綿陽(yáng)市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)與分析

張 宇， 楊毓玲， 唐 宏 （西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010）

ZHANG Yu, YANG Yu-ling, TANG Hong (Institute of Environment and Natural Resources,Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010,China)

目前，電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，由此而大量產(chǎn)生并且不斷增加的電子廢棄物的處理已經(jīng)成為我國(guó)21世紀(jì)亟待解決的問(wèn)題。電子廢棄物產(chǎn)生量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)電子廢棄物有效管理的基礎(chǔ)和前提，科學(xué)預(yù)測(cè)電子廢棄物產(chǎn)生量，可為后續(xù)電子廢棄物的回收以及處置奠定基礎(chǔ)。

進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后，隨著計(jì)算技術(shù)、創(chuàng)新科技的廣泛使用、數(shù)學(xué)模型的日益成熟，預(yù)測(cè)技術(shù)也趨于成熟。各種各樣的預(yù)測(cè)方法，包括回歸分析、時(shí)間序列模型方法、投入產(chǎn)出法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，均已廣泛地應(yīng)用于證券市場(chǎng)分析、國(guó)民經(jīng)濟(jì)分析預(yù)測(cè)、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析等各個(gè)方面，預(yù)測(cè)作為決策的依據(jù)，其重要性越來(lái)越為人們所關(guān)注。本文利用市場(chǎng)供給A模型預(yù)測(cè)方法對(duì)綿陽(yáng)市電子廢棄物產(chǎn)生量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，取得了令人滿意的結(jié)果。

1 電子廢棄物相關(guān)概念

電子廢棄物根據(jù)其來(lái)源，可以分為兩類：第一類是指經(jīng)過(guò)使用而報(bào)廢或淘汰的各類家電及其它電子產(chǎn)品，包括廢電腦、廢通訊器材、廢電子元器件、廢家電、廢電池等；第二類是指在電子產(chǎn)品 （包括電子元器件）生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢次品、邊角料以及所用各類材料的報(bào)廢品等廢棄物[1]。在 《巴塞爾公約》文件中電子廢棄物指電子電器廢物，并對(duì)電子電器廢物的分類進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，見(jiàn)表1[2]。

國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局制定的 《電子廢物污染環(huán)境防治管理辦法》中將電子廢物分為兩類，即電子廢物和電子危險(xiǎn)類廢物。其定義為 “電子廢物，是指廢棄的電子電器產(chǎn)品、電子電氣設(shè)備及其廢棄零部件、元器件，包括工業(yè)生產(chǎn)及維修過(guò)程中產(chǎn)生的報(bào)廢品；舊產(chǎn)品或設(shè)備翻新、在使用過(guò)程產(chǎn)生的報(bào)廢品；消費(fèi)者廢棄的產(chǎn)品、設(shè)備；法律法規(guī)禁止生產(chǎn)或未經(jīng)許可非法生產(chǎn)的產(chǎn)品和設(shè)備；根據(jù)國(guó)家電子廢物名錄納入電子廢物管理的物品、物質(zhì)。”

表1 《巴塞爾公約》中對(duì)電子廢物的分類

2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

目前，電子廢棄物已經(jīng)對(duì)各國(guó)環(huán)境構(gòu)成了很大威脅。美國(guó)、日本和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)建立了相應(yīng)的回收體系。在德國(guó)，電子廢棄物回收處理企業(yè)一般規(guī)模都不大，大多為市政系統(tǒng)專業(yè)回收處理公司、制造商專業(yè)回收處理公司、社會(huì)專業(yè)回收處理公司、專業(yè)危險(xiǎn)廢物回收公司等[3]。在美國(guó)，電子廢棄物的資源化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成，共有400多家公司，主要分為專業(yè)化公司、有色金屬冶煉廠、城市固體廢物處理企業(yè)、電子產(chǎn)品原產(chǎn)商 （OEM）和經(jīng)銷商[4]。

