我国废弃智能手机回收利用研究

马晓琴，王颖婕

(1.中国社会科学院 研究生院，北京 102488；2.军事科学院 评估论证中心,北京 100091)

一、引 言

改革开放以来，我国信息技术飞速发展，以手机为代表的智能移动通讯设备成为人们社会交往、日常交流、商务贸易中不可或缺的产品，手机成为信息传输的主要手段，手机的普及程度和应用情况已经成为一个国家信息化发展水平的重要标志。中国是全球手机的生产中心和最大销售市场，中国手机年生产总量约占全球市场份额的90%(1)数据来源：工信部统计数据。http://mil.news.sina.com.cn/dgby/2019-04-08/doc-ihvhiewr4111161.shtml，智能手机年出货量约占全球智能手机出货量的30%(2)数据来源：IDC行业研究报告。https://www.sohu.com/a/292712873_354896。从手机覆盖率方面来看，2017年中国城市的手机覆盖率超过97%(3)数据来源：网页数据。https://www.sohu.com/a/206135319_99953659，其中，智能手机的覆盖率约为68%数据来源：美国皮尤研究中心报告。http://www.cctime.com/html/2018-6-25/1391425.htm，全球排名第15位，处于中游水平，尽管与排名第1的韩国(94%)、排名第8的美国(77%)存在一些差距，但仍反映了我国信息化水平大幅提高的现实。

据2017年中国通信业统计公报数据显示，我国移动电话用户数已经从2000年的0.8亿户(4)数据来源：2000年通信业发展统计公报。https://www.ixueshu.com/document/3bc3f55247d6eed6b70e9d903471a0cb318947 a18e7f9386.html增加到2017年的14.2亿户，17年增长了十五倍多，移动电话普及率从每百人6.7部增加到102.5部。2012年以后，智能手机逐步取代普通传统手机，到2017年，以4G网络为主的智能手机移动用户数达到9.97亿户，约占移动电话用户总数的70.41%(5)数据来源：2017年通信业统计公报。 www.miit.gov.cn/n1146285/n1146352/n3054355/n3057511/n3057518/c6047251/content.html。随着5G网络的普及，未来手机将主要转变为智能手机，非智能手机将逐步被淘汰出市场。因此，本文对于手机回收利用的研究只聚焦于智能手机。

在手机使用寿命较短的情况下，不断增长的手机使用量导致每年报废的手机量也同样在增长。对废弃手机进行有效地回收与循环利用有利于节约资源和保护环境。一方面，废弃手机因含有铜、金、银、钯等多种金属和高分子材料被誉为最富集的“都市稀有金属矿”或“城市矿山”，Hagelüken和Corti[1](2010)测算出每吨废弃手机中含金量达到300～350g。另一方面，废弃手机因含有高浓度的有毒物质(如镉、溴化阻燃剂等)对环境造成危害，一部废弃手机电池中含有的镉若不加以处理，可以污染600M3的水[2]。为此，世界各国政府都十分重视废弃手机的回收与安全处理和循环利用。2016年12月25日，国务院办公厅发布了“关于印发生产者责任延伸制度推行方案的通知”(国办发[2016]99号)，将手机列入执行生产者责任延伸制度的十四种电子电器产品之中。但是，到目前为止，生产者责任延伸制度推行方案一直未能落实，甚至没有关于废弃手机的任何官方监测和统计数据，数以亿计的废弃手机处于无人监管的状态，环境后果堪忧。基于此，本文将深入分析我国废弃智能手机的回收利用状况，为政府部门科学管理废弃手机提供理论依据。

二、文献综述

与本文密切相关的文献主要是关于废弃手机产生量测算研究和废弃手机回收利用研究两方面。关于废弃手机产生量测算的研究，主要集中于选取不同的模型方法测算废弃手机的产生量。Jang等[3](2010)基于不断变化的手机使用寿命期和手机销售量对韩国2000～2007年期间废弃手机产生量进行了测算，得出2000～2007年期间产生的废弃手机量平均约有1 454万部。Polák等[4](2012)基于延迟模型测算了捷克共和国1990～2020年期间的废弃手机产生量，首先测算出捷克共和国手机的平均使用寿命期约为7.99年，其中手机被消费者储存在家中的时间约为4.35年；其次，废弃手机产生量不断增加，1990～2000年废弃手机产生量达到4.5万部，2000～2010年达到650万部，2010～2020年达到2 630万部。Rahmani等[5](2014)基于时间序列寿命期模型和Logistic函数模型对伊朗2004～2016年期间的废弃手机产生量进行了测算，发现废弃手机产生量在2014年达到3 900万部，到2035年达到9 000万部。廖程浩和张永波[6](2012)根据手机平均更换周期，假设手机的使用寿命为2年，选用市场供给模型、时间梯度模型、消费使用模型三种方法分别估算了中国2005～2010年期间废弃手机的产生量，并对这三种模型的测算结果进行了对比。何朋蔚等[7](2018)利用韦伯分布和动态物质流(DMFA)方法测算了中国1987～2016年的废弃手机产生量，得出中国废弃手机量超过33.26亿部。

