基于因子分析的固体废物处理利用实证分析

赵晴晴，刘娟

（上海应用技术大学 经济与管理学院，上海201400）

中华人民共和国主席令第三十一号中对固体废物如下定义：固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质[1]。《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（1995年公布）分为城市生活垃级、工业固体废弃物和危险废物[2]。文中所指固体废物为工业固体废物，包括一般固体废物和危险固体废物。

国家有关部门高度重视工业固体废物管理，按照《固体废物污染环境防治法》等法律法规的要求，目前，我国在固体废物处理与防治方面已开展的相关管理工作见表1。

表1 我国在固废处理方面开展的管理工作

采取定量分析，数据来源为中国统计年鉴，从中搜集和利用我国各省市区统计资料数据，采用因子分析的方法，对中国除港、澳、台地区以及数据资料不完整的天津、湖南、西藏、甘肃、宁夏以外的26 个省市区的固体废物处理利用情况进行研究分析，并根据分析结果，做出评价，做出有针对性的固体废物处理利用发展对策和建议。

1 研究现状与研究设计

1.1 研究现状

1.1.1 固体废物的处理现状

随着经济和社会的快速发展，工业生产量也在逐年增加，工业生产产生的大量固体废物的处理问题愈发严重，这些固体废物一旦得不到合理的处理和利用，将会对环境造成非常严重的污染。环保部发布的《2017年全国大、中城市固体废弃物污染环境防治年报》显示，2016年，214 个大、中城市一般工业固体废物产生量达14.8 亿t，综合利用量8.6 亿t，处置量3.8 亿t，贮存量5.5 亿t，倾倒丢弃量11.7 万t。一般工业固体废物综合利用量占利用处置总量的48.0%，处置和贮存分别占比21.2%和30.7%，综合利用仍然是处理一般工业固体废物的主要途径，部分城市对历史堆存的固体废物进行了有效的利用和处置。一般工业固体废物利用、处置情况见图1。工业危废方面，214 个大、中城市工业危险废物产生量达3 344.6 万t，综合利用量1 587.3万t，处置量1 535.4 万t，贮存量380.6 万t。工业危险废物综合利用量占利用处置总量的45.3%，处置和贮存分别占比43.8%和10.9%，有效利用和处置是处理工业危险废物的主要途径，部分城市对历史堆存的危险废物进行了有效的利用和处置。工业危险废物利用、处置情况见图2。

图1 一般工业固体废物利用、处置情况

图2 工业危险废物利用、处置情况

1.1.2 固体废弃物的研究现状

目前针对工业固体废弃物处理和利用的研究主要集中在处理方式与管理方式上，主要研究方向是根据每年国家政策出台与实施情况，对固废处理情况做一个现状分析，得出下一步的管理方案。在处理方式方面，不少外国学者研究出一些新的模型，Cruz 等[3]提出了一种在电厂中实施半干法烟气脱硫固体废物处理单元装置，此装置既能够减少废物处理成本，又能够有效解决固体废物管理的问题。Zhou He 等[4]提出一种基于Agent 的废物处理模型（AWTM），帮助决策者理解和管理竞争性垃圾处理系统。Korucu 等[5]基于城市固体废物的处置系统，针对降低总成本的目标，提出了一种新的成本优化模型方法。我国学者王金龙[6]基于我国工业固体废弃物的分类，分析了工业固体废弃物管理中现存的问题，提出创建多元化的管理机制。范厚明等[7]构建了工业固废管理政策相关关系的SD 模型，并进行模型仿真与预测实证研究。刘光富等[8]基于SWOT 分析法，认为优化我国固废回收处置产业的顶层设计能够促进产业高效运行。此外，有的学者综合国内外的发展现状，对我国固废回收处置产业发展提出了建议，如向宁等[9]综合德国电子废物回收处理的管理模式，认为完善的废物管理体系，切实可行的责任分配制度，是解决我国现存固废回收处置问题的关键。杨一博等[10]通过分析新加坡固废管理经验，指出我国在固废处理与管理方面应进一步完善专项指导法规，加强组织管理与宣传教育等。

