绵阳市电子废弃物产生量预测与分析

张 宇， 杨毓玲， 唐 宏 （西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 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，电子信息技术产业已成为我国发展最快的产业之一，由此而大量产生并且不断增加的电子废弃物的处理已经成为我国21世纪亟待解决的问题。电子废弃物产生量的准确预测是实现电子废弃物有效管理的基础和前提，科学预测电子废弃物产生量，可为后续电子废弃物的回收以及处置奠定基础。

进入20世纪70年代以后，随着计算技术、创新科技的广泛使用、数学模型的日益成熟，预测技术也趋于成熟。各种各样的预测方法，包括回归分析、时间序列模型方法、投入产出法、神经网络模型等，均已广泛地应用于证券市场分析、国民经济分析预测、企业经济效益分析等各个方面，预测作为决策的依据，其重要性越来越为人们所关注。本文利用市场供给A模型预测方法对绵阳市电子废弃物产生量进行了预测，取得了令人满意的结果。

1 电子废弃物相关概念

电子废弃物根据其来源，可以分为两类：第一类是指经过使用而报废或淘汰的各类家电及其它电子产品，包括废电脑、废通讯器材、废电子元器件、废家电、废电池等；第二类是指在电子产品 （包括电子元器件）生产过程中产生的废次品、边角料以及所用各类材料的报废品等废弃物[1]。在 《巴塞尔公约》文件中电子废弃物指电子电器废物，并对电子电器废物的分类进行了详细规定，见表1[2]。

国家环境保护总局制定的 《电子废物污染环境防治管理办法》中将电子废物分为两类，即电子废物和电子危险类废物。其定义为 “电子废物，是指废弃的电子电器产品、电子电气设备及其废弃零部件、元器件，包括工业生产及维修过程中产生的报废品；旧产品或设备翻新、在使用过程产生的报废品；消费者废弃的产品、设备；法律法规禁止生产或未经许可非法生产的产品和设备；根据国家电子废物名录纳入电子废物管理的物品、物质。”

表1 《巴塞尔公约》中对电子废物的分类

2 国内外现状

目前，电子废弃物已经对各国环境构成了很大威胁。美国、日本和欧盟等发达国家和地区已经建立了相应的回收体系。在德国，电子废弃物回收处理企业一般规模都不大，大多为市政系统专业回收处理公司、制造商专业回收处理公司、社会专业回收处理公司、专业危险废物回收公司等[3]。在美国，电子废弃物的资源化产业已经形成，共有400多家公司，主要分为专业化公司、有色金属冶炼厂、城市固体废物处理企业、电子产品原产商 （OEM）和经销商[4]。

中国作为一个发展中国家，对电子废弃物的管理仍处于起步与探索阶段，目前尚缺乏系统的法律法规和污染控制标准，加上一些地方政府职责不明，民众环保意识淡泊，缺乏有效的环境管理措施和社会监督体系，导致一些地方电子废弃物回收处理及再生资源化行业的混乱。一些不法处理者为了谋取经济利益，不惜以牺牲环境为代价，采用原始、落后的技术和工艺处理电子废弃物，造成了严重的环境污染。巴塞尔公约将废弃的计算机、电子设备及其它电子废弃物规定为危险废物，电子产品制造材料成分复杂，其对环境的污染也是多方面的，电子废弃物中的污染物成分见表2[2]。

表2 电子废弃物中的污染成分

随着信息和通信技术的快速发展，电子信息产品生产和使用过程中产生了大量的电子废弃物。目前，电子废弃物以每年3%～5%的速率增长，已成为我国增长速度最快的城市固体废物种类之一。电子废弃物中蕴涵着巨大的物质资源和人类劳动，在利益 （主要是金属资源）驱动下，电子废弃物的回收利用获得了广泛关注。但是由于缺乏科学有效的回收管理机制，电子废弃物的不当处置造成了严重的生态和环境污染，电子废弃物的回收管理问题也随之成为世界各国面临的重大环境管理问题。电子废弃物的回收是一个非常复杂的问题，涉及产品的多样性和质量的差异性，因而回收前必须做出科学的预测，以便于后续工作的顺利开展。

