資助項目(15072022-Y)

王來力(1985—)，男，博士。主要研究方向為紡織服裝水足跡理論、低碳理論、紡織品及服裝檢測與評價技術。E-mail:wangll@zstu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20161001206