朱家明，方 悅，疏萬雍

（安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)a.大數(shù)據(jù)學(xué)院；b.金融學(xué)院，安徽蚌埠 233030）

自從1950 年塑料被發(fā)明以來，全世界每年都要生產(chǎn)和使用大量的塑料產(chǎn)品，并從1950年的200 萬噸，逐漸增長至2015 年的7.8 億噸.雖然塑料的輕便、廉價為人類帶來了許多好處，但是經(jīng)過使用后被隨意丟棄的塑料產(chǎn)品也給全世界的環(huán)境帶來很多的危害.因?yàn)樗芰现破凡蝗菀妆环纸?，處理起來也比較困難，全世界每年大約只有9%的塑料被回收，塑料垃圾對環(huán)境已經(jīng)造成了嚴(yán)重的污染.據(jù)相關(guān)預(yù)測，每年約有400～1200 萬噸的塑料垃圾進(jìn)入海洋，預(yù)計(jì)到2050 年海洋中塑料垃圾的數(shù)量將超過魚類.由此可見，各國應(yīng)當(dāng)重視塑料垃圾問題，必需制定相關(guān)政策減緩塑料垃圾的生產(chǎn)，提高塑料垃圾的處理能力.本文對目前全球塑料垃圾問題進(jìn)行分析，以中國視角對相關(guān)指標(biāo)具體分析并提出相關(guān)的政策建議，以期為加強(qiáng)塑料污染的治理提供參考.

1 基于灰色預(yù)測GM（1，1）模型對全球塑料垃圾處理能力的預(yù)測

1.1 研究思路

每年全球都會產(chǎn)生大量的塑料廢物，這些塑料廢物有三種處理方式：回收、焚燒或丟棄（包括填埋）.不妨將回收與焚燒都看作是一種能夠有效消化流通中的塑料廢物的手段.只要每年全球產(chǎn)生的塑料廢物總量不超出全球消化塑料廢物的能力，便不會對環(huán)境造成進(jìn)一步傷害.因此，通過建立灰色預(yù)測GM（1，1）模型[1]來預(yù)測未來各個時間點(diǎn)全球消化塑料能力的變化，只要以此為上限生產(chǎn)塑料產(chǎn)品，便可以保證環(huán)境的安全.

我們通過查閱相關(guān)資料得到了2005—2015年全球塑料廢物總量以及這些廢物的回收率和處理率，將之定義為全球塑料廢物可消化量，如圖1 所示.

圖1 塑料廢物消化能力變化

通過圖1 可以清晰的看出塑料廢物可消化量隨著時間的變化關(guān)系.

1.2 研究方法

1.2.1 級比檢驗(yàn)

建立全球塑料廢物年產(chǎn)量數(shù)據(jù)時間序列[2]

（1）求級比λ（k），有

（2）級比判斷

由于所有的λ（k）∈[0.9382，1.0094]（k=2，…，11），故可以用x（0）作令人滿意的GM（1.1）建模[3].

1.2.2 建立GM（1，1）模型

（1）對原始數(shù)據(jù)x（0）做一次累加；

（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣B及數(shù)據(jù)向量Y，有

（3）計(jì)算

（4）建立模型

求其解，得

1.3 結(jié)果分析

通過整理最終可以得到2020—2030 年全球塑料廢物吸收量的預(yù)測值[4]，即在不破壞環(huán)境的條件下所能生產(chǎn)塑料的最大值，預(yù)測如圖2 所示，預(yù)測值見表1.

圖2 塑料垃圾消化能力變化及預(yù)測圖

當(dāng)前的塑料污染問題已經(jīng)成為國際化問題，面臨嚴(yán)峻的形勢，各國均需要采取行動，制定相關(guān)政策.近年來中國塑料污染形勢也十分嚴(yán)峻，更需要加以有效解決.

表1 2020—2030 年全球塑料廢物吸收量的預(yù)測值

2 基于DPSIR 模型構(gòu)建中國塑料處理能力評價指標(biāo)體系

2.1 數(shù)據(jù)來源

為了進(jìn)一步探索分析如何有效解決塑料垃圾污染問題，本文以中國為例選取2010—2017年的全國數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.所有分析數(shù)據(jù)均來源于國家統(tǒng)計(jì)局.

