中國高校廢舊手機(jī)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(yè)大學(xué)電子廢棄物研究中心，資源循環(huán)科學(xué)與工程中心， 上海電子廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 201209； 2.美欣達(dá)智匯環(huán)境科技有限公司，浙江 湖州 313000；3.生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心，北京 100029)

近年來，全球電子通訊和人工智能技術(shù)快速發(fā)展，使得手機(jī)功能越來越強(qiáng)大，進(jìn)而使其成為人們工作、學(xué)習(xí)和生活必不可少的工具。據(jù)工業(yè)和信息化部統(tǒng)計(jì)，2005—2018年，我國移動用戶數(shù)量急劇增加，手機(jī)普及率日益提高。截至2018年底，我國手機(jī)用戶高達(dá)15.7億戶，手機(jī)普及率達(dá)到每人1.122部[1-3]。

手機(jī)主要零部件包括屏幕、電路板、揚(yáng)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(zhì)[4-5]，其廢棄后若處置不當(dāng)會使其中的有毒有害物質(zhì)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(zhì)，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[6-7]。另一方面，由于廢舊手機(jī)含有金、銀、鉑和鈀等稀貴金屬，具有極高的資源利用價(jià)值，而被視作一類重要的城市礦產(chǎn)[8]。據(jù)2019年某手機(jī)生產(chǎn)企業(yè)發(fā)布的《環(huán)境責(zé)任報(bào)告》，每拆解10萬部廢舊手機(jī)，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(jià)金屬。以2020年5月上海有色網(wǎng)的金屬價(jià)格報(bào)價(jià)進(jìn)行估算，僅從這10萬部廢舊手機(jī)中回收的金、銀、銅、鋁、鈷和錫的價(jià)值近70萬元，資源價(jià)值極高。

2011年1月，我國頒布施行的《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第551號)，提出“國家建立廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金，用于廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理費(fèi)用的補(bǔ)貼”。2010年9月，國家發(fā)展改革委等三部門公布的《廢棄電器電子產(chǎn)品處理目錄(第一批)》只包括電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、房間空調(diào)器和微型計(jì)算機(jī)[9-10]，直到2015年2月才將移動通信手持機(jī)(即手機(jī))納入《廢棄電器電子產(chǎn)品處理目錄(2014年版)》[11]。相較于國外發(fā)達(dá)國家，我國尚未建立有效的廢舊手機(jī)回收體系，相關(guān)配套政策不健全，亟需開展廢舊手機(jī)回收潛力及其回收模式相關(guān)研究工作。國外發(fā)達(dá)國家大都基于生產(chǎn)者責(zé)任延伸原則，在國家層面建立廢舊手機(jī)回收體系。如德國、日本與運(yùn)營商合作，將廢舊手機(jī)裝進(jìn)信封，投入手機(jī)專賣店設(shè)立的信箱中，消費(fèi)者無需承擔(dān)任何費(fèi)用[12-14]；美國則與電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠商合作，通過在公共場所設(shè)置回收箱回收廢舊手機(jī)[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(jià)值的信息，針對其系統(tǒng)運(yùn)行行為和演化規(guī)律，進(jìn)而對其未來變化進(jìn)行定量預(yù)測，可解決歷史數(shù)據(jù)少的問題，并可將無規(guī)律的數(shù)據(jù)生成規(guī)律性較強(qiáng)的序列，適用于中短期預(yù)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(yù)測，通過有效分析原始數(shù)據(jù)中重要信息的主要特征，從而得到變量間相關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并利用其由一個(gè)或多個(gè)變量預(yù)測其他因變量[20-21]。

鑒于高校廢舊手機(jī)比社會源更集中，且學(xué)生的回收觀念更易于引導(dǎo)，加強(qiáng)高校廢舊手機(jī)高效回收模式相關(guān)研究對推動我國廢舊手機(jī)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(yù)測高校學(xué)生人數(shù)，進(jìn)而預(yù)測高校學(xué)生手機(jī)保有量及其資源回收潛力，再通過問卷調(diào)查法調(diào)研我國高校廢舊手機(jī)回收現(xiàn)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(jī)回收模式。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于2010—2018年教育部公布的我國高校招生人數(shù)和國家統(tǒng)計(jì)局公布的GDP、人均可支配收入等相關(guān)信息，上海有色網(wǎng)發(fā)布的金屬價(jià)格報(bào)價(jià)，通過問卷調(diào)查獲得的調(diào)研數(shù)據(jù)等。

對全國主要高校學(xué)生共計(jì)發(fā)放4 800份問卷調(diào)查表，收回4 719份有效問卷調(diào)查表。調(diào)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(xué)生人數(shù)無規(guī)律可循，因此用于預(yù)測具有較好規(guī)律性對象[22-25]的趨勢外推法、時(shí)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(yù)測我國高校學(xué)生人數(shù)，同時(shí)結(jié)合相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)預(yù)測其手機(jī)保有量及相應(yīng)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(shù)列；a為發(fā)展系數(shù)；z(1)(k)為一次累加序列；b為灰色作用量。

