馬國(guó)霞, 王曉君, 於 方, 吳 瓊, 彭 菲

1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院, 北京 100012 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所, 北京 100081

我國(guó)稀土資源開(kāi)發(fā)利用的環(huán)境成本及空間差異特征

馬國(guó)霞1, 王曉君2*, 於 方1, 吳 瓊1, 彭 菲1

1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院, 北京 100012 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所, 北京 100081

稀土開(kāi)發(fā)利用環(huán)境成本核算對(duì)于我國(guó)稀土定價(jià)機(jī)制改革具有重要參考價(jià)值. 利用污染普查中的典型企業(yè)、稀土年鑒等多種數(shù)據(jù)源，基于環(huán)境治理成本法，核算了2013年我國(guó)三大稀土礦區(qū)冶煉污染物產(chǎn)生量及環(huán)境治理成本(注：涉及“全國(guó)”的各要素范圍均未包含港澳臺(tái)地區(qū))，并分析了其空間分布特征. 結(jié)果表明：①我國(guó)稀土冶煉污染物空間分布特征為北方包頭混合型稀土礦以大氣污染為主，南方離子型稀土礦以水污染為主，尤其是氨氮污染嚴(yán)重. ②2013年，我國(guó)稀土冶煉環(huán)境成本總計(jì)為28 729×104元，其中廢水、廢氣和固體廢物的環(huán)境成本分別為49.8%、19.0%和31.2%. 我國(guó)稀土冶煉環(huán)境成本92.9%集中在北方輕稀土礦區(qū)，7.1%在南方離子型稀土礦區(qū). ③我國(guó)稀土冶煉環(huán)境代價(jià)高，尤其是北方輕稀土礦. 包頭混合型礦單位稀土氧化物冶煉的環(huán)境成本為4 135元t，占氧化鈰和氧化鑭市場(chǎng)價(jià)格的38.8%和41.4%左右，南方離子型稀土礦單位稀土氧化物冶煉的環(huán)境成本為2 824元t，占氧化釔市場(chǎng)價(jià)格10.9%.

稀土; 環(huán)境成本; 治理成本法; 空間特征

稀土屬于一種功能性材料，優(yōu)異的光、磁和超導(dǎo)熱性使其可大幅提高其他材料的質(zhì)量和性能，素有“工業(yè)維生素”“新材料之母”“工業(yè)黃金”之稱[1]. 稀土被廣泛應(yīng)用于新能源、醫(yī)療器械、節(jié)能環(huán)保、航空航天、電子信息等前沿領(lǐng)域，是我國(guó)未來(lái)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展必備的原材料. 稀土儲(chǔ)備對(duì)于我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的培育發(fā)展有著十分重要的意義[2-5]. 美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所2016年報(bào)告顯示，目前全球稀土市場(chǎng)需求仍以每年5%的速度增長(zhǎng)[6]. 我國(guó)是世界公認(rèn)的稀土大國(guó)，不僅稀土資源儲(chǔ)量最多，而且稀土年產(chǎn)量、年消費(fèi)量以及年出口量均居世界之首[7]. 中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)在全球稀土貿(mào)易中長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位，但這一相對(duì)優(yōu)勢(shì)卻是建立在高環(huán)境成本代價(jià)、低資源價(jià)格及浪費(fèi)型開(kāi)采基礎(chǔ)上的，稀土冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的“三廢”(廢水、廢氣和固體廢物)及稀土伴生的放射性核素都對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重[8-15]. 稀土是不可再生的耗竭性資源，并且從開(kāi)采環(huán)境成本考慮，許多西方稀土資源擁有國(guó)，如美國(guó)、澳大利亞，對(duì)稀土開(kāi)發(fā)實(shí)行保護(hù)性或者限制性開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略[16]. 我國(guó)政府于2006年起開(kāi)始對(duì)內(nèi)整頓稀土市場(chǎng)、對(duì)外實(shí)施限額出口政策[17-19]，但因觸及了西方國(guó)家的不當(dāng)利益，遭到以美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家的抵制，其向WTO提起中國(guó)違背自由貿(mào)易協(xié)議的訴訟.

