我國電子設(shè)備廢棄物的生產(chǎn)與利用

我國電子設(shè)備廢棄物的生產(chǎn)與利用

21世紀(jì)，隨著工業(yè)化、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和居住結(jié)構(gòu)的變化，中國逐漸進(jìn)入了電子產(chǎn)品的更新和淘汰階段。據(jù)2008年國家環(huán)保部統(tǒng)計(jì),我國電子電器產(chǎn)業(yè)年增長速度連續(xù)10年平均超過20%,僅2008年的電子廢棄物年產(chǎn)量就為111×104t。2010年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)發(fā)布報(bào)告指出,中國2007年電子廢棄物產(chǎn)生量約為230×104t,僅次于美國的300×104t。該報(bào)告初步預(yù)測,到2020年中國的電視機(jī)、電腦、手機(jī)等電子廢棄物將分別比2007年高2倍、4倍和7倍。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,更新?lián)Q代快,毒害物質(zhì)含量高的電腦、手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品等新型電子產(chǎn)品消費(fèi)量驟增,有可能逐漸成為我國未來電子廢棄物產(chǎn)生的主要來源之一。鑒于電子廢棄物具有對環(huán)境的危害性和顯著的資源再生利用價值等特點(diǎn),準(zhǔn)確掌握和合理預(yù)測電子廢棄物種類分布特征及動態(tài)變化規(guī)律十分重要,將為電子廢棄物的管理及防治規(guī)劃提供可靠依據(jù)。對電子廢棄物的預(yù)測研究始于21世紀(jì)SteubingBernhard等采用物質(zhì)流分析法,通過設(shè)定高、低以及基準(zhǔn)情景方案預(yù)測了智利未來電腦廢棄物的產(chǎn)生量,其基準(zhǔn)情景預(yù)測結(jié)果認(rèn)為未來10年(2010-2019年)電腦廢棄物產(chǎn)生量將是過去10年(2000-2009年)的4~5倍左右;Yu等采用物質(zhì)流分析法和回歸分析法對發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的電腦廢棄量進(jìn)行預(yù)測,其結(jié)果顯示到2017年左右,發(fā)展中國家電腦廢棄量將超過發(fā)達(dá)國家,而到2030年,將是發(fā)達(dá)國家的2倍左右;KothariPreeti采用灰色關(guān)聯(lián)分析法預(yù)測了印度德里地區(qū)廢舊電腦的產(chǎn)生量,并采用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法使得預(yù)測結(jié)果誤差達(dá)到最小化。從國內(nèi)來看,Liu等采用預(yù)測了北京市5類主要電子廢棄物未來產(chǎn)生量及可能的處置情況,研究結(jié)果表明到2020年,北京市電子廢棄物將達(dá)到282×104臺,這其中70%有可能將被回收利用;劉小麗等對我國2000-2010年間5類主要電子電器產(chǎn)品的年度廢棄量進(jìn)行估算,結(jié)果顯示到2010年5類電子廢棄物將達(dá)到1.05×108臺;梁曉輝等采用卡內(nèi)基·梅隆模型對2008-2012年我國5種電子廢棄物的廢棄量、再使用量、儲存量、循環(huán)量和填埋量分別進(jìn)行了預(yù)測,結(jié)果顯示廢棄電腦增長速度最快,廢棄電視填埋量最大。同時,宋旭等分別從中小空間尺度測算了我國不同省市電子廢棄物產(chǎn)生情況。上述研究仍然存在諸多不足之處,如測算使用數(shù)據(jù)存在偏差(以電子產(chǎn)品生產(chǎn)量、居民耐用消費(fèi)品保有量代替產(chǎn)品國內(nèi)銷售量),測算方法相對較為簡單,測算范圍不夠全面,缺乏對手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼產(chǎn)品等新型電子廢棄物的預(yù)測等。