矿产资源是否关键往往取决于评价者的战略目的和资源的供应风险(Graedel et al., 2012; Gulley et al., 2018)，供应风险往往不能简单地用进口量与消费量的比值来衡量,Russett早在1984年就指出，矿产资源关键与否要满足四个基本条件和任一附加条件。四个基本条件是指：1）进口量与消费量的比值，2）供给国是否集中，3）供给国供货是否稳定，4）供给国是否可靠，任一附加条件包括：进口值占国民生产总值的比重，非弹性需求或矿产品对工业与国防的重要作用（Russett, 1984）。同时，自然灾害(Menzie et al., 2011)、地缘政治(Le Billon, 2004)、环境保护(Norgate et al., 2007)、可持续发展(Sykes et al., 2016)、市场动态(McCullough and Nassar, 2017)、新兴产业与技术革新等因素，对制定关键矿产资源清单起到重要作用。
过去数十年, 研究者利用案例分析、指标建模等手段研究各类矿产品是否为关键矿产资源。Hayes and McCullough (2018)对美国2005-2018年已有32个关键资源评价开展综合研究，指出已有研究均将稀土元素、铂族元素、铟、钨、锗、钴、铌、钽、镓、锑、铋、铊和镁列为关键矿产资源，但受资源禀赋、现今产业结构和国家发展阶段影响，不同国家、大学和私人咨询公司都制定出了符合自身利益的关键矿产资源清单，进而建立了现阶段评估关键性矿产资源的范式 (Hayes and McCullough, 2018)，如澳大利亚就把对农业发展息息相关的钾、磷列为关键矿产(Skirrow et al., 2013)。
作为国家制造业的重要原材料，矿产品的供应风险直接决定了各类制造行业的发展前景，制定降低风险的对策至关重要。近日，Nassar et al. (2020) 在Science Advances上发表研究成果，他们利用指标建模方法系统分析了美国制造业2007-2016年间52种非燃料矿产品的供应风险。
该研究利用传统风险分析方法框架建立了供应风险（Supply Risk，SR）模型，认为SR值由中断潜在风险（Disruption Potential，DP）、贸易风险（Trade Exposure，TE）和经济易损性（Economic Vulnerability，EV）三个要素组合而成，这三类要素由各自的关键经济指标进行衡量(图1，图2)。
（1）中断潜在风险（DP） 表征控制矿产品供应中断的影响因素，包括自然灾害和人为因素。该模型主要关注人为因素——即衡量某一矿产品供给国自身政治经济状况以及供给意愿。前者包括政治是否稳定、基础设施建设、持续供应原材料的劳动力使用情况，后者包括与本国的贸易关系、军事合作关系和是否共享价值观。某种矿产品在某一年的DP指标可利用供给国在该矿产品世界生产总量所占份额、供给国的供给能力指数和供给意愿指数来衡量。计算该要素的关键源数据包括各类矿产品的一次与二次（Primary and Secondary）废旧回收全球生产量和价格，并使用计算年度五年后所发表的矿物年鉴稳定数据；供给能力指数利用弗雷泽研究所政策感知指数（Policy Perception Index，PPI）进行计算；供给意愿指数利用计算年度内该国与美国进出口总额相对于该国国内生产总值衡量贸易关系，利用世界自由指数FIW（Freedom in the World）衡量美国共享价值观，利用是否与美国拥有集体防卫安排衡量军事合作指标。
（2）贸易风险（TE） 通过计算美国净进口矿产品依赖度占该产品表观消费的百分比来衡量供应中断风险。计算该要素关键数据包括适用统一关税表贸易代码的矿产品进口和出口量、政府对该矿产品股票持有的调整量和国家表观消费量（还需知晓一次生产和二次生产量）。对于少部分贸易受限矿产品，需用报告消费量与表观消费量共同表征。
（3）经济易损性（EV） 使用某项制造行业在某一年对于某一矿产品的支出、行业营业利润、该行业对国民生产总值的贡献度和该年度国民生产总值来进行衡量，并假定经济贡献比例大的行业其权重更大。
图1 美国2007-2016年间各类矿产品中断潜在风险、贸易风险、经济易损性和供应风险的评分情况（元素格内由0到1，阴影越大风险评分越高）
图2 美国2007-2016年间52种矿产品供应风险热力图，根据聚类分析分为四类，每种矿产品以蓝色为低风险和红色为高风险展示10年间供应风险情况（第一列），其中每种矿产品对应的领先产出国（第二列）和2016年最易受损的制造行业已标出（第三列，浅绿为最主要易损产业贡献度，深绿为其余产业贡献度），可以看出大多数矿产品的易损性往往受控于单一用途，如永磁材料对于钐、钕、镝、镨等稀土元素；少部分矿产品如铝和锡可能受控于多个制造业使用
研究结果显示：1）包括钴、铌、稀土元素和钨在内的23种矿产品对于美国制造业具有最高的供应风险；2）若高供应风险矿产品获取难度加大，相关产业将无法承受价格冲击，进而供应中断；3）供应风险随国际市场状态发生动态变化；4）大多数矿产品的供应风险短期内鲜有重大变化。