2.2 塑料處理能力評價指標(biāo)體系

基于DPSIR 模型構(gòu)建了塑料處理能力評價指標(biāo)體系.該體系中的驅(qū)動力（D）指的是經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于一個國家塑料垃圾處理能力的驅(qū)動力，包含人口的增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保人員數(shù)量等驅(qū)動因素；壓力（P）指人類活動對于環(huán)境造成的負(fù)荷，包含人口增長、環(huán)境污染以及經(jīng)濟(jì)增長的環(huán)境壓力.由于對環(huán)境造成破壞的不僅僅是塑料垃圾，還包括其他各類污染源，因此在考慮一個國家對于塑料垃圾的處理能力時，也要對于其所具有的其他污染壓力進(jìn)行考慮.狀態(tài)（S）代表當(dāng)前中國現(xiàn)有環(huán)境壓力下所呈現(xiàn)的資源水平以及塑料使用水平，包含資源數(shù)量、可以為塑料垃圾處理做出貢獻(xiàn)的勞動力效率和科學(xué)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)三大影響狀態(tài)；影響（I）代表一國塑料垃圾處理系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)社會、資源、環(huán)境等結(jié)果的反應(yīng)以及相關(guān)程度的呈現(xiàn)，主要在于突出經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整對于社會經(jīng)濟(jì)的影響，包含經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的影響、環(huán)境影響和資源影響三大方面；響應(yīng)（R）是指各個國家面臨環(huán)境污染，包括塑料垃圾處理在內(nèi)的問題時所采取的相關(guān)措施，包括環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和社會處理四大治理響應(yīng).

本文以中國為研究對象，DPSIR 模型最終形成5 項(xiàng)基準(zhǔn)層指標(biāo)、21 個指標(biāo)層指標(biāo)的評價體系.塑料垃圾處理能力驅(qū)動直接正向傳遞給生態(tài)環(huán)境壓力，生態(tài)環(huán)境壓力使得國家塑料垃圾的可處理狀態(tài)更加嚴(yán)峻，壓力累積傳遞給生態(tài)環(huán)境響應(yīng)；響應(yīng)承接上一層綜合反饋的結(jié)果，通過各種方式對于生態(tài)環(huán)境的壓力進(jìn)行削弱.除此以外，系統(tǒng)還可以同時較為獨(dú)立地提高生態(tài)環(huán)境的影響以及狀態(tài)，最后生存環(huán)境響應(yīng)通過層級式逆向進(jìn)行生態(tài)環(huán)境危機(jī)狀態(tài)的改善，五大因素層通過指標(biāo)相互影響，形成完整、多層級的中國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)影響與評估體制.最終形成的基于DPSIR 的塑料處理能力評價指標(biāo)體系如圖3 所示.

圖3 基于DPSIR 的塑料處理能力評價指標(biāo)體系圖

2.3 運(yùn)用熵權(quán)法的評價指標(biāo)權(quán)重確定

熵權(quán)法能夠較為全面地展示出標(biāo)準(zhǔn)信息熵之間的價值，在進(jìn)行有效的系統(tǒng)監(jiān)測的同時可以考慮到各個指標(biāo)變異程度，此方法能夠科學(xué)真實(shí)的計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重.具體過程如下：

表2 基于DPSIR 的塑料處理能力評價指標(biāo)體系表

（1）根據(jù)所選取的指標(biāo)，建立生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣

其中m 表示年份，n 表示指標(biāo)，i∈m={1，2，…，m}，j∈n={1，2，…，n}；

（2）運(yùn)用極值法對原始矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而消除指標(biāo)數(shù)量級，量綱等屬性所可能導(dǎo)致的偏差，得到的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣

（3）對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理之后會出現(xiàn)“0”值，對標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行平移與歸一化處理，得到矩陣

其中zij=yij+1；

（4）依據(jù)矩陣Z計(jì)算信息熵與差異化系數(shù)，進(jìn)而確定各個指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算公式為

式中，ej表示第j 項(xiàng)指標(biāo)的熵值，wj表示第j 項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán)重值，k=1/lnm 表示波爾茨曼常量.

運(yùn)用熵權(quán)法對于基于DPSIR 建立的指標(biāo)體系的各變量進(jìn)行熵權(quán)的確定，得到的結(jié)果如下表2 所示，權(quán)重以百分?jǐn)?shù)的形式體現(xiàn).

