外賣對(duì)環(huán)境長期影響的評(píng)估模型及處理方式優(yōu)化調(diào)研報(bào)告

孫士博

（山東省聊城市第一中學(xué)，山東 聊城 252000）

自外賣興起以來，多種外賣平臺(tái)逐漸滲入人們生活的方方面面。美團(tuán)外賣、餓了么、百度外賣三家知名外賣平臺(tái)日訂單量共計(jì)在700萬單左右。按照每單外賣用一個(gè)塑料袋，每個(gè)塑料袋0.06 m3計(jì)算，大約15 d所用的塑料袋即可覆蓋整個(gè)西湖。不得不說，外賣垃圾帶來的環(huán)境問題越來越成為令人矚目的焦點(diǎn)問題。一方面，因?yàn)榛厥諆r(jià)格低；另一方面，相關(guān)各方責(zé)任不明確。如果這種糟糕情況不能有效改善，將會(huì)毀滅下一代的生存環(huán)境，危及整個(gè)地球的未來生態(tài)。如果人們能夠深入分析外賣所帶來垃圾的情況，積極探索處理方法，整合社會(huì)各界力量，就一定能破解這一困境。

1 存在問題與分析

1.1 存在問題

1.1.1 問題1

在所選定的區(qū)域內(nèi)，采用合適的指標(biāo)對(duì)外賣帶來的固體廢棄物進(jìn)行分類，然后運(yùn)用差分模型得到固體廢棄物的長期變化趨勢。

1.1.2 問題2

探究各類固體廢棄物目前被處理的情況，并建立收益線性規(guī)劃獲得更優(yōu)化可行的處理方案。

1.1.3 問題3

借助一些機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，結(jié)合調(diào)查問卷所搜集的數(shù)據(jù)，定量探究外賣產(chǎn)生的固體廢棄物與居住人群特點(diǎn)之間的關(guān)系；尋找各類指標(biāo)作為解釋變量建立累積Logistic回歸模型，找出其中關(guān)系。

1.2 問題分析

1.2.1 問題1分析

目前，生活垃圾大量填埋將使得土地資源變得尤為稀缺，每年被非填埋處理的外賣垃圾數(shù)量將跟不上新產(chǎn)生的外賣垃圾數(shù)量，使得存在于土地里的垃圾量不斷積累。所以，在計(jì)算出每年新產(chǎn)生的外賣垃圾量后，通過累計(jì)和計(jì)算出存在的積累量，人們就能預(yù)測未來幾年的外賣垃圾存在量的發(fā)展趨勢，從而計(jì)算出每一類外賣垃圾的預(yù)測數(shù)量。

1.2.2 問題2分析

問題2要解決的是調(diào)研并定量分析各類固體廢棄物被處理的情況，然后分析研究更優(yōu)化可行的處理方案?！吨袊y(tǒng)計(jì)年鑒2017》顯示，2016年的無害化生活垃圾處理量為19 673.8萬t，其中衛(wèi)生填埋量為11 866.4萬t，約占總量的60.3%；焚燒處理量為7 378.4萬t，約占總量的37.5%[1]。當(dāng)下的固體廢棄物處理模式不但存在占地面積廣、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，而且在土地資源緊張和人們對(duì)污染意識(shí)不斷加強(qiáng)等背景下，舊有模式將很難繼續(xù)下去，所以要對(duì)垃圾的處理模式進(jìn)行優(yōu)化。這時(shí)的優(yōu)化不僅體現(xiàn)在成本最小這一方面，也體現(xiàn)在處理方式更加適應(yīng)于可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

1.2.3 問題3分析

問題3要求人們定量研究外賣產(chǎn)生的固體廢棄物與居住人群特點(diǎn)之間的關(guān)系。居住人群的性別、年齡、受教育水平、職業(yè)和月收入水平等特點(diǎn)都對(duì)外賣產(chǎn)生的固體廢棄物數(shù)量有影響。資料顯示，訂外賣的人主要是年齡在20～40歲的白領(lǐng)和學(xué)生，他們沒有時(shí)間做飯，且經(jīng)濟(jì)情況比較可觀，為了追求方便快捷，經(jīng)常訂外賣。針對(duì)居住人群的特點(diǎn)，結(jié)合調(diào)查問卷中的問題，人們可以建立回歸模型。