关于废弃手机回收利用的研究，主要集中于影响因素和回收模式的分析。张永芬等[8](2019)从禀赋效应视角对消费者废弃手机回收的影响因素进行了分析，结果显示，情感依恋和收入效应共同影响消费者的废弃手机回收意愿。倪明等[9](2018)基于SDN理论提出了废弃手机回收SDN模式。研究发现，SDN模式优化了废弃手机回收资源配置效率，能够满足不同手机用户的回收需求，提高了废弃手机回收率。

综上，国内外相关研究运用了不同模型方法分析了废弃手机的产生量和回收利用情况，为本研究的开展奠定了一定的基础，但缺乏利用手机寿命期对中国废弃手机产生量进行测算，对中国手机销售市场手机使用寿命期的分析也较少涉及；另外，《生产者责任延伸制度推行方案》提出了包括手机在内的废弃电器电子产品的规范回收与循环利用目标：到2020年达到40%，到2025年达到50%(6)数据来源：生产者责任延伸制度推行方案。https://baike.baidu.com/item/生产者责任延伸制度推行方案/20360756?fr=aladdin。然而，大多数学者没有测算目前中国废弃手机的回收率。本文在国内外已有研究成果的基础上，经过大量实际调研，通过废弃手机回收商收集了充足的样本数据。首先，利用产品寿命分布模型对我国智能手机市场主要品牌智能手机的平均使用寿命进行测算；其次，利用群体平衡模型分析测算我国废弃智能手机产生量和回收率等基础数据；最后，结合模型分析结果和实际调研分析结果探讨了我国废弃智能手机规范化回收利用的影响因素，并提出了加强废弃手机规范化回收利用的对策建议。本文的研究结果将对我国废弃手机规范化回收与安全处理和循环利用的科学管理提供理论依据。

三、模型选取

(一)智能手机使用寿命的概念界定

本研究聚焦于废弃智能手机的回收利用研究。然而，中国智能手机市场是诸多品牌共存，不同品牌寿命和市场占有率差别较大，需要充分考虑品牌的影响。依据品牌的市场占有率，本文将中国智能手机归纳为八种品牌，分别为苹果、华为、OPPO、VIVO、小米、三星、魅族、其他品牌。2014年以前，三星、“中兴、酷派、联想”(下文简称“中酷联”)等品牌的销售占比较高，2014年以后，这些品牌销售占比不断下降，华为、苹果、小米、OPPO、VIVO等品牌销售量快速增加，到2017年，这七种品牌销售占比之和约为93.73%，以“中酷联”为主的其他杂牌占比仅为6.27%(见表1)。

表1 我国智能手机销售市场各品牌销售量占比

在中国智能手机品牌细分的基础上，我们把单个品牌智能手机的使用寿命定义为：新手机从销售者手中转到使用者手中时刻起直至被废弃(或存放于家中，或交付废弃手机拆解者)为止的时间区间。这一时间区间是通过对废弃手机回收处理商的调查获得数据，并利用寿命期估计模型获得各品牌智能手机的使用寿命。智能手机综合使用寿命期定义为：每个品牌的使用寿命期乘以其市场份额的加总。

即，智能手机的综合使用寿命期：

(二)智能手机使用寿命期估计模型

威布尔寿命分布模型在估计产品寿命方面具有一定代表性。Größling-Reiseman等[10](2009)利用威布尔寿命分布模型对废弃电子产品寿命及铜含量进行了测算。本文选用两参数威布尔分布函数估计智能手机使用寿命，为

(1)

概率密度函数为

(2)

其中，α表示尺度参数，β表示形状参数，且，α,β>0。

威布尔分布的期望值也即产品的平均使用寿命，我们假设智能手机的平均使用寿命为yav，则有

(3)

其中，Γ为伽玛函数。

鉴于本文研究样本数据的获得和威布尔函数形式，选取最小二乘法估计相关参数。

为求得符合实际情况的威布尔分布参数估计值，经验分布函数的精度非常重要。本文选取Bernard等[11](1953)提出的近似中位秩法计算智能手机的经验分布函数。方程表示如下：

