綿陽市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測與分析

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 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21世紀(jì)亟待解決的問題。電子廢棄物產(chǎn)生量的準(zhǔn)確預(yù)測是實現(xiàn)電子廢棄物有效管理的基礎(chǔ)和前提，科學(xué)預(yù)測電子廢棄物產(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)。

進入20世紀(jì)70年代以后，隨著計算技術(shù)、創(chuàng)新科技的廣泛使用、數(shù)學(xué)模型的日益成熟，預(yù)測技術(shù)也趨于成熟。各種各樣的預(yù)測方法，包括回歸分析、時間序列模型方法、投入產(chǎn)出法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，均已廣泛地應(yīng)用于證券市場分析、國民經(jīng)濟分析預(yù)測、企業(yè)經(jīng)濟效益分析等各個方面，預(yù)測作為決策的依據(jù)，其重要性越來越為人們所關(guān)注。本文利用市場供給A模型預(yù)測方法對綿陽市電子廢棄物產(chǎn)生量進行了預(yù)測，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)其來源，可以分為兩類：第一類是指經(jīng)過使用而報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)過程中產(chǎn)生的廢次品、邊角料以及所用各類材料的報廢品等廢棄物[1]。在 《巴塞爾公約》文件中電子廢棄物指電子電器廢物，并對電子電器廢物的分類進行了詳細(xì)規(guī)定，見表1[2]。

國家環(huán)境保護總局制定的 《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)及維修過程中產(chǎn)生的報廢品；舊產(chǎn)品或設(shè)備翻新、在使用過程產(chǎn)生的報廢品；消費者廢棄的產(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》中對電子廢物的分類

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀

目前，電子廢棄物已經(jīng)對各國環(huán)境構(gòu)成了很大威脅。美國、日本和歐盟等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)建立了相應(yīng)的回收體系。在德國，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、社會專業(yè)回收處理公司、專業(yè)危險廢物回收公司等[3]。在美國，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]。

中國作為一個發(fā)展中國家，對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)保意識淡泊，缺乏有效的環(huán)境管理措施和社會監(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)濟利益，不惜以犧牲環(huán)境為代價，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算機、電子設(shè)備及其它電子廢棄物規(guī)定為危險廢物，電子產(chǎn)品制造材料成分復(fù)雜，其對環(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，已成為我國增長速度最快的城市固體廢物種類之一。電子廢棄物中蘊涵著巨大的物質(zhì)資源和人類勞動，在利益 （主要是金屬資源）驅(qū)動下，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題也隨之成為世界各國面臨的重大環(huán)境管理問題。電子廢棄物的回收是一個非常復(fù)雜的問題，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，以便于后續(xù)工作的順利開展。

長期以來，電子產(chǎn)品生產(chǎn)商為了迎合市場發(fā)展和競爭需求，將企業(yè)的重點集中在產(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)營戰(zhàn)略之外，對這些產(chǎn)品沿反向供應(yīng)鏈的收集、運輸和再制造（即逆向物流）活動沒有引起足夠的重視。日前政府的一紙 “補貼令”又將加劇電子產(chǎn)品報廢高峰期的到來。考慮到我國的實際情況，如何實現(xiàn)廢棄電子產(chǎn)品的合理、經(jīng)濟、高效的再利用成為新的發(fā)展契機，因此對電子廢棄物產(chǎn)量進行預(yù)測就顯得尤為重要。

3 綿陽市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測

3.1 綿陽市概況

綿陽是四川省區(qū)域中心城市、四川省第二大城市，幅員面積2萬平方公里，轄9個縣市區(qū)，總?cè)丝?40萬，城市建城區(qū)面積113.4平方公里，城區(qū)總?cè)丝?10萬。素有 “西部硅谷”美譽的綿陽，是我國重要的國防科研和電子工業(yè)生產(chǎn)基地、國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)中國唯一的科技城、全國首批 “三網(wǎng)融合”試點城市。綿陽工業(yè)基礎(chǔ)堅實，產(chǎn)業(yè)體系完備，是國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)有長虹、九洲、攀長鋼、新華等大中型骨干企業(yè)50余家，長虹、雙馬、湖山、利爾化學(xué)、富臨運業(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)測模型

市場供給A模型[5]。該模型是對市場供給模型的改進，由于電子產(chǎn)品使用壽命結(jié)束后沒有達(dá)到平均壽命，而是圍繞平均壽命前后分布的。因此，市場供給A模型對產(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）的研究報告表明，產(chǎn)品的壽命期圍繞平均壽命呈正態(tài)分布。市場供給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)品過了i年之后廢棄的百分比

i——電子產(chǎn)品實際使用年數(shù)