2 模型的建立與求解

2.1 外賣垃圾存在量模型的建立

問題1要解決的是在選定的研究區(qū)域內(nèi)，分類估算外賣所帶來的固體廢棄物的數(shù)量。自外賣成為人們生活必不可少的一部分后，每日都不斷產(chǎn)生大量外賣垃圾，目前外賣垃圾大多采用填埋處理方式，然而垃圾被填滿不僅占地規(guī)模龐大，也會(huì)污染環(huán)境。外賣行業(yè)興起于2008年，其固體廢物產(chǎn)生量在長期看來符合Logistic模型，但是鑒于外賣行業(yè)屬于新興行業(yè)，近些年來其固體廢棄物數(shù)量將與外賣行業(yè)發(fā)展趨勢相一致，呈指數(shù)型增長態(tài)勢[2]。所以，短期內(nèi)第t年外賣所帶來的固體廢棄物得數(shù)量為：

式中，f（0）為初始年份外賣所帶來的固體廢棄物數(shù)量，其為所研究小區(qū)當(dāng)年外賣的固體廢棄物產(chǎn)生量；r為最近幾年外賣固體廢棄物的增長率；t為第t年，取值為正整數(shù)。

所以，外賣垃圾的存在量為：

式中，α為被填埋的外賣垃圾占外賣垃圾總量的比例。《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2017》顯示，2016年衛(wèi)生填埋量占總垃圾清運(yùn)量的60.3%（此處近似代替為被填埋的外賣垃圾占外賣垃圾總量的比例α），則外賣垃圾最終存在量為每一年被填埋量的總和[2]。

2.2 外賣垃圾存在量模型的求解

分析結(jié)果顯示，調(diào)查問卷中430份為有效問卷，假設(shè)該研究范圍是一個(gè)3 000人的小區(qū)，根據(jù)調(diào)查問卷中相關(guān)問題的數(shù)據(jù)，可以近似歸總出各類外賣垃圾的數(shù)量，結(jié)合各類垃圾的單個(gè)數(shù)量，計(jì)算出一周每一類外賣垃圾的總重量為24 102.64 g，若該值為每人每周平均產(chǎn)生的外賣垃圾量，則一年內(nèi)該小區(qū)的外賣垃圾量為8 553.5 kg，即f（0）約為8.6 t。又假設(shè)外賣垃圾的增長率為15%，則第t年外賣垃圾量f（t）和外賣垃圾存量分別為：

利用MATLAB進(jìn)行擬合并進(jìn)行預(yù)測，得到未來10年內(nèi)外賣垃圾總量的預(yù)測圖，如圖1所示。

在增長率不變的條件下，根據(jù)圖1，人們可以預(yù)見該小區(qū)未來10年內(nèi)的外賣垃圾總存在量。如果不加以控制，該小區(qū)外賣垃圾量將在10年后達(dá)到105.29 t。

圖1 外賣垃圾量預(yù)測

表1 所調(diào)研城市生活垃圾占比

根據(jù)聊城市生活垃圾占比數(shù)據(jù)（見表1），人們用生活垃圾中各成分的占比近似代替外賣垃圾各成分的占比，可以得到2017年該小區(qū)的廚余垃圾約為3.06 t、紙盒約為1.08 t、塑料約為1.04 t、木竹約為0.7 t。而10年后，廚余垃圾將約為62.12 t、紙盒約為21.9 t、塑料約為21.06 t、木竹約占14.21 t。由此可以看出，不加控制下的外賣垃圾存在量將呈爆炸式增長，而地球上的可供垃圾填埋的面積卻非常有限，如果按照現(xiàn)有模式處理垃圾，幾年內(nèi)將用完所有可用來填埋垃圾的土地。所以，采用更加優(yōu)化的垃圾處理方式是非常必要的，更加優(yōu)化不僅僅指處理成本上的優(yōu)化，更需要考慮到占地面積和對(duì)環(huán)境污染等因素，這也就是接下來要解決的問題。