Fi(t)=(ni-0.3)/(n+0.4)

(4)

其中，ni表示到第i年废弃智能手机累积量，n表示废弃智能手机样本总量。

(三)智能手机废弃产生量估计模型

本文利用群体平衡模型对我国废弃智能手机产生量进行测算，Tasaki等[12](2004)利用基于时间序列的动态物质流分析的群体平衡模型对日本废弃电视机中的相关化合物进行了测算。模型方程如下：

(5)

其中，Gt表示第t年末废弃智能手机产生量，Pt-i表示第t-i年智能手机的国内销售量，ft(i)表示智能手机的寿命期分布，可以通过威布尔分布函数表示为

ft(i)=Wt(i+0.5)-Wt(i-0.5)

(6)

对方程(5)中智能手机销售量数据来说，以往年份智能手机销售量数据可以通过相关统计资料获得，未来年份的销售量数据可以通过以下方程估计，为

Pt=Nt-Nt-1+Gt

(7)

其中，Nt表示到t年末智能手机的存量，可以通过以下方程计算，为

(8)

其中，Ft(i)可以表示为

Ft(i)=Wt(i+0.5)

(9)

对于方程(9)，我们假设Ft(0)=Ft-1(0)=0。

(四)废弃智能手机回收率估计模型

废弃智能手机的回收率是指通过规范化回收的废弃智能手机量占废弃产生总量的比例。计算方程为

(10)

(五)数据来源

本文的基础数据主要有三部分：第一部分是智能手机销售量数据。以往年份销售量数据来源于国际数据公司(IDC)的行业研究报告、中国工业和信息化部、中国工业信息统计年鉴等，未来年份销售量数据是通过前文提到的模型计算得出。第二部分是智能手机寿命期数据。来源于笔者利用课题调研对国内有资质的废弃手机回收处理商进行的实地调研所收集的数据。第三部分是回收率数据。来源于废弃手机回收处理商的统计、相关研究报告以及课题定期开展的讨论会议上相关领域专家提出的建议等。

四、结果分析

(一)智能手机寿命期测算结果

我国智能手机市场各品牌智能手机的平均使用寿命估计结果见表2，寿命期分布估计结果如图1所示。

表2 智能手机的平均使用寿命(7)智能手机的平均使用寿命数据由作者根据寿命期分布模型测算得出。

由图1可知，各品牌智能手机的寿命期分布相似。为简化分析，本文以苹果手机和以“中酷联”等为主的其他品牌为例进行分析。苹果手机的平均使用寿命为5.73年，是我国智能手机市场平均使用寿命最长的智能手机品牌。如图1中(a)图所示，首先，苹果手机的威布尔分布函数值随使用时间增加，这是由形状参数估计值决定的，形状参数估计值大于1，约为3.96。其次，苹果手机分布函数图形凸起程度较低，也就是使用期初发生废弃的概率较低，这是由尺度参数估计值大小决定的，尺度参数估计值约为6.3。尺度参数决定着威布尔分布密度函数的起伏程度，尺度参数越大，函数图形凸起程度越小。当苹果手机的使用时间超过5年时，废弃率增长较快，在60%以上。

以“中酷联”等为主的其他品牌智能手机的平均使用寿命为2.48年，是我国智能手机市场平均使用寿命最短的品牌。如图1中(h)图所示，相对于苹果手机而言，以“中酷联”等为主的其他品牌智能手机的废弃率增长速度较快，当使用时间大于3年时，废弃率达到60%以上，函数图形凸起程度较为明显，这是因为尺度参数估计值较小，约为2.82。

基于各品牌智能手机的平均使用寿命，估算得到我国智能手机的综合使用寿命为3.48年。

图1 智能手机的寿命期分布(8)智能手机的废弃率数据由作者对废弃手机回收企业进行实际调研和寿命期分布模型测算得出。

(二)废弃智能手机产生量测算结果

我国废弃智能手机产生总量如图2所示。从图2可以看出，我国废弃智能手机产生总量一直在不断增加，从2013年的20.78百万部增加到2025年的475.25百万部。智能手机的销售量和平均使用寿命是最重要的影响因素。从智能手机销售量方面来看，我国智能手机市场从2012年至2017年智能手机销售总量约为24.03亿部。2017年以后智能手机销售量增速放缓，但生产商为了生产利润最大化，未来将不断对智能手机产品进行创新，满足消费者对手机产品的潜在需求，实现销售量不断增长。从智能手机的平均使用寿命方面来看，我国智能手机的平均使用寿命较短，绝大多数品牌智能手机的平均使用寿命集中在3年左右。不断增长的销售量和较短的使用寿命期导致废弃量不断增加。另外，在图2中将本文与国内学者的研究结果进行对比，发现本文测算的废弃智能手机产生量大约是高颖楠等[13](2010)研究结果的2.3倍。指标数据的来源和选用模型不同是导致研究结果不同的根本原因。

