中国高校废旧手机资源回收潜力及其模式研究*

王 洁 王恒广 黄 庆 姚沛帆 张西华# 李淑媛 王景伟

(1.上海第二工业大学电子废弃物研究中心，资源循环科学与工程中心， 上海电子废弃物资源化协同创新中心，上海 201209； 2.美欣达智汇环境科技有限公司，浙江 湖州 313000；3.生态环境部固体废物与化学品管理技术中心，北京 100029)

近年来，全球电子通讯和人工智能技术快速发展，使得手机功能越来越强大，进而使其成为人们工作、学习和生活必不可少的工具。据工业和信息化部统计，2005—2018年，我国移动用户数量急剧增加，手机普及率日益提高。截至2018年底，我国手机用户高达15.7亿户，手机普及率达到每人1.122部[1-3]。

手机主要零部件包括屏幕、电路板、扬声器、键盘按键、电池等，含有锑、砷、铍、镉、铅、镍等约20余种有毒有害物质[4-5]，其废弃后若处置不当会使其中的有毒有害物质迁移至土壤和地下水中，焚烧处置过程可能生成二噁英等“三致”物质，对生态环境和人体健康构成严重威胁[6-7]。另一方面，由于废旧手机含有金、银、铂和钯等稀贵金属，具有极高的资源利用价值，而被视作一类重要的城市矿产[8]。据2019年某手机生产企业发布的《环境责任报告》，每拆解10万部废旧手机，可回收1.1 kg金、6.3 kg银、1 000 kg铜、1 500 kg铝、790 kg钴、29 kg锡等有价金属。以2020年5月上海有色网的金属价格报价进行估算，仅从这10万部废旧手机中回收的金、银、铜、铝、钴和锡的价值近70万元，资源价值极高。

2011年1月，我国颁布施行的《废弃电器电子产品回收处理管理条例》(国务院令第551号)，提出“国家建立废弃电器电子产品处理基金，用于废弃电器电子产品回收处理费用的补贴”。2010年9月，国家发展改革委等三部门公布的《废弃电器电子产品处理目录(第一批)》只包括电视机、冰箱、洗衣机、房间空调器和微型计算机[9-10]，直到2015年2月才将移动通信手持机(即手机)纳入《废弃电器电子产品处理目录(2014年版)》[11]。相较于国外发达国家，我国尚未建立有效的废旧手机回收体系，相关配套政策不健全，亟需开展废旧手机回收潜力及其回收模式相关研究工作。国外发达国家大都基于生产者责任延伸原则，在国家层面建立废旧手机回收体系。如德国、日本与运营商合作，将废旧手机装进信封，投入手机专卖店设立的信箱中，消费者无需承担任何费用[12-14]；美国则与电子产品生产厂商合作，通过在公共场所设置回收箱回收废旧手机[15]。

灰色GM(1，1)模型以部分信息已知的小样本为研究对象，通过提取有价值的信息，针对其系统运行行为和演化规律，进而对其未来变化进行定量预测，可解决历史数据少的问题，并可将无规律的数据生成规律性较强的序列，适用于中短期预测[16-19]。多元线性回归模型适用于受多因素综合影响情形下的预测，通过有效分析原始数据中重要信息的主要特征，从而得到变量间相关关系的数学表达式，并利用其由一个或多个变量预测其他因变量[20-21]。

鉴于高校废旧手机比社会源更集中，且学生的回收观念更易于引导，加强高校废旧手机高效回收模式相关研究对推动我国废旧手机回收体系的建立具有重要的借鉴意义。本研究首先基于灰色GM(1，1)模型和多元线性回归模型预测高校学生人数，进而预测高校学生手机保有量及其资源回收潜力，再通过问卷调查法调研我国高校废旧手机回收现状及存在的突出问题，最后有针对性提出适合我国国情的高校废旧手机回收模式。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

数据主要来源于2010—2018年教育部公布的我国高校招生人数和国家统计局公布的GDP、人均可支配收入等相关信息，上海有色网发布的金属价格报价，通过问卷调查获得的调研数据等。

对全国主要高校学生共计发放4 800份问卷调查表，收回4 719份有效问卷调查表。调研对象包括本科生、硕士生和博士生，其中男性2 310人、女性2 409人，分别占48.95%和51.05%，男女比例较均衡。