2.3 外賣垃圾產(chǎn)生量長期模型的優(yōu)化

2.3.1 外賣垃圾產(chǎn)生量長期模型的建立

外賣行業(yè)為新興行業(yè)，所以上文建立了增長率r不變的指數(shù)增長模型，但是就長期來看，外賣垃圾增長率不斷減緩，即增長率將隨著外賣垃圾量不斷增加而逐漸減小。所以，增長率r是一個(gè)減函數(shù)，所以人們可以建立外賣垃圾量的Logistic阻滯增長模型。原因在于：阻滯增長模型考慮自然資源、環(huán)境條件等因素對(duì)垃圾增長的阻滯作用，是對(duì)指數(shù)增長模型的基本假設(shè)進(jìn)行修改后得到的。而阻滯作用體現(xiàn)在對(duì)垃圾增長率r的影響上，使得r隨著外賣垃圾數(shù)量f（t）的增加而下降。若將r表示為f的函數(shù)r（f），于是有：

2.3.2 外賣垃圾產(chǎn)生量長期模型的求解

人們可以用2008-2017年中國國家統(tǒng)計(jì)年鑒中的生活垃圾清運(yùn)量數(shù)據(jù)來近似代替外賣垃圾垃圾量來對(duì)垃圾量進(jìn)行研究，通過MATLAB擬合得到相關(guān)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 垃圾清運(yùn)量的logistc模型擬合圖

通過垃圾清運(yùn)量logistic模型的擬合圖，人們可以看出，垃圾總量由于增長率不斷下降呈現(xiàn)大致S型曲線，由此可以預(yù)測外賣垃圾近些年來雖然呈指數(shù)型發(fā)展，但是最終將符合logistic的阻滯增長模型。

2.4 垃圾處理收益模型的概述及各處理方式成本

目前，固體廢棄物主要有以下幾種處理方式：衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥和回收。固體廢棄物分為廚余垃圾、紙質(zhì)垃圾、塑料垃圾和木竹垃圾四類。若想垃圾處理方式變得更為優(yōu)化，新興方法無疑必不可少。

值得一提的新方法有濕垃圾生物處理和垃圾焚燒發(fā)電。生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的有機(jī)物，從而達(dá)到無害化和綜合利用的目的。固體廢棄物經(jīng)過生物處理，在容積、形態(tài)、組成等方面均發(fā)生重大變化，因而便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、利用和處置。生物處理方法包括好氧處理、厭氧處理、兼性厭氧處理。與化學(xué)處理方法相比，生物處理比較經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用普遍，但所需時(shí)間較長，處理效率有時(shí)不夠穩(wěn)定。資料顯示，好氧堆肥一般露天進(jìn)行，占地面積較大，成肥時(shí)間冬季需1個(gè)月，夏季約半個(gè)月。所以，本文選取成肥時(shí)間為3/4個(gè)月。垃圾焚燒發(fā)電伴隨垃圾焚燒而產(chǎn)生，卻能夠在舊有模式上產(chǎn)生額外收益。

建立垃圾處理的效益方程，需知各種處理方式的成本和收益，參考《深圳市生活垃圾處理工作志愿者調(diào)研筆記（2015年）》，本文對(duì)各種垃圾處理方式的收益進(jìn)行計(jì)算[3]。

