基于PSR模型的我国重要矿产资源安全评价

    严  筱，陈莲芳，严  良，李素峰

    （中国地质大学（武汉）经济管理学院，湖北武汉430074）

    摘要：矿产资源是国家安全和经济发展的重要保障，矿产资源安全与我国工业化进程密切相关。本文运用PSR模型，对我国7种重要矿产资源（煤、石油、天然气、铁、铜、钾盐、稀土）2002～2012年的安全程度进行评价。结果显示，我国7种重要矿产资源的安全压力均逐年增大；除钾盐外的6种重要矿产资源安全状态均变差；我国7种重要矿产资源的安全响应均增强；铜和钾盐的安全程度有所上升，其余5种重要矿产资源的安全程度均有所下降，其中，稀土安全程度下降幅度达60%，天然气和煤的下降幅度高于45%;7种重要矿产资源的PSR协调度均未达到最优状态，且不同矿种相对最佳协调状态的年份和协调水平存在差异。

    关键词：PSR模型；重要矿产资源；安全评价

    中图分类号：F407.1    文献标识码：A    文章编号：1004-4051(2016)01-0043-07

矿产资源是国家安全与经济发展的重要保障，是我国工业的“血液”和“粮食”。随着我国进入工业化快速发展阶段，我国对矿产资源的需求呈现快速增长趋势，矿产资源的供给能力直接影响我国经济和社会的发展进程。然而，我国矿产资源面临着重要矿产资源后备储量不足、能源矿产供需矛盾突出、矿产品对外依存度居高不下、矿产品国际贸易中缺乏话语权的困难局面。因此，有必要对我国矿产资源，尤其是我国重要矿产资源安全进行评价，分析得出我国各重要矿产资源的安全程度，这对于我国相关部门制定出针对性的保障政策措施，保证我国重要矿产资源供应具有十分重要的意义。

    谷树忠等(2002a，2002b)首先提出了资源安全的概念，认为资源安全从狭义上讲，是一个国家或地区所能获取的自然资源，持续、稳定、及时、足量和经济地满足国民经济和社会发展的态势；从广义上讲，资源安全不仅包括资源供应的安全性，还包括开发和使用方面的安全。学者们在资源安全概念的基础上，提出了矿产资源安全的概念，将矿产资源安全概括为矿产资源的经济安全性和开发使用的安全性，增加国际竞争、可持续发展、可持续利用、国家经济建设和人民生活所需要考虑，认为狭义的矿产资源安全是指供给需求安全，广义的矿产资源安全包括供给安全（经济安全与国防安全）和生态环境安全（环境安全与代际资源安全），矿产资源安全还包含开发利用过程中的安全性。

    综合学者们的观点，本文认为矿产资源安全是指，一国能够在指定时间与地点、以合理价格及方式，持续、稳定、足量地获得国家当前与未来经济发展、社会发展、国际竞争、人民生活所需矿产资源的状态，且在开发和使用矿产资源的过程中，考虑本国矿产资源的基础状况，减少人类活动所造成的生态破坏和环境污染，确保本国经济、社会的可持续发展。

    PSR( Pressure-State-Response)模型，即压力一状态一响应模型，是由经济合作与发展组织( OECD)和联合国环境规划署( UNEP)共同发起，用于研究环境问题的框架体系。模型中压力(P)用来表示造成环境问题的原因，状态(S)用来表示环境和自然资源的状态，响应(R)用来表示应对环境问题所采取的对策。PSR模型按照“原因一状态一响应”的因果逻辑，阐述了人类活动给环境与自然资源造成压力，压力改变环境与自然资源的状态，人类为改变现有状态采取相应的措施。

    目前，PSR模型被广泛运用于生态健康与生态安全评价、可持续发展、资源安全评价等多个方面的研究。其中，运用PSR模型的资源安全评价，包括水资源安全与承载力、国家资源安全、矿产资源安全、海洋资源、粮食安全等研究。

    将PSR模型用于矿产资源安全评价的研究较少，迟春洁和黎永亮(2004)首次构建了PSR模型的能源安全测度指标体系，后有学者运用PSR模型对石油、煤炭、铜安全进行评价，赵洋( 2011)构建了基于PSR模型的我国战略性矿产资源安全评价框架，通过对比1999年和2009年我国战略性矿产资源的压力和状态变化。

