压力-状态-响应框架下的塑料包装绿色评价体系

庄凌峰

（福建技术师范学院经济与管理学院，福建福清 350300）

塑料包装因其具有低成本、高性能和轻量化等特点，目前在纸及纸板、塑料、金属和玻璃四大包装材料中，占据的比重达1/4，且有逐年递增的趋势.与此同时，大量的塑料包装废弃物给环境带来的压力也与日俱增.栾晓玉等的研究结果表明，我国在1949—2018 年间，累计产生的1404.8×106t 废塑料中，仅30.0%被回收再利用，14.0%焚烧，36.0%填埋，而其余的20.0%则直接进入环境中[1].塑料制品中，塑料包装的用量及废弃量均位居第一.当今绿色、低碳塑料包装已成为时代发展的主流.1967 年美国设计理论家威克多·巴巴纳克(Victor Papanek)在其出版的《为真实世界而设计》一书中提出了“绿色包装”理念.此后，国内外学者从生态与环境保护视角对塑料包装开展研究，如再生利用技术、行业投资、产业链绿色化发展、生命周期绿色化、绿色技术研发等[2-6]. 2019 年，我国国家标准《绿色包装评价方法与准则》中对绿色包装给出了如下定义：在包装产品全生命周期中，在满足包装功能要求的前提下，对人体健康和生态环境危害小、资源能源消耗少的包装[7].

2020 年，我国国家发改委牵头印发的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》中，提出整治不可降解塑料、一次性塑料用品；推广应用替代产品；培育新业态 、新模式；建立健全法规制度和标准等意见.新版“禁塑令”则基于循环经济和可持续发展理念，极力倡导绿色塑料包装，对包装及包装产业提出了更加严格的标准及要求.现有实施的一系列标准中，《环境标志产品技术要求 塑料包装制品》（HJ 209—2017）从环境标志产品角度对塑料包装制品的原材料、生产过程、降解性能和生物碳含量等方面提出了技术要求[8]，确定了塑料包装的环境标志产品的多项判定标准，可惜的是，该行业标准并未建立综合的评价指标体系；而《绿色包装评价方法与准则》（GB/T 37422—2019）中的评价体系是针对所有的包装材料制定的，故对于塑料包装的针对性相对不强，并且也未明确各指标的权重.近年来，一些文献也报道了绿色包装评价研究结果[9-12]，但同样多数面向笼统的包装行业，塑料包装的特征不鲜明.因此，需要建立一套合理可行的评价指标体系，综合评价塑料包装产品的绿色化程度，对塑料包装的绿色设计提供理论指导.“压力-状态-响应”框架（pressure-state-response，PSR）由加拿大学者 Rapport 和Friend 提出，由于框架具有较好的逻辑性，广泛成为水资源、土地资源、农业可持续发展、生态系统健康评价等环境问题研究的指标系统的框架.为此，利用“压力-状态-响应”模型，构建评价塑料包装绿色化程度的指标体系，并采用专家问卷调查和层次分析法，研究指标的权重，建立评价模型，对塑料包装产业的绿色化发展提供有益借鉴.

1 绿色塑料包装的内涵与评价指标体系

1.1 绿色塑料包装的内涵

根据《绿色包装评价方法与准则》（GB/T 37422—2019）对绿色包装的定义，并结合国际目前形成共识的3R 和1D 原则，绿色包装的内涵应包括减量化、可利用、再循环、可降解、材料具有生物安全性、全生命周期内均不对环境产生污染等属性.对绿色塑料包装而言，是指以塑料为主体材料，在整个生命周期中，以满足包装功能要求为前提，以保障人体健康和环境安全为条件的适度包装.概括地说就是塑料包装的绿色度.

为了响应绿色包装的要求，近年来降解技术在塑料包装行业中得到快速发展.同时，塑料包装材料的轻量化与高性能化，配方、成型工艺及过程的“绿色化学化”[13-14]，可回收再利用及材料低碳化等，也成为塑料包装行业的发展趋势[15].

1.2 基于“压力-状态-响应”框架评价指标体系的建立

PSR 模型准则层分3 类因素：压力因素、状态因素和响应因素.综合前人的绿色塑料包装的内涵研究及行业的发展涉及的相关评价要素，本研究根据PSR 框架模型设计了如下绿色塑料包装的评价指标体系.

