我國廢紙循環利用的適度水平的實證調查
1 引言
構建循環經濟已成為我國踐行科學發展觀，推進可持續發展的戰略性舉措，廢棄物循環利用是其中的一項重要內容。雖然廢棄物循環利用能減少廢棄物棄置與增加資源供給的收益，但過程中需要投入資金、勞動力、資源等成本，其邊際成本一般隨著廢棄物循環利用程度的提高而加大，因此廢棄物的循環利用程度并不是越大越好，廢棄物的過度循環利用可能導致社會整體福利水平的降低。因此，廢棄物循環利用的適度水平成為需要研究的重要問題，本文以廢紙為例探討廢棄物循環利用的適度水平。
隨著森林資源日益減少，廢紙循環利用開始得到世界范圍內的普遍重視，廢紙循環利用水平不斷提高，如美國的廢紙回收率從1990年的33.5%提高到了2008年的58.3%。我國的廢紙循環利用水平也逐年提高，廢紙回收率從1980年的16.4%提高到2008年的39.5%[1]。
廢紙循環利用雖然可以減少廢紙處置量和木材等自然資源消耗，但同時需要成本支出，例如廢紙收運、分類、運輸、利用過程中的資源消耗、勞動力和資本投入等。早在20世紀90年代中期，不少學者已對廢紙循環利用的資源與環境凈效益提出了質疑。奈杰爾等[2]認為，由于廢紙回收、分類、利用需要消耗大量的能源，并且廢紙循環利用也帶來不可忽視的污染排放問題，綜合來說廢紙循環利用對環境的負面影響甚至大于原生纖維的利用。國際應用系統分析學會森林資源項目負責人斯特恩教授也指出，“廢紙循環利用顯然是有利的，但應該有一個限度”[3]。關于廢紙循環利用的成本與效益，學術界已經進行了一些探索。芬恩韋登和艾克瓦爾[4]對廢舊紙包裝材料的循環利用與焚燒處理進行了生命周期分析比較研究，發現循環利用過程的能耗較小。盧志玉[5]采用生命周期分析方法分析了廢紙不同處理方法的溫室效應，指出與焚燒處理相比，廢紙填埋處理產生的溫室效應較大。趙會芳等[6]發現與木材制漿造紙相比，廢紙再生利用在原材料消耗、能源消耗、環境污染排放等方面具有較大優勢。經濟評價方面，亞瑟[7]對美國、日本、英國、德國等國家的廢紙制漿造紙與木材制漿造紙的企業成本進行了比較，認為廢紙制漿造紙最高可節約生產成本110美元/噸。可見，當前圍繞廢紙循環利用的研究主要集中在比較廢紙的循環利用與其他處理方式之間的環境影響的不同和企業成本的不同，對廢紙循環利用適度水平的研究較少。本文基于生命周期分析方法，識別并量化廢紙循環利用各個環節的實物收益與成本，進一步通過環境價值評估方法得到貨幣化度量的邊際社會效益和邊際社會成本，探究社會最優標準下的廢紙循環利用水平。
2 廢紙循環利用的社會成本與社會效益界定
廢棄物循環利用的適度水平是社會福利最大化標準下的循環水平，此時廢棄物循環利用的邊際社會成本和邊際社會效益相等。社會成本與社會效益的識別與貨幣化度量，是研究廢棄物循環利用適度水平的基礎。關于廢紙循環利用的社會成本與社會效益，首先構建與廢紙循環利用系統基本功能相同的傳統系統作為參照系統，然后以參照系統為對照基于生命周期分析方法識別出廢紙循環利用各個環節的社會效益和社會成本。概括來講，廢紙循環利用的社會成本與社會效益分別指與參照系統相比，廢紙循環利用系統多消耗或者節約的環境資源、資本和勞動力的價值。
2.1 參照系統的選擇