    目前基于PSR模型的生态安全评价研究已较为成熟，指标选取、指标基准值均具有较强科学性。而将PSR模型用于矿产资源安全评价的研究还十分不足。首先，在矿产资源安全评价指标体系方面，因果逻辑关系考虑欠缺，存在压力指标与状态指标混淆的现象；其次，大多数研究选取单一矿种作为研究对象，缺乏矿产资源安全评价的统一标准；再次，部分研究反映的是静态指标状况，不能反映矿产资源安全状况的纵向变化。

    因此，本研究的目的在于厘清我国矿产资源安全影响因素之间的逻辑关系，构建基于PSR的我国矿产资源安全评价指标体系；选取最具代表性的、国家经济社会发展急需的、国内短缺的、在国际市场具有优势的7种矿产资源，即三大能源矿产（煤、石油、天然气）、黑色金属矿产铁矿、有色金属矿产铜矿、非金属矿产钾盐和稀土；利用历史数据对我国这7种重要矿产资源的安全进行评价，并在此基础上，进一步计算压力一状态一响应三个子系统相互作用的协调程度即协调度，分析我国重要矿产资源安全程度的变化趋势，为我国相关部门制定出针对性的保障政策措施提供参考依据。

1  我国矿产资源安全评价PSR模型优化

    本文参考了已有矿产资源安全评价的PSR模型，重点对压力(P)、状态(S)、响应(R)所包含的内容进行完善：在压力方面，在经济、社会、科技、环保因素基础上，加入了生产、运输、政治与国际贸易因素；在响应方面，则从政府部门、矿业行业、社会公众三个响应主体来分析，能够更加全面地反映响应措施。优化后的我国矿产资源安全PSR模型如图1所示。

    模型中的压力(P)、状态(S)、响应(R)分别由以下要素构成：一是经济增长、社会发展、矿产资源生产与运输、科技、政治与矿产资源国际贸易、环境等对我国矿产资源安全造成的压力；二是我国矿产资源安全目前所处的状态，包括我国矿产资源供求、储量、储采比、国际贸易的现状；三是面对我国矿产资源安全程度变化，我国政府部门、矿业行业、社会公众所采取的政策、科技、资金、人力、环保等响应措施。

    压力、状态、响应三个方面相互作用、互为因果，形成了有机的反馈循环系统。有效的响应行为将促进我国矿产资源安全程度保持在较高水平；反之，不恰当的响应行为将使我国矿产资源安全陷入恶性循环。

2基于PSR模型的我国矿产资源安全评价指标体系构建

    我国矿产资源安全评价指标体系的研究已较成熟，主要包括资源、政治、运输、经济、军事、可持续发展因素。但已有指标体系按压力(P)、状态(S)、响应(R)归类的研究较少，且尚存在对压力(P)、状态(S)、响应(R)的影响因素划分不清的情况，尤其易将压力和状态包含的指标混淆。

    对此，本文在上述研究基础上，本文严格按照“原因一效应一反应”的逻辑，区分各影响因素的属性，将影响因素一一划分到压力(P)、状态(S)、响应(R)中去；同时，考虑到社会教育程度与矿产资源安全并不直接相关，而居民节能环保意识的培养能发挥响应作用，协调水平和经济投入能力不在矿产资源安全考察范围内，因而在前人构建的指标体系中剔除了部分与矿产资源安全相关性相对较小的指标，如社会教育程度、矿产资源利用协调水平、经济投入能力等，构建了我国矿产资源安全的PSR模型评价指标体系（表1）。

    在我国矿产资源安全压力方面，包括来自经济、社会、生产、运输、科技、政治、国际贸易和环境的压力，共8个指标；在我国矿产资源安全状态方面，包括供求、资源、国际贸易状态，共5个指标；在矿产资源安全响应方面，包括政策、科技、行业、社会、环保响应，共12个指标。

