人类对铅金属的使用，既消耗岩石圈中的铅矿石资源，又因为工业代谢和耗散型铅制品使用等原因，增加了环境中的含铅污染物^[1,2]. 如何降低资源消耗和减少铅污染这个有关铅流改善的问题已成为人类铅金属使用过程中迫切需要解决的问题. 尽管各个国家纷纷采取技术的研发革新、 管理方法的改进、 材料和产品替代等不同措施来解决这个问题^{[3, 4, 5]}，但是，由于各国经济发展需求、 法律法规健全程度、 社会发展程度等不同，最终呈现的结果不同. 有些国家的铅流得到改善，有些国家的铅流还在进一步恶化^[6]. 对于我国，一方面，近年来国内铅产量和铅消费量仍在快速增加^[7]; 另一方面，铅污染严重，儿童血铅超标以及铅中毒事件频发^[8,9]. 为了解决这些问题，有学者曾针对我国铅流进行过分析^[10]，政府也从管理、 技术、 政策等多个角度着手，采取了一系列措施来改善我国铅流^{[11, 12, 13]}. 这些使我国铅流发生了改变，那么，引起我国铅流改变的原因是什么呢？Wang等^[14]针对2004年我国在铅废品处理阶段释放的铅比2000年少的状况，将产生原因归结为我国提高了铅回收率并控制铅释放. 但仍需更全面了解产生这些变化的深层原因，以期为进一步铅资源环境改善提供依据.

1 影响铅流的因素分析 1.1 铅流分析框架

一般来说，铅流在社会经济系统中流经4个阶段：铅生产、 制品加工制造、 制品使用和废品处理阶段; 铅流分为4种：从资源投入到废物处理的正向流，废铅循环回收利用流，铅释放入环境中的铅释放物流，与其它地区的进出口贸易流^[2]. 在整个系统的开始，研究区域内铅矿石、 净进口的铅矿石和回收的废铅，经过铅生产阶段从而生产出精铅. 根据需求不同，这些精铅一部分运往不同企业用于制品的加工制造，另一部分通过贸易净出口的形式进入其它区域. 铅制品也分为两部分：供本地区使用和通过贸易净出口的形式进入其它区域使用. 铅制品经过一定时间段的使用后寿命终止，变为铅废品，经过集中收集、 拆除等处理过程最终生成废铅. 最后，回收的废铅作为铅生产的原料重新进入铅生产阶段，进行再生铅生产. 整个流动过程中，因为工业代谢和耗散型铅制品使用等原因，一定量的铅没有利用而直接释放入环境中^[1,2]. 图 1为铅流分析框架^[2]. 在框架中，铅流在每个阶段遵循物质守恒原理，即物质的输入量等于输出量. 本文中，除特别说明外，所有数据均指含铅量.

图 1

Fig. 1

图 1 铅流分析框架 Fig. 1 Framework of the anthropogenic lead flows

从铅流的分析框架(图 1)中可以看出，铅流的改变包括铅流规模大小的改变和相关效率系数的改变. 因此，影响铅流的因素包括两方面：因铅流规模改变而使铅流改变的规模性因素，因相关效率系数改变而使铅流改变的技术性因素. 最能体现这两种因素的是与之对应的指标. 故本研究中，为了表征影响铅流的这两种因素，将影响铅流的因素所对应的指标分为规模性指标和技术性指标. 规模性指标是指自身规模改变，能引起其它铅流发生改变，且其值为绝对量的指标; 技术性指标是指自身大小改变，能引起铅资源环境效率改变，且其值为相对系数的指标.

依据铅流分析框架(图 1)，辨析出影响铅流的规模性指标包括：铅产量、 铅矿石净进口量、 国内铅消费量、 精铅净出口量、 铅制品净出口量、 铅制品国内消费量、 废铅回收量和国内铅矿石消耗量.

铅产量指生产阶段所生成的精铅量. 铅产量的多少影响铅资源的消耗量，它自身主要由社会对精铅的消费量来决定，还受市场价格、 国内铅资源状况等其它因素的影响^[15].

铅矿石净进口量指用于铅生产的净进口的铅矿石量. 在国内资源有限的情况下，铅矿石净进口量影响铅产量，而它自身受生产需求影响.

国内铅消费量指精铅在国内的消费量. 国内精铅消费量影响铅产量，会拉动铅产量的变化，而自身受铅制品需求的影响.

精铅净出口量指净出口的精铅量，其在一定程度能够影响铅产量，会拉动铅产量的变化. 其自身主要受国外铅消费需求的影响，此外在对资源和环境备受关注的当今世界，铅作为资源耗竭型和环境污染型资源，一般不鼓励其产品出口，精铅净出口量很大程度受宏观政策因素的制约^[15]，此外，还受市场价格等其它因素影响^[15].