图2 废弃智能手机产生总量(9)废弃智能手机产生总量数据由作者根据群体平衡模型测算得出。

各品牌智能手机的废弃产生量如图3所示。为简化分析，本文以苹果和华为手机为例进行分析。苹果手机的废弃产生量先增加后下降。2013年至2016年，由于苹果手机使用期初废弃率较低，废弃量增长速度较为缓慢，当使用时间达到平均使用寿命时，废弃率增长速度加快，造成废弃量快速增加，到2023年废弃量达到最大，约为65.78百万部。但随着国内智能手机品牌的崛起，中国智能手机市场竞争异常激烈，苹果手机在中国市场的销售量下降，导致废弃量下降，估计到2025年下降为61.34百万部。华为手机的废弃产生量一直在不断增加。从2016年的15.02百万部增加到2025年的108.94百万部。不断增加的销售量和较短的使用寿命是导致废弃量不断增加的根本原因。华为手机生产商通过对手机产品的不断创新增加国内销售量，从2012年的9.9%增加到2017年的22.1%，销售量突破了1亿部。同时，华为手机的平均使用寿命仅为4.16年，比苹果手机缩短了1.57年。到2025年，废弃量较高的智能手机品牌依次是华为、OPPO、VIVO、小米、苹果、其他品牌、魅族、三星。

将图2和图3进行对比，可以看出不同品牌智能手机对中国废弃手机产生总量的影响不同。2013年至2016年，废弃智能手机产生量增长速度较快的是以“中酷联”等为主的其他品牌和三星手机，这是因为它们前期的销售量较高和平均使用寿命较短，2012年它们的销售量占比分别为50.1%、22.5%；国内平均使用寿命分别为2.48年、3.11年，所以，这一时期导致中国废弃智能手机总量不断增加的手机品牌是以“中酷联”等为主的其他品牌和三星手机。2017年以后，这两类品牌因销售量不断下降导致其废弃量亦不断下降。相反地，华为、OPPO等品牌因销售量的不断增加导致它们的废弃量也不断增加，所以这些品牌将导致中国废弃智能手机在未来一段时间内呈现不断增加态势。

图3 各品牌智能手机废弃量(10)各品牌智能手机废弃量数据由作者根据群体平衡模型测算得出。

(三)废弃智能手机回收率测算结果

鉴于数据获得的局限性，本文仅测算了2017年我国废弃智能手机的回收率，约为4.3%(11)2017年我国废弃智能手机的回收率数据由作者根据回收率模型测算得出。。从各品牌智能手机废弃量的回收率(如图4所示)中可以看出，三星手机废弃量的回收率最高，约为6.7%，这是因为三星在智能手机时代期初是世界第二大手机生产商，2014年以前市场占有率较高，前期废弃产生量较大且具有一定残值，因而进入正规回收体系的比例较高。苹果、华为等品牌因废弃后残值较高，消费者能够获得较高的回收效益，故而进入正规回收体系的废弃量的比例较高。相反地，以“中酷联”等为主的其他品牌智能手机废弃后，因回收效益较低影响了回收率，仅为2.9%。

图4 我国废弃智能手机回收率(12)各品牌智能手机废弃量的回收率数据来源于笔者对废弃手机回收企业实际调研所得。

(四)废弃智能手机规范化回收利用的影响因素分析

回收利用是节约资源、减少环境污染的关键举措和重要路径。废弃手机的回收利用是推进生产者责任延伸制度落实的重要内容。本文结合模型分析结果、实地调研获得的资料以及国内外相关研究成果，分析我国废弃智能手机的规范化回收利用水平较低的影响因素。主要有以下几点：一是回收收益。废弃手机市场是卖方市场，消费者的回收收益直接影响废弃手机供给。非正规回收体系中主体主要有个体流动商贩、“夫妻店”等回收商，他们因处理废弃手机的成本低于正规回收企业，愿意支付更高的回收价格，而且他们分布广泛，降低了消费者参与回收的时间成本。消费者回收效益的增加极大地影响了进入非正规回收体系中废弃手机的比例，本文的实地调研分析结果显示，进入非正规回收体系的废弃手机比例达到了32.4%，远高于规范化回收比例。相对于消费者的回收收益而言，废弃手机处理商的回收收益决定废弃手机经安全拆解后零部件及金属物质的循环利用。由于我国目前废弃手机的回收率较低，导致废弃手机处理商无法实现规模经济。

