姚梓琦

（華北電力大學(xué)，河北 保定 071000）

自20世紀(jì)50年代以來，由于塑料的用途多種多樣，如食品包裝、醫(yī)療器械和建筑等，塑料制造業(yè)呈指數(shù)級增長。雖然有顯著的好處，但由塑料產(chǎn)量增加導(dǎo)致相關(guān)的負(fù)面影響令人擔(dān)憂[1]。塑料制品不易分解，難以處理，不僅對環(huán)境產(chǎn)生視覺方面的污染，而且還會使土壤環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長，若把廢塑料直接進(jìn)行焚燒處理，將給環(huán)境造成嚴(yán)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(chǎn)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(shí)施，科技發(fā)展水平，社會影響等角度定義了10個三級指標(biāo)，并將其納入塑料廢物消減指標(biāo)中。

（1）政策實(shí)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(fā)展水平

研究人員數(shù)量（每百萬人）X4.研發(fā)支出（占GDP的比例）X5.高科技出口（現(xiàn)價美元）X6.科技期刊文章數(shù)量X7.

（3）社會影響

義務(wù)教育年限Xa. 教育支出（占GNI百分比）X9. 人口總數(shù)X10.

利用以上定義的評價指標(biāo)，我們要進(jìn)一步確定三級指標(biāo)的權(quán)重，從而得到二級指標(biāo)的線性組合。由于各指標(biāo)之間屬性和量綱都不同，無法直接用作建模數(shù)據(jù)，我們將對這些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得各變量在變換之后的最優(yōu)值為1，最差值為0。評價指標(biāo)為X1,X2,X3,……Xm,其中Xi={xi1,xi2,… ,xin}，m和n為所選取的評價指標(biāo)和國家的數(shù)量[2]。其中m=10，n=17

對于效益型指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化的變換公式為:

對于成本型指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化的變換公式為：

其中yij是各國各種評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。max(xij)為指標(biāo)系列中的最大值；min(xij)為指標(biāo)系列中的最小值。

（4）熵權(quán)法

經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)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(shù)[3]。然后我們介紹：

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

在信息熵的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計算我們之前定義的各個評價指標(biāo)的權(quán)重：

進(jìn)而得出三個綜合評價指標(biāo)：政策實(shí)施指數(shù)，科技發(fā)展指數(shù)和社會影響指數(shù)，下文它們將分別縮寫為PII，TDI，SII。根據(jù)計算出的權(quán)重我們可以獲得：

（5）變異系數(shù)法

在得到上述三個指標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)該使用變異系數(shù)法對這三個指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，并將其合并為一個綜合指標(biāo)。因此，我們將簡要介紹變異系數(shù)法的應(yīng)用[4]。

變異系數(shù)法（VCM）利用各項(xiàng)指標(biāo)所包含的信息，通過計算得到各指標(biāo)的權(quán)重，是一種客觀賦權(quán)的方法。

由于受到不同維度的影響，很難直接對指標(biāo)進(jìn)行比較，因此需要利用各指標(biāo)的變異系數(shù)來衡量各指標(biāo)的差異程度。則差異系數(shù)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(biāo)的權(quán)重。在獲得指標(biāo)權(quán)重后，我們可以推導(dǎo)出塑料廢物消減指標(biāo)

其中12個評價指標(biāo)和3個綜合指標(biāo)的權(quán)重值如下圖1所示

圖1 各指標(biāo)及其權(quán)重

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

根據(jù)PII，TDI，SII，PWRI。這四個綜合指數(shù)，我們從四個方面將世界各國劃分為三類：惡劣，安全，優(yōu)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(shù)值越高，環(huán)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(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)計算，我們將PWRI=2.94定義為全球廢物可達(dá)到的最低水平。

2 各級指標(biāo)權(quán)重塑料廢物對環(huán)境的影響

當(dāng)全球廢物達(dá)到最低水平時，必然會對我們生活的方方面面都產(chǎn)生巨大的影響。大多數(shù)塑料的耐磨品質(zhì)意味著塑料物品可能需要數(shù)百年才能降解，所以對環(huán)境有很大影響，當(dāng)塑料廢品水平降到最低時，可以有效改善環(huán)境問題。如今塑料工業(yè)區(qū)附近的農(nóng)田含量超出了安全值，危害人類健康，因此塑料工業(yè)的優(yōu)化有利于加強(qiáng)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(dǎo)致國內(nèi)回收塑料的價格上升，帶動整個原料行業(yè)的上升。成本上升使企業(yè)更關(guān)注技術(shù)進(jìn)步和科技創(chuàng)新。環(huán)境治理使企業(yè)更關(guān)注清潔生產(chǎn)[5-6]。為更好的生存與發(fā)展，塑料制品行業(yè)將逐漸規(guī)范化，更加關(guān)注產(chǎn)品的綠色化，加快產(chǎn)品轉(zhuǎn)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(huán)保材料如生物基可降解塑料等，將會迎來良好的發(fā)展機(jī)遇。