铅制品净出口量指净出口的铅制品量，其在一定程度能够影响铅消费量，本身主要受国外铅制品消费需求的影响，同样，也受政策约束，市场价格等影响^[15].

铅制品国内消费量指最终用于国内消费的终端铅制品量. 在技术和管理等回收因素不变的前提下，其值越大，意味着若干年后将形成的废铅数量越大. 铅制品国内消费量主要受制品应用领域发展需求的影响^[15].

废铅回收量指铅制品使用寿命终结后变为废品，经过收集、 拆分和处理后所得到的废铅量，在铅矿资源有限的情况下，它影响铅产量，其多少主要受国内可回收铅制品消费量的影响^[16].

国内铅矿石消耗量指生产铅消耗的国内铅矿石量，它影响铅产量，自身主要受铅生产需求影响.

依据铅流分析框架(图 1)，辨析出影响铅流的技术性指标包括：铅循环率、 铅环境释放率和铅制品国内消费率.

铅循环率指废铅回收量与铅产量的比值. 铅循环率一方面影响废铅资源和天然铅资源的消耗状况. 铅循环率变大，废铅资源消耗量(即废铅回收量)就增大，天然铅资源消耗量就减少. 另一方面，铅循环率的改变影响铅资源环境效率的改变. 通过文献^[10]中铅资源效率的间接计算公式[公式(1)]和环境效率的间接计算公式[公式(2)]可以得到，在其它量不变的情况下，资源效率和环境效率随着铅循环率增大而增大，减小而减小. 铅循环率主要受铅制品国内消费率、 回收技术和管理力度等因素影响^{[10, 11, 12]}.

铅环境释放率指铅环境释放量与铅产量的比值. 铅环境释放率的改变影响铅资源环境效率的改变. 同样，通过文献^[10]中铅资源效率和环境效率的间接计算公式[公式(1)和公式(2)]可以得到，在其它量不变的情况下，资源效率和环境效率随着铅环境释放率减小而增大，增大而减小. 铅环境释放率受生产技术、 回收技术、 管理力度等宏观因素影响^{[10, 11, 12]}.

铅制品国内消费率指铅制品国内消费量与铅制品总产量(即国内消费量与净出口量之和)的比值. 铅制品国内消费率会影响到循环率，当它变大时，说明国内将有更多的折旧废铅，便于国内就地回收，在回收技术和管理因素不变的前提下，铅循环率变大. 相反，如果国内消费率较小，则意味着生产的铅制品将随贸易进入其它国家或地区，在我国现有限制废铅进出口贸易的政策条件下，将不能返回到再生产阶段，造成国内铅循环率较低的局面^[7]. 影响铅流的指标整理在表 1中.

表 1(Table 1)

表 1 影响铅流的指标 Table 1 Indices influencing anthropogenic lead flows 类别 指标名称 2000年 2005年 2010年 变化倍数 数值 来源 数值 来源 数值 来源 (2010/2000) (2005/2000) (2010/2005) 规模 性 指标 铅产量/10 kt 110 文献[17] 2001年 239 文献[17] 2006年 416 文献[17] 2011年 3.78 2.17 1.74 铅矿石净进口量/10 kt 15.6 同上 103 同上 160 同上 10.3 6.6 1.56 国内铅消费量/10 kt 66 同上 199 同上 395 同上 5.98 3.01 1.99 精铅净出口量/10 kt 43.5 同上 41.9 同上 0.2 同上 0.004 6 0.96 0.004 8 铅制品净出口量/10 kt 21 文献[14] 63.6 按文献[17] 2006年数据估算 73 文献[18] 3.48 3.03 1.15 铅制品国内消费量/10 kt 32.7 同上 112 同上 299 同上 9.15 3.44 2.66 废铅回收量/10 kt 6.6 同上 57.4 同上 142 同上 21.7 8.75 2.48 国内铅矿石消耗量/10 kt 82.5 同上 141 同上 246 同上 2.98 1.71 1.74 技术 性 指标 铅循环率/% 6.44 按文献[14]数据估算 24 按文献[17] 2006年数据估算 36 文献[18] 5.59 3.73 1.5 铅环境释放率/% 44.8 同上 43.9 按文献[17] 2006年数据，文献[2]计算方法估算 42.4 按文献[18]数据估算 0.95 0.98 0.97 铅制品国内消费率/% 60.9 同上 63.9 按文献[17] 2006年数据估算 80.4 按文献[18]数据估算 1.32 1.05 1.26

表 1 影响铅流的指标 Table 1 Indices influencing anthropogenic lead flows

在铅流动过程中，铅流规模主要表现在铅生产量和消费量两个方面，其中铅消费主要用于国内铅制品生产，而这些铅制品又进一步用于铅制品国内消费和出口国外，铅制品国内消费又主要体现在铅酸电池等在汽车、 电动车、 通讯等领域的使用^[7]，因此，近些年来，这些领域的扩展和铅制品的净出口将对国内铅消费起到拉动作用.