1.2 研究方法

由于高校学生人数无规律可循，因此用于预测具有较好规律性对象[22-25]的趋势外推法、时间序列法和生长曲线法等不适用于本研究。鉴于此，本研究采用灰色GM(1，1)模型和多元线性回归模型预测我国高校学生人数，同时结合相关调研数据预测其手机保有量及相应的资源回收潜力。

1.2.1 灰色GM(1，1)模型

灰色GM(1，1)模型为：

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

(1)

式中：x(0)(k)为原始数列；a为发展系数；z(1)(k)为一次累加序列；b为灰色作用量。

为保证所得预测模型的可靠性，对其进行小误差概率和均方差比值校验。模型精度等级参照见表1。

表1 模型精度等级参照

1.2.2 多元线性回归模型

鉴于影响我国高校学生人数的因素众多，本研究重点针对每年招生人数、人均GDP和人均可支配收入这3个因素进行预测，相关基础数据见表2[26-29]。

表2 相关基础数据

经计算，我国高校学生人数与普通高校招生人数、人均GDP、人均可支配收入的R2分别为0.969、0.975、0.984，可见我国高校学生人数与这些因素均具有显著的线性关系，因此可通过建立多元线性回归模型进行预测。多元线性回归模型为：

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3

(2)

其中：y为高校学生人数，万人；β0为常数项；β1、β2、β3均为回归系数；x1为普通高校招生人数，万人；x2为人均GDP，元；x3为人均可支配收入，元。

2 结果与讨论

2.1 高校学生人数预测

利用MATLAB编程计算可得，相对残差为0.009 5，<0.1，达到较高要求；均方差比值为0.171 6，小误差概率为1，说明灰色GM(1，1)模型精度等级好，可用于预测未来我国高校学生人数，其预测结果见图1。

图1 我国高校学生人数预测曲线Fig.1 Prediction curve for the number of university students in China

运用SPSS统计分析软件得到多元线性回归模型的R2为0.988，线性拟合度较好。通过进一步确定回归系数，可得多元线性回归方程为：

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

(3)

依据式(3)，可计算2010—2018年我国高校学生人数，将其与实际值对比发现，预测值与实际值相对误差较小(见表3)。因此，该模型适用于预测我国高校学生人数，并有望得到较可靠的数据。

表3 多元线性回归模型预测值与实际值的对比

2.2 高校学生手机保有量及其资源回收潜力预测

依据表2，本研究保守假设我国高校每年招生人数、人均GDP和人均可支配收入的增长率分别为2.0%、6.2%和7.1%。根据图1和式(3)预测结果，到2025年我国高校学生人数分别约4 649万、4 934万人，本研究取平均值作为2025年高校学生人数预测值(约4 791万人)。结合问卷调查结果，拥有1、2、3、4部手机的高校学生比例分别为65.99%、26.53%、5.44%和4.08%，则可预测2025年我国高校学生手机潜在保有量将高达7 268万部(见图2)。假设每部手机的平均质量为0.12 kg，并以每吨废旧手机中含0.28 kg金、2 kg银和100 kg铜[30]进行估

图2 2019—2028年我国高校学生手机潜在保有量预测Fig.2 Prediction on the number of mobile phones for university students in China from 2019 to 2028

算，若其全部报废后可回收约2.442 t金、17.443 t银和872.159 t铜(见图3)，具有极高的资源回收潜力。若这些资源能得到有效循环利用，可创造约10.3亿元的经济价值，对缓解我国资源环境压力，实现经济高质量可持续发展具有重要的推动作用。

图3 2019—2028年我国高校废旧手机资源回收潜力预测Fig.3 Prediction on the resource recovery potential from waste mobile phones for university students in China from 2019 to 2028

2.3 我国高校废旧手机回收现状分析

2.3.1 手机更换频率及其原因分析

通过问卷调研发现，约50%的高校学生手机更换周期为两年。高校学生更换手机的原因众多，45.45%的学生因手机损坏、无法使用而更换，74.83%的学生因手机使用时间长或速度慢等原因而更换，21.68%的学生因对具有新功能或款式的手机有需求而更换，12.59%的学生认为购买新手机比维修更划算，另有1.40%的学生因手机被盗、遗失等其他原因而更换。

