論減少塑料廢物對環境的影響

姚梓琦

（華北電力大學，河北 保定 071000）

自20世紀50年代以來，由于塑料的用途多種多樣，如食品包裝、醫療器械和建筑等，塑料制造業呈指數級增長。雖然有顯著的好處，但由塑料產量增加導致相關的負面影響令人擔憂[1]。塑料制品不易分解，難以處理，不僅對環境產生視覺方面的污染，而且還會使土壤環境惡化，嚴重影響農作物的生長，若把廢塑料直接進行焚燒處理，將給環境造成嚴重的二次污染等。因此，要解決塑料廢棄物問題，必須減緩塑料生產的流程，提高塑料廢棄物的管理水平。

1 模型的建立與求解

該模型從政策實施，科技發展水平，社會影響等角度定義了10個三級指標，并將其納入塑料廢物消減指標中。

（1）政策實施

限塑令使用年限X1. 禁塑令使用年限X2. 垃圾分類年限X3.

（2）科技發展水平

研究人員數量（每百萬人）X4.研發支出（占GDP的比例）X5.高科技出口（現價美元）X6.科技期刊文章數量X7.

（3）社會影響

義務教育年限Xa. 教育支出（占GNI百分比）X9. 人口總數X10.

利用以上定義的評價指標，我們要進一步確定三級指標的權重，從而得到二級指標的線性組合。由于各指標之間屬性和量綱都不同，無法直接用作建模數據，我們將對這些指標數據進行標準化處理，使得各變量在變換之后的最優值為1，最差值為0。評價指標為X1,X2,X3,……Xm,其中Xi={xi1,xi2,… ,xin}，m和n為所選取的評價指標和國家的數量[2]。其中m=10，n=17

對于效益型指標，標準化的變換公式為:

對于成本型指標，標準化的變換公式為：

其中yij是各國各種評價指標的標準值。max(xij)為指標系列中的最大值；min(xij)為指標系列中的最小值。

（4）熵權法

經過標準化，我們成功地用替代了xij來反映一個國家的塑料廢物消減指數[3]。然后我們介紹：

根據信息論中關于自我信息和熵的概念，我們可以計算出各個評價指標的信息熵Ei，因此我們可以獲得：

在信息熵的基礎上，進一步計算我們之前定義的各個評價指標的權重：

進而得出三個綜合評價指標：政策實施指數，科技發展指數和社會影響指數，下文它們將分別縮寫為PII，TDI，SII。根據計算出的權重我們可以獲得：

（5）變異系數法

在得到上述三個指標的基礎上，應該使用變異系數法對這三個指標進行加權，并將其合并為一個綜合指標。因此，我們將簡要介紹變異系數法的應用[4]。

變異系數法（VCM）利用各項指標所包含的信息，通過計算得到各指標的權重，是一種客觀賦權的方法。

由于受到不同維度的影響，很難直接對指標進行比較，因此需要利用各指標的變異系數來衡量各指標的差異程度。則差異系數公式可以表示為：

通過這種方法，我們可以在沒有任何主觀印象的情況下獲得各個指標的權重。在獲得指標權重后，我們可以推導出塑料廢物消減指標

其中12個評價指標和3個綜合指標的權重值如下圖1所示

圖1 各指標及其權重

從圖中可看出，二級指標中科技發展水平所占權重最大，是最重要的影響因素。在三級指標中，從科技發展方面來看研發支出最為重要；而從社會影響和政策實施的角度看，人口數量和垃圾分類似乎更重要。這些指標確實對一個國家的一次性塑料垃圾消減產生了巨大的影響。

根據PII，TDI，SII，PWRI。這四個綜合指數，我們從四個方面將世界各國劃分為三類：惡劣，安全，優秀。我們使用的方法是k-means聚類算法。k-means聚類算法的目的是將n個觀測值劃分為k個簇。它的目的是最小化到排序中心 ()D k的距離之和：

其中ix為第k簇Ck的觀測值。

劃分國家的指數值越高，環境水平就越好。一旦計算出PII，TDI，SII，PWRI的值，我們就可以確定一個國家的廢物消減分類標準。

經計算，我們將PWRI=2.94定義為全球廢物可達到的最低水平。

2 各級指標權重塑料廢物對環境的影響

當全球廢物達到最低水平時，必然會對我們生活的方方面面都產生巨大的影響。大多數塑料的耐磨品質意味著塑料物品可能需要數百年才能降解，所以對環境有很大影響，當塑料廢品水平降到最低時，可以有效改善環境問題。如今塑料工業區附近的農田含量超出了安全值，危害人類健康，因此塑料工業的優化有利于加強食品安全工程，提高人民生活水平。塑料廢品的減少或者取消將導致國內回收塑料的價格上升，帶動整個原料行業的上升。成本上升使企業更關注技術進步和科技創新。環境治理使企業更關注清潔生產[5-6]。為更好的生存與發展，塑料制品行業將逐漸規范化，更加關注產品的綠色化，加快產品轉型升級步伐。國家要求快遞包裝袋采用生物降解塑料，一系列在自然條件下可完全降解的環保材料如生物基可降解塑料等，將會迎來良好的發展機遇。