中國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，對(duì)電子廢棄物的管理仍處于起步與探索階段，目前尚缺乏系統(tǒng)的法律法規(guī)和污染控制標(biāo)準(zhǔn)，加上一些地方政府職責(zé)不明，民眾環(huán)保意識(shí)淡泊，缺乏有效的環(huán)境管理措施和社會(huì)監(jiān)督體系，導(dǎo)致一些地方電子廢棄物回收處理及再生資源化行業(yè)的混亂。一些不法處理者為了謀取經(jīng)濟(jì)利益，不惜以犧牲環(huán)境為代價(jià)，采用原始、落后的技術(shù)和工藝處理電子廢棄物，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。巴塞爾公約將廢棄的計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備及其它電子廢棄物規(guī)定為危險(xiǎn)廢物，電子產(chǎn)品制造材料成分復(fù)雜，其對(duì)環(huán)境的污染也是多方面的，電子廢棄物中的污染物成分見(jiàn)表2[2]。

表2 電子廢棄物中的污染成分

隨著信息和通信技術(shù)的快速發(fā)展，電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)和使用過(guò)程中產(chǎn)生了大量的電子廢棄物。目前，電子廢棄物以每年3%～5%的速率增長(zhǎng)，已成為我國(guó)增長(zhǎng)速度最快的城市固體廢物種類之一。電子廢棄物中蘊(yùn)涵著巨大的物質(zhì)資源和人類勞動(dòng)，在利益 （主要是金屬資源）驅(qū)動(dòng)下，電子廢棄物的回收利用獲得了廣泛關(guān)注。但是由于缺乏科學(xué)有效的回收管理機(jī)制，電子廢棄物的不當(dāng)處置造成了嚴(yán)重的生態(tài)和環(huán)境污染，電子廢棄物的回收管理問(wèn)題也隨之成為世界各國(guó)面臨的重大環(huán)境管理問(wèn)題。電子廢棄物的回收是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，涉及產(chǎn)品的多樣性和質(zhì)量的差異性，因而回收前必須做出科學(xué)的預(yù)測(cè)，以便于后續(xù)工作的順利開(kāi)展。

長(zhǎng)期以來(lái)，電子產(chǎn)品生產(chǎn)商為了迎合市場(chǎng)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)需求，將企業(yè)的重點(diǎn)集中在產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售和服務(wù)上，而將廢棄產(chǎn)品的處理排置于經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略之外，對(duì)這些產(chǎn)品沿反向供應(yīng)鏈的收集、運(yùn)輸和再制造（即逆向物流）活動(dòng)沒(méi)有引起足夠的重視。日前政府的一紙 “補(bǔ)貼令”又將加劇電子產(chǎn)品報(bào)廢高峰期的到來(lái)?？紤]到我國(guó)的實(shí)際情況，如何實(shí)現(xiàn)廢棄電子產(chǎn)品的合理、經(jīng)濟(jì)、高效的再利用成為新的發(fā)展契機(jī)，因此對(duì)電子廢棄物產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)就顯得尤為重要。

3 綿陽(yáng)市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)

3.1 綿陽(yáng)市概況

綿陽(yáng)是四川省區(qū)域中心城市、四川省第二大城市，幅員面積2萬(wàn)平方公里，轄9個(gè)縣市區(qū)，總?cè)丝?40萬(wàn)，城市建城區(qū)面積113.4平方公里，城區(qū)總?cè)丝?10萬(wàn)。素有 “西部硅谷”美譽(yù)的綿陽(yáng)，是我國(guó)重要的國(guó)防科研和電子工業(yè)生產(chǎn)基地、國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)中國(guó)唯一的科技城、全國(guó)首批 “三網(wǎng)融合”試點(diǎn)城市。綿陽(yáng)工業(yè)基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)，產(chǎn)業(yè)體系完備，是國(guó)家重要的電子信息科研生產(chǎn)基地和西部重要的汽車及零部件產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，現(xiàn)有長(zhǎng)虹、九洲、攀長(zhǎng)鋼、新華等大中型骨干企業(yè)50余家，長(zhǎng)虹、雙馬、湖山、利爾化學(xué)、富臨運(yùn)業(yè)等上市公司7家，形成了以電子信息產(chǎn)業(yè)、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，以冶金機(jī)械、材料、化工、食品等產(chǎn)業(yè)為支撐的完備現(xiàn)代工業(yè)體系。