科學(xué)評(píng)估我國(guó)稀土資源開(kāi)發(fā)利用的環(huán)境成本是稀土產(chǎn)業(yè)研究的重要內(nèi)容[10,20-21]，稀土開(kāi)發(fā)利用環(huán)境外部成本不清楚，導(dǎo)致我國(guó)在稀土資源產(chǎn)品定價(jià)和稀土戰(zhàn)略政策體系中無(wú)法覆蓋環(huán)境損害成本部分. 稀土市場(chǎng)價(jià)格低于真實(shí)成本與內(nèi)在價(jià)值，不僅加劇了稀土礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化[20]，也使得我國(guó)沒(méi)有全球稀土資源話語(yǔ)權(quán)和定價(jià)權(quán)，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)稀土資源國(guó)際貿(mào)易糾紛，損害了國(guó)家的根本戰(zhàn)略利益[22-23]. 無(wú)論是提高我國(guó)應(yīng)對(duì)國(guó)際貿(mào)易爭(zhēng)端的能力建設(shè)，還是促進(jìn)我國(guó)稀土資源可持續(xù)利用以及生態(tài)環(huán)境管理，均應(yīng)開(kāi)展稀土開(kāi)發(fā)利用環(huán)境成本核算，促使環(huán)境外部成本在稀土價(jià)格中充分顯性化.

我國(guó)稀土資源空間分布集中，形成了三大基地和“北輕南重”兩大稀土生產(chǎn)格局[24]. 三大生產(chǎn)基地主要是以包頭混合型稀土礦為原料的北方輕稀土生產(chǎn)基地、以江西等南方七省的離子型稀土礦為原料的中重稀土生產(chǎn)基地、以四川冕寧氟碳鈰礦為原料的氟碳鈰礦生產(chǎn)基地[25]. 2013年，這三大生產(chǎn)基地稀土冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量分別占我國(guó)稀土產(chǎn)品總量的59.0%、8.8% 和32.2%. 三大生產(chǎn)基地稀土資源特性不同，生產(chǎn)工藝和最終產(chǎn)品存在差異，單位稀土氧化物的污染物種類和產(chǎn)生量也差異較大，在分析稀土資源開(kāi)發(fā)的環(huán)境成本時(shí)，需考慮“北輕南重”的資源特征.

該文利用污染源普查的企業(yè)數(shù)據(jù)、中國(guó)稀土學(xué)會(huì)年鑒等多種數(shù)據(jù)源，考慮稀土資源“北輕南重”的資源特性，構(gòu)建了我國(guó)稀土開(kāi)發(fā)的環(huán)境成本核算框架，核算了2013年我國(guó)不同類型稀土礦“三廢”產(chǎn)生量(注：文中涉及“全國(guó)的各要素范圍均未包含港澳臺(tái)地區(qū))，定量評(píng)估了稀土開(kāi)發(fā)的環(huán)境成本，分析了我國(guó)稀土環(huán)境成本的空間分布特征，研究結(jié)果可為我國(guó)稀土資源市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制改革提供科學(xué)參考.

1 核算方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 核算方法

在稀土開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，采選過(guò)程對(duì)生態(tài)破壞嚴(yán)重[26]，冶煉過(guò)程產(chǎn)生的環(huán)境污染嚴(yán)重[9,12]，該文在核算稀土開(kāi)發(fā)的環(huán)境外部成本時(shí)，重點(diǎn)考察了稀土冶煉環(huán)節(jié). 核算資源開(kāi)發(fā)的環(huán)境成本主要有兩種方法：環(huán)境退化損失法和環(huán)境治理成本法. 環(huán)境退化損失法是在目前治理水平下，生產(chǎn)中所排放的污染物對(duì)環(huán)境功能、人體健康、作物產(chǎn)量等造成損害的價(jià)值量核算. 環(huán)境治理成本法是從“防護(hù)”的角度，計(jì)算為避免環(huán)境污染所支付的成本，假設(shè)如果所有污染物都得到治理，則環(huán)境退化不會(huì)發(fā)生，因此已經(jīng)發(fā)生的環(huán)境退化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值應(yīng)為治理所有污染物所需的成本[27-28]. 環(huán)境治理成本法的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)值核算過(guò)程簡(jiǎn)潔、容易理解且核算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)客觀、可獲取性高，更容易為環(huán)保和統(tǒng)計(jì)部門操作使用[29]. 但基于治理成本法計(jì)算的稀土開(kāi)發(fā)環(huán)境成本是資源開(kāi)發(fā)環(huán)境外部成本的下限值，因?yàn)橄⊥烈睙捙欧诺奈廴疚锾貏e是核污染一旦進(jìn)入環(huán)境，造成的環(huán)境損害損失遠(yuǎn)高于治理成本. 該文擬采用治理成本法對(duì)2013年我國(guó)稀土冶煉的環(huán)境成本進(jìn)行全面核算.