本文拓寬了電子廢棄物測算范圍,以家用電器(包括電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等)、電腦及耗材設(shè)備(包括臺式電腦、筆記本電腦、打印機(jī))和數(shù)碼產(chǎn)品(手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、手持視聽設(shè)備)等10種電子廢棄物為主要對象,以相關(guān)電子產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)統(tǒng)計(jì)資料為數(shù)據(jù)來源,在合理預(yù)測各種電子產(chǎn)品未來銷售趨勢的基礎(chǔ)上,采用較為科學(xué)的估算模型定量化預(yù)測了2011-2020年我國及各省份電子廢棄物產(chǎn)生量,并針對電子廢棄物收集、處置以及資源化利用情況出建議。1研究方法和數(shù)據(jù)1.1電子廢棄物的壽命期及組成模型國際上有多種較為常用的電子廢棄物預(yù)測模型,包括市場供給模型、市場供給A模型、斯坦福模型、卡內(nèi)基·梅隆模型、時間梯度模型、“估計(jì)”模型、ICER模型等。本文使用更加適合中國使用的斯坦福模型,其主要基于以下假設(shè):首先,假設(shè)出售的電子電器產(chǎn)品在到達(dá)壽命期之前一直被消費(fèi)者使用,一旦到達(dá)壽命期則完全報(bào)廢;其次,以德國相關(guān)研究報(bào)告為依據(jù),合理假設(shè)各類電子電器產(chǎn)品的壽命期按不同的比例圍繞平均壽命呈正態(tài)分布;第三,假設(shè)各類電子產(chǎn)品的壽命期和重量保持不變。電子廢棄物產(chǎn)生數(shù)量和重量的模型方程式為:式(1)~(2)中,Wki、Gki為第k種電子電器產(chǎn)品第i年的報(bào)廢數(shù)量及重量;Sij為從第i年算起j年前該電子電器產(chǎn)品的國內(nèi)銷售量;Pj為第k種電子電器產(chǎn)品使用j年報(bào)廢的百分比;n為電子電器產(chǎn)品的最長壽命期;wk為第k種電子電器產(chǎn)品平均重量;Wkip、Gkip為p省份第k種電子電器產(chǎn)品第i年的電子廢棄物產(chǎn)生數(shù)量和重量;Rkip為p省份第k種電子產(chǎn)品第i年保有量占全國總保有量的比例;p為我國31個省份;i為預(yù)測目標(biāo)年份,即2011-2020年。1.2主要產(chǎn)品報(bào)廢年限分布及產(chǎn)生量分布(1)電子電器平均壽命和重量。本文中所采用平均壽命和重量測算時綜合了中國家用電器研究院的估計(jì)值、UNEP、EPA的研究報(bào)告、國內(nèi)相關(guān)研究及目前市場上各類知名品牌電子電器產(chǎn)品的使用手冊。其中數(shù)碼產(chǎn)品(包括充電器和電池)的平均壽命和重量是根據(jù)目前市場上主要品牌產(chǎn)品的平均值估算得到。主要電子產(chǎn)品壽命期、重量分布如表1所示。(2)主要電子產(chǎn)品報(bào)廢年限分布。根據(jù)文獻(xiàn)中研究內(nèi)容,假設(shè)各類電子電器產(chǎn)品的壽命期按不同的比例圍繞平均壽命呈正態(tài)分布,獲得我國主要電子產(chǎn)品報(bào)廢年限分布情況,見表2。(3)各省份電子廢棄物產(chǎn)生量占全國總產(chǎn)生量比重系數(shù)。電子廢棄物是達(dá)到使用壽命后報(bào)廢的電子產(chǎn)品,因此電子廢棄物產(chǎn)生量的區(qū)域分布特征相對電子產(chǎn)品銷售量的區(qū)域分布特征具有時間上的滯后性,并且不同產(chǎn)品滯后期限不同。鑒于目前缺乏按省份劃分的電子產(chǎn)品銷售量數(shù)據(jù),而電子電器產(chǎn)品保有量區(qū)域分布特征在一定程度上與電子產(chǎn)品銷售量區(qū)域分布特征具有極高的相似性,為了方便計(jì)算,本文以2010年各省份各類電子電器產(chǎn)品保有量占全國比重系數(shù)代替2010年各省份電子廢棄物產(chǎn)生量占全國比重系數(shù)。