压力因素表征在塑料包装的设计、生产、使用和最终处理等整个生命周期中各种活动对环境的影响，包括水、土地等资源消耗，煤炭、电力等能源消耗，以及生产中产生的污水、废气、固体废物等污染物排放对环境造成的污染.压力因素可分为资源能源消耗、环境污染程度两个方面，可以选择单位产值新鲜水耗、单位产值综合能耗、单位工业用地面积产值，碳排放强度、VOC 排放强度等指标.

状态因素表征在各种压力指标综合作用下，特定时间阶段企业开发的塑料包装绿色化水平.状态因素主要反映于绿色塑料包装的程度和发展水平，即绿色化程度或绿度.绿色化程度越高，对环境的造成压力或污染就越小，产品就越容易得到公众接受或市场认可.依据绿色包装的内涵，塑料包装产品要具有减量化、节材、节能、可重复利用、可回收再利用或可降解等属性.状态因素大致可以分为环境适宜性、产品性能两类，可以用可降解性、重复利用次数、再生资源回收利用率、包装盒空位容积率、生态设计程度、公众满意度等来衡量.

响应因素是指行业、企业或政府如何采取行动来预防、减轻、阻止和恢复不利于环境的影响.政府出台相关法律或产业政策，淘汰、限制不符合产业政策的一次性塑料或某些规格的薄膜生产、销售和使用，鼓励可再生塑料的生产、销售和使用.企业加大投资和研发力度，政府通过税收减免等优惠政策，鼓励企业研发可降解塑料，通过科技创新研发可再生、替代的产品.科技创新方面主要考虑的指标是研发团队投入强度、研发经费支出，与政策扶持关联的指标包括清洁生产水平、财税优惠的获得等.

在“压力-状态-响应”的框架下，建立的压力、状态和响应3 方面的评价指标体系见表1.

表1 PSR 框架下塑料包装绿色评价指标体系

2 基于AHP 的指标体系分析

层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）是常用多准则决策方法之一[17]，通过定性与定量方法的结合，确定体系中各因素的权重.确定权重步骤：1）分析问题，建立关于绿色塑料包装的递阶层次结构；2）两两相比，构造判断矩阵；3）计算判断矩阵单排序；4）计算层次总排序，即不同层次各指标的组合权重.

2.1 构造层次结构

在表1 基础上，利用层次分析法原理，首先构建一个包含各层次因素的多层次分析结构模型，然后确定评价体系中各个指标的权重.该指标体系分3 个层次：1）目标层A.绿色化程度等级；2）准则层B.由压力、状态和响应3类指标组成；3）指标层P.具体反映准则层的多项指标，是对准则层下继续分支出来的诸多指标进行评价，这些指标分别从不同维度描述目标层诸多因素，在更深层次上反映评价目标.所构建的层次模型结构图如图1所示.

图1 PSR 框架下塑料包装绿色评价模型

2.2 判断矩阵的构建及一致性检验

目标层与准则层（B1、B2、B3）之间的相对重要性评价，以及准则层与3 个指标组（P1-P5，P6-P11，P12-P15）各指标之间的相对重要性评价，构成4 个判断矩阵（Ab、API、APII、APIII）.按照T.L.Saaty 的 九级比较度量法，通过专家评议法评定各个判断矩阵的相对重要性的评价值.运用迈实层次分析法软件，设计指标相对重要性的调查问卷，2021 年11-12 月针对行业专家，包括高校、研究院所、行业协会、企业技术人员等，回收30 份问卷，获取20 份有效问卷数据，对各专家修正后的矩阵求几何平均值，得到4 个判断矩阵数值，然后求出矩阵的最大特征根λmax.根据一致性检验要求，如果CR 小于0.10，即认为判断矩阵具有满意的一致性.单排序一致性CR 值计算如公式（1）所示.

公式（1）中，CI 是判断矩阵的一般一致性指标，计算如公式（2）所示.

公式（1）中，RI 是判断矩阵的平均随机一致性指标.对于1～9 阶判断矩阵，RI 的值分别列于表2 中.

表2 随机一致性指标

表3中，所有的CR 值均小于0.1，表明准则层的3 个因素（B1、B2、B3）对目标层A 的相对重要性权重排序，以及指标层各指标组（P1～P5，P6～P11，P12～P15）的指标对于各相关的准则因素（B1、B2、B3）相对重要性的权重排序均通过一致性检验.

表3 判断矩阵一致性检验结果

2.3 确定指标权重

由各判断矩阵计算的各因子特征向量，经归一化处理后进行层次单排序，得出指标层15 个指标（P1～P5，P6～P11，P12～P15）对于相关准则层的3 个准则因素（B1、B2、B3）的相对重要性权重Wbp（见表4），以及准则层3 个准则因素（B1、B2、B3）对于目标层A 的相对重要性权重Wab：W11=0.523，W12=0.249，W13=0.228.