相对于以国家为单位的“清单式”关键矿产资源研究，该项研究已经细化到评估国家各个制造业对各类矿产品的供应风险，其指标建模过程和所选数据针对性强。如何将高供应风险矿产品降至可接受的水平，即如何降低中断潜在风险（DP）、贸易风险（TE）或经济易损性（EV）指标，该研究建议对于高供应风险的矿产品可扩展供给来源渠道、利用贸易伙伴保障供给、发展国内相关产品一次和二次资源的利用率、大力发展可再生-循环利用资源和替代资源、增加相关产品资源储备等一系列措施降低风险至可控范围。
主要参考文献
Graedel T E, Barr R, Chandler C, et al. Methodology of metal criticality determination[J]. Environmental Science & Technology, 2012, 46(2): 1063-1070.（链接）
Gulley A L, Nassar N T, Xun S. China, the United States, and competition for resources that enable emerging technologies[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018, 115(16): 4111-4115.（链接）
Hayes S M, McCullough E A. Critical minerals: A review of elemental trends in comprehensive criticality studies[J]. Resources Policy, 2018, 59: 192-199.（链接）
Le Billon P. The geopolitical economy of ‘resource wars’[J]. Geopolitics, 2004, 9(1): 1-28.（链接）
McCullough E, Nassar N T. Assessment of critical minerals: Updated application of an early-warning screening methodology[J]. Mineral Economics, 2017, 30(3): 257-272.（链接）
Menzie W D, Baker M S, Bleiwas D I, et al. Mines and mineral processing facilities in the vicinity of the March 11, 2011, earthquake in northern Honshu, Japan[R]. US Geological Survey, 2011.（链接）
Nassar N T, Brainard J, Gulley A, et al. Evaluating the mineral commodity supply risk of the US manufacturing sector[J]. Science Advances, 2020, 6(8): eaay8647.（链接）
Norgate T E, Jahanshahi S, Rankin W J. Assessing the environmental impact of metal production processes[J]. Journal of Cleaner Production, 2007, 15(8-9): 838-848.（链接）
Russett B. Dimensions of resource dependence: Some elements of rigor in concept and policy analysis[J]. International Organization, 1984, 38(3): 481-499.（链接）
Sykes J P, Wright J P, Trench A, et al. An assessment of the potential for transformational market growth amongst the critical metals[J]. Applied Earth Science, 2016, 125(1): 21-56.（链接）
Skirrow R G, Huston D L, Mernagh T P, et al. Critical commodities for a high-tech world: Australia's potential to supply global demand[M]. Canberra: Geoscience Australia, 2013.
（撰稿：赵俊兴，秦克章/矿产室）