對于未來年份,由于各省份經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平以及居民收入水平均將呈現(xiàn)較大差異,因此,采用各省份發(fā)布的《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展十二五規(guī)劃》中城鎮(zhèn)居民人均可支配收入增長率和農(nóng)民人均純收入增長率等2個參數(shù)通過歸一化后對2010年電子電器產(chǎn)品保有量占全國比重系數(shù)進(jìn)行校正,獲得預(yù)測年份歷年電子廢棄物產(chǎn)生量占全國總產(chǎn)生量比重系數(shù)。1.3有效需求國內(nèi)需求電子廢棄物預(yù)測需要各類電子產(chǎn)品過去年份和目標(biāo)年份國內(nèi)銷售量,其中歷年電子產(chǎn)品國內(nèi)銷售量等于電子產(chǎn)品國內(nèi)生產(chǎn)量加上進(jìn)口量,減去出口量之所得,數(shù)據(jù)主要來源于我國歷年相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒,并按照產(chǎn)品類別進(jìn)行必要地合并和拆分,2010年電子產(chǎn)品保有量占全國比重?cái)?shù)據(jù)可以根據(jù)《2011年中國統(tǒng)計(jì)年鑒》中的每百戶居民耐用消費(fèi)品保有量乘以各省居民戶數(shù)求得。由于數(shù)據(jù)難以獲取,本文中各省分析僅以中國大陸31個省(市、自治區(qū))為主,不包括港、澳、臺地區(qū)。1.4設(shè)備生產(chǎn)和應(yīng)用將持續(xù)下降隨著中國2020年全面建設(shè)小康社會的發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)以及節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施,2011-2020年中國居民收入將進(jìn)一步提高,而屆時高耗能電子產(chǎn)品淘汰速度也將加快,參考2001-2010年期間電子產(chǎn)品年均增長率,對各類電子產(chǎn)品未來銷售量做合理推測。未來我國四大類家用電器的國內(nèi)銷售量還將呈先持續(xù)增加、而后增長趨緩的發(fā)展趨勢。預(yù)計(jì)“十二五”期間我國電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)器、電視機(jī)的國內(nèi)銷售量年均增長率分別為4%~6%;“十三五”期間均降至3%左右。電腦及打印機(jī)國內(nèi)銷售量變化與電子信息技術(shù)的快速發(fā)展有著密切關(guān)系。由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,便攜電腦的性能和質(zhì)量也不斷提高,消費(fèi)者也更加傾向于攜帶方便、性能優(yōu)良的便攜電腦。預(yù)計(jì)類似于iPad的便攜觸摸平板電腦將是未來便攜電腦的發(fā)展趨勢。因此,預(yù)測未來10年便攜電腦年國內(nèi)銷售量將不斷增長,年均增長率將達(dá)到8%左右;臺式電腦個人消費(fèi)量雖將受一定影響,但由于農(nóng)村“電腦下鄉(xiāng)”和企事業(yè)單位辦公自動化需求,未來臺式電腦銷售量年均增長率也仍將達(dá)5%左右,打印機(jī)銷售量年均增長率為4%。未來我國數(shù)碼產(chǎn)品的銷售量將呈現(xiàn)較快增加的趨勢,尤其是手機(jī)將成為我國居民主要的通訊工具,由于科技進(jìn)步,手機(jī)更新?lián)Q代將不斷加快,預(yù)計(jì)“十二五”和“十三五”期間手機(jī)銷售量年均增長率達(dá)到8%和6%左右;由于手機(jī)拍照和視聽功能的不斷增強(qiáng),數(shù)碼相機(jī)和MP3/4視聽設(shè)備銷售量將分別呈現(xiàn)先增長后下降和持續(xù)下降的趨勢,預(yù)計(jì)“十二五”和“十三五”數(shù)碼相機(jī)銷售量年均增長率分別為6%和3%,手持視聽設(shè)備為-1%和-3%。