1.1.1 污染治理成本

(1)

1.1.2 單位污染物治理成本

治理成本法的關(guān)鍵在于確定每種污染物單位治理成本. 該文采用微觀企業(yè)調(diào)查法獲取單位污染物治理成本，即根據(jù)企業(yè)在不同去除工藝下消除污染物的數(shù)量和成本計(jì)算污染物單位治理成本，計(jì)算公式：

(2)

調(diào)查企業(yè)主要來(lái)源于2007年污染源普查數(shù)據(jù)和2010年污染源普查動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中22家全國(guó)典型的稀土冶煉企業(yè)(見(jiàn)圖1). 內(nèi)蒙古包頭市5家典型調(diào)查稀土企業(yè)2007年工業(yè)總產(chǎn)值占北方輕稀土礦的26%左右，江西、廣東、廣西、福建、湖南等省份13家 調(diào)查稀土企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占南方中重離子型稀土礦的48%，山東、四川4家調(diào)查稀土企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占我國(guó)氟碳鈰礦的56%. 這22家典型調(diào)研企業(yè)產(chǎn)排污及治污成本數(shù)據(jù)基本可反映我國(guó)不同稀土礦區(qū)企業(yè)生產(chǎn)、污染產(chǎn)排量及治理基本情況.

圖1 典型調(diào)查稀土企業(yè)空間分布Fig.1 Spatial distribution of typical survey enterprises of rare earth

稀土冶煉“三廢”治理，需針對(duì)廢水，廢氣中煙粉塵、二氧化硫(SO2)、氟化物及冶煉廢渣、HW14危險(xiǎn)廢物進(jìn)行分項(xiàng)治理，其中單位廢水環(huán)境治理成本考慮了廢水中污染物濃度，將不同污染物產(chǎn)生量以污染當(dāng)量計(jì)征，每一污染當(dāng)量治理征收一定費(fèi)用. 單位冶煉廢渣和HW14危險(xiǎn)廢物治理成本采用了我國(guó)《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令字第369號(hào))標(biāo)準(zhǔn)，《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》(部令39號(hào))中對(duì)HW14危險(xiǎn)廢物的定義為研究、開(kāi)發(fā)和教學(xué)活動(dòng)中產(chǎn)生的對(duì)人類或者環(huán)境影響不明的化學(xué)廢物[30]，稀土冶煉過(guò)程中產(chǎn)生HW14危險(xiǎn)廢物主要是指含放射性核素釷、鈾等的化學(xué)廢物. 排污收費(fèi)作為一種環(huán)境治理懲戒措施，一般來(lái)說(shuō)要高于企業(yè)治理成本，其能夠在一定程度上反映出了固體廢物的治理成本. 單位污染物治理成本最終計(jì)算結(jié)果如表1.

1.1.3 污染物產(chǎn)生量

稀土冶煉污染物產(chǎn)生量以稀土產(chǎn)品產(chǎn)量為基礎(chǔ)，乘以冶煉單位稀土氧化物(以下簡(jiǎn)稱REO)產(chǎn)污系數(shù). 其中不同稀土礦冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量來(lái)源于稀土年鑒，屬于宏觀數(shù)據(jù). 單位REO產(chǎn)污系數(shù)根據(jù)22家典型調(diào)查稀土企業(yè)污染物產(chǎn)生量及冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量進(jìn)行推算，實(shí)際推算過(guò)程中考慮了稀土冶煉最終產(chǎn)品種類和生產(chǎn)工藝等對(duì)產(chǎn)污影響較大的特征屬性. 通過(guò)企業(yè)對(duì)不同稀土礦區(qū)、不同生產(chǎn)工藝、不同冶煉產(chǎn)品的稀土冶煉產(chǎn)污系數(shù)進(jìn)行推算，最終結(jié)果參照了《第一次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)》手冊(cè)進(jìn)行了校正，對(duì)于調(diào)查企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)與普查數(shù)據(jù)相差較大的企業(yè)進(jìn)行了剔除，以保證結(jié)果的合理性.