（1）衛(wèi)生填埋成本。衛(wèi)生填埋成本=運(yùn)行成本+投資成本=60x+25x=85x（元）。

（2）焚燒成本。目前，深圳市垃圾焚燒廠的垃圾處理費(fèi)支付標(biāo)準(zhǔn)自80～120元/t垃圾，同時(shí)考慮到隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，未來垃圾處理費(fèi)的支付標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)進(jìn)一步提高，因此未來的垃圾處理費(fèi)支付標(biāo)準(zhǔn)暫按180元/t垃圾考慮，所以焚燒處理x噸垃圾的焚燒成本為180x；垃圾焚燒后產(chǎn)生的灰渣體積僅為原來的10%～15%，這里取12.5%進(jìn)行計(jì)算，所以焚燒處理x噸垃圾的填埋處理成本為：x÷0.8×0.125×60=9.375x元。

垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英對(duì)人危害較大，因此每焚燒1 t垃圾都有相關(guān)社會(huì)補(bǔ)貼?？紤]到二噁英對(duì)人的影響，假設(shè)焚燒補(bǔ)貼與人口相關(guān)。《北京市城市生活垃圾焚燒成本評(píng)估報(bào)告》中，2014年北京市焚燒1 t垃圾補(bǔ)貼1 088.94元，從國家統(tǒng)計(jì)局查詢到北京2014年人口13 334 000人，假設(shè)此小區(qū)有3 000名常住居民，計(jì)算該小區(qū)焚燒補(bǔ)貼，可得每焚燒1 t垃圾，該小區(qū)約補(bǔ)貼0.245元。

綜上，焚燒成本=處理成本+投資成本+補(bǔ)貼費(fèi)用189.62x元。

（3）生物處理成本。濕垃圾生物處理成本為150元/t，則x噸濕垃圾生物處理成本為150x元。

（4）焚燒發(fā)電收益。1 t垃圾燃燒的平均發(fā)電量為：1 881.771 kg×98%×99%/5=365.14 kW·h，當(dāng)下聊城市的電費(fèi)為0.55元/（kW·h），所以x噸垃圾的產(chǎn)電收益為200.827x元。

2.5 垃圾處理收益模型的建立與求解

收益L為收入減去成本，考慮到各方式的處理對(duì)環(huán)境的影響，人們可以給各種處理方式加上權(quán)重，權(quán)重的大小表示各處理方式對(duì)環(huán)境的影響程度。在上述四類廢棄物中，廚余垃圾可以采用填埋、焚燒、濕垃圾生物處理和焚燒發(fā)電4種處理方式。而其他三類垃圾只可采用填埋、焚燒和發(fā)電3種處理方式。就廚余廢棄物這一類，設(shè)置x1為衛(wèi)生填埋的數(shù)量、x2為焚燒的數(shù)量、x3為生物處理的數(shù)量和x4為焚燒發(fā)電的數(shù)量，則對(duì)廚余廢棄物建立的線性優(yōu)化模型為：

對(duì)于其他三類廢棄物，設(shè)置x1為衛(wèi)生填埋的數(shù)量、x2為焚燒的數(shù)量、x3為焚燒發(fā)電的數(shù)量，則紙質(zhì)廢棄物的線性優(yōu)化模型為：

塑料廢棄物和木竹的線性優(yōu)化模型形式同紙質(zhì)廢棄物一致，最終求得的結(jié)果如表2所示。

表2 垃圾處理收益模型結(jié)果

2.6 累積Logistic回歸模型的建立

問題3要求人們定量研究外賣產(chǎn)生的固體廢棄物與居住人群特點(diǎn)之間的關(guān)系。對(duì)于研究區(qū)域人群的特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)置的調(diào)查問卷，筆者選取調(diào)查對(duì)象的性別、年齡、受教育程度、職業(yè)和月收入水平五個(gè)解釋變量來研究對(duì)外賣固體廢棄物的影響。而調(diào)查問卷沒有直接表現(xiàn)外賣固體廢棄物數(shù)量的問題，所以筆者用每周定外賣次數(shù)來代替描述外賣產(chǎn)生的固體廢棄物數(shù)量。由于自變量性別、年齡、受教育程度、職業(yè)、月收入水平和因變量每周定外賣次數(shù)是調(diào)查問卷中的數(shù)據(jù)，都是分類變量，所以借助SPSS建立有序回歸即累積Logistic回歸（Logistic回歸又稱Logistic回歸分析，是一種廣義的線性回歸分析模型，其自變量是分類變量，可以是二分類變量，也可以是多分類變量）模型，如下：