3我国重要矿产资源安全评价

3.1评价指标的选定及权重确定

3.1.1评价指标的选定

    本文综合考虑指标数据的可获得性、综合性和重要程度，并尽量使选取的指标具有我国多种矿产资源的共性，同时尽量减少指标间的重复和相关性，据此对25个指标进行筛选，最终选取了17个指标（表2）进行研究。

3.1.2选定指标权重的确定

    本文运用层次分析法确定所选定指标的权重。层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是美国匹兹堡大学教授萨迪( T.L．Saaty)[28]在20世纪70年代提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法。层次分析法是一种较好的权重确定方法。

    层次分析法确定权重包括构造层次结构模型，构造判断矩阵，计算各层元素的层次单排序及总排序，对判断矩阵进行一致性检验供四个步骤。本文共征询了30位专家，计算得到所选定指标的权重（表2）。

3.2数据标准化处理

    本文采用极值标准化法进行数据标准化处理，统一数据的单位和量纲。经过标准化处理后的数据在[0，1]范围内。设要评价我国某一重要矿产资源m年的供给安全程度，评价指标包括n个，则原始指标数据矩阵为X={Xij}m×n，对所有指标数据分为正向指标和逆向指标进行标准化处理。对于正向指标，其数值越大，压力越小，状态越好，响应越强，标准化公式为；对于逆向指标，其数值越大，压力越大，状态越差，响应越弱，标准化公式为。选定的14个安全评价指标的正逆性如表2所示。

    数据来源于《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》、《世界矿产资源年评》、《中国矿业年鉴》、中经网产业数据库、BP《世界能源统计年鉴》。需要说明的是，其中，压力准则层的各指标数据标准化值越小，表明压力越大；相反，状态准则层的各指标数据标准化值越小，表明状态越差；响应准则层的各指标数据标准化值越小，表明响应越弱。

3.3综合评价分值计算

    本文利用表2中各评价指标权重及已计算获得的7种重要矿种2002～2012年标准化数据，采用多目标线性加权法计算各重要矿产资源的供给安全综合评估值。计算公式：。其中，S为我国重要矿产资源安全的综合评估值，Yij为第i子系统的权重，Wij为第i子系统层第j项指标的权重，Pij为第i子系统第j项指标的评价值（标准化值）。我国7种重要矿产资源2002～2012年的安全评价综合评分见表3。重要矿产资源的安全综合评估值S越大，表示重要矿产资源的安全程度越高；反之，S越小，表示重要矿产资源的安全程度越低。

3.4    PSR协调度计算

    在PSR模型中，重要矿产资源的供给安全还受到压力、状态、响应各子系统之间的互动机制影响。为评价压力、状态、响应各子系统之间的相互作用，本文运用协调度函数，进一步衡量系统内部的协调程度。协调度函数根据系统间距离大小和离散程度来判断其协调性，计算公式：，其中C为协调度指数，X、y、Z分别为压力、状态、响应的得分。三者的数值越接近，那么C的值越接近1. 732，表明协调度越高，进而表明压力、状态、响应三个子系统之间的相互作用越协调；反之，则协调度越低，三个子系统的相互作用协调度欠佳。

4评价结果分析

    我国7种重要矿产资源2002～2012年的压力一状态一响应一综合得分如表3所示。

4.1  我国重要矿产资源安全的压力分析

    从计算结果来看，我国7种重要矿产资源的压力得分均呈现持续下降趋势，表明我国经济发展、人口增长、城市化水平提高、环境破坏使得我国重要矿产资源安全所面临的压力逐年增大。其中，天然气2012年的压力得分较2002年下降了85.5%，其余矿种的压力得分的下降幅度不小于80%。

4.2我国重要矿产资源安全的状态分析

    7种重要矿产资源的状态得分中，除钾盐呈现上升趋势外(2012年的状态得分较2002年上升了58. 60%)，其余6种重要矿产资源2012年的状态得分都较2002年的状态得分有所下降（天然气、稀土、煤、铁、铜、石油的下降幅度分别为：99. 83%、86. 95%、70. 67%、63. 37%、28. 55%和27.32%),其中天然气、稀土、煤和铁的状态有大幅下降。状态得分表明，2002～2012年我国大多数重要矿产资源状态持续变差。