廢紙循環利用系統具有處理廢紙和生成造紙纖維兩項基本功能，此處選擇具有這兩項基本功能的傳統系統作為參照系統。結合實際情況，可以假定廢紙循環利用替代的纖維原料類型為木漿(國內外學者在分析廢紙循環利用的資源環境效益時，通常對廢紙循環利用與木漿造紙進行比較，如芬恩韋登、艾克瓦爾、趙會芳、方程冉、張建英)，替代的廢紙處理方式為填埋，即設定參照系統由廢紙填埋子系統與木漿造紙子系統共同構成。根據我國普遍采用的工藝流程，將兩個系統的工藝環節細化為：
(1)廢紙循環利用系統[8]：“廢紙分類收集(或收集分類)→運輸→碎漿、疏解→篩選、凈化→打漿→抄紙→涂布→成紙”;
(2)參照系統：由廢紙填埋子系統與木漿造紙子系統構成，其中：
①廢紙填埋子系統[9]：“生活垃圾收集(含未回收廢紙)→運輸→填埋”;②木漿造紙子系統[8]：“木材采伐→運輸→備料→蒸煮→漂白→抄紙→涂布→成紙”。
從工藝流程和物料平衡的角度來看，廢紙制漿造紙與木漿造紙的差別主要在于制漿過程，之后的“抄紙→涂布→成紙”過程基本一致，為簡化分析將這些基本相同的環節劃在分析系統之外。經過簡化、合并后的兩個系統對照如圖1所示。
圖1 廢紙循環利用系統與參照系統的主要環節比較
2.2 廢紙循環利用的社會效益與社會成本
基于生命周期分析方法，以參照系統為基準，從各個環節入手識別廢紙循環利用的社會效益和社會成本。廢紙循環利用的社會效益，是指因改變廢紙處置方式(以填埋為對照)以及替代某些類型的原生纖維(以木材為對照)而減少的資源使用及其價值;而社會成本則是相對于廢紙的填埋處理方式而言，為實現廢紙循環利用需要額外增加的資源使用及其價值。具體來說，社會效益與社會成本主要來自于三個環節的對比：(1)廢紙收運環節：對比參照系統，廢紙循環利用系統增加了廢紙分類工作，從而增加了資本和勞動力的使用。但在廢紙收運環節，循環利用與填埋兩種方式的自然資源消耗與污染排放大體相同[10]，可以認為該環節廢紙循環利用的環境資源影響保持不變。(2)制漿環節：對比參照系統，廢紙循環利用系統節約了環境資源和資本的使用。(3)木材采運環節與廢紙填埋環節：這兩個環節僅存在于參照系統，因此，廢紙循環利用系統可以節約資源的使用。同時，由于廢紙運輸與木材運輸對環境資源使用差別不大[11]，因此可以假定木材采運環節廢紙循環利用的環境資源影響保持不變。廢紙循環利用在各個環節對三類資源使用的影響見表1。
此外，廢紙循環利用系統在木材采運環節節省的資源主要包括資本與勞動力。由于在分析廢紙循環利用系統在制漿環節節省的木材成本時，可以認為木材的市場價格包括了采運環節的資本與勞動力投入，因此木材采運環節節省成本的效益不再單獨分析。
通過合并處理后，廢紙循環利用的社會效益與社會成本進一步確定為：社會效益包括
制漿環節與廢紙填埋環節節約的三類資源使用的價值;社會成本則包括廢紙收運環節增加的資本和勞動力的價值。
3 我國廢紙循環利用適度水平的實證分析
3.1 廢紙循環利用邊際社會效益的定量分析
在廢紙循環利用的過程中，處理的廢紙量與生成的纖維量存在一定的對應關系。一般地，消耗廢紙1.25噸可生成1噸廢紙漿[12]。廢紙循環利用的邊際社會效益即生成1噸紙漿帶來的社會效益增加。一般地，廢紙循環利用邊際社會效益隨著廢紙循環利用量的上升而下降，但是由于數據資料限制難以得到這一函數關系，因此假定廢紙循環利用邊際社會效益不隨廢紙循環利用量的變化而變化，即邊際社會效益固定。從環境資源、資本和勞動力三方面定量分析廢紙循環利用的邊際社會效益。
3.1.1 環境資源影響及其貨幣化度量