3.2 電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)模型

市場(chǎng)供給A模型[5]。該模型是對(duì)市場(chǎng)供給模型的改進(jìn)，由于電子產(chǎn)品使用壽命結(jié)束后沒(méi)有達(dá)到平均壽命，而是圍繞平均壽命前后分布的。因此，市場(chǎng)供給A模型對(duì)產(chǎn)品的平均壽命采用了分布值，假定每年的產(chǎn)品都服從幾種不同的壽命期，并賦予每種壽命期一定的比例。IMS（1991）的研究報(bào)告表明，產(chǎn)品的壽命期圍繞平均壽命呈正態(tài)分布。市場(chǎng)供給A模型的電子廢棄物估算公式[5]：

式中Si——從該年算起i年前電子產(chǎn)品的銷售量

Pi——i年前銷售的電子產(chǎn)品過(guò)了i年之后廢棄的百分比

i——電子產(chǎn)品實(shí)際使用年數(shù)

斯坦福模型[5]。該模型采用某時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入社會(huì)的銷售量和該時(shí)間段內(nèi)社會(huì)保有量的變化來(lái)計(jì)算電子廢物的產(chǎn)生量。其計(jì)算方法與市場(chǎng)供給A模型類似，不同之處在于市場(chǎng)供給A模型中的Pi是定值，即i年前銷售的電子產(chǎn)品過(guò)了i年之后廢棄的百分比是固定不變的，而斯坦福模型中的Pi是變化的。模型假設(shè)每年銷售的產(chǎn)品按照使用方式的不同 （NSC,1999），服從幾種不同的壽命期。

反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[6]。反向傳播 （BP）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一種經(jīng)典的、發(fā)展較成熟的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不僅具有自學(xué)習(xí)、自組織和自適應(yīng)的能力而且其以模擬人的神經(jīng)活動(dòng)過(guò)程為基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)的人工智能功能和模擬多元非線性體系的能力，可移植性強(qiáng)，是一種應(yīng)用非常廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

灰色系統(tǒng)模型[7]。在灰色系統(tǒng)理論中，將各類系統(tǒng)分為信息完全已知的白色系統(tǒng)、信息完全未知的黑色系統(tǒng)和部分信息已知部分信息未知的灰色系統(tǒng)。建立在灰色系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)方法具有原理簡(jiǎn)單、所需樣本少、計(jì)算方便、預(yù)測(cè)精度高和可檢驗(yàn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種就數(shù)找數(shù)的現(xiàn)實(shí)規(guī)律的途徑，實(shí)質(zhì)上是將無(wú)規(guī)律的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行累加生成 （r-AGO），得到規(guī)律性較強(qiáng)的生成數(shù)列后重新建模；由生成模型得到的數(shù)據(jù)再通過(guò)累減生成 （r-IAGO）得到還原模型，再由還原模型得到預(yù)測(cè)模型。在缺少部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型是作為電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)的一種有效的模型。

3.3 綿陽(yáng)市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)

本文擬對(duì)綿陽(yáng)市的彩色電視、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)4類產(chǎn)品進(jìn)行估算。根據(jù)中國(guó)家用電器研究所專家估計(jì)，電視機(jī)的使用壽命大約7～8年，冰箱、洗衣機(jī)的使用壽命大約是8～10年，空調(diào)機(jī)的使用壽命稍長(zhǎng)一點(diǎn)，約在10年左右?？紤]綿陽(yáng)地處我國(guó)西部，農(nóng)村人口大于城市人口，對(duì)于前4類電子產(chǎn)品基本能用到平均壽命期才放棄，所以壽命較為穩(wěn)定，即使有隨著消費(fèi)水平的提高提前廢棄或者由于消費(fèi)習(xí)慣因素家電被閑置起來(lái)的情況很常見(jiàn)，產(chǎn)品壽命期也圍繞平均壽命呈正態(tài)分布。所以對(duì)這4類電子產(chǎn)品本文擬采用市場(chǎng)供給A模型預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)綿陽(yáng)家庭的隨機(jī)調(diào)查，再加上專家對(duì)電子產(chǎn)品壽命的估計(jì)，假設(shè)彩色電視和電冰箱的保有壽命為8～12年，平均壽命為10年；空調(diào)的保有壽命為8～16年，平均壽命為12年；洗衣機(jī)的保有壽命為8～14年，平均壽命為11年。

