冀 祥，李 一，錢佳鴻，田澤君，徐平華，王來力

（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.浙江省絲綢與時尚文化研究中心，浙江杭州 310018）

印染行業(yè)作為紡織工業(yè)的重要組成部分，是紡織產品生產鏈中產品深加工，提升產品品質、功能和價值的重要環(huán)節(jié)，是高附加值面料、家用紡織品和產業(yè)用紡織品等的重要技術支撐［1］。但在染整加工過程中所使用的大量化學品會以液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)污染物的形式排入生態(tài)環(huán)境中，其中不乏重金屬、壬基酚等有毒有害化學物質，會對生物與生態(tài)健康造成嚴重的影響［2］。當前的化學品風險防控管理僅限于指出禁用限用化學品的危害性，并不能對化學品造成的環(huán)境影響給出定性、定量的綜合性評價［3］。因此化學品足跡作為一種足跡類指標，為化學品風險管理提供了新的思路。

化學品足跡通過量化人類活動排放化學品對生態(tài)環(huán)境造成的壓力來表征不同時間或空間層面的環(huán)境負荷。Bg?rn 等［4］將USEtox 模型與區(qū)域稀釋能力概念運用于化學品的足跡核算，從空間上量化了歐洲2004 年排放的173 種物質所產生的化學品足跡；從時間上量化了丹麥1999—2011 年農藥使用所產生的化學品足跡。Roos 等［5］借助USEtox 模型，從全生命周期的角度評估了醫(yī)用長袍漂白前后的人體毒性與生態(tài)毒性。結果表明，由于漂白延長了服裝的使用壽命，使得漂白后的衣服毒性相對更低。杜翠紅等［6］提出了化學品、生態(tài)系統以及環(huán)境空間3 者相聯系的化學品足跡概念，并介紹了現有化學品足跡的計算方法以及將各種方法應用于不同環(huán)境空間尺度下的研究案例，討論了化學品足跡研究過程中存在的問題與挑戰(zhàn)。田澤君等［7］綜述了化學品足跡概念及其研究進展，重點闡述了紡織服裝產品化學品足跡核算與評價中的核算邊界、核算方法、結果評價等關鍵問題并進行了展望。錢佳鴻等［8］借助USEtox 模型，對1 kg 牛仔織物染整過程中的化學品足跡進行核算與評價。結果表明：經紗加工過程的化學品足跡高于緯紗加工過程，主要的化學品污染物是二甲基（硅氧烷與聚硅氧烷）、二氧化硅的反應產物以及甲基異噻唑啉酮，污染物主要來源于消泡劑與洗滌劑。

當前化學品足跡方法的研究主要借助USEtox 模型，然而該模型數據庫中對化學品的特征因子覆蓋率有限，難以對核算清單中的所有化學物質進行核算，增加了產品化學品足跡核算與評價的不確定性。且USEtox 模型目前尚不能自定義環(huán)境參數，難以體現高空間分辨率下地區(qū)環(huán)境的差異性［9］。

為彌補現有USEtox 模型算法的不足，本研究以牛仔織物為例，基于化學品足跡理論，借助平均影響評價方法（AMI）對牛仔織物染整加工過程進行化學品足跡核算與評價示范，對結果進行逆向追溯，識別出需要優(yōu)先管控的化學品污染物，為紡織服裝產品化學品使用和化學品污染物排放管控提供參考。

1 化學品足跡的核算與評價

1.1 核算邊界

對產品進行化學品足跡核算前，首先需要確定核算邊界，以確保結果的可比性［10］，核算邊界如圖1所示。時間邊界為牛仔織物染整過程中主要的兩個工序段：經紗加工與緯紗加工；空間邊界為選定工序段內所投入與排放的化學品。

圖1 牛仔織物化學品足跡的核算邊界

1.2 核算方法

化學品足跡可以理解為稀釋污染物到一定濃度所需要水的體積，而這個濃度要確保絕大部分物種不受影響，即不能超過生態(tài)系統的生態(tài)閾值。AMI 是一種用于計算生態(tài)閾值的方法，該方法綜合考慮了化學品對不同類別生物的毒性效應，可以在一定程度上體現化學品對生態(tài)系統中不同生物的平均毒性效應［11］。基于AMI的化學品足跡核算方法如下：

式中，ChF 表示稀釋某污染物至安全質量濃度所需要的水體體積，L；ρwi表示i物質通過自然歸趨后分配于環(huán)境水體中的質量濃度，kg/L；V表示環(huán)境水體的體積，L；HC5(NOEC)i表示i物質的水生生態(tài)系統安全閾值，kg/L。

