中國高校廢舊手機資源回收潛力及其模式研究*

王 潔 王恒廣 黃 慶 姚沛帆 張西華# 李淑媛 王景偉

(1.上海第二工業大學電子廢棄物研究中心，資源循環科學與工程中心， 上海電子廢棄物資源化協同創新中心，上海 201209； 2.美欣達智匯環境科技有限公司，浙江 湖州 313000；3.生態環境部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029)

近年來，全球電子通訊和人工智能技術快速發展，使得手機功能越來越強大，進而使其成為人們工作、學習和生活必不可少的工具。據工業和信息化部統計，2005—2018年，我國移動用戶數量急劇增加，手機普及率日益提高。截至2018年底，我國手機用戶高達15.7億戶，手機普及率達到每人1.122部[1-3]。

手機主要零部件包括屏幕、電路板、揚聲器、鍵盤按鍵、電池等，含有銻、砷、鈹、鎘、鉛、鎳等約20余種有毒有害物質[4-5]，其廢棄后若處置不當會使其中的有毒有害物質遷移至土壤和地下水中，焚燒處置過程可能生成二噁英等“三致”物質，對生態環境和人體健康構成嚴重威脅[6-7]。另一方面，由于廢舊手機含有金、銀、鉑和鈀等稀貴金屬，具有極高的資源利用價值，而被視作一類重要的城市礦產[8]。據2019年某手機生產企業發布的《環境責任報告》，每拆解10萬部廢舊手機，可回收1.1 kg金、6.3 kg銀、1 000 kg銅、1 500 kg鋁、790 kg鈷、29 kg錫等有價金屬。以2020年5月上海有色網的金屬價格報價進行估算，僅從這10萬部廢舊手機中回收的金、銀、銅、鋁、鈷和錫的價值近70萬元，資源價值極高。

2011年1月，我國頒布施行的《廢棄電器電子產品回收處理管理條例》(國務院令第551號)，提出“國家建立廢棄電器電子產品處理基金，用于廢棄電器電子產品回收處理費用的補貼”。2010年9月，國家發展改革委等三部門公布的《廢棄電器電子產品處理目錄(第一批)》只包括電視機、冰箱、洗衣機、房間空調器和微型計算機[9-10]，直到2015年2月才將移動通信手持機(即手機)納入《廢棄電器電子產品處理目錄(2014年版)》[11]。相較于國外發達國家，我國尚未建立有效的廢舊手機回收體系，相關配套政策不健全，亟需開展廢舊手機回收潛力及其回收模式相關研究工作。國外發達國家大都基于生產者責任延伸原則，在國家層面建立廢舊手機回收體系。如德國、日本與運營商合作，將廢舊手機裝進信封，投入手機專賣店設立的信箱中，消費者無需承擔任何費用[12-14]；美國則與電子產品生產廠商合作，通過在公共場所設置回收箱回收廢舊手機[15]。

灰色GM(1，1)模型以部分信息已知的小樣本為研究對象，通過提取有價值的信息，針對其系統運行行為和演化規律，進而對其未來變化進行定量預測，可解決歷史數據少的問題，并可將無規律的數據生成規律性較強的序列，適用于中短期預測[16-19]。多元線性回歸模型適用于受多因素綜合影響情形下的預測，通過有效分析原始數據中重要信息的主要特征，從而得到變量間相關關系的數學表達式，并利用其由一個或多個變量預測其他因變量[20-21]。

鑒于高校廢舊手機比社會源更集中，且學生的回收觀念更易于引導，加強高校廢舊手機高效回收模式相關研究對推動我國廢舊手機回收體系的建立具有重要的借鑒意義。本研究首先基于灰色GM(1，1)模型和多元線性回歸模型預測高校學生人數，進而預測高校學生手機保有量及其資源回收潛力，再通過問卷調查法調研我國高校廢舊手機回收現狀及存在的突出問題，最后有針對性提出適合我國國情的高校廢舊手機回收模式。

1 數據來源和研究方法

1.1 數據來源

數據主要來源于2010—2018年教育部公布的我國高校招生人數和國家統計局公布的GDP、人均可支配收入等相關信息，上海有色網發布的金屬價格報價，通過問卷調查獲得的調研數據等。

對全國主要高校學生共計發放4 800份問卷調查表，收回4 719份有效問卷調查表。調研對象包括本科生、碩士生和博士生，其中男性2 310人、女性2 409人，分別占48.95%和51.05%，男女比例較均衡。