二是隐私信息安全问题。智能手机已成为人们储存各种信息的主要工具。近些年，因个人隐私信息泄露，危害人身安全以及财产完全的事件频发，公众十分重视个人隐私信息安全问题。但是，我国目前缺乏保障个人隐私信息安全的相关法律法规，同时,删除个人隐私信息的技术不成熟，因而削弱了公众参与废弃手机回收利用的积极性。

三是公众环保知识的缺乏和参与环保的意愿不强。环保知识和回收意识是影响手机回收行为的关键因素[14]。据郭婉敏、龚艳丽等[15](2013)学者的研究显示，超过一半以上的大学生不了解废弃手机对环境造成的危害。本文的实地调研结果显示，因消费者环保意识较低导致绝大部分废弃智能手机被存放于家中，约占54.2%。Liu等[16](2018)的研究也测算出约53.6%的废弃手机被消费者储存于家中。

五、结论及政策启示

(一)主要研究结论

本文首先利用威布尔寿命期分布模型对我国智能手机市场主要品牌智能手机的平均使用寿命进行了测算；其次，利用群体平衡模型对废弃智能手机产生量进行了测算，在此基础上，分析测算了我国废弃智能手机回收率；最后分析了我国废弃智能手机规范化回收与循环利用的影响因素。主要结论有以下几点：

1.我国智能手机的平均使用寿命整体较短。智能手机的综合使用寿命为3.48年，各品牌智能手机的平均使用寿命测算结果如下：苹果：5.73年；华为：4.16年；OPPO：3.61年；VIVO：3.55年；小米：3.30年；三星：3.11年；魅族：3.02年；“中酷联”等为主的其他品牌：2.48年。

2.我国废弃智能手机产生量一直在不断增加，从2013年的20.78百万部增加到2025年的475.25百万部。各品牌智能手机因销售量和平均使用寿命不同，废弃产生量差异较大，到2025年，废弃智能手机产生量由高到低的品牌依次是华为、OPPO、VIVO、小米、苹果、“中酷联”等为主的其他品牌、魅族、三星。

3.我国废弃智能手机的回收率水平整体较低，2017年约为4.3%。影响我国废弃智能手机规范化回收利用的因素主要是废弃手机回收收益大小、隐私信息安全问题、公众环保知识的缺乏和参与环保的意愿不强。

(二)政策启示

基于上述结论，为促进我国废弃手机的规范化回收和循环利用，本文得出以下政策启示：

1.政府相关部门在制定生产者责任延伸制度落实方案时，要明确不同手机生产商的最小回收比例。各品牌智能手机销售量和平均使用寿命不同，废弃产生量差异较大，回收利用情况也不同，为加快生产者责任延伸制度推行方案的落实，需要根据智能手机平均使用寿命、市场规模、所使用再生资源的比例、废弃后残值的大小、地域分布广泛程度、对环境影响的程度等指标，制定智能手机生产者的最小回收利用比例。

2.从生产者角度，要加强对废弃手机非正规回收利用的管理。非正规回收体系目前仍是废弃手机回收的主要路径，但绝大多数非正规回收商缺乏安全拆解与处理废弃手机的专业知识和技术，将简单拆解组装的废弃手机在废弃手机市场直接进行销售，扰乱了市场秩序。同时，拆解过程中对有害物质的不安全处理给环境造成了严重污染。因此，政府相关部门要加强对废弃手机非正规回收利用的监管，通过制定相关措施将非正规回收体系的回收商纳入正规回收机构或企业，推动废弃手机的规范化回收与循环利用。

3.从消费者角度，要健全消费者信息安全的保障体系。废弃手机的回收体系涉及众多利益主体，包括消费者、回收商、运营商、处理商等，消费者的隐私信息对于他们是公开的，为避免因隐私信息泄露对消费者造成的危害，我国政府相关部门要制定保障消费者信息安全的法律法规，明确规定废弃手机回收体系相关利益主体在信息安全方面的责任与义务。

4.加强公众的环境保护参与意识。公众的环保意识和积极参与环保的意愿是实现废弃手机规范化回收与循环利用的关键条件之一。如果公众的环保意识较差，造成绝大部分废弃手机被储存或流入非正规回收体系，不仅造成原始资源的浪费，且对环境造成污染，极大地影响人类健康。因此，要广泛宣传环境保护知识，让环保理念深入人心，强化公众的环境责任，促进废弃手机的规范化回收与循环利用。