表1 2013年單位污染物治理成本

Table 1 Pollution abatement cost for per unit of pollutants 元t

表1 2013年單位污染物治理成本

稀土礦區(qū)廢水SO2煙粉塵氟化物冶煉廢渣HW14危險(xiǎn)廢物混合型稀土礦2914784681614291170氟碳鈰礦5114784681614291170離子型稀土礦7414784681614291170

Pi=M×ti

(3)

式中，Pi為污染物產(chǎn)生量，M為稀土冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量，ti為產(chǎn)污系數(shù).

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

22家典型調(diào)查稀土企業(yè)的稀土產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)工藝、不同污染物產(chǎn)生量、治污工藝及治污成本等數(shù)據(jù)來(lái)自2007年污染源普查和2010年污染源動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù). 不同稀土礦冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)稀土學(xué)會(huì)年鑒2013》和《稀土年評(píng)2013》. 其他政策法規(guī)數(shù)據(jù)來(lái)源于《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令字第369號(hào))、《第一次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)》手冊(cè)等.

2 稀土冶煉“三廢”產(chǎn)生量

2.1 冶煉單位稀土氧化物(REO)的產(chǎn)污系數(shù)

稀土冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的主要污染物包括廢水污染物，如化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、鉛、氟化物(液)和總磷等；廢氣，如煙粉塵、SO2和氟化物(氣)等；固體廢物污染物，如一般冶煉廢渣和HW14危險(xiǎn)廢物等. 根據(jù)22家典型調(diào)查稀土企業(yè)推算得到不同稀土礦、不同生產(chǎn)工藝、不同冶煉產(chǎn)品的產(chǎn)污系數(shù)見(jiàn)表2.

表2顯示三大類稀土礦產(chǎn)污系數(shù)存在較大差異. 包頭混合型稀土礦冶煉產(chǎn)品有混合碳酸稀土和單一稀土氧化物兩種，稀土冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的特征污染物為濃硫酸高溫焙燒稀土精礦產(chǎn)生的焙燒尾氣和稀土草酸鹽或碳酸鹽高溫灼燒時(shí)產(chǎn)生的灼燒煙氣，及含釷放射性的危險(xiǎn)廢物[12,31]. 包頭混合型稀土礦每生產(chǎn)1 t單一稀土氧化物要比生產(chǎn)1 t混合碳酸稀土產(chǎn)生更多的污染物，其中，單一稀土氧化物氨氮產(chǎn)生量是混合碳酸稀土的2.2倍，COD是1.8倍. 通過(guò)對(duì)2007年污染源普查數(shù)據(jù)庫(kù)中包頭稀土企業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，包頭礦稀土冶煉產(chǎn)品中混合碳酸稀土占89%，單一稀土氧化物僅占11%.

表2 我國(guó)三大類稀土礦產(chǎn)污系數(shù)

氟碳鈰礦冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的特征污染物有氧化焙燒廢氣、酸溶過(guò)程中產(chǎn)生的鹽酸酸霧、灼燒煙霧等，另外，氟碳鈰礦萃取分離采用氨皂化-P507分離工藝，會(huì)產(chǎn)生大量氨氮廢水，每生產(chǎn)1 t REO產(chǎn)生610.6 kg氨氮.

南方離子型稀土礦冶煉分離過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氨氮或高鹽度廢水. 目前，離子型稀土礦萃取分離主要有兩種技術(shù)：①氨水皂化萃取分離工藝，這種工藝會(huì)產(chǎn)生大量廢水，稀土產(chǎn)品在碳銨沉淀過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量氨氮廢水；②近年來(lái)逐漸推廣的非氨皂萃取分離工藝，該工藝突破了氨水或液堿皂化有機(jī)相萃取分離稀土的傳統(tǒng)方式，從源頭消除了氨氮廢水、高鹽廢水的產(chǎn)生[31]. 相比氨皂萃取分離工藝，非氨皂萃取分離工藝COD減少了76.3%，氨氮減少了92.2%. 通過(guò)對(duì)2007年污染源普查數(shù)據(jù)庫(kù)中江西重點(diǎn)稀土企業(yè)生產(chǎn)工藝的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約81%的企業(yè)仍采取氨皂萃取分離技術(shù)，僅19%的企業(yè)采取非氨皂萃取分離技術(shù).