我国主要净出口铅制品是铅酸电池，而铅酸电池主要以两种形式净出口：电池的形式和铅酸电池作为汽车、 电动自行车等主要净出口商品部件的形式^[17,19]. 根据文献^[20]中有关汽车进/出口数据，文献^[21]中有关电动自行车进/出口数据，文献^[17]中有关铅酸电池制品以电池形式进出口的进/出口量，文献^[2]中相关系数的取值和计算方法，计算出2001~2004年和2006~2009年的铅酸电池净出口量; 根据文献^[17]中其它制品进/出口量的统计数据，计算出2001~2004年和2006~2009年其它制品净出口量; 根据不同制品生产企业的环评报告估算出不同制品的加工系数，文献^[2]中的计算方法，计算出2001~2004年和2006~2009年铅制品国内消费量. 最终，联系表 1的相关数据，文献^[17]中2001~2004年和2006~2009年铅消费量的统计数据，估算出的2001~2004年和2006~2009年铅制品净出口量和铅制品国内消费量，绘制了2000~2010年铅制品消费对铅消费的拉动图(图 2).

图 2

Fig. 2

图 2 制品国内消费对铅消费的拉动 Fig. 2 Domestic consumption of lead products pulled the growth of domestic lead consumption

从图 2可以看出，2000～2010年间，我国铅制品国内消费量以年均24.7%的速度增长; 铅制品净出口量在2000～2006年间呈缓慢增长趋势，2006～2010年间呈下降趋势; 国内铅消费量逐年快速增长. 因此，近年来，铅制品国内消费是拉动铅消费快速增长的主要原因.

据统计，我国生产的精炼铅主要用于国内铅消费和出口^[17]，因此，这两方面的数量对铅生产及产量增长起拉动作用; 从另一方面看，生产铅的原料主要来自铅矿石和回收的废铅，而铅矿石又进一步由国产铅矿石和从国外净进口的铅矿石两部分组成，因此，这些年铅产量的增加又拉动了这三部分原料性资源消耗量的增加.

根据文献^[17]中有关铅生产的铅产量相关数据，文献^[2]中相关数据的计算方法，估算出2001~2004年和2006~2009年国内铅矿石消耗量和废铅回收量. 最后，结合文献^[17]精铅进/出口量和铅矿石进/出口量的统计数据，以及表 1相关数据，绘制了2000~2010年中国铅消费对铅产量的拉动图(图 3).

图 3

Fig. 3

图 3 铅消费对铅产量的拉动 Fig. 3 Growth of lead consumption further increased the growth of lead production

从图 3可以看出，2000~2010年间，我国铅产量以年均14.2%的速度快速增长; 在2006年之前，精铅净出口量趋于稳定，2006年之后，精铅净出口量急剧下降，2008之后甚至出现负值. 因此，对于铅生产来说，国内铅消费是拉动铅产量增大的主要原因. 图 3也显示，铅矿石净进口量、 废铅回收量和国内铅矿石消耗量均呈增大趋势，说明由于铅生产量的增大，使国内铅矿消耗量、 废铅回收量和铅矿净进口量均增大.

根据前面估算的我国2001~2004年和2006~2010年的铅制品国内消费量和铅制品净出口量，计算出了2001~2004年和2006~2009年的铅制品国内消费率. 同样的，也根据2001~2004年和2006~2009年废铅回收量以及相应年份的铅产量，计算出了我国2001~2004年和2006~2009年的铅循环率. 结合表 2中2005年的数据，整理汇总了2001~2009年我国的铅制品国内消费率和铅循环率，见表 2.

表 2(Table 2)

表 2 2001~2009年我国的铅制品国内消费率和铅循环率 Table 2 Domestic lead consumption rate and lead recycling rate of China in 2001-2009 项目 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 铅制品国内消费率/% 64.2 57.3 59.6 60.4 63.9 60.7 66.2 75.4 83.1 铅循环率/% 19.2 20.5 19.4 23.6 24 23.5 24.8 27.3 28.7

表 2 2001~2009年我国的铅制品国内消费率和铅循环率 Table 2 Domestic lead consumption rate and lead recycling rate of China in 2001-2009

由表 2可以看出，除2001和2003年外，其它年份的铅制品国内消费率大，循环率就高; 而从2004年之后开始，铅制品国内消费率逐年增大，铅循环率也逐年提高. 此外，由表 2可知，2010年铅制品国内消费率是2000年的1.32倍，2010年的铅循环率是2000年的5.59倍，说明铅循环率随着铅制品国内消费率的增大提高了.