我國各類電子產(chǎn)品過去和未來年份國內(nèi)銷售量情景分析如圖1所示。2電子廢物研究結(jié)果及特征分析2.1電子廢棄物從電子廢棄物產(chǎn)生的數(shù)量來看(圖2(a)),2011年我國各類電子廢棄物產(chǎn)生總數(shù)量為3.44×108臺,到2020年達(dá)到6.8×108臺,增加了近1倍,年均增長率為7.9%,每年大約增加3744×104臺。家用電器和電腦、耗材電子廢棄物產(chǎn)生數(shù)量呈現(xiàn)先快后慢的趨勢,年均增長率分別為11.6%和6.7%,到2020年將分別達(dá)到1.95×104臺和0.87×104臺;數(shù)碼產(chǎn)品電子廢棄物目標(biāo)年份增長較為緩慢,年均增長率為5%左右,這其中以手機(jī)電子廢棄物的增長為主,2015、2020年分別將達(dá)到2.03×108臺和2.86×108臺,手持視聽設(shè)備電子廢棄物呈緩慢下降的趨勢。從電子廢棄物產(chǎn)生的重量來看(圖2(b)),2011年我國各類電子廢棄物產(chǎn)生總重量為394×104t,到2015、2020年分別達(dá)到613.3×104t和962.9×104t,年均增長率為11.4%左右,每年大約增加60×104t。其中家用電器電子廢棄物產(chǎn)生重量呈持續(xù)快速增長趨勢,2015、2020年分別為500.7×104t和816.1×104t,年均增長率為12.3%左右;電腦及耗材電子廢棄物增速較快,2015、2020年分別為106.4×104t和138.3×104t;數(shù)碼產(chǎn)品電子廢棄物增長緩慢,2015、2020年分別為6.2×104t和8.5×104t,年均增長率為5%左右。從重量來看,未來電子廢棄物主要以家用電器為主,基本達(dá)85%以上,電腦以及數(shù)碼產(chǎn)品雖所占比重較少,但由于有毒有害物質(zhì)含量較高,其危害性要遠(yuǎn)大于家用電器電子廢棄物,因此同樣不容忽視。2.2電子廢棄物的產(chǎn)生量從電子廢棄物產(chǎn)生區(qū)域分布來看(見圖3),“十二五”期間(“十三五”分布趨勢與“十二五”大致相同)電子廢棄物產(chǎn)生量區(qū)域分布極不均衡。電子廢棄物產(chǎn)生量主要集中于經(jīng)濟(jì)社會較發(fā)達(dá)的東、中部地區(qū),如廣東、江蘇、浙江、山東、上海等省份,東部地區(qū)產(chǎn)生量占總量的一半以上,這與該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人口數(shù)量有較為密切關(guān)系。產(chǎn)生量位列后五名的是西藏、青海、寧夏、海南、甘肅等西部地區(qū)省份,西部和東北地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)還較為薄弱、城鎮(zhèn)化率較低、居民生活水平與東部還有較大的差距,因此電子廢棄物產(chǎn)生總量也要遠(yuǎn)低于中東部地區(qū)。3區(qū)域分布情況的分析(1)未來,尤其是“十二五”期間,我國各類電子廢棄物將呈現(xiàn)較快的增長趨勢,2015、2020年總產(chǎn)生量分別達(dá)到613.3×104t和962.9×104t。家用電器類電子廢棄物仍將是產(chǎn)生量最多的電子廢棄物,然而以手機(jī)和便攜電腦為代表的數(shù)碼和電腦類電子廢棄物增速和總量同樣較為顯著。從區(qū)域分布情況來看,電子廢棄物的產(chǎn)生將主要集中在東南沿海等發(fā)達(dá)地區(qū),其次是中部區(qū)域,西部地區(qū)產(chǎn)生量相對較少。(2)針對各類電子廢棄物未來產(chǎn)排量發(fā)展趨勢,提出以下政策建議:一是建立和完善電子廢棄物回收管理體系,不斷提高集中收集率。構(gòu)建電子廢棄物由廢品回收企業(yè)→電子廢棄物處理企業(yè)→生產(chǎn)廠商的電子廢棄物處理鏈條,實(shí)現(xiàn)電子廢棄物從