2.3.2 对废旧手机回收处理模式的认知分析

通过问卷调查发现，60.84%的学生将废旧手机闲置在宿舍，17.48%的学生卖给私人回收商贩，2.10%的学生将废旧手机与生活垃圾一起丢弃，8.39%的学生选择网络平台进行回收，11.19%的学生选择其他方式。此外，52.45%的学生完全不了解“互联网+回收”模式，37.06%的学生了解《废弃电器电子产品回收处理管理条例》的施行。我国高校学生不愿意回收手机的主要原因有：“认为没有必要回收”“对回收价格不认可”或“担心手机信息泄露”等。我国高校学生淘汰的废旧手机大部分处于闲置状态，并未进入回收渠道，且高校尚未建立起规范的废旧手机交付网点。

此外，部分高校学生对“互联网+回收”等新兴回收模式不甚了解，对国家废旧手机回收处理相关政策认识不足，甚至对规范回收利用的必要性持否定态度。因此，为最大限度规范回收废旧手机这一典型城市矿产，亟需建立高效的校园废旧手机回收模式。同时，通过高校学生的辐射和带动作用，进一步完善我国废旧手机等城市矿产规范回收体系。

2.4 我国高校废旧手机规范回收模式的建立

鉴于高校废旧手机较集中、学生的回收观念易于引导，因此可通过建立“线上+线下”相结合的规范回收模式进行高效回收和循环利用，具体见图4。由手机生产商集资共建共享回收服务网点(可依据市场销售份额分担建设资金)，并鼓励手机生产商通过自建利用处置企业或委托第三方专业利用处置企业等方式促进废旧手机中有价资源的高效回收利用。为提高手机回收效率，提倡手机生产商与运营商合作，通过在其运营网点设置回收服务网点的方式以回收学生的废旧手机或通过“以旧换新”的方式激励学生交投积极性。学生可通过线上下单，经网上价值评估后线下交投至在教室、宿舍楼等区域设置的废旧手机校园回收网点，最后由工作人员定期回收、分拣网点中的废旧手机，并定期转移至二手市场或校外废旧手机规范利用处置企业。若经检测评估后废旧手机各项功能正常，则可对其进行加工、翻新，进行二次销售，以延长其使用寿命同时有效降低其环境影响；若废旧手机不具备正常使用功能，则可将其可再利用零部件/材料转移至手机生产商进行再制造等循环利用，而不可利用的零部件/材料，则鼓励企业通过自建循环利用设施或委托专业循环利用企业回收其中的有价材料，以推动生产制造手机所需原材料在其产业链内部的循环利用，进而降低对一次资源的依赖及其环境影响。此外，鼓励回收链上的利益相关方借助信息化系统详细记录每部废旧手机的类型、品牌、规格、数量、来源、去向等相关信息，并及时、准确、规范地反馈至当地生态环境等行业管理部门。

图4 废旧手机回收模式示意图Fig.4 The proposed schematic diagram for recycling of waste mobile phones

3 结 语

(1) 废旧手机具有资源价值性和环境风险性的双重属性，因其含有金、银、铂和钯等稀贵金属被视作一类重要的城市矿产。通过灰色GM(1，1)模型与多元线性回归模型对我国高校学生人数进行预测，结合问卷调查，结果表明，到2025年我国高校学生手机保有量将高达7 268万部，其全部报废后可回收约2.442 t金、17.443 t银和872.159 t铜，由此可创造约10.3亿元的经济价值，具有极高的资源回收潜力。

(2) 通过问卷调查发现，我国高校学生废旧手机大都处于闲置状态，并未进入规范回收渠道，且高校学生对国家废旧手机回收处理相关政策认识不足，对废旧手机规范回收的必要性及其回收模式认识不足，亟需通过建立有效的高校校园回收模式以提升废旧手机规范回收率。

(3) 基于生产者责任延伸原则，提出了“线上+线下”相结合的高校废旧手机回收模式，通过界定不同利益相关方责任，鼓励手机生产商通过自建或委托第三方专业利用处置企业进行翻新再利用或回收有价值材料，推动生产手机原材料在产业链内循环利用，进而降低对一次资源的依赖和环境影响，为进一步推动我国废旧手机等城市矿产的规范回收体系建设提供借鉴和参考。