電子行業產污特征及產污量核算方法探討

黃秋鑫，孫秀敏，司菲斐，丑天姝，陳瓊，熊松松，武澤華，尚曉晨，劉曉純

(1.工業和信息化部電子第五研究所，環境與綠色發展中心，廣州 510610；2.中檢集團南方測試股份有限公司，深圳 518055)

電子行業是一個典型的離散型行業[1-2]，終端電子產品的生產制造可逐級分為材料生產、元器件生產、組件/零件生產和整機裝配，每一個階段又可進一步細分，可以說是離散型行業中最復雜的行業。隨著生產技術設備的集成化、自動化、信息化、智能化，越來越多的離散型行業企業中的部分工序也逐漸呈現流程型的特征。據國家數據庫統計，我國規模化電子相關行業企業數量已超過4萬家，產品在各行各業得到廣泛應用。因此，電子行業的綠色可持續發展也將有效帶動全行業的綠色可持續發展，其產排污狀況則是評估行業綠色發展的重要指標[3]。

第一次全國污染源普查中，產排污系數法是產排污量核算最重要的技術手段之一[4]，“四同”組合是產排污系數法研究的重要指標[5-6]。第二次全國污染源普查對系數法提出了“可拆分、可組合”的更高要求，總體上提出了以“產污系數”“污染處理效率”及“末端治理設施運行狀態”相結合的產排污量核算思路，將產污量和排污量核算分步進行，其中產污量核算是最基礎、最關鍵的核算過程。該核算要求及思路更符合電子行業等離散型行業的生產及產排污特征。第一次全國污染源普查產排污系數手冊[7]中，電子相關行業產排污系數涉及29個行業共82個產品類別，沒有專門的儀器儀表行業的產排污系數，且絕大多數無法滿足“可拆分、可組合”的要求；關于電子行業產排污核算方法的研究也鮮見報道。為解決電子行業產排污狀況不清、核算難度大等問題，有必要研究一套不確定性可控且適用于普查的產排污量核算方法[8]。

本文通過分析電子行業生產，梳理其重點產污類型、產污工段等產污特征，構建產污系數指標體系及計算方法，以取得一套適用性和應用性較強的產污量核算方法，為行業產污系數制定及污染源企業產污量核算提供參考，支撐全國工業污染源普查工作。

1 電子行業污染源產污特征分析

1.1 生產特征

根據國民經濟行業分類，電子行業涉及行業類別38、39、40三個大類，共計93個行業小類，主要產品終端包括電氣機械、計算機、電池、家用電器、燈具、儀器儀表等多種類型，各類細分產品超過1000種；生產所用的原輔材料類型超過150種，包括聚合物材料、金屬材料、玻纖材料、磁性材料、半導體材料、陶瓷、木材、有機溶劑、膠黏劑、阻焊劑、助焊劑、顯影劑、除銹劑、制冷劑、清洗劑、鍍液、油漆、油墨、蝕刻液、電解質、稀土材料、酸、堿、潤滑油、焊料等，按成分構成細分可達數千種；生產工藝則因原輔材料類型、產品特性、市場需求等而異，同時存在多種生產工藝類別，且其差異往往體現在制造水平和綠色環保水平上，常見且具備行業特征的生產工藝包括焊接、有機溶劑清洗、電鍍、化學鍍、蝕刻、棕化和塑料成型等。

此外，由于生產過程涉及的供應鏈級別多，受生態環境保護、經濟發展等主客觀因素影響，同一類型的電子產品生產呈現出一定的集中化現象。珠三角、長三角、環渤海以及中西部區域的電子信息產品生產企業占據了全國60%以上。

1.2 產污特征

1.2.1產污類型

根據行業生產原輔材料及工藝特點，電子行業產污類型包括廢水、廢氣和固體廢物3大類，不同的生產工藝的產污類型有所不同。此外，不同產品類型(行業小類)也呈現出一定的產污類型特征，按產品供應鏈層級，終端整機制造、部件/組件制造、元器件生產的產污類型數量依次遞增且污染物成分更加復雜，產污量也依次遞增。其中，廢水主要包括含重金屬、氰、有機物以及酸堿等廢水，主要污染物包括化學需氧量、氨氮、總磷、總氮、石油類、氰化物、氟化物、汞、鎘、鉛、鉻、砷、銅、鎳、錫、銀等；廢氣主要包括酸堿廢氣、有機廢氣、煙氣等，主要污染物包括顆粒物、揮發性有機物、氨、汞、鉛等；固體廢物主要包括感光材料，含重金屬、酸、堿、有機樹脂、氰化物、氟化物等多種危廢及一般固廢。印制電路板制造行業產污特征分析示例如圖1所示。