1.2 研究方法

由于高校學生人數無規律可循，因此用于預測具有較好規律性對象[22-25]的趨勢外推法、時間序列法和生長曲線法等不適用于本研究。鑒于此，本研究采用灰色GM(1，1)模型和多元線性回歸模型預測我國高校學生人數，同時結合相關調研數據預測其手機保有量及相應的資源回收潛力。

1.2.1 灰色GM(1，1)模型

灰色GM(1，1)模型為：

x(0)(k)+az(1)(k)=b

(1)

式中：x(0)(k)為原始數列；a為發展系數；z(1)(k)為一次累加序列；b為灰色作用量。

為保證所得預測模型的可靠性，對其進行小誤差概率和均方差比值校驗。模型精度等級參照見表1。

表1 模型精度等級參照

1.2.2 多元線性回歸模型

鑒于影響我國高校學生人數的因素眾多，本研究重點針對每年招生人數、人均GDP和人均可支配收入這3個因素進行預測，相關基礎數據見表2[26-29]。

表2 相關基礎數據

經計算，我國高校學生人數與普通高校招生人數、人均GDP、人均可支配收入的R2分別為0.969、0.975、0.984，可見我國高校學生人數與這些因素均具有顯著的線性關系，因此可通過建立多元線性回歸模型進行預測。多元線性回歸模型為：

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3

(2)

其中：y為高校學生人數，萬人；β0為常數項；β1、β2、β3均為回歸系數；x1為普通高校招生人數，萬人；x2為人均GDP，元；x3為人均可支配收入，元。

2 結果與討論

2.1 高校學生人數預測

利用MATLAB編程計算可得，相對殘差為0.009 5，<0.1，達到較高要求；均方差比值為0.171 6，小誤差概率為1，說明灰色GM(1，1)模型精度等級好，可用于預測未來我國高校學生人數，其預測結果見圖1。

圖1 我國高校學生人數預測曲線Fig.1 Prediction curve for the number of university students in China

運用SPSS統計分析軟件得到多元線性回歸模型的R2為0.988，線性擬合度較好。通過進一步確定回歸系數，可得多元線性回歸方程為：

y=4 170.766-2.689x1-0.055x2+0.189x3

(3)

依據式(3)，可計算2010—2018年我國高校學生人數，將其與實際值對比發現，預測值與實際值相對誤差較小(見表3)。因此，該模型適用于預測我國高校學生人數，并有望得到較可靠的數據。

表3 多元線性回歸模型預測值與實際值的對比

2.2 高校學生手機保有量及其資源回收潛力預測

依據表2，本研究保守假設我國高校每年招生人數、人均GDP和人均可支配收入的增長率分別為2.0%、6.2%和7.1%。根據圖1和式(3)預測結果，到2025年我國高校學生人數分別約4 649萬、4 934萬人，本研究取平均值作為2025年高校學生人數預測值(約4 791萬人)。結合問卷調查結果，擁有1、2、3、4部手機的高校學生比例分別為65.99%、26.53%、5.44%和4.08%，則可預測2025年我國高校學生手機潛在保有量將高達7 268萬部(見圖2)。假設每部手機的平均質量為0.12 kg，并以每噸廢舊手機中含0.28 kg金、2 kg銀和100 kg銅[30]進行估

圖2 2019—2028年我國高校學生手機潛在保有量預測Fig.2 Prediction on the number of mobile phones for university students in China from 2019 to 2028

算，若其全部報廢后可回收約2.442 t金、17.443 t銀和872.159 t銅(見圖3)，具有極高的資源回收潛力。若這些資源能得到有效循環利用，可創造約10.3億元的經濟價值，對緩解我國資源環境壓力，實現經濟高質量可持續發展具有重要的推動作用。

圖3 2019—2028年我國高校廢舊手機資源回收潛力預測Fig.3 Prediction on the resource recovery potential from waste mobile phones for university students in China from 2019 to 2028

2.3 我國高校廢舊手機回收現狀分析

2.3.1 手機更換頻率及其原因分析

通過問卷調研發現，約50%的高校學生手機更換周期為兩年。高校學生更換手機的原因眾多，45.45%的學生因手機損壞、無法使用而更換，74.83%的學生因手機使用時間長或速度慢等原因而更換，21.68%的學生因對具有新功能或款式的手機有需求而更換，12.59%的學生認為購買新手機比維修更劃算，另有1.40%的學生因手機被盜、遺失等其他原因而更換。