運用生命周期分析方法識別并量化廢紙循環利用系統各個環節對環境資源使用的實物影響，主要包括：(1)廢紙收集與運輸階段，包括能源的利用和的排放;(2)木材獲取階段，包括能源的利用和的排放;(3)制漿階段，包括纖維原料、各種化學藥品、水、能源的使用及廢水、廢氣等污染物的排放;(4)廢紙填埋階段，包括和的排放。根據前文界定，此處僅分析制漿環節與填埋環節的環境影響，分原材料、能源和污染排放三類進行計算。進一步地運用環境影響經濟評估方法將廢紙循環利用對環境資源使用的實物影響進行貨幣化度量。下文各種資源使用的經濟評價均以2008年價格為核算基準。
(1)原材料消耗
與木材制漿相比，廢紙制漿少了蒸煮、漂白等工序，進而減少了木材、水和化學藥品等材料消耗，所節約的材料分為可再生資源與不可再生資源兩類。
可再生資源方面，廢紙循環利用節約的可再生資源主要包括森林與水資源。對于森林資源，除可以提供木材和各種林副產品等直接使用價值外，還具有涵養水源、凈化空氣、休憩與審美等間接使用價值，此處借鑒徐嵩齡[13]對兩種價值量比例的估算方法。對于節省的水資源而言，考慮到Ⅳ類水可達到工業用水的要求，此處以Ⅳ類水的價值作為廢紙循環利用節約水資源價值的核算單位，此處借鑒王基建等[14]采用恢復支出法對水資源價值量的評估結果。
不可再生資源方面，燒堿、硫化鈉、芒硝等化學品均來自于不可再生資源，對這些項目的環境價值評估比較復雜，此處用其市場價格替代其影子價格。
(2)能源利用
造紙對于電能和熱能的需求都很大。我國大部分電能和熱能來自燃煤發電，可以近似地認為廢紙循環利用系統和參照系統利用的能源均來自于煤炭。在制漿階段，與參照系統相比，廢紙循環利用系統單位功能可節省電耗350度，汽耗1噸，相當于節省電力444度。在計算過程中將以能源的市場價格近似地代替其影子價格。
(3)污染排放
制漿環節：產生的水體污染物包括無機污染物和有機污染物。其中，無機污染物主要是酸或堿，有機污染物主要是木素、纖維素及半纖維素的降解物等(以SS、COD、BOD等指標表征)。大氣污染物主要是蒸煮工段產生的煙塵和含硫氣體(主要包括等)。除此之外，由于在此工段使用的主要能源是煤炭，還會導致、等大氣污染物的產生。固體廢物主要包括備料工段的樹皮、鋸末，蒸煮后篩出的木節、漿渣，漂白工段廢水二級和三級處理所形成的污泥等。
填埋環節：主要環境影響是溫室氣體排放，在我國1噸廢紙若被填埋處理，進行厭氧降解可產生730kg和270kg[5]。那么廢紙循環利用系統“處理1.25噸廢紙”可減少912.5kg和337.5kg溫室氣體排放。
①水體污染物。造紙工業是導致水污染的主要行業之一。據估算，1998年和2000年我國水污染造成的經濟損失分別為2 475億元和2 323億元[15]，假定水污染經濟損失與廢水排放量成正比，那么1998年和2000年平均每噸工業廢水污染的經濟損失分別為14.71元/噸和14.43元/噸，此處取均值(14.57元/噸)表示國內單位造紙工業廢水排放導致的經濟損失。
②大氣污染物。與參照系統相比，廢紙循環利用減少的大氣污染物主要包括可導致大氣酸化的氮氧化物、硫化氫、二氧化硫以及溫室氣體。
采用防護支出法來評價廢紙循環利用避免大氣酸化的經濟價值。首先，根據當量因子[16]將對象系統單位功能大氣酸化氣體的減排量折算為當量;其次，以脫硫成本作為經濟評估依據。不同脫硫技術成本存在一定差異[17]，采用各種技術脫硫成本的平均值956.90元/噸作為影子價格。