為保證所得預(yù)測模型的可靠性，對其進(jìn)行小誤差概率和均方差比值校驗(yàn)。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(xué)生人數(shù)的因素眾多，本研究重點(diǎn)針對每年招生人數(shù)、人均GDP和人均可支配收入這3個(gè)因素進(jìn)行預(yù)測，相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表2[26-29]。

表2 相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

經(jīng)計(jì)算，我國高校學(xué)生人數(shù)與普通高校招生人數(shù)、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(xué)生人數(shù)與這些因素均具有顯著的線性關(guān)系，因此可通過建立多元線性回歸模型進(jìn)行預(yù)測。多元線性回歸模型為：

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3

(2)

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

2 結(jié)果與討論

2.1 高校學(xué)生人數(shù)預(yù)測

利用MATLAB編程計(jì)算可得，相對殘差為0.009 5，<0.1，達(dá)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(yù)測未來我國高校學(xué)生人數(shù)，其預(yù)測結(jié)果見圖1。

圖1 我國高校學(xué)生人數(shù)預(yù)測曲線Fig.1 Prediction curve for the number of university students in China

運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)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(jìn)一步確定回歸系數(shù)，可得多元線性回歸方程為：

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

(3)

依據(jù)式(3)，可計(jì)算2010—2018年我國高校學(xué)生人數(shù)，將其與實(shí)際值對比發(fā)現(xiàn)，預(yù)測值與實(shí)際值相對誤差較小(見表3)。因此，該模型適用于預(yù)測我國高校學(xué)生人數(shù)，并有望得到較可靠的數(shù)據(jù)。

表3 多元線性回歸模型預(yù)測值與實(shí)際值的對比

2.2 高校學(xué)生手機(jī)保有量及其資源回收潛力預(yù)測

依據(jù)表2，本研究保守假設(shè)我國高校每年招生人數(shù)、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(jù)圖1和式(3)預(yù)測結(jié)果，到2025年我國高校學(xué)生人數(shù)分別約4 649萬、4 934萬人，本研究取平均值作為2025年高校學(xué)生人數(shù)預(yù)測值(約4 791萬人)。結(jié)合問卷調(diào)查結(jié)果，擁有1、2、3、4部手機(jī)的高校學(xué)生比例分別為65.99%、26.53%、5.44%和4.08%，則可預(yù)測2025年我國高校學(xué)生手機(jī)潛在保有量將高達(dá)7 268萬部(見圖2)。假設(shè)每部手機(jī)的平均質(zhì)量為0.12 kg，并以每噸廢舊手機(jī)中含0.28 kg金、2 kg銀和100 kg銅[30]進(jìn)行估

圖2 2019—2028年我國高校學(xué)生手機(jī)潛在保有量預(yù)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(bào)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(huán)利用，可創(chuàng)造約10.3億元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對緩解我國資源環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動作用。

圖3 2019—2028年我國高校廢舊手機(jī)資源回收潛力預(yù)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(jī)回收現(xiàn)狀分析

2.3.1 手機(jī)更換頻率及其原因分析

通過問卷調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約50%的高校學(xué)生手機(jī)更換周期為兩年。高校學(xué)生更換手機(jī)的原因眾多，45.45%的學(xué)生因手機(jī)損壞、無法使用而更換，74.83%的學(xué)生因手機(jī)使用時(shí)間長或速度慢等原因而更換，21.68%的學(xué)生因?qū)哂行鹿δ芑蚩钍降氖謾C(jī)有需求而更換，12.59%的學(xué)生認(rèn)為購買新手機(jī)比維修更劃算，另有1.40%的學(xué)生因手機(jī)被盜、遺失等其他原因而更換。

2.3.2 對廢舊手機(jī)回收處理模式的認(rèn)知分析

通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，60.84%的學(xué)生將廢舊手機(jī)閑置在宿舍，17.48%的學(xué)生賣給私人回收商販，2.10%的學(xué)生將廢舊手機(jī)與生活垃圾一起丟棄，8.39%的學(xué)生選擇網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行回收，11.19%的學(xué)生選擇其他方式。此外，52.45%的學(xué)生完全不了解“互聯(lián)網(wǎng)+回收”模式，37.06%的學(xué)生了解《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理?xiàng)l例》的施行。我國高校學(xué)生不愿意回收手機(jī)的主要原因有：“認(rèn)為沒有必要回收”“對回收價(jià)格不認(rèn)可”或“擔(dān)心手機(jī)信息泄露”等。我國高校學(xué)生淘汰的廢舊手機(jī)大部分處于閑置狀態(tài)，并未進(jìn)入回收渠道，且高校尚未建立起規(guī)范的廢舊手機(jī)交付網(wǎng)點(diǎn)。