2.3.2 對廢舊手機回收處理模式的認知分析

通過問卷調查發現，60.84%的學生將廢舊手機閑置在宿舍，17.48%的學生賣給私人回收商販，2.10%的學生將廢舊手機與生活垃圾一起丟棄，8.39%的學生選擇網絡平臺進行回收，11.19%的學生選擇其他方式。此外，52.45%的學生完全不了解“互聯網+回收”模式，37.06%的學生了解《廢棄電器電子產品回收處理管理條例》的施行。我國高校學生不愿意回收手機的主要原因有：“認為沒有必要回收”“對回收價格不認可”或“擔心手機信息泄露”等。我國高校學生淘汰的廢舊手機大部分處于閑置狀態，并未進入回收渠道，且高校尚未建立起規范的廢舊手機交付網點。

此外，部分高校學生對“互聯網+回收”等新興回收模式不甚了解，對國家廢舊手機回收處理相關政策認識不足，甚至對規范回收利用的必要性持否定態度。因此，為最大限度規范回收廢舊手機這一典型城市礦產，亟需建立高效的校園廢舊手機回收模式。同時，通過高校學生的輻射和帶動作用，進一步完善我國廢舊手機等城市礦產規范回收體系。

2.4 我國高校廢舊手機規范回收模式的建立

鑒于高校廢舊手機較集中、學生的回收觀念易于引導，因此可通過建立“線上+線下”相結合的規范回收模式進行高效回收和循環利用，具體見圖4。由手機生產商集資共建共享回收服務網點(可依據市場銷售份額分擔建設資金)，并鼓勵手機生產商通過自建利用處置企業或委托第三方專業利用處置企業等方式促進廢舊手機中有價資源的高效回收利用。為提高手機回收效率，提倡手機生產商與運營商合作，通過在其運營網點設置回收服務網點的方式以回收學生的廢舊手機或通過“以舊換新”的方式激勵學生交投積極性。學生可通過線上下單，經網上價值評估后線下交投至在教室、宿舍樓等區域設置的廢舊手機校園回收網點，最后由工作人員定期回收、分揀網點中的廢舊手機，并定期轉移至二手市場或校外廢舊手機規范利用處置企業。若經檢測評估后廢舊手機各項功能正常，則可對其進行加工、翻新，進行二次銷售，以延長其使用壽命同時有效降低其環境影響；若廢舊手機不具備正常使用功能，則可將其可再利用零部件/材料轉移至手機生產商進行再制造等循環利用，而不可利用的零部件/材料，則鼓勵企業通過自建循環利用設施或委托專業循環利用企業回收其中的有價材料，以推動生產制造手機所需原材料在其產業鏈內部的循環利用，進而降低對一次資源的依賴及其環境影響。此外，鼓勵回收鏈上的利益相關方借助信息化系統詳細記錄每部廢舊手機的類型、品牌、規格、數量、來源、去向等相關信息，并及時、準確、規范地反饋至當地生態環境等行業管理部門。

圖4 廢舊手機回收模式示意圖Fig.4 The proposed schematic diagram for recycling of waste mobile phones

3 結 語

(1) 廢舊手機具有資源價值性和環境風險性的雙重屬性，因其含有金、銀、鉑和鈀等稀貴金屬被視作一類重要的城市礦產。通過灰色GM(1，1)模型與多元線性回歸模型對我國高校學生人數進行預測，結合問卷調查，結果表明，到2025年我國高校學生手機保有量將高達7 268萬部，其全部報廢后可回收約2.442 t金、17.443 t銀和872.159 t銅，由此可創造約10.3億元的經濟價值，具有極高的資源回收潛力。

(2) 通過問卷調查發現，我國高校學生廢舊手機大都處于閑置狀態，并未進入規范回收渠道，且高校學生對國家廢舊手機回收處理相關政策認識不足，對廢舊手機規范回收的必要性及其回收模式認識不足，亟需通過建立有效的高校校園回收模式以提升廢舊手機規范回收率。

(3) 基于生產者責任延伸原則，提出了“線上+線下”相結合的高校廢舊手機回收模式，通過界定不同利益相關方責任，鼓勵手機生產商通過自建或委托第三方專業利用處置企業進行翻新再利用或回收有價值材料，推動生產手機原材料在產業鏈內循環利用，進而降低對一次資源的依賴和環境影響，為進一步推動我國廢舊手機等城市礦產的規范回收體系建設提供借鑒和參考。