电子废弃物回收策略改进的系统动力学分析及增长趋势预测

电子废弃物回收策略改进的系统动力学分析及增长趋势预测

改进电子垃圾回收策略的系统动力学分析 高明 陈云 （福州大学经济管理学院，福建 福州；福州大学福建省绿色发展研究院，福建 福州） 一、引言 在科技不断进步和电子产业快速发展的背景下，电子垃圾一直以近 20% 的增速位居固体废物增长之首。根据联合国发布的《2020 年全球电子垃圾监测报告》显示，2019 年全球电子垃圾总量达 5360 万吨，创历史新高，预计 2030 年这一数字将增至 7400 万吨。我国是电子产品生产和消费大国，仅次于美国，也是电子垃圾的重要集散地，承载着国内外 70% 的电子垃圾[1]。 这些电子垃圾中含有汞、镉、铅、铬、汞、溴系阻燃剂等有毒有害物质，处理不当极易造成空气、水和土壤污染，危及生命健康。[2]但电子垃圾中也蕴藏着巨大的资源和能源，可以用于生产钢铁、铜、贵金属、塑料、玻璃等再生材料[3]。充分合理地利用电子垃圾，有利于缓解资源压力，促进循环经济的快速发展。因此，电子垃圾以其基数大、增长快、有害物质共存和资源能源特性等显著特点，成为政府部门、环保产业、环境研究领域的热点问题之一。国家层面对电子垃圾管理高度重视，相关法律和措施相继出台并付诸行动，有助于在增强其资源属性、物尽其用的同时，减少电子垃圾对社会活动和生活环境的负面影响。

2018年，我国推进“无废城市”建设试点工作，提出实现全市固体废物产生量最小化、资源充分利用、安全处置的目标，为电子废物的产生和回收利用指明了目标方向。2019年，国务院修订《废弃电器电子产品回收处理管理条例》，在明确相关方责任、加强监督管理、落实法律责任等方面进行制度约束，有助于规范废弃电器电子产品回收处理工作。2020年修订的《固体废物污染环境防治法》对废物处理作出了更加严格明确的规定，要求建立健全有关企业事业单位和有关责任人的双重处罚制度，落实产生固体废物和危险废物的单位或个人的“污染责任”原则和法律责任，有助于有效提高电子废物源头处置的有效性。 在学术层面，一方面，现有研究大多集中在电子废弃物的回收潜力、回收目标、激励机制及影响因素等方面。例如，陈攀、石小青对京津冀地区“四机一脑”回收处理潜力进行预测并评估其环境效益[4]；童欣等采用层次聚类法研究全国电子废弃物流的区域特征并在此基础上设定合理的回收目标[5]；杜茂康等构建了政府机构、企业和居民的三方博弈模型，认为补贴、行政罚款等措施有助于激励企业和居民参与回收[6]；刘永清等、兰英、朱庆华研究了消费者参与废旧家电回收的影响因素，通过数值检验发现经济动机是最重要的影响因素[7][8]；彭本宏等提出了电子废弃物回收产业链协同治理模型并分析了其影响因素。 他们认为，外部环境和利益相关者的影响很大[9]；Darby等基于英国小规模电子垃圾回收企业的案例研究，发现收入与回收行为存在相关性。

[10] 另一方面，多数学者运用模型方法研究废弃物相关问题。例如，付岳强、夏天天利用系统动力学模型研究废旧电池处理与电动汽车产业发展的关系，得出二者具有正向促进作用 [11]；岳强等利用系统动力学模型研究废铝的回收利用，希望提高回收率，缓解资源短缺问题 [12]；刘婷婷等、袁红萍、王佳媛等利用系统动力学方法建立模型并模拟建筑垃圾资源管理，对其环境效益与经济效益最优状态进行研究 [13][14]；谢蕾、马俊海建立动态模型研究网络回收认知对回收渠道及稳定性的影响，认为回收稳定性逐步降低并提出对策建议。 [15] 通过从研究内容和研究方法两个角度对文献进行综述，可以看出电子废弃物回收问题已引起学术界的广泛关注，并取得了一定的研究成果。 但现有研究仍然存在不足：一是前人研究主要集中于电子废弃物的回收处理，但研究对象广泛，从模拟现实系统的角度探讨居民选择不同回收渠道影响因素的研究较少；二是利用仿真模型研究回收问题的文献较多，但从影响因素的角度，对电子废弃物回收策略改进的系统动力学分析和政策建议仍需加强。 本文注重研究对象的细化，从经济效益的角度拓展电子废弃物多主体合作回收的研究内容。