通過(guò)查閱綿陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)局及綿陽(yáng)年鑒得到綿陽(yáng)市各電子產(chǎn)品的年銷售量，見(jiàn)表3[8]。

表3 綿陽(yáng)市各類電子產(chǎn)品銷售量 單位：萬(wàn)臺(tái)

市場(chǎng)A模型下的電子產(chǎn)品使用壽命圍繞平均壽命呈正態(tài)分布，正態(tài)分布函數(shù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，從而進(jìn)行查表得到電子產(chǎn)品的壽命期分布比例，見(jiàn)表4[5]。

表4 電子產(chǎn)品的壽命期分布比例 單位：百分比

市場(chǎng)供給A模型的電子廢棄物估算公式為：

式中Si——從該年算起i年前電子產(chǎn)品的銷售量

Pi——i年前銷售的電子產(chǎn)品過(guò)了i年之后廢棄的百分比

i——電子產(chǎn)品實(shí)際使用年數(shù)

將表3和表4當(dāng)中數(shù)據(jù)代入，得到綿陽(yáng)市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表5。

表5 綿陽(yáng)市各類電子產(chǎn)品廢棄量預(yù)測(cè) 單位：萬(wàn)臺(tái)

3.4 預(yù)測(cè)結(jié)果分析

從預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，綿陽(yáng)的電子廢棄物產(chǎn)生量一直呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)，2010將產(chǎn)生2.69萬(wàn)臺(tái)廢棄彩色電視、1.16萬(wàn)臺(tái)洗衣機(jī)、0.37萬(wàn)臺(tái)空調(diào)、1.02萬(wàn)臺(tái)電冰箱。而到了2018年，會(huì)有5.51萬(wàn)臺(tái)廢棄彩色電視、3.44萬(wàn)臺(tái)洗衣機(jī)、3.81萬(wàn)臺(tái)空調(diào)、4.18萬(wàn)臺(tái)電冰箱。對(duì)于彩色電視、洗衣機(jī)和電冰箱來(lái)說(shuō)，進(jìn)入家庭較早，隨著時(shí)間的推移成為電子廢棄物回收的主要部分，2018年的產(chǎn)生量是2010年的3~4倍。而空調(diào)雖然進(jìn)入家庭較晚，但是隨著全球變暖等因素，空調(diào)也成為各個(gè)家庭不可或缺的產(chǎn)品之一，隨著空調(diào)市場(chǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，其廢棄總量和廢棄速度都會(huì)迅速增加。從表中可以看出雖然2010年空調(diào)廢棄產(chǎn)生量只有0.62萬(wàn)臺(tái)，但是到了2018年就達(dá)到了3.81萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)了6倍多。面對(duì)如此數(shù)量龐大的電子廢棄物，如果能及時(shí)回收處理，綿陽(yáng)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境將承受很大的壓力和負(fù)擔(dān)。另一方面，如果這些電子廢棄物能夠及時(shí)得到回收處理，會(huì)給綿陽(yáng)帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)收益，并且起到節(jié)約資源的目的。

4 結(jié) 論

電子廢棄物的回收處理在近幾年將成為綿陽(yáng)關(guān)注的問(wèn)題之一，對(duì)于電子廢棄物的回收處理也勢(shì)在必行。本文采用市場(chǎng)供給A模型對(duì)綿陽(yáng)市的電子廢棄物產(chǎn)生量進(jìn)行了科學(xué)的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果真實(shí)有效。政府可參考據(jù)此制定相關(guān)的預(yù)算，企業(yè)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行成本效益分析，并選取適宜的回收模式，對(duì)于回收主體和處理主體來(lái)說(shuō)，可參考制定成本預(yù)算、預(yù)測(cè)利潤(rùn)等等。

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