2.2 稀土冶煉污染物產(chǎn)生量

稀土冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢氣、廢水和固體廢物，目前大部分稀土生產(chǎn)企業(yè)環(huán)保治理設(shè)施不完善，有的小稀土冶煉廠甚至沒(méi)有環(huán)保治理設(shè)施，其所排放的“三廢”對(duì)大氣、水體、土壤產(chǎn)生嚴(yán)重污染[31]. 該文核算結(jié)果顯示，2013年我國(guó)稀土冶煉工業(yè)廢水、COD和氨氮產(chǎn)生量分別為378.3×104、7 679.2和45 446.5 t(見(jiàn)表3)，稀土精礦冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量占我國(guó)有色金屬行業(yè)產(chǎn)量的0.21%，但上述污染物產(chǎn)量卻占我國(guó)有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)對(duì)應(yīng)污染物的0.39%、1.13% 和6.10%，相比其他有色金屬行業(yè)，氨氮為稀土冶煉特征污染物. 2013年，稀土冶煉廢渣、HW14危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量分別為4.9×104和7.5×104t，占我國(guó)有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)相應(yīng)污染物的0.04%和1.33%，放射性污染是稀土冶煉的另一特征污染物，需引起高度重視.

表3 2013年我國(guó)稀土礦污染物產(chǎn)生量

2.3 稀土冶煉污染物空間分布特征

我國(guó)三大類稀土礦冶煉的污染物產(chǎn)生量空間差異較大(見(jiàn)圖2和表3). 包頭混合型稀土礦各類污染物在全國(guó)均占較高比重，尤其是大氣污染物和固體廢物. 包頭礦稀土冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量占全國(guó)總量的59.0%，但SO2和氟化物(氣)卻占全國(guó)稀土冶煉對(duì)應(yīng)污染物的97.5%和99.0%以上. 包頭礦生產(chǎn)1 t REO產(chǎn)生的SO2是氟碳鈰礦的76倍，是南方離子型稀土礦的8倍. 這與包頭礦在冶煉、分離過(guò)程中采用高溫焙燒工藝產(chǎn)生大量有毒有害氣體密切相關(guān)，經(jīng)濕法處理后，這些有害氣體還會(huì)由氣相轉(zhuǎn)為液相，造成嚴(yán)重水體污染，如包頭水污染中氟化物(液)占全國(guó)稀土冶煉氟化物(液)總量65.3%以上. 另外，包頭稀土冶煉還產(chǎn)生了大量冶煉廢渣，占我國(guó)稀土冶煉廢渣的80.1%，HW14危險(xiǎn)廢物占86.9%. 包頭稀土礦冶煉伴生的放射性元素釷泄露會(huì)對(duì)人體健康造成很大危害，除了會(huì)增加肺癌、胰腺癌、肝臟等疾病的死亡率，還會(huì)導(dǎo)致基因變異[32].

相比包頭礦，氟碳鈰礦在冶煉過(guò)程中采用了氧化焙燒-鹽酸優(yōu)浸工藝，減少了大氣污染物，但萃取分離采用氨皂化-P507分離工藝，會(huì)產(chǎn)生氨氮廢水. 氟碳鈰礦冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量占全國(guó)總量的32.2%，氨氮產(chǎn)生量占我國(guó)稀土冶煉氨氮總量的35.9%. 在洗水循環(huán)使用過(guò)程中，氟碳鈰礦還會(huì)產(chǎn)生含氟廢水，氟化物(液)占我國(guó)稀土冶煉氟化物(液)的34.7%. 另外，氟碳鈰礦稀土冶煉重金屬鉛產(chǎn)生量也較高，約占我國(guó)稀土冶煉鉛產(chǎn)生量的51.7%.

南方離子型稀土礦冶煉水污染相對(duì)嚴(yán)重，其稀土礦冶煉產(chǎn)品產(chǎn)量占我國(guó)稀土冶煉總量的8.8%，但冶煉產(chǎn)生的COD和氨氮分別占到14.3%和19.0%. 離子型稀土礦生產(chǎn)1 t REO的氨氮產(chǎn)生量是包頭混合型稀土礦生產(chǎn)1 t單一稀土氧化物的1.7倍，是生產(chǎn)1 t混合碳酸稀土的3.9倍左右. 氨氮對(duì)水生生物危害很大，會(huì)使魚(yú)類等水生動(dòng)物中毒甚至死亡，水中氨氮在一定條件下轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，當(dāng)其與人體蛋白質(zhì)結(jié)合時(shí)形成亞硝胺，是一種強(qiáng)致癌物質(zhì). 總體來(lái)看，北方包頭礦冶煉以大氣污染和放射性核污染為主，南方離子型稀土礦以水污染為主，山東、四川氟碳鈰礦冶煉廢水中氨氮、重金屬鉛含量偏高.