1.2 研究设计

1.2.1 因子分析的基本步骤

因子分析法更能解释公因子的经济变量，运用因子分析法定量分析并建立综合评价指标，对研究问题具有方法性指导意义。因子分析的基本步骤见图3。

图3 因子分析方法的基本步骤

1.2.2 因子分析模型

根据因子分析的模型与方法，对选取的26 个省市区的固体废物处理利用评价指标进行因子分析，检验的步骤如下。

（1）选定指标。假设以下变量为固体废物因子分析指标，整理见表2。

（2）收集样本数据。选择2016年的数据做横向综合分析，剔除数据不完整的省市区，最终提取的其他26 个省市区的样本数据，选取的样本数据均来自于中国统计年鉴，数据来源真实可靠。

表2 固废因子分析指标

（3）基于因子分析理论，文章利用SPSS 数据分析软件对收集的样本数据进行因子分析，软件运行之后得到各个主成分列表，并通过特征值法计算得出地区综合得分。

2 处理利用指标的因子分析过程

2.1 相关性检验

首先运行SPSS 软件进行数据的标准化处理，采用KMO 检验和Bartlett 检验对9 个固废因子分析指标的平均值进行相关性检验，检验结果如表3和表4所示。为单位阵（与相关矩阵的相关系数的结果一致），说明可以进行因子分析。KMO 值大于0，意味着因子分析的结果是可以接受的。

表3 样本相关性检验

表4 样本KMO 和Bartlett 检验

2.2 因子分析

运行软件对2016年样本数据进行特征方程和主成分因子得分分析，得出因子贡献率。首先，要按照特征值大于1 的原则选取合适的因子个数，然后根据正交旋转对因子载荷矩阵进行旋转选取主成分。提取主成分过程中得到的各个样本的总体方差解释（特征值、贡献度、累积贡献度）见表5，旋转矩阵表见表6，得分系数矩阵如表7所示。

表5 解释的总方差

表6 旋转后因子载荷矩阵

表7 得分系数矩阵

2.3 主因子选择

由表5可知，“起始特征值”一栏有3 个值大于1，所以SPSS 只选择前3 个公因子；“提取平方和载入”一栏可以看到样本中因子的累积贡献率为81.292%，大于80%，根据累积贡献率大于80%的原则，由此可得，选前3 个公因子已足够替代原来的变量，分析结果可以接受。“旋转平方和载入”一栏显示的是旋转以后的因子提取结果，与未旋转之前差别不大。

通过图4所示的碎石图，可以更加清晰直观地看出每一个特征值样本方差对全部方差的贡献率及累积贡献率的情况。如图4所示，提取的3 个因子的特征值均大于1，特征值越高的因子，解释原有变量的信息越多，价值越大。从第4 个因子开始，特征值变得很小，价值越来越小，可忽略。

由表6可见：

因素1：Y6，Y7，Y8 的权重较大，故F1 主要由危险废物产生量、危险废物综合利用量、危险废物处置量3个指标反映，代表了我国危险废物的产生利用能力。其对危险废物处理利用的贡献最大，因子贡献率达到了37.688%，是影响我国危险固体废物处理利用发展的主要因素。

因素2：Y1，Y2，Y3 的权重较大，故F2 主要由固体废物产生量、固体废物综合利用量、固体废物贮存量3 个指标反映，代表了我国固体废物的产生和利用能力。因子贡献率达到了25.045%，是影响我国固体废物处理利用发展的重要因素。

图4 碎石图

因素3：Y4，Y5，Y9 的权重较大，故F3 主要由固体废物贮存量、固体废物倾倒丢弃量、危险废物贮存量反映，代表了我国固体废弃物的贮存回收能力，其因子贡献率达到了18.560%。

由此得到的3 个因子所代表的经济意义为：F1 代表危险固体废物产生利用能力；F2 代表固体废物产生利用能力；F3 代表固体废物的贮存回收能力。这3 个因子分别从3 个方面对固体废物处理利用进行了解释，较好地评价了我国各省市区固体废物处理利用水平。依据表7，3 个因子的线性组合方程如下：

采用特征值法，按照以上3 个因子初始特征值占累积特征值比值为权重计算综合得分，从而计算我国各省市区的综合得分，来反映我国的固体废物处理利用水平。计算公式如下：

其中：3.392+2.254+1.670=7.316。

由因子分析的原理可知，采用特征值法得到的综合得分值越大，说明该省市区的固废处置利用水平也相对较高，因此，通过综合得分值的大小比较，可以对我国各省市区的固废处置利用综合水平进行比较和研究（见表8）。