2015年，我国电子垃圾种类扩大至14种，其中电视、冰箱、空调、洗衣机和电脑(即“四机一电脑”)五类产品每年报废重量约占70%[16]，占全球电子垃圾总量的比例最大。另外，“四机一电脑”所蕴含的资源数量大、利用率高，是电子垃圾中最重要的可回收资源，因此选择“四机一电脑”作为电子垃圾回收策略的研究对象具有代表性。另外，当前国内外电子垃圾回收处理渠道按回收主体主要分为两类：一类是政府机构、正规回收企业或电器电子产品官方生产厂家组织的正规回收渠道； 另一类是垃圾摊贩、私人拆解坊等组成的非正规回收渠道。[17]据2017年全球电子垃圾监测调查显示，电子垃圾只有约20%通过正规回收渠道处理，其余则流向非正规回收渠道进行不完全处理或直接扔进垃圾填埋场，导致资源价值严重流失，环境安全风险巨大。北京作为我国首个建设废弃电器电子产品新型回收体系试点城市，发挥了回收发展模式的引领示范作用，并启动第二批废弃电器电子产品回收体系试点，建立了废弃电器电子产品回收处理信息平台和管理标准，打造了废弃电器电子产品回收“一机一码”追溯信息平台，初步建立了产品回收信息追溯体系。

[18]在此背景下，研究北京电子废弃物回收现状更具典型性。综上所述，本文以北京“四机一机”回收为例，建立政府与正规回收企业、电器电子产品官方制造商及社区合作的回收策略改进仿真模型，开展促进电子废弃物正规回收处理渠道建设的研究，丰富电子废弃物回收策略改进的理论内涵，旨在提升我国电子废弃物回收的实际效果。2.电子废弃物回收渠道的影响因素及因果分析（一）影响因素分析1975年，美国学者Ajzen提出计划行为理论，认为个体行为的决定因素并不完全是理性的，还受到感知行为的控制。该理论能够合理解释和预测居民行为，在电子废弃物回收研究中得到广泛应用。 [19]基于计划行为理论及已有学术研究[20][21][22]，将居民选择电子垃圾回收渠道的影响因素分为理性行为意图和情感行为意图（见表1）。当理性行为意图占主导地位时，居民会分析不同电子垃圾回收渠道的成本与收益。与正规渠道回收相比，非正规渠道回收成本更高且提供即时上门服务，可以有效节省居民前往回收站的交通成本和时间成本。因此，在这种情况下，大多数居民选择通过非正规渠道回收，尤其是垃圾摊贩上门回收和附近的私人拆解坊回收。

相反，当情感行为意图占主导地位时，居民不再比较电子废弃物回收渠道的效益差异，而是注重资源环境的公共效益。正规渠道回收实体能够充分拆解产品，提取有价物，安全处理污染物和有害物质，减少环境危害。但垃圾商贩接到居民的电子废弃物后，多转卖给第三方赚取差价，电子废弃物的资源价值没有得到充分利用。私人拆解作坊缺乏专业知识和技术水平，拆解处理不当易导致电子废弃物有毒有害物质泄漏，造成环境污染和安全隐患。因此，这部分居民倾向于选择政府机构、电器电子产品官方生产厂家或正规回收公司组织的正规渠道回收。此外，基于地方依恋的情感要素，对土地、故土的认同感和归属感也会影响居民对正规渠道回收的选择（见图1）。 [23] 电子废物回收渠道选择影响因素分析框架（二）因果分析 根据以上影响因素分析，建立电子废物回收因果关系模型，如图2所示。居民选择电子废物回收渠道主要有两大因果循环。 电子废物回收因果循环（1） 居民购买新“四机一电脑”数量 居民目前在用的“四机一电脑”数量 居民家中丢弃的正常报废“四机一电脑”数量 经济效益因素 处理量 非正规渠道回收点数量 非正规渠道回收的“四机一电脑”数量 回收量 “四机一电脑”简单维修/翻新产品产量 居民购买新“四机一电脑”数量

