电子行业产污特征及产污量核算方法探讨

黄秋鑫，孙秀敏，司菲斐，丑天姝，陈琼，熊松松，武泽华，尚晓晨，刘晓纯

(1.工业和信息化部电子第五研究所，环境与绿色发展中心，广州 510610；2.中检集团南方测试股份有限公司，深圳 518055)

电子行业是一个典型的离散型行业[1-2]，终端电子产品的生产制造可逐级分为材料生产、元器件生产、组件/零件生产和整机装配，每一个阶段又可进一步细分，可以说是离散型行业中最复杂的行业。随着生产技术设备的集成化、自动化、信息化、智能化，越来越多的离散型行业企业中的部分工序也逐渐呈现流程型的特征。据国家数据库统计，我国规模化电子相关行业企业数量已超过4万家，产品在各行各业得到广泛应用。因此，电子行业的绿色可持续发展也将有效带动全行业的绿色可持续发展，其产排污状况则是评估行业绿色发展的重要指标[3]。

第一次全国污染源普查中，产排污系数法是产排污量核算最重要的技术手段之一[4]，“四同”组合是产排污系数法研究的重要指标[5-6]。第二次全国污染源普查对系数法提出了“可拆分、可组合”的更高要求，总体上提出了以“产污系数”“污染处理效率”及“末端治理设施运行状态”相结合的产排污量核算思路，将产污量和排污量核算分步进行，其中产污量核算是最基础、最关键的核算过程。该核算要求及思路更符合电子行业等离散型行业的生产及产排污特征。第一次全国污染源普查产排污系数手册[7]中，电子相关行业产排污系数涉及29个行业共82个产品类别，没有专门的仪器仪表行业的产排污系数，且绝大多数无法满足“可拆分、可组合”的要求；关于电子行业产排污核算方法的研究也鲜见报道。为解决电子行业产排污状况不清、核算难度大等问题，有必要研究一套不确定性可控且适用于普查的产排污量核算方法[8]。

本文通过分析电子行业生产，梳理其重点产污类型、产污工段等产污特征，构建产污系数指标体系及计算方法，以取得一套适用性和应用性较强的产污量核算方法，为行业产污系数制定及污染源企业产污量核算提供参考，支撑全国工业污染源普查工作。

1 电子行业污染源产污特征分析

1.1 生产特征

根据国民经济行业分类，电子行业涉及行业类别38、39、40三个大类，共计93个行业小类，主要产品终端包括电气机械、计算机、电池、家用电器、灯具、仪器仪表等多种类型，各类细分产品超过1000种；生产所用的原辅材料类型超过150种，包括聚合物材料、金属材料、玻纤材料、磁性材料、半导体材料、陶瓷、木材、有机溶剂、胶黏剂、阻焊剂、助焊剂、显影剂、除锈剂、制冷剂、清洗剂、镀液、油漆、油墨、蚀刻液、电解质、稀土材料、酸、碱、润滑油、焊料等，按成分构成细分可达数千种；生产工艺则因原辅材料类型、产品特性、市场需求等而异，同时存在多种生产工艺类别，且其差异往往体现在制造水平和绿色环保水平上，常见且具备行业特征的生产工艺包括焊接、有机溶剂清洗、电镀、化学镀、蚀刻、棕化和塑料成型等。

此外，由于生产过程涉及的供应链级别多，受生态环境保护、经济发展等主客观因素影响，同一类型的电子产品生产呈现出一定的集中化现象。珠三角、长三角、环渤海以及中西部区域的电子信息产品生产企业占据了全国60%以上。

1.2 产污特征

1.2.1产污类型

根据行业生产原辅材料及工艺特点，电子行业产污类型包括废水、废气和固体废物3大类，不同的生产工艺的产污类型有所不同。此外，不同产品类型(行业小类)也呈现出一定的产污类型特征，按产品供应链层级，终端整机制造、部件/组件制造、元器件生产的产污类型数量依次递增且污染物成分更加复杂，产污量也依次递增。其中，废水主要包括含重金属、氰、有机物以及酸碱等废水，主要污染物包括化学需氧量、氨氮、总磷、总氮、石油类、氰化物、氟化物、汞、镉、铅、铬、砷、铜、镍、锡、银等；废气主要包括酸碱废气、有机废气、烟气等，主要污染物包括颗粒物、挥发性有机物、氨、汞、铅等；固体废物主要包括感光材料，含重金属、酸、碱、有机树脂、氰化物、氟化物等多种危废及一般固废。印制电路板制造行业产污特征分析示例如图1所示。

