我国废纸循环利用的适度水平的实证调查
1 引言
构建循环经济已成为我国践行科学发展观，推进可持续发展的战略性举措，废弃物循环利用是其中的一项重要内容。虽然废弃物循环利用能减少废弃物弃置与增加资源供给的收益，但过程中需要投入资金、劳动力、资源等成本，其边际成本一般随着废弃物循环利用程度的提高而加大，因此废弃物的循环利用程度并不是越大越好，废弃物的过度循环利用可能导致社会整体福利水平的降低。因此，废弃物循环利用的适度水平成为需要研究的重要问题，本文以废纸为例探讨废弃物循环利用的适度水平。
随着森林资源日益减少，废纸循环利用开始得到世界范围内的普遍重视，废纸循环利用水平不断提高，如美国的废纸回收率从1990年的33.5%提高到了2008年的58.3%。我国的废纸循环利用水平也逐年提高，废纸回收率从1980年的16.4%提高到2008年的39.5%[1]。
废纸循环利用虽然可以减少废纸处置量和木材等自然资源消耗，但同时需要成本支出，例如废纸收运、分类、运输、利用过程中的资源消耗、劳动力和资本投入等。早在20世纪90年代中期，不少学者已对废纸循环利用的资源与环境净效益提出了质疑。奈杰尔等[2]认为，由于废纸回收、分类、利用需要消耗大量的能源，并且废纸循环利用也带来不可忽视的污染排放问题，综合来说废纸循环利用对环境的负面影响甚至大于原生纤维的利用。国际应用系统分析学会森林资源项目负责人斯特恩教授也指出，“废纸循环利用显然是有利的，但应该有一个限度”[3]。关于废纸循环利用的成本与效益，学术界已经进行了一些探索。芬恩韦登和艾克瓦尔[4]对废旧纸包装材料的循环利用与焚烧处理进行了生命周期分析比较研究，发现循环利用过程的能耗较小。卢志玉[5]采用生命周期分析方法分析了废纸不同处理方法的温室效应，指出与焚烧处理相比，废纸填埋处理产生的温室效应较大。赵会芳等[6]发现与木材制浆造纸相比，废纸再生利用在原材料消耗、能源消耗、环境污染排放等方面具有较大优势。经济评价方面，亚瑟[7]对美国、日本、英国、德国等国家的废纸制浆造纸与木材制浆造纸的企业成本进行了比较，认为废纸制浆造纸最高可节约生产成本110美元/吨。可见，当前围绕废纸循环利用的研究主要集中在比较废纸的循环利用与其他处理方式之间的环境影响的不同和企业成本的不同，对废纸循环利用适度水平的研究较少。本文基于生命周期分析方法，识别并量化废纸循环利用各个环节的实物收益与成本，进一步通过环境价值评估方法得到货币化度量的边际社会效益和边际社会成本，探究社会最优标准下的废纸循环利用水平。
2 废纸循环利用的社会成本与社会效益界定
废弃物循环利用的适度水平是社会福利最大化标准下的循环水平，此时废弃物循环利用的边际社会成本和边际社会效益相等。社会成本与社会效益的识别与货币化度量，是研究废弃物循环利用适度水平的基础。关于废纸循环利用的社会成本与社会效益，首先构建与废纸循环利用系统基本功能相同的传统系统作为参照系统，然后以参照系统为对照基于生命周期分析方法识别出废纸循环利用各个环节的社会效益和社会成本。概括来讲，废纸循环利用的社会成本与社会效益分别指与参照系统相比，废纸循环利用系统多消耗或者节约的环境资源、资本和劳动力的价值。
2.1 参照系统的选择
废纸循环利用系统具有处理废纸和生成造纸纤维两项基本功能，此处选择具有这两项基本功能的传统系统作为参照系统。结合实际情况，可以假定废纸循环利用替代的纤维原料类型为木浆(国内外学者在分析废纸循环利用的资源环境效益时，通常对废纸循环利用与木浆造纸进行比较，如芬恩韦登、艾克瓦尔、赵会芳、方程冉、张建英)，替代的废纸处理方式为填埋，即设定参照系统由废纸填埋子系统与木浆造纸子系统共同构成。根据我国普遍采用的工艺流程，将两个系统的工艺环节细化为：
(1)废纸循环利用系统[8]：“废纸分类收集(或收集分类)→运输→碎浆、疏解→筛选、净化→打浆→抄纸→涂布→成纸”;
(2)参照系统：由废纸填埋子系统与木浆造纸子系统构成，其中：
①废纸填埋子系统[9]：“生活垃圾收集(含未回收废纸)→运输→填埋”;②木浆造纸子系统[8]：“木材采伐→运输→备料→蒸煮→漂白→抄纸→涂布→成纸”。
从工艺流程和物料平衡的角度来看，废纸制浆造纸与木浆造纸的差别主要在于制浆过程，之后的“抄纸→涂布→成纸”过程基本一致，为简化分析将这些基本相同的环节划在分析系统之外。经过简化、合并后的两个系统对照如图1所示。