长期以来，电子产品生产商为了迎合市场发展和竞争需求，将企业的重点集中在产品生产、销售和服务上，而将废弃产品的处理排置于经营战略之外，对这些产品沿反向供应链的收集、运输和再制造（即逆向物流）活动没有引起足够的重视。日前政府的一纸 “补贴令”又将加剧电子产品报废高峰期的到来。考虑到我国的实际情况，如何实现废弃电子产品的合理、经济、高效的再利用成为新的发展契机，因此对电子废弃物产量进行预测就显得尤为重要。

3 绵阳市电子废弃物产生量预测

3.1 绵阳市概况

绵阳是四川省区域中心城市、四川省第二大城市，幅员面积2万平方公里，辖9个县市区，总人口540万，城市建城区面积113.4平方公里，城区总人口110万。素有 “西部硅谷”美誉的绵阳，是我国重要的国防科研和电子工业生产基地、国务院批准建设中国唯一的科技城、全国首批 “三网融合”试点城市。绵阳工业基础坚实，产业体系完备，是国家重要的电子信息科研生产基地和西部重要的汽车及零部件产业聚集区，现有长虹、九洲、攀长钢、新华等大中型骨干企业50余家，长虹、双马、湖山、利尔化学、富临运业等上市公司7家，形成了以电子信息产业、汽车及零部件产业为主导，以冶金机械、材料、化工、食品等产业为支撑的完备现代工业体系。

3.2 电子废弃物产生量预测模型

市场供给A模型[5]。该模型是对市场供给模型的改进，由于电子产品使用寿命结束后没有达到平均寿命，而是围绕平均寿命前后分布的。因此，市场供给A模型对产品的平均寿命采用了分布值，假定每年的产品都服从几种不同的寿命期，并赋予每种寿命期一定的比例。IMS（1991）的研究报告表明，产品的寿命期围绕平均寿命呈正态分布。市场供给A模型的电子废弃物估算公式[5]：

式中Si——从该年算起i年前电子产品的销售量

Pi——i年前销售的电子产品过了i年之后废弃的百分比

i——电子产品实际使用年数

斯坦福模型[5]。该模型采用某时间段内进入社会的销售量和该时间段内社会保有量的变化来计算电子废物的产生量。其计算方法与市场供给A模型类似，不同之处在于市场供给A模型中的Pi是定值，即i年前销售的电子产品过了i年之后废弃的百分比是固定不变的，而斯坦福模型中的Pi是变化的。模型假设每年销售的产品按照使用方式的不同 （NSC,1999），服从几种不同的寿命期。

反向传播人工神经网络模型[6]。反向传播 （BP）人工神经网络模型是一种经典的、发展较成熟的前馈神经网络，BP神经网络不仅具有自学习、自组织和自适应的能力而且其以模拟人的神经活动过程为基础，具有较强的人工智能功能和模拟多元非线性体系的能力，可移植性强，是一种应用非常广泛的神经网络模型。

灰色系统模型[7]。在灰色系统理论中，将各类系统分为信息完全已知的白色系统、信息完全未知的黑色系统和部分信息已知部分信息未知的灰色系统。建立在灰色系统理论基础上的预测方法具有原理简单、所需样本少、计算方便、预测精度高和可检验性强等优点，是一种就数找数的现实规律的途径，实质上是将无规律的原始数据进行累加生成 （r-AGO），得到规律性较强的生成数列后重新建模；由生成模型得到的数据再通过累减生成 （r-IAGO）得到还原模型，再由还原模型得到预测模型。在缺少部分数据时，灰色系统预测模型是作为电子废弃物产生量预测的一种有效的模型。