圖2 2013年三大類稀土礦主要污染物占比Fig.2 Proportion of pollutants in three major rare earth mines in 2013

3 稀土冶煉環(huán)境成本核算

3.1 稀土冶煉環(huán)境成本分析

稀土礦冶煉單位REO的環(huán)境治理成本通過(guò)產(chǎn)污系數(shù)與單位污染物治理成本相乘計(jì)算得到(見(jiàn)表4). 南方離子型稀土礦廢水中COD和氨氮污染物濃度含量高，廢水治理成本較其他兩個(gè)礦區(qū)大，是氟碳鈰礦的1.4倍，是包頭混合型稀土礦的1.8倍. 包頭混合型稀土礦冶煉單位REO的環(huán)境污染治理成本最高，是氟碳鈰礦和離子型稀土礦的1.7和1.5倍. 其中，廢氣治理成本是氟碳鈰礦和離子型稀土礦的16.6和7.7倍，固體廢物治理成本是氟碳鈰礦的3.6倍.

表4 冶煉單位REO環(huán)境污染治理成本

Table 4 Cost of pollution abatement for per unit of REO refining 元t

表4 冶煉單位REO環(huán)境污染治理成本

稀土礦區(qū)廢水治理成本廢氣治理成本固體廢物治理成本合計(jì)混合型稀土礦1487106215864135氟碳鈰礦1902644432409離子型稀土礦268313832824

2013年，我國(guó)稀土冶煉“三廢”環(huán)境污染治理成本合計(jì)為28 729×104元. 其中，廢水治理成本最高，占稀土冶煉環(huán)境治理成本的49.8%，廢氣和固體廢物污染治理成本分別占19.0%和31.2%(見(jiàn)表5). 稀土冶煉大氣污染治理成本總計(jì)5 471×104元，其中SO2、煙粉塵和氟化物污染治理成本分別占比70.0%、7.3%和22.7%. 固體廢物治理成本總計(jì)8 954×104元，其中冶煉廢渣和HW14危險(xiǎn)廢物治理成本分別占比1.6%和98.4%. 我國(guó)稀土冶煉環(huán)境治理成本最高的三項(xiàng)為水污染、HW14危險(xiǎn)廢物和SO2治理成本，最低的三項(xiàng)為一般冶煉廢渣、煙粉塵及氟化物治理成本.

3.2 稀土冶煉環(huán)境成本空間分布特征

三大類稀土礦冶煉的環(huán)境污染治理成本空間差異較大. 2013年，我國(guó)稀土冶煉環(huán)境成本70.5%集中在包頭混合型稀土礦，22.4%集中在氟碳鈰礦區(qū)，7.1%集中在南方中重型離子稀土礦(見(jiàn)表5). 可見(jiàn)，相比南方中重型離子稀土礦區(qū)，北方輕稀土礦區(qū)稀土冶煉環(huán)境污染更為嚴(yán)重，環(huán)境治理成本更大.

從污染物類別來(lái)看，2013年我國(guó)稀土冶煉廢水污染治理成本為14 303×104元，其中包頭混合型稀土礦、氟碳鈰礦和南方離子型稀土礦占比分別為50.9%、35.5%和13.6%. 稀土冶煉廢氣污染治理成本為5 471×104元，三大稀土礦占比分別為95.0%、3.1%和1.8%. 固體廢物治理成本為8 954×104元，包頭混合型稀土礦和氟碳鈰礦占比分別為86.7%和13.2%. 從污染物治理成本空間分布來(lái)看，我國(guó)稀土冶煉廢氣和固體廢物治理成本高度集中在包頭混合型稀土礦，包頭稀土礦SO2、煙粉塵和氟化物環(huán)境污染治理成本占全國(guó)比重的97.5%、56.1%和99.9%，一般冶煉廢渣和HW14危險(xiǎn)廢物治理成本占全國(guó)的81.1%和86.9%. 廢水污染治理成本有50%左右集中在氟碳鈰礦和南方離子型稀土礦.