關于溫室氣體減排的經濟價值，首先將溫室氣體的減排量均折算為當量。參考世界銀行的報告，在清潔發展機制(CDM)推動下形成的國際碳交易市場中，2008年每噸減排量的價格為116.39元，以此作為影子價格。
③固體廢物填埋。與參照系統相比，廢紙循環利用所節省的土地占用主要包括林地和垃圾填埋空間。林地占用土地的經濟價值實際上已包含在森林生態價值當中，這里不再討論。選取不包含發電項目垃圾填埋場的全生命周期垃圾處理成本52.04元/噸[18]作為垃圾填埋處理的成本。這里的成本不僅包括土地占用成本，還包括垃圾填埋消耗的資本和勞動力的成本。
綜上，分項核算我國廢紙循環利用制成1噸紙漿因減少環境資源消耗帶來的社會效益，結果見表2。可見，與參照系統相比，我國廢紙循環利用系統生成1噸紙漿所節約的環境資源的社會效益約為13 999元，其中直接經濟效益約為5 185元，占總社會效益的37%。圖2反映了各項目社會效益占總社會效益的比例。從圖中可以看出，廢紙循環利用因節約可再生資源產生的社會效益最高，占總社會效益的65.65%;其次是因減少水體污染物產生的效益，占12.49%;因減少固體廢物填埋產生的效益最少，僅占0.65%。
圖2 各項目社會效益占總社會效益的比例比較
3.1.2 資本與勞動力價值的經濟評價
定量分析廢紙循環利用系統在制漿、填埋環節所節約的資本和勞動力。填埋環節節約的資本和勞動力的價值，已經包含在上文的垃圾填埋成本中，故不再討論。制漿環節減少或者增加的勞動力投入，由于情況比較復雜且無數據支持，這里主要分析廢紙循環利用系統在制漿環節節約的資本的市場價值。
廢紙循環利用由于生產流程較簡單而降低了投資費用[6]，其節約的資本主要表現為減少的投資設備折舊數量。以新聞紙為例，在不包括固定設備折舊的前提下，國內新聞紙廠的平均成本為3 910元/噸[22]，同時根據陳立等人[23]的研究，折舊費在單位漿紙產品的成本構成中的比例約為2.38%，據此
估算單位新聞紙產品中設備折舊費約為95元/噸。由于廢紙制漿的投資約為同等規模木材制漿廠的50%～70%，那么廢紙替代木材生產1噸紙漿可以節約的資本量約為29～48元/噸，此處取中值38元/噸。
綜上，我國用1.25噸廢紙替代木材生產1噸紙漿的社會效益為14 037元，直接經濟效益為5 223元。
3.2 廢紙循環利用邊際社會成本的定量分析
廢紙循環利用的社會成本，主要包括廢紙收運環節增加的資本與勞動力資源使用的價值，考慮采用基于不同回收率的回收成本的函數進行表征。關于廢舊物資回收對城市固體廢物收運成本的影響國外學者進行了調查與分析，史蒂文斯[24]基于生態數據對美國60個城市隨機抽取調研的結果，對廢物總收運成本(即回收物資收運成本與普通廢物收運成本之和)的影響進行了估計，如表3所示。
因各種廢棄物的收運成本函數形式基本相似，此處借用美國普通廢棄物收運成本的定量函數形式，調整以得到我國廢紙循環利用的邊際社會成本。由于本文界定的廢紙循環利用社會成本是相對參照系統而言的，因此需要研究“廢紙循環利用收運成本與參照系統收運成本之差”與循環利用率的函數關系。類似地，基于美國廢舊物資回收成本調查資料，研究“因回收產生的平均成本增量”與回收率的函數關系。考慮到邊際成本遞增的經濟學假設，這里采用指數函數擬合二者之間的函數關系，結果如下：
其中，c為城市固體廢棄物總體平均收運成本增量，RR為垃圾回收率(%)。同時有：