3.3 绵阳市电子废弃物产生量预测

本文拟对绵阳市的彩色电视、电冰箱、空调、洗衣机4类产品进行估算。根据中国家用电器研究所专家估计，电视机的使用寿命大约7～8年，冰箱、洗衣机的使用寿命大约是8～10年，空调机的使用寿命稍长一点，约在10年左右。考虑绵阳地处我国西部，农村人口大于城市人口，对于前4类电子产品基本能用到平均寿命期才放弃，所以寿命较为稳定，即使有随着消费水平的提高提前废弃或者由于消费习惯因素家电被闲置起来的情况很常见，产品寿命期也围绕平均寿命呈正态分布。所以对这4类电子产品本文拟采用市场供给A模型预测，通过对绵阳家庭的随机调查，再加上专家对电子产品寿命的估计，假设彩色电视和电冰箱的保有寿命为8～12年，平均寿命为10年；空调的保有寿命为8～16年，平均寿命为12年；洗衣机的保有寿命为8～14年，平均寿命为11年。

通过查阅绵阳市统计局及绵阳年鉴得到绵阳市各电子产品的年销售量，见表3[8]。

表3 绵阳市各类电子产品销售量 单位：万台

市场A模型下的电子产品使用寿命围绕平均寿命呈正态分布，正态分布函数通过标准化，从而进行查表得到电子产品的寿命期分布比例，见表4[5]。

表4 电子产品的寿命期分布比例 单位：百分比

市场供给A模型的电子废弃物估算公式为：

式中Si——从该年算起i年前电子产品的销售量

Pi——i年前销售的电子产品过了i年之后废弃的百分比

i——电子产品实际使用年数

将表3和表4当中数据代入，得到绵阳市电子废弃物产生量预测结果，见表5。

表5 绵阳市各类电子产品废弃量预测 单位：万台

3.4 预测结果分析

从预测结果可以看出，绵阳的电子废弃物产生量一直呈现出增长趋势，2010将产生2.69万台废弃彩色电视、1.16万台洗衣机、0.37万台空调、1.02万台电冰箱。而到了2018年，会有5.51万台废弃彩色电视、3.44万台洗衣机、3.81万台空调、4.18万台电冰箱。对于彩色电视、洗衣机和电冰箱来说，进入家庭较早，随着时间的推移成为电子废弃物回收的主要部分，2018年的产生量是2010年的3~4倍。而空调虽然进入家庭较晚，但是随着全球变暖等因素，空调也成为各个家庭不可或缺的产品之一，随着空调市场的发展和技术的进步，其废弃总量和废弃速度都会迅速增加。从表中可以看出虽然2010年空调废弃产生量只有0.62万台，但是到了2018年就达到了3.81万台，增长了6倍多。面对如此数量庞大的电子废弃物，如果能及时回收处理，绵阳的经济和环境将承受很大的压力和负担。另一方面，如果这些电子废弃物能够及时得到回收处理，会给绵阳带来不小的经济收益，并且起到节约资源的目的。

4 结 论

电子废弃物的回收处理在近几年将成为绵阳关注的问题之一，对于电子废弃物的回收处理也势在必行。本文采用市场供给A模型对绵阳市的电子废弃物产生量进行了科学的预测，预测结果真实有效。政府可参考据此制定相关的预算，企业参考数据进行成本效益分析，并选取适宜的回收模式，对于回收主体和处理主体来说，可参考制定成本预算、预测利润等等。

[1] 周全法.国内外电子废弃物处理现状与发展趋势[J].江苏技术师范学院学报，2006(2):4-7.

[2] 赵越民，段晨龙，何亚群.电子废物的物理分选理论与技术[M].北京：科学出版社，2009.

[3] 郝应征，梁文萍，许宝兴.世界电子垃圾回收处理动态[J].电子工艺技术，2006,27(1):4-7.

[4] 曾延光.美国电子废物回收法规概览[J].标准与技术追踪，2007(5):10-15.

[5] 东萍，肖岳峰.广西电子废弃物产生量预测[J].物流科技，2010(1):21-23.

[6] 石华.使用BP神经网络预测FCC柴油类型硫含量及其加氢脱硫性能[D].天津：河北工业大学 （硕士学位论文），2008.

[7] 王海涛，任震.灰色系统理论在电力需求滚动预测中的应用[J].华南理工大学学报 （自然科学版），2001,29(9):37-39.

[8] 绵阳市统计局.绵阳年鉴 （1997-2010）[M].北京：方志出版社，2010.