4.3我国重要矿产资源安全的响应分析

    随着我国技术进步推进，新增矿产资源开发矿山和从业人数增多，政府、企事业勘探投资逐年增加，环境治理力度加大，居民节能环保意识增强，7种重要矿产资源的响应均呈现上升趋势，其中煤、铁的响应基本呈现直线上升趋势，石油、天然气的响应呈现阶梯上升趋势，铜的响应先稳定后直线上升，钾盐、稀土的响应呈现波动上升趋势。天然气的响应增幅最大，石油、铁、铜的增幅较大，煤、钾盐、稀土的增幅较小。

4.4我国重要矿产资源的安全程度分析

    铜和钾盐的安全综合得分有所上升，而其余5种重要矿产资源的安全综合得分均呈有所下降。从我国7种重要矿产资源2002～2012的安全综合得分（图2）来看，煤的安全程度除在2003年和2008年外，基本呈现持续下降状态；石油和铁的安全程度呈现波动下降；天然气的安全程度呈现阶梯式下降；铜的安全程度呈现波动上升；钾盐的安全程度经历了先下降后上升的变化；稀土的安全程度呈现先下降后上升再下降的变化。

    若比较我国7种重要矿产资源2002年和2012年安全综合得分的变化幅度，可以发现稀土的安全程度下降幅度最大，2012年较2002年下降了60. 36%；天然气和煤的安全程度下降幅度均高于45%，分别下降了48. 64%和48. 10%；铁的安全程度下降幅度高于35%，下降了36.17%；石油的安全程度下降幅度高于10%，下降了13.43%;而铜和钾盐的安全程度分别上升了49. 43%和18. 09%。

4.5   PSR协调度趋势分析

    从我国7种重要矿产资源的协调度评价结果（表4）来看，2002～2012年，煤、天然气、铁的PSR协调度呈现先上升后下降的趋势，天然气在2011～2012年出现骤降；石油、铜、钾盐的PSR协调度呈现先上升后下降再上升再下降的变化趋势；稀土的PSR协调度呈现上下波动变化，并在2012年出现骤降。

    煤、石油、天然气、铁、铜在2007～2009年的PSR协调度较高，钾盐和稀土在2008～2010年的PSR协调度较高，但均未达到1.732的最优值。煤、石油、铁、铜的PSR协调度均在2008年取得最高值，分别是1. 7176、1.7216、1.7269和1.7270；天然气、钾盐和稀土的PSR协调度均在2009年取得最高值，分别是1. 7291、1.7202和1.7105。

    表明7种重要矿产资源的压力、状态、响应3个子系统之间的相互作用均尚未达到最优状态，有可提升的空间；同时，7种重要矿产资源的3个子系统达到相对最佳协调状态的年份和协调水平存在差异。

5  结  论

    本文在已有的单一矿种和战略性矿产资源安全的PSR模型基础上进行完善，按照“原因一效应一反应”的因果逻辑，区分矿产资源安全各影响因素的属性，将影响因素一一划分到压力(P)、状态(S)、响应(R)中去，构建了基于PSR模型的我国重要矿产资源安全评价指标体系。

    通过对2002～2012年我国7种重要矿产资源（煤、石油、天然气、铁、铜、钾盐、稀土）的安全程度进行评价发现：随着我国经济发展、人口增长、城市化水平提高、环境破坏，我国重要矿产资源所面临的安全压力逐年增大：由于供求缺口、储量、储采比、对外依存度的变化，除钾盐外，其余6种重要矿产资源安全状态均呈现变差趋势；而随着我国技术进步推进，新增矿产资源开发矿山和从业人数增多，政府、企事业勘探投资逐年增加，环境治理力度加大，居民节能环保意识增强，我国重要矿产资源的安全响应增强；虽然铜和钾盐的安全程度有所上升，但是其余5种重要矿产资源的安全程度均有所下降，其中稀土、天然气、煤和铁的安全程度呈现大幅下降，需要引起极大重视；7种重要矿产资源的PSR协调度均未达到最优状态，且不同矿种相对最佳协调状态的年份和协调水平存在差异。