三大類稀土礦環(huán)境污染治理成本構(gòu)成也存在較大差異. 2013年包頭混合型稀土礦冶煉環(huán)境污染治理成本為20 250×104元，其中廢水、廢氣和固體廢物治理成本分別占36.0%、25.7%和38.3%. 值得關(guān)注的是，包頭礦稀土伴生的放射性輻射污染具有隱蔽性強(qiáng)、殺傷力大的特點(diǎn)，放射性污染對(duì)人類造成的危害周期很長(zhǎng)且難以估量. 從污染危害損失角度來(lái)看，如果放射性污染沒(méi)有得到有效預(yù)防與妥善處理，包頭礦固體廢物環(huán)境成本要遠(yuǎn)高于該文核算的治理成本. 氟碳鈰礦稀土冶煉環(huán)境治理成本為6 435×104元，其中廢水污染治理成本最高，占78.9%，廢氣污染和固體廢物治理成本分別占2.7%和18.4%. 南方離子型稀土礦環(huán)境污染治理成本為2 045×104元，其中95%以上集中在廢水治理上，這是因?yàn)殡x子型稀土礦稀土呈陽(yáng)離子狀態(tài)吸附于高嶺石、白云母等黏土礦物表面，分離過(guò)程需消耗大量的酸和堿，導(dǎo)致廢水中氨氮濃度高，治理成本大.

表5 2013年我國(guó)稀土冶煉環(huán)境污染治理成本

3.3 稀土氧化物環(huán)境成本與市場(chǎng)價(jià)格對(duì)比分析

我國(guó)現(xiàn)行稀土資源定價(jià)機(jī)制的主要缺陷是資源自身的價(jià)值耗損與環(huán)境外部成本在稀土價(jià)格中體現(xiàn)不完全，價(jià)格低于其真實(shí)成本與內(nèi)在價(jià)值，嚴(yán)重扭曲[20-25]. 該文將核算的稀土冶煉環(huán)境成本與市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行對(duì)比，可揭示出我國(guó)稀土資源開(kāi)發(fā)的資源環(huán)境代價(jià)，為稀土定價(jià)機(jī)制改革提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ).

內(nèi)蒙古包頭市和江西贛州市是我國(guó)北方輕稀土礦和南方中重型稀土礦的兩大典型礦區(qū). 包頭混合型稀土礦鈰、鑭等稀土元素含量豐富，氧化鈰和氧化鑭含量占包頭稀土氧化物總量的48.73%和27.25%. 2016年1月，這兩種稀土氧化物市場(chǎng)價(jià)格為10 650和10 000元/t(中國(guó)有色金屬價(jià)格網(wǎng)，http://ys.zh818.com)，包頭礦冶煉單位稀土氧化物環(huán)境成本為4 135元/t，占氧化鈰和氧化鑭市場(chǎng)價(jià)格的38.8%和41.4%. 江西贛州離子型稀土礦氧化釔含量高達(dá)64.9%，2016年1月氧化釔市場(chǎng)價(jià)格為26 000元/t，離子型稀土礦冶煉單位稀土氧化物環(huán)境治理成本為2 824元/t，占氧化釔市場(chǎng)價(jià)格的10.9%. 我國(guó)稀土冶煉環(huán)境代價(jià)高，尤其是北方輕稀土礦，冶煉單位稀土氧化物環(huán)境治理成本高于南方中重型離子稀土礦.

4 結(jié)論與建議

a) 北方輕稀土礦以大氣污染和放射性污染為主，南方中重型稀土礦以水污染為主，尤其是氨氮污染嚴(yán)重. 包頭混合型稀土礦SO2和氟化物(氣)產(chǎn)生量占全國(guó)稀土冶煉對(duì)應(yīng)污染物的97.5%和99.0%，HW14危險(xiǎn)廢物占86.7%. 南方離子型稀土礦采用氨皂萃取分離技術(shù)生產(chǎn)1 t REO氨氮產(chǎn)生量是包頭混合型稀土礦的1.7～3.9倍，是氟碳鈰礦的2.3倍.

b) 2013年我國(guó)稀土冶煉“三廢”的環(huán)境成本總計(jì)28 729×104元，其中廢水環(huán)境成本14 304×104元，廢氣環(huán)境成本為5 471×104元，固體廢物環(huán)境成本為8 954 ×104元. 我國(guó)稀土冶煉環(huán)境成本的70.5% 集中在包頭混合型礦區(qū)，22.4%在氟碳鈰礦區(qū)，7.1%在離子型稀土礦區(qū). 包頭混合型稀土礦廢水、廢氣和固體廢物環(huán)境成本分別占36.0%、25.7%和38.3%. 氟碳鈰礦和南方離子型稀土礦稀土冶煉環(huán)境成本都集中在水污染方面，分別占各自環(huán)境治理成本的78.9% 和95%以上.