表4 P 层各指标相对于B 层各因素的权重（Wbp）

各指标对于目标层相对重要性的权重值计算采用公式：Wap=Wab×Wbp．计算结果见表5.

表5 各指标相对于目标层的权重（Wap）

此外，总排序一致性CR 值计算公式如公式（3）所示.

经迈实AHP 软件计算，CR=(0.523×0.012+0.249×0.006+0.228×0.003)/ (0.523×1.12+0.24 9×1.26+0.228×0.89)=0.008，经过计算所得的CR 值0.008＜0.10，同样具有满意的一致性.

从表5 可以看出，影响塑料包装绿色化程度的二级指标权重从高到低排序为：单位产值综合能耗P1（0.162）、碳排放强度P4（0.107）、VOCs 排放强度P5（0.105）、单位产值新鲜水耗P2（0.084）、研发团队投入强度P12（0.072）、单位用地面积产值P3（0.064）、清洁生产水平P14（0.060）、可降解性能P6（0.054）等，权重最低的是包装盒空位容积率P9（0.025）、公众满意度P11（0.039）、再生原料投入比率P8（0.041）等.压力因素中，整体的权重排名靠前，其中单位产值综合能耗P1、碳排放强度P4 等权重较大；状态因素中，可降解性能P6 权重相对较大；响应因素中，研发团队投入强度P12、清洁生产水平P14 相对权重较大.比较一级指标中权重，压力因素（0.523）＞状态因素（0.249）＞响应因素（0.228）.总体看，资源能源消耗小，污染物排放量小，科技投入大，清洁生产水平高，有利于提高塑料包装的绿色程度.

2.4 绿色度的评价

2.4.1 指标评分模型

参评因子中可以通过建立隶属函数计算隶属度进行量化的指标，如单位产值的能耗、水耗、碳排放强度、研发经费支出等，根据其指标特性分为正向指标（数值越大越好的指标）和逆向指标（数值越小越好的指标）.

单位用地面积产值、可降解性能、再利用次数、回收资源利用率等正向指标可建立升半梯形分布函数计算，如公式（4）所示.

能耗、水耗等逆向指标可建立降半梯形分布函数计算，如公式（5）所示.

上述公式中，X是指按照企业指标值/基准值进行无量纲化处理值，基准值可以参考行业标准，如单位产品的能耗限值标准、行业产污系数及其他文献数据，或者进行行业数据的调查，指标取值介于0～1 之间.

参评因子中难以定量或目前无法定量的指标，如生态设计程度、公众满意度、清洁生产水平、获得财税优惠等，则采用专家评分法来确定其分值，分值为0～1 分，依等级确定分值，低度绿色为0.60～0.69 分，轻度绿色为0.70～0.79分，中度绿色为0.80～0.89 分，高度绿色为0.90～1.00 分，0.60 分以下为非绿色产品.

2.4.2 绿色度计算与评价

综合前文层次分析法得到的各指标的权重，建立塑料包装绿色度的综合评分，计算如公式（6）所示.

式中，G为综合分值，Wap为某个指标的权重，Vi为某个指标的评分值.

综合评分总分为 100 分，根据综合评分值确定塑料包装的绿色度等级，低度绿色度为60～69 分，轻度绿色度为70～79 分，中度绿色度为80～89 分，高度绿色度为90～100 分.60分以下为非绿色产品.

3 结论

论文基于以“压力-状态-响应”为框架，以《绿色包装评价方法与准则》（GB/T 37422—2019）为基准，在确定绿色塑料包装内涵的基础上，筛选评价指标，构建层次评价模型，建立了压力、状态、响应3 个一级指标，并在一级指标下分设相应的共15 个二级指标.通过专家评分法和层次分析法构建判断矩阵，进而计算一级、二级评价指标的权重值，并通过一致性检验.为综合评价塑料包装的绿色化程度，还设计了综合评分模式，采用定性和定量方法对各项指标进行赋值，可以得到总评分值及其相对应的“低绿色度”“轻绿色度”“中绿色度”“高绿色度”的分级评价结果.

塑料包装废弃物本身是一种资源，只是资源的错配与浪费造成了污染.尤其是塑料软膜包装袋的回收更是再生利用的难点，其管理已经不再是单个企业甚至产业的问题，而是整个价值链要携手直面的挑战.有必要建立绿色再生塑料供应链，携手上下游全行业探索塑料再利用的商业模式.