居民购买和使用的电器电子产品报废导致电子垃圾产生量相应增加。业主基于理性的行为意图和对经济效益的追求，选择非正规回收点处置电子垃圾，由垃圾摊贩和私人拆解坊组成的非正规回收组织将回收的电子垃圾进行非正规拆解、修复、翻新后转卖给二手市场。此时，市场上电器电子产品的实际产出量并没有增加。相反，非正规的处理方式无法保证翻新、转卖的电器电子产品的质量，没有充分有效地利用电子垃圾中的钢铁、贵金属、塑料、玻璃等资源，造成电器电子产品原材料的浪费和实际流通产出的减少。但由于其二次进入市场，电器电子产品的购买量仍然有所增加。 （2）居民购买新“四机一电脑”数量 居民目前使用的“四机一电脑”数量 居民家中丢弃的正常报废“四机一电脑”数量 环保意识因素数量 正规渠道回收站数量 正规渠道回收的“四机一电脑”数量 再生材料“四机一电脑”产品产量 居民购买新“四机一电脑”数量。与第一回路不同，居民基于感性行为意向处理电子废弃物，选择正规渠道回收。回收主体将收集到的电子废弃物安全拆解，收集有价物，提取再生材料，再作为制造新电器电子产品的原料。资源得到充分利用，电器电子产品产量增加，其社会购买量和使用量随之增加。

通过电子垃圾回收渠道影响因素及因果分析可知，居民选择电子垃圾回收渠道的过程会受到理性行为意图和感性行为意图的影响。其中，理性行为意图通过回收价格、运输成本、时间成本等因素体现，感性行为意图则通过考虑资源价值、处置安全、当地依恋等因素发挥作用。两者孰主孰次，将影响居民行为的不同选择，从而对环境产生不同的影响。根据《2020年全球电子垃圾监测报告》，2019年全球仅有17.4%的电子垃圾通过正规渠道回收。[30]因此，开展推动电子垃圾通过正规渠道回收的研究刻不容缓。三、 电子废弃物回收多主体合作策略改进构想基于以上分析，为缓解目前非正规渠道回收电子废弃物数量明显大于正规渠道回收的现状，设想从政府机构、官方电器电子产品生产商、正规回收企业和社区工作者等多主体合作的角度提出改进措施，具体如下。 （一）多主体合作策略改进模型构建 因果关系模型只能定性反馈系统要素间静态的循环关系，因此，为了更好地说明研究对象的动态结构和反馈机制，以北京市废旧电视机、冰箱、空调、洗衣机、电脑五大类电子废弃物（“四机一电脑”）的回收为例，引入状态变量、速率变量、辅助变量和常量，构建回收多主体合作策略模型，如图3所示。

现作如下说明：本文采用PLE 6.0软件进行系统动力学仿真，其运行范围设定为2010—2020年，仿真步长设定为年。模型数据主要来源于《北京统计年鉴》、《2018年电子废弃物回收处理行业分析报告》、《中国废弃电器电子产品回收综合利用行业白皮书（2019）》、《中国物资回收信息网》、《北极星固废网》及相关专家学者的研究。主要方程为：（1）居民使用中的“四机一电脑”数量=INTEG（居民新购“四机一电脑”率-“四机一电脑”正常报废率）；（2）居民家中废弃的“四机一电脑”数量=“四机一电脑”正常报废率-正规渠道回收“四机一电脑”率-非正规渠道回收“四机一电脑”率； （3）通过正规渠道回收的“四机一电脑”数量=INTEG（通过正规渠道回收的“四机一电脑”率）；（4）通过非正规渠道回收的“四机一电脑”数量=INTEG（通过非正规渠道回收的“四机一电脑”率）；（5）居民新“四机一电脑”购买率=WITH (TIME([(2009,)- (2018,)],(2009,),(2010,),(2011,),(2012 ,),(2013,),(2014,),(2015,),(2016,3143 0880),(2017,),(2018,)));