此外，部分高校學(xué)生對“互聯(lián)網(wǎng)+回收”等新興回收模式不甚了解，對國家廢舊手機(jī)回收處理相關(guān)政策認(rèn)識不足，甚至對規(guī)范回收利用的必要性持否定態(tài)度。因此，為最大限度規(guī)范回收廢舊手機(jī)這一典型城市礦產(chǎn)，亟需建立高效的校園廢舊手機(jī)回收模式。同時(shí)，通過高校學(xué)生的輻射和帶動作用，進(jìn)一步完善我國廢舊手機(jī)等城市礦產(chǎn)規(guī)范回收體系。

2.4 我國高校廢舊手機(jī)規(guī)范回收模式的建立

鑒于高校廢舊手機(jī)較集中、學(xué)生的回收觀念易于引導(dǎo)，因此可通過建立“線上+線下”相結(jié)合的規(guī)范回收模式進(jìn)行高效回收和循環(huán)利用，具體見圖4。由手機(jī)生產(chǎn)商集資共建共享回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)(可依據(jù)市場銷售份額分擔(dān)建設(shè)資金)，并鼓勵手機(jī)生產(chǎn)商通過自建利用處置企業(yè)或委托第三方專業(yè)利用處置企業(yè)等方式促進(jìn)廢舊手機(jī)中有價(jià)資源的高效回收利用。為提高手機(jī)回收效率，提倡手機(jī)生產(chǎn)商與運(yùn)營商合作，通過在其運(yùn)營網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的方式以回收學(xué)生的廢舊手機(jī)或通過“以舊換新”的方式激勵學(xué)生交投積極性。學(xué)生可通過線上下單，經(jīng)網(wǎng)上價(jià)值評估后線下交投至在教室、宿舍樓等區(qū)域設(shè)置的廢舊手機(jī)校園回收網(wǎng)點(diǎn)，最后由工作人員定期回收、分揀網(wǎng)點(diǎn)中的廢舊手機(jī)，并定期轉(zhuǎn)移至二手市場或校外廢舊手機(jī)規(guī)范利用處置企業(yè)。若經(jīng)檢測評估后廢舊手機(jī)各項(xiàng)功能正常，則可對其進(jìn)行加工、翻新，進(jìn)行二次銷售，以延長其使用壽命同時(shí)有效降低其環(huán)境影響；若廢舊手機(jī)不具備正常使用功能，則可將其可再利用零部件/材料轉(zhuǎn)移至手機(jī)生產(chǎn)商進(jìn)行再制造等循環(huán)利用，而不可利用的零部件/材料，則鼓勵企業(yè)通過自建循環(huán)利用設(shè)施或委托專業(yè)循環(huán)利用企業(yè)回收其中的有價(jià)材料，以推動生產(chǎn)制造手機(jī)所需原材料在其產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部的循環(huán)利用，進(jìn)而降低對一次資源的依賴及其環(huán)境影響。此外，鼓勵回收鏈上的利益相關(guān)方借助信息化系統(tǒng)詳細(xì)記錄每部廢舊手機(jī)的類型、品牌、規(guī)格、數(shù)量、來源、去向等相關(guān)信息，并及時(shí)、準(zhǔn)確、規(guī)范地反饋至當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境等行業(yè)管理部門。

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

3 結(jié) 語

(1) 廢舊手機(jī)具有資源價(jià)值性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)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(chǎn)。通過灰色GM(1，1)模型與多元線性回歸模型對我國高校學(xué)生人數(shù)進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合問卷調(diào)查，結(jié)果表明，到2025年我國高校學(xué)生手機(jī)保有量將高達(dá)7 268萬部，其全部報(bào)廢后可回收約2.442 t金、17.443 t銀和872.159 t銅，由此可創(chuàng)造約10.3億元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有極高的資源回收潛力。

(2) 通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國高校學(xué)生廢舊手機(jī)大都處于閑置狀態(tài)，并未進(jìn)入規(guī)范回收渠道，且高校學(xué)生對國家廢舊手機(jī)回收處理相關(guān)政策認(rèn)識不足，對廢舊手機(jī)規(guī)范回收的必要性及其回收模式認(rèn)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(jī)規(guī)范回收率。

(3) 基于生產(chǎn)者責(zé)任延伸原則，提出了“線上+線下”相結(jié)合的高校廢舊手機(jī)回收模式，通過界定不同利益相關(guān)方責(zé)任，鼓勵手機(jī)生產(chǎn)商通過自建或委托第三方專業(yè)利用處置企業(yè)進(jìn)行翻新再利用或回收有價(jià)值材料，推動生產(chǎn)手機(jī)原材料在產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)循環(huán)利用，進(jìn)而降低對一次資源的依賴和環(huán)境影響，為進(jìn)一步推動我國廢舊手機(jī)等城市礦產(chǎn)的規(guī)范回收體系建設(shè)提供借鑒和參考。