2.4 基于加權(quán)-TOPSIS 模型評價方法

再進(jìn)行熵權(quán)確定后，進(jìn)行TOPSIS 評價，從而得到綜合評分的排序.TOPSIS 模型又稱為逼近理想解的排序法，適用于多指標(biāo)、多方案的比較選擇分析模型，通過對系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)狀態(tài)和理想狀態(tài)之間的歐氏距離來研究和判斷系統(tǒng)的發(fā)展水平.TOPSIS 評價法對于樣本期內(nèi)總體的聚焦情況較好，并且對于樣本數(shù)據(jù)要求不嚴(yán)格，因此具有較強(qiáng)的適用性.基于加權(quán)的TOPSIS 模型，國家生態(tài)環(huán)境承載力具體計(jì)算如下：

（1）構(gòu)建加權(quán)評價矩陣.

通過熵權(quán)重值wj和標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Y相乘，計(jì)算得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣

其中vij=wj×yij.

（2）確定正負(fù)理想值.

由加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣V確定正、負(fù)理想解，計(jì)算如下

式中，V+表示第j 個指標(biāo)在i 年內(nèi)的最大值，稱V+是正理想解，即可選擇的最佳理想方案；V-表示第j 個指標(biāo)在i 年內(nèi)的最小值，稱V-是負(fù)理想解，即可選擇的最差方案.

（3）計(jì)算歐氏距離.

計(jì)算各年份中評價指標(biāo)的向量值到正負(fù)理想解之間的歐式距離，即

表3 指標(biāo)體系的熵權(quán)TOPSIS 綜合評分排序表

（4）計(jì)算評價對象與理想解的貼近度.

評價對象與理想解的貼近度為

其中貼近度Tj表征第j 年塑料污染處理能力接近最優(yōu)程度，Tj越大表示越接近最優(yōu)水平.

由上可知前五位較為重要的指標(biāo)為空氣中有害污染二氧化硫排放量、工業(yè)污染源治理投資、廢水排放量、農(nóng)用塑料薄膜使用量、治理廢水項(xiàng)目完成投資.由此說明目前中國由于污水廢氣等污染源的增多，生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)承受了較大的壓力，農(nóng)業(yè)塑料薄膜的使用也是造成塑料污染的重要來源之一.但是中國的污染治理投資以及企業(yè)對于環(huán)保做出的舉措對于污染的處理具有明顯的積極效應(yīng)，因此，為了進(jìn)一步處理好現(xiàn)存的塑料垃圾污染，政府及相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對于塑料污染治理的投資，并且發(fā)動群眾的力量鼓勵群眾參與環(huán)保工作.另一方面企業(yè)也應(yīng)當(dāng)制定規(guī)章制度激發(fā)環(huán)保人員工作熱情，使得此行業(yè)得到較好的發(fā)展，更有效地為國家環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn).

3 經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度分析

由于一國不僅需要一個良好的對于塑料進(jìn)行自行凈化處理的能力，同時國家的經(jīng)濟(jì)能力、社會環(huán)境也需要考慮在內(nèi)，只有進(jìn)行綜合性分析才能夠得出更加公平公正的結(jié)果.因此，基于DPSIR 模型進(jìn)行了指標(biāo)的篩選與重新劃分[5]，將指標(biāo)分為經(jīng)濟(jì)社會類與生態(tài)環(huán)境類，其中社會經(jīng)濟(jì)類7 個指標(biāo)（A1-A7）、生態(tài)環(huán)境類12 個指標(biāo)（B1-B12）.

表4 經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系表

（1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理.

對于正負(fù)指標(biāo)進(jìn)行分類，再對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，這是問題處理的第一個步驟[6]，并為下一步驟奠定基礎(chǔ).

（2）確定權(quán)重.

與上文相同，運(yùn)用熵權(quán)法客觀真實(shí)確定權(quán)重，具體步驟上文已經(jīng)詳細(xì)描述，此處不再贅述.

（3）經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平計(jì)算.

上式中，F(xiàn)（A）和G（B）分別表示一國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展指數(shù)值和生態(tài)環(huán)境狀態(tài)指數(shù)值.

（4）構(gòu)建經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度模型.

根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)[7]，得到經(jīng)濟(jì)社會—生態(tài)環(huán)境耦合模型

（5）耦合協(xié)調(diào)度模型下的發(fā)展水平.

基于耦合協(xié)調(diào)度模型[8]，確定耦合模型下經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平與生態(tài)環(huán)境狀態(tài)水平，進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的確定，計(jì)算如下：

上式中，C 表示協(xié)調(diào)程度，T 為綜合評價指數(shù)，經(jīng)過計(jì)算的D 為經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)系統(tǒng)耦合的協(xié)調(diào)程度系數(shù).最終計(jì)算結(jié)果如表5 與表6.