每周的外賣次數(shù)為分類變量，在SPSS中的設(shè)置如圖3所示。

圖3 SPSS外賣次數(shù)值標(biāo)簽

而在建立累積Logistic回歸模型時(shí)，筆者將不訂外賣設(shè)置為0，其他選項(xiàng)設(shè)定的值與值標(biāo)簽相同，則j的取值為 j=1，2，3，4。

2.7 累積Logistic回歸模型的求解

將“調(diào)查問卷統(tǒng)計(jì)表”中有關(guān)問卷的第1題、第2題、第3題、第4題、第5題和第7題的數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS中，設(shè)定好變量類型和值標(biāo)簽，做累積Logistic回歸，獲得結(jié)果[4]?？梢钥闯觯詣e、受教育程度和職業(yè)對(duì)訂外賣次數(shù)的影響不顯著，所以在建立的累積Logistic回歸模型中除去這三個(gè)解釋變量。

除去上述三個(gè)解釋變量后，再次用SPSS建立累積Logistic回歸模型，獲得回歸參數(shù)估計(jì)值輸出表，可以看出大多數(shù)參數(shù)的P值都小于0.2，可以大致認(rèn)為參數(shù)檢驗(yàn)是顯著的。然后比對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果，P值為0.014＜0.05，所以在顯著性為0.05的情況下人們可以認(rèn)為至少有一個(gè)變量的偏回歸系數(shù)不為零，也就是說模型的偏回歸檢驗(yàn)結(jié)果是顯著的。所以，可作出現(xiàn)有解釋變量年齡和月收入水平對(duì)被解釋變量每周訂外賣的次數(shù)的累積Logistic回歸模型，由于被解釋變量是分五類的變量，所以可得四個(gè)模型，如下：

綜上，居住人群的年齡和收入水平影響外賣的固體廢棄物產(chǎn)生量。由所建模型可知，年齡18～25歲的居民和月收入在3 500～5 000元的居民訂外賣次數(shù)較多，而產(chǎn)生的外賣固體廢棄物數(shù)量也最多。

3 結(jié)論

對(duì)問題進(jìn)行分析建模與求解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聊城市調(diào)查小區(qū)的外賣固體廢棄物產(chǎn)生數(shù)量呈指數(shù)形式增長，如不及時(shí)實(shí)施措施，將會(huì)對(duì)未來產(chǎn)生嚴(yán)重影響。目前，聊城市大多數(shù)居民缺乏外賣固體廢棄物分類處理意識(shí)，不了解垃圾的環(huán)保處理方式；固體廢棄物需要分類處理，廚余固體廢棄物應(yīng)盡量采用生物處理方式，其他干垃圾盡量采用焚燒處理，并且焚燒產(chǎn)生的熱量可以用于發(fā)電；居住人群的年齡和月收入水平會(huì)影響外賣訂單次數(shù)，進(jìn)而影響外賣的固體廢棄物產(chǎn)生量[5]。

外賣的產(chǎn)生方便了居民，其飛速發(fā)展卻帶來嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題。因此，各社區(qū)要加強(qiáng)對(duì)垃圾處理教育，積極宣傳垃圾的分類處理優(yōu)點(diǎn)，加強(qiáng)教育，增強(qiáng)居民垃圾分類處理意識(shí)；優(yōu)化垃圾處理技術(shù)，對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理，采用“干垃圾焚燒+濕垃圾生物處理”的垃圾處理模式；相關(guān)部門可以借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，如日本、韓國的垃圾處理強(qiáng)制措施；國家可以出臺(tái)優(yōu)惠稅收政策，鼓勵(lì)外賣餐盒生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)保易降解的可回收餐盒，這樣可以減輕企業(yè)生產(chǎn)成本，刺激企業(yè)生產(chǎn)環(huán)保餐盒。