圖1 印制電路板制造行業產污特征分析示意圖Fig.1 Schematic diagram of pollutant production characteristics analysis for printed circuit board manufacturing

1.2.2污染源規模

根據行業產品的經濟價值高低，電子行業污染源規模呈現一定的不同。經濟價值高的整機終端產品以及印制電路板(PCB)、元器件等重要供應鏈產品普遍為規模化企業，產業鏈較為集中；存在大量的小型加工制造企業，包括一些小型工業園區內的企業，有一定的區域集中性；中小微型企業大多較為分散，生產及環境管理水平低下。

1.2.3產污相似性

雖然電子行業供應鏈層級多且復雜，但根據污染源類型、生產工藝及產污方式進行分析，其產污特征仍存在一定相似性。主要包括：

(1)整機、組件、零部件制造以組裝為主，涉及生產工藝為焊接、清洗、組件連接、安裝、標識、包裝等，產污相似度較高，一般不受產品及應用行業類型的影響。

(2)PCB制造一般根據PCB的類型有所不同，但同一類型的PCB生產過程相似度較高，一般不受產品規格型號及應用行業類型的影響。

>>我國規模化電子相關行業企業數量已超過4萬家，電子行業的綠色可持續發展也將有效帶動全行業的綠色可持續發展。

(3)元器件類型繁多，細分可達數十種，但同一大類型的元器件生產過程相似度較高，一般不受產品規格型號及應用行業類型的影響。

(4)電線電纜、光纖光纜是電子產品必不可少的重要組成，細分類型比較多，但應用于不同產品類型的主要生產工藝相似度較高，產污特征也較相似。

(5)電子行業絕大多數機械加工、涂裝等表面處理過程與其他行業相似，主要區別在于原輔材料類型及成分有所不同，而產污類型相似度較高。

2 污染源產污量核算過程解析

電子行業主要為離散型行業，也存在少部分混合型行業，其中某些生產環節也體現出流程型行業的特征，如PCB制造過程中，隨著生產技術水平的整體提升，部分電鍍、蝕刻、清洗等設備實現流程化、一體化，生產過程呈現流程型特征，而其他生產過程仍呈現為離散型特征。總體上，電子行業產污過程受到其離散特點的影響明顯，污染源產污量核算方法必然需要根據離散特點進行研究，以滿足電子行業各類污染源的核算需求，主要工段產污核算過程如下：

(1)將污染源企業的所有生產工序進行逐一解析，確認產生污染物的工序，即產污工序；

(2)將生產連續、產污相似的多個產污工序進行合并分析，形成產污工段，作為核算基本單元；

(3)對各個產污工段按統一的核算方法進行產污量核算，取得各污染物在各產污工段的產污量，將各產污工段的污染物產污量進行加和，取得污染源的總產污量。

3 產污量核算方法

3.1 研究思路

電子行業污染源產污量核算可依據產污系數法進行。通過選擇行業代表性污染源及產污工段，或構建模擬產污工段，分析產污影響因素，研究產污量及關鍵生產性指標的定量數學關系，制定一系列可拆分、可組合的行業個體產污系數，計算取得行業平均產污系數，并確定產污量核算數學模型及計算方法。

3.2 重點產污工段

根據產污特征分析，電子行業污染源產污量核算宜在不明顯降低核算針對性和準確性的前提下，盡量簡化核算過程，使核算方法更具適用性和應用性。本研究重點針對在本行業內環境影響較大、污染物產生量較大以及產生行業特征污染物的產污工段；對非電子行業特征產污工段不予重復研究；對相似度較高的產污工段進行合并研究。經研究梳理出行業重點產污工段及其產污類型如表1所示。

3.3 產污數據獲取

產污數據主要包括歷史監測數據、現場監測數據和模擬實驗檢測數據。歷史監測數據主要包括通過代表性污染源企業、生態環境部門、第三方機構等取得在線監測、自行監測[9]、清潔生產審核、竣工驗收、監督性監測等數據，長期、穩定的歷史監測數據應作為優先考慮的產污數據；當歷史監測數據有不足或缺失時，有針對性地制訂現場監測方案，取得現場監測數據作為產污數據；當監測數據無法真實代表污染物產生量時，如存在明顯無組織排放現象的揮發性有機物的產生量，應有針對性地制訂模擬產污模型實驗方案，取得模擬實驗數據作為產污數據。當以上三種數據都無法取得重要產污數據時，可以通過選擇相似污染源進行類比監測，以取得相似的產污數據。