图1 废纸循环利用系统与参照系统的主要环节比较
2.2 废纸循环利用的社会效益与社会成本
基于生命周期分析方法，以参照系统为基准，从各个环节入手识别废纸循环利用的社会效益和社会成本。废纸循环利用的社会效益，是指因改变废纸处置方式(以填埋为对照)以及替代某些类型的原生纤维(以木材为对照)而减少的资源使用及其价值;而社会成本则是相对于废纸的填埋处理方式而言，为实现废纸循环利用需要额外增加的资源使用及其价值。具体来说，社会效益与社会成本主要来自于三个环节的对比：(1)废纸收运环节：对比参照系统，废纸循环利用系统增加了废纸分类工作，从而增加了资本和劳动力的使用。但在废纸收运环节，循环利用与填埋两种方式的自然资源消耗与污染排放大体相同[10]，可以认为该环节废纸循环利用的环境资源影响保持不变。(2)制浆环节：对比参照系统，废纸循环利用系统节约了环境资源和资本的使用。(3)木材采运环节与废纸填埋环节：这两个环节仅存在于参照系统，因此，废纸循环利用系统可以节约资源的使用。同时，由于废纸运输与木材运输对环境资源使用差别不大[11]，因此可以假定木材采运环节废纸循环利用的环境资源影响保持不变。废纸循环利用在各个环节对三类资源使用的影响见表1。
此外，废纸循环利用系统在木材采运环节节省的资源主要包括资本与劳动力。由于在分析废纸循环利用系统在制浆环节节省的木材成本时，可以认为木材的市场价格包括了采运环节的资本与劳动力投入，因此木材采运环节节省成本的效益不再单独分析。
通过合并处理后，废纸循环利用的社会效益与社会成本进一步确定为：社会效益包括
制浆环节与废纸填埋环节节约的三类资源使用的价值;社会成本则包括废纸收运环节增加的资本和劳动力的价值。
3 我国废纸循环利用适度水平的实证分析
3.1 废纸循环利用边际社会效益的定量分析
在废纸循环利用的过程中，处理的废纸量与生成的纤维量存在一定的对应关系。一般地，消耗废纸1.25吨可生成1吨废纸浆[12]。废纸循环利用的边际社会效益即生成1吨纸浆带来的社会效益增加。一般地，废纸循环利用边际社会效益随着废纸循环利用量的上升而下降，但是由于数据资料限制难以得到这一函数关系，因此假定废纸循环利用边际社会效益不随废纸循环利用量的变化而变化，即边际社会效益固定。从环境资源、资本和劳动力三方面定量分析废纸循环利用的边际社会效益。
3.1.1 环境资源影响及其货币化度量
运用生命周期分析方法识别并量化废纸循环利用系统各个环节对环境资源使用的实物影响，主要包括：(1)废纸收集与运输阶段，包括能源的利用和的排放;(2)木材获取阶段，包括能源的利用和的排放;(3)制浆阶段，包括纤维原料、各种化学药品、水、能源的使用及废水、废气等污染物的排放;(4)废纸填埋阶段，包括和的排放。根据前文界定，此处仅分析制浆环节与填埋环节的环境影响，分原材料、能源和污染排放三类进行计算。进一步地运用环境影响经济评估方法将废纸循环利用对环境资源使用的实物影响进行货币化度量。下文各种资源使用的经济评价均以2008年价格为核算基准。
(1)原材料消耗
与木材制浆相比，废纸制浆少了蒸煮、漂白等工序，进而减少了木材、水和化学药品等材料消耗，所节约的材料分为可再生资源与不可再生资源两类。
可再生资源方面，废纸循环利用节约的可再生资源主要包括森林与水资源。对于森林资源，除可以提供木材和各种林副产品等直接使用价值外，还具有涵养水源、净化空气、休憩与审美等间接使用价值，此处借鉴徐嵩龄[13]对两种价值量比例的估算方法。对于节省的水资源而言，考虑到Ⅳ类水可达到工业用水的要求，此处以Ⅳ类水的价值作为废纸循环利用节约水资源价值的核算单位，此处借鉴王基建等[14]采用恢复支出法对水资源价值量的评估结果。
不可再生资源方面，烧碱、硫化钠、芒硝等化学品均来自于不可再生资源，对这些项目的环境价值评估比较复杂，此处用其市场价格替代其影子价格。
(2)能源利用
造纸对于电能和热能的需求都很大。我国大部分电能和热能来自燃煤发电，可以近似地认为废纸循环利用系统和参照系统利用的能源均来自于煤炭。在制浆阶段，与参照系统相比，废纸循环利用系统单位功能可节省电耗350度，汽耗1吨，相当于节省电力444度。在计算过程中将以能源的市场价格近似地代替其影子价格。