MC的涵義是，每增加1單位的固體廢棄物回收量所帶來的城市固體廢棄物收運總成本增量的增加量。
其次，設定廢紙回收邊際成本的一般函數形式。基于前文假定，相對于參照系統的廢紙回收邊際成本具有與城市固體廢棄物收運邊際成本相同的函數形式，各自的特征以函數的系數表征。以待定系數A代替式(4)中常數，得到廢紙回收邊際成本函數的一般形式：
式中，MCP為廢紙回收的邊際成本，RRP為廢紙回收率(%)，暫不考慮廢紙循環利用率為零的情況，即RRP為正;A為地區特征參數，并且滿足A≥0①。
由式(5)可見，每回收一單位廢紙帶來的廢紙收運總成本增量隨著回收率的提高而增加。
再次，假定現實中廢紙回收利用已達市場均衡，即廢紙回收利用的邊際直接效益與邊際直接成本相等，以此求得參數A。根據上文計算，我國廢紙循環利用的邊際直接效益為5 223(元/1.25噸廢紙)(或元/噸紙漿)，而邊際直接成本的量綱是“元/噸廢紙”，對量綱進行統一后，將邊際直接效益與2008年我國廢紙回收率(39.5%)代入式(5)可確定系數A，從而得到邊際成本與廢紙回收率的函數關系：
3.3 我國廢紙循環利用的適度水平
根據社會福利最大化時邊際社會成本與邊際社會效益相等得到我國廢紙循環利用的適度水平。2008年，我國廢紙循環利用的邊際社會效益為14 037(元/1.25噸廢紙)，廢紙循環利用的邊際社會成本(函數)為(元/1.25噸廢紙)。據此得到我國2008年廢紙循環利用的適度水平(以廢紙回收率表征)RRP*=60.1%。
相比之下，我國2008年實際廢紙回收率為39.5%。可見，2008年我國廢紙循環利用的水平低于社會最優水平，適當提高我國廢紙循環利用水平，可以增加整個社會的福利。
4 結語
廢紙循環利用的適度水平是社會福利最大化下的循環水平。本文首先基于功能相同原則設定了由廢紙填埋子系統與木漿造紙子系統構成的參照系統，據此界定廢紙循環利用的社會效益與社會成本。然后運用生命周期分析方法，識別并貨幣化度量廢紙循環利用的邊際社會效益與直接經濟效益，得到我國用1.25噸廢紙替代木材生產1噸紙漿的社會效益為14 037元，相應地，廢紙循環利用的邊際直接經濟效益為5 223元;并結合發達國家廢棄物收運成本與回收率之間的函數關系構建了我國廢紙循環利用的邊際成本函數(元/1.25噸廢紙)。最后，基于社會福利最大化時邊際等值原理，得到我國2008年廢紙循環利用的適度水平為60.1%，高于同期國內廢紙循環利用的實際水平39.5%。因此，適當提高現階段我國廢紙循環利用水平可以增加整個社會的福利。
需要說明的是，從整個社會福利最大化的角度出發，研究廢紙循環利用的適度水平是一個相當復雜的問題。現實中廢紙循環利用系統與參照系統采用的生產工藝多種多樣，每個工藝流程的資源、資本與勞動力投入各不相同，進一步的研究需要更加深入地分析不同工藝的技術水平。本文僅選擇了具有代表性的生產工藝進行規律性研究，未來可結合具體的案例開展進一步研究。
注釋：
①理查德認為，回收物資收運成本相對較高(即A≥0)，主要是由于相比而言，城市固體廢棄物收運的技術比較成熟，而廢舊物資回收利用活動是新出現的事物。隨著經驗的積累和技術的進步，回收物資收運的成本將逐漸下降，直至與城市固體廢物收運的成本相當(即A趨于0)。
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