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(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(jì)分析預(yù)測、企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了預(yù)測,取得了令人滿意的結(jié)果。
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(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定,見表1[2]。
國家環(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(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)國家電子廢物名錄納入電子廢物管理的物品、物質(zhì)?!?/p>
表1 《巴塞爾公約》中對電子廢物的分類
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(jì)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(jī)、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(yùn)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(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(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)營戰(zhàn)略之外,對這些產(chǎn)品沿反向供應(yīng)鏈的收集、運(yùn)輸和再制造(即逆向物流)活動沒有引起足夠的重視。日前政府的一紙 “補(bǔ)貼令”又將加劇電子產(chǎn)品報廢高峰期的到來??紤]到我國的實(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),因此對電子廢棄物產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測就顯得尤為重要。
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(yù)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(diǎn)城市。綿陽工業(yè)基礎(chǔ)堅實(shí),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(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。
市場供給A模型[5]。該模型是對市場供給模型的改進(jìn),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(shí)際使用年數(shù)
斯坦福模型[5]。該模型采用某時間段內(nèi)進(jìn)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(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(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。
本文擬對綿陽市的彩色電視、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)4類產(chǎn)品進(jìn)行估算。根據(jù)中國家用電器研究所專家估計,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)的使用壽命稍長一點(diǎn),約在10年左右??紤]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(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(jī)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(jī)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(jìn)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(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
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(jī)、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(jī)、3.81萬臺空調(diào)、4.18萬臺電冰箱。對于彩色電視、洗衣機(jī)和電冰箱來說,進(jìn)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(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(jìn)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(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得到回收處理,會給綿陽帶來不小的經(jīng)濟(jì)收益,并且起到節(jié)約資源的目的。
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(jìn)行了科學(xué)的預(yù)測,預(yù)測結(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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