斯坦福模型[5]。該模型采用某時間段內(nèi)進入社會的銷售量和該時間段內(nèi)社會保有量的變化來計算電子廢物的產(chǎn)生量。其計算方法與市場供給A模型類似，不同之處在于市場供給A模型中的Pi是定值，即i年前銷售的電子產(chǎn)品過了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)活動過程為基礎(chǔ)，具有較強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，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)測方法具有原理簡單、所需樣本少、計算方便、預(yù)測精度高和可檢驗性強等優(yōu)點，是一種就數(shù)找數(shù)的現(xiàn)實規(guī)律的途徑，實質(zhì)上是將無規(guī)律的原始數(shù)據(jù)進行累加生成 （r-AGO），得到規(guī)律性較強的生成數(shù)列后重新建模；由生成模型得到的數(shù)據(jù)再通過累減生成 （r-IAGO）得到還原模型，再由還原模型得到預(yù)測模型。在缺少部分?jǐn)?shù)據(jù)時，灰色系統(tǒng)預(yù)測模型是作為電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測的一種有效的模型。

3.3 綿陽市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測

本文擬對綿陽市的彩色電視、電冰箱、空調(diào)、洗衣機4類產(chǎn)品進行估算。根據(jù)中國家用電器研究所專家估計，電視機的使用壽命大約7～8年，冰箱、洗衣機的使用壽命大約是8～10年，空調(diào)機的使用壽命稍長一點，約在10年左右。考慮綿陽地處我國西部，農(nóng)村人口大于城市人口，對于前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，即使有隨著消費水平的提高提前廢棄或者由于消費習(xí)慣因素家電被閑置起來的情況很常見，產(chǎn)品壽命期也圍繞平均壽命呈正態(tài)分布。所以對這4類電子產(chǎn)品本文擬采用市場供給A模型預(yù)測，通過對綿陽家庭的隨機調(diào)查，再加上專家對電子產(chǎn)品壽命的估計，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；洗衣機的保有壽命為8～14年，平均壽命為11年。

通過查閱綿陽市統(tǒng)計局及綿陽年鑒得到綿陽市各電子產(chǎn)品的年銷售量，見表3[8]。

表3 綿陽市各類電子產(chǎn)品銷售量 單位：萬臺

市場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)通過標(biāo)準(zhǔn)化，從而進行查表得到電子產(chǎn)品的壽命期分布比例，見表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)品過了i年之后廢棄的百分比

i——電子產(chǎn)品實際使用年數(shù)

將表3和表4當(dāng)中數(shù)據(jù)代入，得到綿陽市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測結(jié)果，見表5。

表5 綿陽市各類電子產(chǎn)品廢棄量預(yù)測 單位：萬臺

3.4 預(yù)測結(jié)果分析

從預(yù)測結(jié)果可以看出，綿陽的電子廢棄物產(chǎn)生量一直呈現(xiàn)出增長趨勢，2010將產(chǎn)生2.69萬臺廢棄彩色電視、1.16萬臺洗衣機、0.37萬臺空調(diào)、1.02萬臺電冰箱。而到了2018年，會有5.51萬臺廢棄彩色電視、3.44萬臺洗衣機、3.81萬臺空調(diào)、4.18萬臺電冰箱。對于彩色電視、洗衣機和電冰箱來說，進入家庭較早，隨著時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)雖然進入家庭較晚，但是隨著全球變暖等因素，空調(diào)也成為各個家庭不可或缺的產(chǎn)品之一，隨著空調(diào)市場的發(fā)展和技術(shù)的進步，其廢棄總量和廢棄速度都會迅速增加。從表中可以看出雖然2010年空調(diào)廢棄產(chǎn)生量只有0.62萬臺，但是到了2018年就達(dá)到了3.81萬臺，增長了6倍多。面對如此數(shù)量龐大的電子廢棄物，如果能及時回收處理，綿陽的經(jīng)濟和環(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得到回收處理，會給綿陽帶來不小的經(jīng)濟收益，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關(guān)注的問題之一，對于電子廢棄物的回收處理也勢在必行。本文采用市場供給A模型對綿陽市的電子廢棄物產(chǎn)生量進行了科學(xué)的預(yù)測，預(yù)測結(jié)果真實有效。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)進行成本效益分析，并選取適宜的回收模式，對于回收主體和處理主體來說，可參考制定成本預(yù)算、預(yù)測利潤等等。

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