水生生態(tài)系統安全閾值可以通過公式（2）計算：

式中，HC50(EC50)是根據EC50擬合得出的物種敏感度分布曲線上物種潛在影響比例為50%時對應的質量濃度，其對數值近似等于EC50的對數值；γ=146.97［12-13］。

1.3 核算數據

以1 kg 牛仔織物為功能單位，對核算邊界內的化學品足跡進行核算。化學品投入與排放物質的數據源自參考文獻［14］。物質的歸趨結果可以借助The Canadian Centre for Environmental Modelling and Chemistry 開發(fā)的level Ⅲ（version 2.80）得出分配于環(huán)境水體中的濃度。

核算所建立的毒性數據庫包括排放物質、急慢性、物種種類、物種名稱、測試效應、測試終點［E(L)C50，NOEC］和暴露時間，物質原始毒性數據來源于USEtox、ECOTOX、PAN Pesticide 等數據庫。每種排放物質選擇至少3 個能代表食物鏈不同營養(yǎng)層級生物門類的毒性數據，確定不同生物毒性數據的急慢性標準［15］，結果如表1所示。

表1 急慢性毒性數據標準

借助EC50與NOEC 的外推因子，將測試終點統一為E(L)C50，EC50acute/NOECacute外推因子為3.3，EC50chronic/NOECchronic外推因子為4.8。將同一物種同一毒性效應所對應的多個E(L)C50數據取幾何均值作為該物種毒性效應所對應的唯一E(L)C50。對同一物種的多個毒性效應，選取最小值作為該物種對應的唯一E(L)C50。最后將各物種的E(L)C50對數值取算數平均值作為HC50(EC50)的對數值。

2 結果與討論

由圖2 可知，經紗加工產生的總化學品足跡為3.43×104L，其中染色工藝對經紗加工工序的化學品足跡貢獻率為72.98%，高于其他工藝。這是由于在染色過程中使用的染料、助劑種類和用量較多且降解周期長，對生態(tài)系統造成持續(xù)的影響。緯紗加工工序的化學品足跡為2.81×104L，其中前處理工序的貢獻率最大，為74.38%。這是由于在緯紗加工過程中，前處理使用的堿劑與螯合劑會直接影響水的pH，對水中pH 敏感的浮游生物等造成較大的危害。

圖2 各工藝鏈段化學品足跡

由表2 可看出，2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮產生的化學品足跡最大，為1.86×104L，對總化學品足跡的貢獻率為29.8%；其次為過氧化氫，化學品足跡為1.38×104L，占總化學品足跡的22.1%。其中，2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的排放量雖然只占0.06%，但由于溶解度高，在水中的半衰期長，經過自然歸趨后分配于水中的比例高，且對藻類生長有明顯的抑制作用，在一些魚類體內難以降解并導致胚胎畸形，對藻類、魚類表現為高毒性。因此該物質產生的化學品足跡大［16］。因過氧化氫排放質量最大，占總質量的22.3%，所以對總化學品足跡貢獻較大，并且過量的過氧化氫會對生物造成一定的危害。通過對化學品污染物溯源可以發(fā)現，對生態(tài)環(huán)境影響最明顯的物料為消泡劑和過氧化氫漂白劑，化學品足跡分別為2.23×104L和1.37×104L。其中消泡劑產生的污染物不僅難以降解，而且會影響水生生物的生長與發(fā)育，對生態(tài)環(huán)境造成較大威脅。過氧化氫漂白劑在水中的溶解度很高，并且過量的過氧化氫會對細胞造成損傷，加速生物老化，引發(fā)器官癌變，尤其是能產生過量的羥基自由基，可參與生物體內的羥基化反應及電子轉移，造成生物體細胞的壞死或病變，從而危害生物健康［17］。

表2 化學品污染物來源及其化學品足跡

3 結論

（1）核算單元牛仔織物染整加工過程中產生的總化學品足跡為6.24×104L，其中經紗加工產生的化學品足跡比緯紗加工高22.06%。

（2）對化學品足跡貢獻最大的污染物是2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，占總化學品足跡的29.8%，其次為過氧化氫，占總化學品足跡的22.1%。

（3）化學品足跡的污染物主要來源于物料中的消泡劑和過氧化氫漂白劑，二者共占總化學品足跡的57.7%。