图1 印制电路板制造行业产污特征分析示意图Fig.1 Schematic diagram of pollutant production characteristics analysis for printed circuit board manufacturing

1.2.2污染源规模

根据行业产品的经济价值高低，电子行业污染源规模呈现一定的不同。经济价值高的整机终端产品以及印制电路板(PCB)、元器件等重要供应链产品普遍为规模化企业，产业链较为集中；存在大量的小型加工制造企业，包括一些小型工业园区内的企业，有一定的区域集中性；中小微型企业大多较为分散，生产及环境管理水平低下。

1.2.3产污相似性

虽然电子行业供应链层级多且复杂，但根据污染源类型、生产工艺及产污方式进行分析，其产污特征仍存在一定相似性。主要包括：

(1)整机、组件、零部件制造以组装为主，涉及生产工艺为焊接、清洗、组件连接、安装、标识、包装等，产污相似度较高，一般不受产品及应用行业类型的影响。

(2)PCB制造一般根据PCB的类型有所不同，但同一类型的PCB生产过程相似度较高，一般不受产品规格型号及应用行业类型的影响。

>>我国规模化电子相关行业企业数量已超过4万家，电子行业的绿色可持续发展也将有效带动全行业的绿色可持续发展。

(3)元器件类型繁多，细分可达数十种，但同一大类型的元器件生产过程相似度较高，一般不受产品规格型号及应用行业类型的影响。

(4)电线电缆、光纤光缆是电子产品必不可少的重要组成，细分类型比较多，但应用于不同产品类型的主要生产工艺相似度较高，产污特征也较相似。

(5)电子行业绝大多数机械加工、涂装等表面处理过程与其他行业相似，主要区别在于原辅材料类型及成分有所不同，而产污类型相似度较高。

2 污染源产污量核算过程解析

电子行业主要为离散型行业，也存在少部分混合型行业，其中某些生产环节也体现出流程型行业的特征，如PCB制造过程中，随着生产技术水平的整体提升，部分电镀、蚀刻、清洗等设备实现流程化、一体化，生产过程呈现流程型特征，而其他生产过程仍呈现为离散型特征。总体上，电子行业产污过程受到其离散特点的影响明显，污染源产污量核算方法必然需要根据离散特点进行研究，以满足电子行业各类污染源的核算需求，主要工段产污核算过程如下：

(1)将污染源企业的所有生产工序进行逐一解析，确认产生污染物的工序，即产污工序；

(2)将生产连续、产污相似的多个产污工序进行合并分析，形成产污工段，作为核算基本单元；

(3)对各个产污工段按统一的核算方法进行产污量核算，取得各污染物在各产污工段的产污量，将各产污工段的污染物产污量进行加和，取得污染源的总产污量。

3 产污量核算方法

3.1 研究思路

电子行业污染源产污量核算可依据产污系数法进行。通过选择行业代表性污染源及产污工段，或构建模拟产污工段，分析产污影响因素，研究产污量及关键生产性指标的定量数学关系，制定一系列可拆分、可组合的行业个体产污系数，计算取得行业平均产污系数，并确定产污量核算数学模型及计算方法。

3.2 重点产污工段

根据产污特征分析，电子行业污染源产污量核算宜在不明显降低核算针对性和准确性的前提下，尽量简化核算过程，使核算方法更具适用性和应用性。本研究重点针对在本行业内环境影响较大、污染物产生量较大以及产生行业特征污染物的产污工段；对非电子行业特征产污工段不予重复研究；对相似度较高的产污工段进行合并研究。经研究梳理出行业重点产污工段及其产污类型如表1所示。

3.3 产污数据获取

产污数据主要包括历史监测数据、现场监测数据和模拟实验检测数据。历史监测数据主要包括通过代表性污染源企业、生态环境部门、第三方机构等取得在线监测、自行监测[9]、清洁生产审核、竣工验收、监督性监测等数据，长期、稳定的历史监测数据应作为优先考虑的产污数据；当历史监测数据有不足或缺失时，有针对性地制订现场监测方案，取得现场监测数据作为产污数据；当监测数据无法真实代表污染物产生量时，如存在明显无组织排放现象的挥发性有机物的产生量，应有针对性地制订模拟产污模型实验方案，取得模拟实验数据作为产污数据。当以上三种数据都无法取得重要产污数据时，可以通过选择相似污染源进行类比监测，以取得相似的产污数据。