根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整選取2013—2017 年各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)歸一化處理，對再分類指標(biāo)熵權(quán)法算出權(quán)重分別計(jì)算社會經(jīng)濟(jì)效益值與生態(tài)環(huán)境效益值，然后運(yùn)用以上方法進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算.由以上數(shù)據(jù)可知，中國2013—2017 年經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境失調(diào)程度并不嚴(yán)重，但卻應(yīng)該引起重視，需要繼續(xù)堅(jiān)持并進(jìn)行相關(guān)具體政策的針對性改善.

表5 耦合協(xié)調(diào)度表

表6 耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)表

4 結(jié)論與建議

當(dāng)前形勢下塑料污染的治理迫在眉睫，中國應(yīng)制定相關(guān)政策，有效治理塑料污染，保護(hù)人類生存的家園.本文根據(jù)大量數(shù)據(jù)分析，以中國為例進(jìn)行塑料處理能力評價指標(biāo)的建立，并且運(yùn)用多組模型進(jìn)行深入分析表明，雖然中國目前在正確的政策方針下，經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)度發(fā)展態(tài)勢較好，但是環(huán)境問題仍不容忽視.在塑料污染嚴(yán)重的世界形勢下，應(yīng)該進(jìn)一步采取更為有效的措施，使得生態(tài)環(huán)境更加穩(wěn)定良好.參考前面加權(quán)-Topsis 綜合評分排序以及相關(guān)新聞、文獻(xiàn)資料等提出如下政策建議：

（1）建立完善我國塑料污染管理體系.國家環(huán)境監(jiān)管部門、經(jīng)濟(jì)監(jiān)管部門和工業(yè)監(jiān)管部門等均應(yīng)加強(qiáng)對塑料制品生產(chǎn)和使用過程的全周期管理，加大塑料污染治理投資，擴(kuò)招環(huán)保專職人員并且制定相關(guān)監(jiān)測指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)測措施.與此同時，開展限制塑料產(chǎn)品生產(chǎn)與使用的相關(guān)調(diào)查.具體對于塑料垃圾的收集、再利用、回收或環(huán)境無害化處理的整個過程進(jìn)行管理，群眾宣傳、概念滲透等舉措也需要跟進(jìn)強(qiáng)化，逐步有序地建立和完善我國塑料污染管理體系.

（2）實(shí)施農(nóng)業(yè)塑料的回收與循環(huán)利用政策.此方案的實(shí)施并不容易，但是考慮到其可對不同部門特定材料進(jìn)行回收處理，具有其本身的優(yōu)勢.國家應(yīng)積極采取措施鼓勵回收廢棄材料進(jìn)行循環(huán)利用，要在不產(chǎn)生新塑料的前提下，對于已產(chǎn)生的塑料進(jìn)行最大限度的使用.這樣不僅能夠減緩已產(chǎn)生的塑料成為垃圾污染的進(jìn)程，還能夠在一定程度上減少對于塑料的需求，從而對塑料垃圾的抑制產(chǎn)生一定的效果.

（3）加強(qiáng)生物塑料的探索研究政策.

生物塑料分為可生物降解與非可生物降解的兩大類.全球生物塑料市場增長非常迅速，可預(yù)見未來生物塑料具有巨大的潛力.我們應(yīng)加強(qiáng)國際化技術(shù)交流以提高塑料替代品或者比普通塑料破壞性低的新材料.另外，還應(yīng)注意替代材料降低成本的相關(guān)技術(shù)研發(fā)等.由于生物塑料耐腐性與耐久性優(yōu)勢不明顯，且其生產(chǎn)成本一般明顯高于石油基塑料，加之生物塑料生產(chǎn)的數(shù)據(jù)相關(guān)記錄不夠全面等問題，生物塑料能夠在多大的程度上得到應(yīng)用還不能夠確定，但是可以期待其為目前的塑料污染治理提供新的思路.

（4）與國際社會共同合作積極應(yīng)對控制塑料污染.目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和媒體對于塑料污染問題均高度重視，中國應(yīng)該以積極主動的態(tài)度面對當(dāng)前形勢，宣傳我國在塑料污染治理等方面開展的工作和做出的貢獻(xiàn)，加強(qiáng)國際社會對中國治理政策的認(rèn)可，通過國際環(huán)境公約談判的積極參與，實(shí)現(xiàn)為中國以及全球其他國家提供關(guān)于塑料污染處理相關(guān)政策的國際法律支持.