c) 我國(guó)稀土冶煉環(huán)境代價(jià)高，尤其是北方輕稀土礦. 包頭混合型礦冶煉單位稀土氧化物的環(huán)境成本為4 135元/t，占氧化鈰和氧化鑭市場(chǎng)價(jià)格的38.8% 和41.4%左右；南方離子型稀土礦的環(huán)境成本為2 824元/t，占氧化釔市場(chǎng)價(jià)格10.9%.

d) 我國(guó)稀土冶煉的環(huán)境代價(jià)成本高，需加大對(duì)稀土冶煉的污染治理力度. 改變傳統(tǒng)的“末端治理”模式，發(fā)展清潔生產(chǎn)，走綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展道路. 開(kāi)展稀土采選環(huán)節(jié)的生態(tài)破壞損失核算，將其與稀土冶煉環(huán)境成本共同納入稀土生產(chǎn)成本中，加速推進(jìn)我國(guó)稀土市場(chǎng)價(jià)格改革. 通過(guò)征收稀土環(huán)境稅、建立稀土價(jià)格基準(zhǔn)等手段實(shí)現(xiàn)稀土開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境外部成本內(nèi)部化.

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Evaluation of Environmental Costs of Rare Earth Exploitation and Analysis of their Spatial Difference Characteristics in China

MA Guoxia1, WANG Xiaojun2*, YU Fang1, WU Qiong1, PEN Fei1

1.Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012, China 2.Institute of Agricultural Economics and Development, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China

Accounting for the environmental costs of rare earth (RE) exploitation provides critical information for pricing reform of RE mining industry in China. The objective of the present study was to evaluate the environmental costs of RE refining, and to analyze their spatial difference characteristics based on the method of environmental abatement cost under the consideration of China′s RE resources characteristics in 2013(the study area does not include Hong Kong,Macao and Taiwan). Data were collected from the National Pollutants Sources Census as well as Rare Earth Statistics Yearbook 2013. The results indicated: (1) refining of RE caused severe environmental pollution: air pollution in North China and water pollution with particularly high ammonia nitrogen emission in South China due to the differences in the rare earth element concentration in minerals. (2) Environmental abatement costs of RE refining were up to 2.87×108RMB in 2013. Depending on the type of pollution caused in which RE refining process, the environmental abatement costs were varied. Costs of pollution for water, air and solid waste were 1.43×108, 5.5×107, 8.9×107RMB respectively. In terms of regional disparity, mines in North China accounted for 92.9% of the total environmental abatement costs, and 7.1% for South China. (3) As for environmental cost of per unit of rare earth oxides (REO), the cost for mines in North China (typically mines in Baotou City, Inner Mongolia) was 4135 RMB/t, which comprised 38.8% of the market price of lanthanum oxide and 41.4% of the market price for cerium oxide. As for the environmental abatement costs per REO, the cost for a typical REO in South China′s mines was 2824 RMB/t, accounting for 10.9% of yttrium oxide′s market price.

rare earth; environmental cost; environmental abatement cost; spatial difference characteristics

2016-10-12

2016-12-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41371533)；國(guó)家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201309043)；中國(guó)博士后科學(xué)基金(2016M590164)

馬國(guó)霞(1978-)，女(回族)，寧夏同心人，研究員，主要從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究，magx@caep.org.cn.

*責(zé)任作者，王曉君(1986-)，女，山西平遙人，博士后，主要從事資源經(jīng)濟(jì)與政策研究，xjwang86@gmail.com

X821.3

1001- 6929(2017)06- 0817- 08

A

11.13198/j.issn.1001- 6929.2017.01.98

馬國(guó)霞,王曉君,於方,等.我國(guó)稀土資源開(kāi)發(fā)利用的環(huán)境成本及空間差異特征[J].環(huán)境科學(xué)研究,2017,30(6):817- 824.

MA Guoxia,WANG Xiaojun,YU Fang,etal.Evaluation of environmental costs of rare earth exploitation and analysis of their spatial difference characteristics in China[J].Research of Environmental Sciences,2017,30(6):817- 824.