3.4 数据质量控制

产污数据的质量控制重点考虑监测方法和质控方法两个方面。监测数据应由具备资质的机构出具，污染源监测数据应在一段时期内有较好的稳定性，监测期间处于稳定的正常工况，且生产性数据完整；模拟模型实验应尽量覆盖实际生产工艺中与产污相关的参数，监测方法应参考现行的有关标准方法。质控数据应满足有关标准要求，或与模拟模型相符的质控要求，数据偏差应合理可控。

表1 电子行业重点产污工段及产污类型

3.5 产污系数

3.5.1产污数据指标

根据产污主要影响因素，产污数据的主要指标应包括原辅材料、产品类型、生产工艺(工段)、污染物及产量。一般情况下，产污系数以污染物与单位产品或单位原辅料进行组合计算取得；其他指标则转化为相关的校正因子，用于个体产污系数的类比校正。

3.5.2个体产污系数计算方法

当代表性污染源产污工段或模拟产污模型的污染物监测数据和生产性数据可直接获得时，则通过确定污染物来源，直接计算取得个体产污系数。如果某一工段(产污节点)中某污染物的来源明确与某一原辅材料有直接关系，且该原辅材料的使用量或消耗量是可准确计量的，个体产污系数应通过该污染物的产生总量与该原辅材料使用量之比计算取得；当该污染物的来源无法明确关联到某一原辅材料或存在多个不确定来源时，个体产污系数可通过该污染物的产生总量与产品产量计算取得。

3.5.3个体产污系数类比校正

当目标产污工段的产污数据需要通过类似工段进行类比调查取得时，可通过建立目标工段与类比工段间原辅材料使用量、产品产量、工艺指标等的数学关系，取得类比校正系数，再通过类似工段的产污系数与类比校正系数换算，取得目标产污工段的个体产污系数。

3.5.4平均产污系数计算方法

根据电子行业污染源特征，选择使用算术平均值、加权平均值和中位值相结合的统计方法，以计算不同情况下产污工段的行业平均产污系数。

(1)当工段样本间的产品、产量、工艺、规模均较相似，且个体产污系数相对(标准)偏差较小时(≤100%)，直接采用算术平均的方式，计算行业平均产污系数。

(2)当工段样本间的产品、产量、工艺、规模存在较大、明显的差异，且个体产污系数相对(标准)偏差较大时(>100%)，采用差异指标(如产品类型、规模大小、工艺先进性等)的加权平均的方式，计算行业平均产污系数。

(3)当工段样本数量较大(n>20)时，且对上述两种情况无法很好判断时，可采用个体产污系数的中位值作为行业平均产污系数。

3.6 产污量核算方法

污染源企业某一污染物产污量为企业各产污工段该污染物产污量的总和，可通过各工段产污系数与生产性指标数据计算所得。当某一污染物的产污系数是基于某原辅材料使用量取得时，污染源企业的产污量为该原辅材料使用量与产污系数的乘积；当某一污染物的产污系数是基于某产品产量取得时，污染源企业的产污量为该产品产量与产污系数的乘积。

4 结论

通过分析电子行业污染源生产及产污特征，解析产污量的核算过程及方法要求，提出了电子行业产污系数研究思路，识别、分类、合并污染产生工序，取得重点产污工段清单；以产污工段为基本核算单元，通过选择代表性污染源产污工段调查与监测或模拟产污模型的研究，取得产污量与关键生产性指标的数学关系指数——产污系数，形成了电子行业污染源企业产污量核算的产污系数法。该方法可有效指导典型电子行业企业的产污量核算、区域行业污染源产污量核算以及全国行业污染源产污量核算，该核算思路也可为其他离散型行业的产污量核算提供参考。由于产污系数法是在抽取代表性样本研究的基础上建立的，存在一定的不确定性因素，可能导致产污量核算结果的偏差，建议实际应用本法进行产污量核算时应对各项不确定性因素给予充分考虑，以减小核算偏差。