3.4 數據質量控制

產污數據的質量控制重點考慮監測方法和質控方法兩個方面。監測數據應由具備資質的機構出具，污染源監測數據應在一段時期內有較好的穩定性，監測期間處于穩定的正常工況，且生產性數據完整；模擬模型實驗應盡量覆蓋實際生產工藝中與產污相關的參數，監測方法應參考現行的有關標準方法。質控數據應滿足有關標準要求，或與模擬模型相符的質控要求，數據偏差應合理可控。

表1 電子行業重點產污工段及產污類型

3.5 產污系數

3.5.1產污數據指標

根據產污主要影響因素，產污數據的主要指標應包括原輔材料、產品類型、生產工藝(工段)、污染物及產量。一般情況下，產污系數以污染物與單位產品或單位原輔料進行組合計算取得；其他指標則轉化為相關的校正因子，用于個體產污系數的類比校正。

3.5.2個體產污系數計算方法

當代表性污染源產污工段或模擬產污模型的污染物監測數據和生產性數據可直接獲得時，則通過確定污染物來源，直接計算取得個體產污系數。如果某一工段(產污節點)中某污染物的來源明確與某一原輔材料有直接關系，且該原輔材料的使用量或消耗量是可準確計量的，個體產污系數應通過該污染物的產生總量與該原輔材料使用量之比計算取得；當該污染物的來源無法明確關聯到某一原輔材料或存在多個不確定來源時，個體產污系數可通過該污染物的產生總量與產品產量計算取得。

3.5.3個體產污系數類比校正

當目標產污工段的產污數據需要通過類似工段進行類比調查取得時，可通過建立目標工段與類比工段間原輔材料使用量、產品產量、工藝指標等的數學關系，取得類比校正系數，再通過類似工段的產污系數與類比校正系數換算，取得目標產污工段的個體產污系數。

3.5.4平均產污系數計算方法

根據電子行業污染源特征，選擇使用算術平均值、加權平均值和中位值相結合的統計方法，以計算不同情況下產污工段的行業平均產污系數。

(1)當工段樣本間的產品、產量、工藝、規模均較相似，且個體產污系數相對(標準)偏差較小時(≤100%)，直接采用算術平均的方式，計算行業平均產污系數。

(2)當工段樣本間的產品、產量、工藝、規模存在較大、明顯的差異，且個體產污系數相對(標準)偏差較大時(>100%)，采用差異指標(如產品類型、規模大小、工藝先進性等)的加權平均的方式，計算行業平均產污系數。

(3)當工段樣本數量較大(n>20)時，且對上述兩種情況無法很好判斷時，可采用個體產污系數的中位值作為行業平均產污系數。

3.6 產污量核算方法

污染源企業某一污染物產污量為企業各產污工段該污染物產污量的總和，可通過各工段產污系數與生產性指標數據計算所得。當某一污染物的產污系數是基于某原輔材料使用量取得時，污染源企業的產污量為該原輔材料使用量與產污系數的乘積；當某一污染物的產污系數是基于某產品產量取得時，污染源企業的產污量為該產品產量與產污系數的乘積。

4 結論

通過分析電子行業污染源生產及產污特征，解析產污量的核算過程及方法要求，提出了電子行業產污系數研究思路，識別、分類、合并污染產生工序，取得重點產污工段清單；以產污工段為基本核算單元，通過選擇代表性污染源產污工段調查與監測或模擬產污模型的研究，取得產污量與關鍵生產性指標的數學關系指數——產污系數，形成了電子行業污染源企業產污量核算的產污系數法。該方法可有效指導典型電子行業企業的產污量核算、區域行業污染源產污量核算以及全國行業污染源產污量核算，該核算思路也可為其他離散型行業的產污量核算提供參考。由于產污系數法是在抽取代表性樣本研究的基礎上建立的，存在一定的不確定性因素，可能導致產污量核算結果的偏差，建議實際應用本法進行產污量核算時應對各項不確定性因素給予充分考慮，以減小核算偏差。