表8 各因子得分及排名

2.4 评价结果

由表8可以看出：

（1）第一公因子排名前10 名的26 个省市区中，东部地区占据大部分，如山东、江苏等，这说明东部地区的危险废物处理利用水平要高于中、西部地区。在经济发展过程中，一方面东部地区依据其优越的地理位置经济发展速度较快，工业产出相应较多，金属制造业等重工业产业所产生的危险固体废物的数量处于较高水平；另一方面，近几年国家加强对环境保护的力度，东部地区以其优越的地理位置和经济发展水平，在人才和技术上的优势均超过中西部地区。因此，在固废处置利用水平上的优势较中西部明显。

（2）第二公因子排名前10 名的26 个省市区，4 个位东部地区，中西部各3 个。依次为河北、山西、内蒙古、辽宁、山东等，整体固废处理利用水平较差的省市区有新疆、浙江、吉林、重庆等。以上排名说明，在固体废物处理利用水平方面，依旧是东部地区高于中西部地区，但是中西部省市区明显增多，我国中西部地区是国家的重点战略部署地区，随着近几年经济的迅速发展，工业生产所带来的固体废物也在增加，因此，中西部地区对产生的固体废物的处理利用水平大大提高。

（3）第三公因子得分较高的省市区主要由中西部地区所占据，得分较高的依次有江西、青海、辽宁、新疆等。根据我国统计年鉴，1995—2010年东中、西、部地区GDP 无论是总量还是人均量，其年增速都在15%左右。所以通过我国经济发展的历史也可以看出，这种高速的经济增长是通过粗放式的经济发展方式取得的，并没有优化资源配置，反而造成环境质量的压力。

（4）各因子综合得分排名前10 名的省市区，东部地区占4 个，中西部占6 个，依次为山东、内蒙古、青海、河北、辽宁等。而排名靠后的省市区依次是4 个在东部地区，中西部占6 个，依次为吉林、湖北、陕西等。由以上排名可以看出，我国各省市都在处理固废方面加大了技术和资金的投入，才会在固废处理和利用水平上大大提升，尤其是中西部地区部分省市区的处理利用水平大大超过东部地区。这也能与在2016年这个国家“十三五”规划的开局之年，国家对环保行业的投入资金加大有非常密切的关系。

3 对策与建议

在现有文献研究的基础上，总结前人经验，对2016年固体废物的处理利用采用因子分析的实证研究，重点对不同经济发展水平的不同地区，实施不同的战略决策，从政治、社会和技术3 个方面提出有针对性的对策与建议。

（1）政策跟进治理源头。目前我国针对固废处理行业相应地出台一系列的政策，包括行业法律法规和管理政策等，但是目前较多的政策法规处于行业管理链的中端和底端，这就容易造成对固废处理的管理延迟问题的出现。这就需要把政策和管理跟进固废处理源头，通过收费制度促进固废产生者参与到固体废物处理和管理系统中，贯彻生产者责任延伸制度，注重提高循环利用能力和无害化处理能力的同时，更要加强源头减量和回收处理能力。这需要完善国家政策，每个地区再根据当地实际情况做出调整，制定符合本地固废发展情况的源头跟进政策。

（2）固废处理工作是一项复杂又综合的过程，社会管理更是需要严密的管理体系和法律法规。首先就是要完善固废处理管理体系，这对于技术要求非常高的固废综合处理工作是很有必要的，通过有效的管理，才可以确保固废处理相关职责的落实。其次，还要推进固废排放收费制度，借鉴电子废弃物回收管理制度——生产者责任延伸制度，对于产生固废的生产企业给予“补贴”，即处理固废产生的费用可以得到政府政策补贴支持。最后，要完善社会监督体系，国家发布相应的固废处理法规，落实情况就需要动员全社会一起监督，避免随意处理、暴力填埋、焚烧等不合法固废处理行为的出现。

（3）优化生产工艺，创新固废处理技术。首先，要在具体的生产活动中进一步改进生产工艺，在国家对环保产业资金的大力支持下，生产企业要充分利用资金投入于研发新的更有效的生产工艺中，这样不仅能够简化工作步骤，还可以从源头上减少固废的数量。其次，固废综合处理技术水平的提高，也可以推动固废综合处理工作的高效开展，目前我国固废处理依然处于较低水平，各个地区要进一步加大对固废处理技术的研发投入和技术成果的转化，提高固废综合处理的技术效果。最后，要充分吸取国外先进的废物处理技术，在本国技术水平上进一步改进和提升，开发一套适合本国的固废处理新技术，可以广泛适用于生产企业。