(3)污染排放
制浆环节：产生的水体污染物包括无机污染物和有机污染物。其中，无机污染物主要是酸或碱，有机污染物主要是木素、纤维素及半纤维素的降解物等(以SS、COD、BOD等指标表征)。大气污染物主要是蒸煮工段产生的烟尘和含硫气体(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，还会导致、等大气污染物的产生。固体废物主要包括备料工段的树皮、锯末，蒸煮后筛出的木节、浆渣，漂白工段废水二级和三级处理所形成的污泥等。
填埋环节：主要环境影响是温室气体排放，在我国1吨废纸若被填埋处理，进行厌氧降解可产生730kg和270kg[5]。那么废纸循环利用系统“处理1.25吨废纸”可减少912.5kg和337.5kg温室气体排放。
①水体污染物。造纸工业是导致水污染的主要行业之一。据估算，1998年和2000年我国水污染造成的经济损失分别为2 475亿元和2 323亿元[15]，假定水污染经济损失与废水排放量成正比，那么1998年和2000年平均每吨工业废水污染的经济损失分别为14.71元/吨和14.43元/吨，此处取均值(14.57元/吨)表示国内单位造纸工业废水排放导致的经济损失。
②大气污染物。与参照系统相比，废纸循环利用减少的大气污染物主要包括可导致大气酸化的氮氧化物、硫化氢、二氧化硫以及温室气体。
采用防护支出法来评价废纸循环利用避免大气酸化的经济价值。首先，根据当量因子[16]将对象系统单位功能大气酸化气体的减排量折算为当量;其次，以脱硫成本作为经济评估依据。不同脱硫技术成本存在一定差异[17]，采用各种技术脱硫成本的平均值956.90元/吨作为影子价格。
关于温室气体减排的经济价值，首先将温室气体的减排量均折算为当量。参考世界银行的报告，在清洁发展机制(CDM)推动下形成的国际碳交易市场中，2008年每吨减排量的价格为116.39元，以此作为影子价格。
③固体废物填埋。与参照系统相比，废纸循环利用所节省的土地占用主要包括林地和垃圾填埋空间。林地占用土地的经济价值实际上已包含在森林生态价值当中，这里不再讨论。选取不包含发电项目垃圾填埋场的全生命周期垃圾处理成本52.04元/吨[18]作为垃圾填埋处理的成本。这里的成本不仅包括土地占用成本，还包括垃圾填埋消耗的资本和劳动力的成本。
综上，分项核算我国废纸循环利用制成1吨纸浆因减少环境资源消耗带来的社会效益，结果见表2。可见，与参照系统相比，我国废纸循环利用系统生成1吨纸浆所节约的环境资源的社会效益约为13 999元，其中直接经济效益约为5 185元，占总社会效益的37%。图2反映了各项目社会效益占总社会效益的比例。从图中可以看出，废纸循环利用因节约可再生资源产生的社会效益最高，占总社会效益的65.65%;其次是因减少水体污染物产生的效益，占12.49%;因减少固体废物填埋产生的效益最少，仅占0.65%。
图2 各项目社会效益占总社会效益的比例比较
3.1.2 资本与劳动力价值的经济评价
定量分析废纸循环利用系统在制浆、填埋环节所节约的资本和劳动力。填埋环节节约的资本和劳动力的价值，已经包含在上文的垃圾填埋成本中，故不再讨论。制浆环节减少或者增加的劳动力投入，由于情况比较复杂且无数据支持，这里主要分析废纸循环利用系统在制浆环节节约的资本的市场价值。
废纸循环利用由于生产流程较简单而降低了投资费用[6]，其节约的资本主要表现为减少的投资设备折旧数量。以新闻纸为例，在不包括固定设备折旧的前提下，国内新闻纸厂的平均成本为3 910元/吨[22]，同时根据陈立等人[23]的研究，折旧费在单位浆纸产品的成本构成中的比例约为2.38%，据此
估算单位新闻纸产品中设备折旧费约为95元/吨。由于废纸制浆的投资约为同等规模木材制浆厂的50%～70%，那么废纸替代木材生产1吨纸浆可以节约的资本量约为29～48元/吨，此处取中值38元/吨。
综上，我国用1.25吨废纸替代木材生产1吨纸浆的社会效益为14 037元，直接经济效益为5 223元。
3.2 废纸循环利用边际社会成本的定量分析