本研究在前面介绍技术性指标时提到铅制品国内消费率增大将便于铅循环率的提高，而上述分析就证明了铅制品国内消费率的增长促进了国内铅循环率的提高.

近年来，在我国铅矿开采行业，选矿采用了比较先进的浮选工艺; 整个行业适当提高自动化水平; 新建大中型铅矿山采用适合矿床开采技术条件的先进采矿方法和大型设备; 成功研发高碱工艺等先进工艺并加以利用; 采用尾矿再选和综合利用技术^[22,23]. 这些比较先进的技术的采用，降低了开采难度，有利于铅矿石资源的有效利用. 在铅冶炼行业，大部分企业淘汰了土烧结盘、 简易高炉、 烧结锅、 烧结盘等落后的炼铅工艺及设备，采用了国内先进的具有自主知识产权的富氧底吹强化熔炼和富氧顶吹强化熔炼技术和国外先进的铅冶炼技术^[24]. 在铅制品加工制造行业，一些铅酸电池生产企业相继采用了机械化程度比较高的工艺和设备，从而提高了资源利用率^[25]. 在三废处理方面，比较先进的技术也被采用来进行铅废物处理，从而降低了三废中的含铅率^[26]. 最值得一提的是，在废品回收时，摒弃了人工破碎和露天环境下进行破碎作业的落后处理方式，采用自动破碎或机械化破碎分选技术，这对铅循环率的提高有很大贡献^[27].

在耗散型铅制品制造方面，一方面，我国对耗散型铅制品铅含量规定了比较严格的技术限值^[28]. 为达到这些限值，制造耗散型铅制品时必须采用相对先进的技术，这样就降低了铅在许多应用上的用量. 另一方面，采用先进技术研发生出材料或制品的替代品，如研发生产出有机颜料来替代含有铅化合物的颜料^[28]. 如此，改变了国内制品的消费结构，使国内可回收铅制品在制品消费中占的比例增大，从而使更多的铅回收使用.

以上先进技术的采用，提高了资源利用效率，使我国铅环境释放率降低.

近年来，我国对铅行业从市场准入，技术革新，产业结构升级，法规政策的制定等多方面加强了管理，如对市场准入规模的规定，在2007年颁布的《铅锌行业准入条件》中明确规定：新建再生铅项目单系列生产能力必须在5万t ·a^-1以上，现有再生铅企业单系列生产能力应大于1万t ·a^-1，改造、 扩建再生铅项目，规模必须在2万t ·a^-1以上; 并且必须严格按照这个规定对企业进行排查，对不合格企业进行整顿甚至关停^[11].

在管理方面最显著的是对废旧铅酸电池加强了管理. 主要体现在：在技术政策和技术标准方面，发布了一系列政策和标准，规范废电池处理处置和资源再生行为，推广使用新技术，鼓励以新型电池替代铅酸电池等; 在科研支撑方面，大力支持相关研究; 在管理行动方面，国家环保部开展环保专项行动对企业和项目进行彻查，在彻查过程中对不合格的严格处理^[11].

宏观管理加强最显著的结果是：一些规模小、 水平落后的企业被大量关停，如2011年11月30日，我国环保部网站公布的《铅蓄电池生产、 组装及回收(再生铅)企业名单》显示，全国关停铅酸电池生产企业达649家，关停比例超过80%.

正是国家宏观管理的加强，关停了一些规模小、 技术落后的涉铅企业，同时推动先进技术的采用，从而整体提高了资源利用率，使2010年的铅环境释放率相对降低，其值是2000年的0.95倍.

3 结论

(1)影响铅流的规模性指标主要包括铅产量、 铅消费量、 贸易量. 近年来产生这些指标间变化的主要原因是：铅制品国内消费量以年均24.7%的速度急剧增长，拉动铅消费量增长; 铅消费拉动铅产量以年均14.2%的速度快速增长，最终拉动了国内铅矿石资源消耗量、 废铅回收量和铅矿石净进口量的增长.

(2)影响铅流的技术性指标主要包括铅循环率、 铅环境释放率和铅制品国内消费率，影响这些指标变化的原因是：铅制品国内消费率增大便于铅循环率提高; 国家宏观管理中关停规模小、 技术落后的涉铅企业，并推进先进技术应用，整体上提高了资源利用率，降低了铅环境释放率.