废纸循环利用的社会成本，主要包括废纸收运环节增加的资本与劳动力资源使用的价值，考虑采用基于不同回收率的回收成本的函数进行表征。关于废旧物资回收对城市固体废物收运成本的影响国外学者进行了调查与分析，史蒂文斯[24]基于生态数据对美国60个城市随机抽取调研的结果，对废物总收运成本(即回收物资收运成本与普通废物收运成本之和)的影响进行了估计，如表3所示。
因各种废弃物的收运成本函数形式基本相似，此处借用美国普通废弃物收运成本的定量函数形式，调整以得到我国废纸循环利用的边际社会成本。由于本文界定的废纸循环利用社会成本是相对参照系统而言的，因此需要研究“废纸循环利用收运成本与参照系统收运成本之差”与循环利用率的函数关系。类似地，基于美国废旧物资回收成本调查资料，研究“因回收产生的平均成本增量”与回收率的函数关系。考虑到边际成本递增的经济学假设，这里采用指数函数拟合二者之间的函数关系，结果如下：
其中，c为城市固体废弃物总体平均收运成本增量，RR为垃圾回收率(%)。同时有：
MC的涵义是，每增加1单位的固体废弃物回收量所带来的城市固体废弃物收运总成本增量的增加量。
其次，设定废纸回收边际成本的一般函数形式。基于前文假定，相对于参照系统的废纸回收边际成本具有与城市固体废弃物收运边际成本相同的函数形式，各自的特征以函数的系数表征。以待定系数A代替式(4)中常数，得到废纸回收边际成本函数的一般形式：
式中，MCP为废纸回收的边际成本，RRP为废纸回收率(%)，暂不考虑废纸循环利用率为零的情况，即RRP为正;A为地区特征参数，并且满足A≥0①。
由式(5)可见，每回收一单位废纸带来的废纸收运总成本增量随着回收率的提高而增加。
再次，假定现实中废纸回收利用已达市场均衡，即废纸回收利用的边际直接效益与边际直接成本相等，以此求得参数A。根据上文计算，我国废纸循环利用的边际直接效益为5 223(元/1.25吨废纸)(或元/吨纸浆)，而边际直接成本的量纲是“元/吨废纸”，对量纲进行统一后，将边际直接效益与2008年我国废纸回收率(39.5%)代入式(5)可确定系数A，从而得到边际成本与废纸回收率的函数关系：
3.3 我国废纸循环利用的适度水平
根据社会福利最大化时边际社会成本与边际社会效益相等得到我国废纸循环利用的适度水平。2008年，我国废纸循环利用的边际社会效益为14 037(元/1.25吨废纸)，废纸循环利用的边际社会成本(函数)为(元/1.25吨废纸)。据此得到我国2008年废纸循环利用的适度水平(以废纸回收率表征)RRP*=60.1%。
相比之下，我国2008年实际废纸回收率为39.5%。可见，2008年我国废纸循环利用的水平低于社会最优水平，适当提高我国废纸循环利用水平，可以增加整个社会的福利。
4 结语
废纸循环利用的适度水平是社会福利最大化下的循环水平。本文首先基于功能相同原则设定了由废纸填埋子系统与木浆造纸子系统构成的参照系统，据此界定废纸循环利用的社会效益与社会成本。然后运用生命周期分析方法，识别并货币化度量废纸循环利用的边际社会效益与直接经济效益，得到我国用1.25吨废纸替代木材生产1吨纸浆的社会效益为14 037元，相应地，废纸循环利用的边际直接经济效益为5 223元;并结合发达国家废弃物收运成本与回收率之间的函数关系构建了我国废纸循环利用的边际成本函数(元/1.25吨废纸)。最后，基于社会福利最大化时边际等值原理，得到我国2008年废纸循环利用的适度水平为60.1%，高于同期国内废纸循环利用的实际水平39.5%。因此，适当提高现阶段我国废纸循环利用水平可以增加整个社会的福利。
需要说明的是，从整个社会福利最大化的角度出发，研究废纸循环利用的适度水平是一个相当复杂的问题。现实中废纸循环利用系统与参照系统采用的生产工艺多种多样，每个工艺流程的资源、资本与劳动力投入各不相同，进一步的研究需要更加深入地分析不同工艺的技术水平。本文仅选择了具有代表性的生产工艺进行规律性研究，未来可结合具体的案例开展进一步研究。
注释：
①理查德认为，回收物资收运成本相对较高(即A≥0)，主要是由于相比而言，城市固体废弃物收运的技术比较成熟，而废旧物资回收利用活动是新出现的事物。随着经验的积累和技术的进步，回收物资收运的成本将逐渐下降，直至与城市固体废物收运的成本相当(即A趋于0)。
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