重慶主城區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境質(zhì)量關(guān)系的實(shí)證分析

陳 虎，呂平毓

（1.重慶交通大學(xué)河海學(xué)院，重慶400074；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江上游水文水資源勘測(cè)局，重慶400014）

生態(tài)環(huán)境是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，兩者有著對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系。人類經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展是以犧牲環(huán)境質(zhì)量為代價(jià)的。科學(xué)技術(shù)水平的迅猛發(fā)展把人類經(jīng)濟(jì)帶領(lǐng)到一個(gè)前所未有的高速增長(zhǎng)的階段，同時(shí)，嚴(yán)峻的環(huán)境問題接踵而來，當(dāng)污染物超過環(huán)境容量時(shí)，所造成的環(huán)境污染又反過來制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展［1］，環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系問題已經(jīng)成為一個(gè)長(zhǎng)期爭(zhēng)論的話題。環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）模型是由美國(guó)環(huán)境學(xué)家Grossman and Krueger［2］和Shafik and Bandyopadhyay［3］提出的。認(rèn)為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的污染水平在經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度之前會(huì)隨著收入的增加而污染水平上升，以后又會(huì)隨著收入的上升而污染水平下降，即為倒“U”型曲線關(guān)系。即最初環(huán)境質(zhì)量會(huì)隨著人均收入的增加而逐漸惡化，達(dá)到一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后，環(huán)境質(zhì)量會(huì)隨著人均收入的增加得到改善。一些研究結(jié)果表明，環(huán)境庫茲涅茨曲線不一定呈倒U形，在某一特定階段還可以呈U形、直線形、N形，或者是向后彎曲的形態(tài)［4］。張曉等環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為環(huán)境庫茲涅茨曲線及其轉(zhuǎn)折點(diǎn)的估計(jì)值僅僅建立在若干跨國(guó)數(shù)據(jù)和時(shí)間序列數(shù)據(jù)的實(shí)證分析基礎(chǔ)上，所以該模型只能是對(duì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描述而并不能用于預(yù)測(cè)；環(huán)境質(zhì)量改善并不會(huì)自動(dòng)發(fā)生，它有賴于全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高、環(huán)境政策的嚴(yán)格實(shí)施，以及技術(shù)進(jìn)步的支持［5］。國(guó)內(nèi)EKC研究起步較晚，主要集中在省會(huì)、大中城市及各省內(nèi)部的研究，饒?jiān)坡敚?］等從排污量、環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)、環(huán)境污染治理投入3個(gè)角度，考察分析了重慶市經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張對(duì)重慶本身環(huán)境質(zhì)量變化的影響。這里利用經(jīng)濟(jì)和環(huán)境質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)重慶市主城區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水環(huán)境質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行模擬，以便反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系，為評(píng)價(jià)重慶市環(huán)境政策提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

重慶市主城區(qū)（主城九區(qū)）位于重慶市西部，東經(jīng)106°14′－106°53′，北緯29°19′－29°57之間，接近全國(guó)的幾何中心。在自然地理上，位于四川盆地東部的平行低山丘陵區(qū)，又是長(zhǎng)江、嘉陵江匯流地帶，主城區(qū)依山而建，是著名的山城。研究區(qū)范圍覆蓋了重慶市主城9區(qū)（渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、江北區(qū)、九龍坡區(qū)、大渡口區(qū)、南岸區(qū)、渝北區(qū)、北碚區(qū)、巴南區(qū)），屬重慶市三大經(jīng)濟(jì)圈中經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的都市經(jīng)濟(jì)圈，全部轄區(qū)共5 473km2，是重慶城市的本體，是全市城鎮(zhèn)體系的核心部分，是國(guó)家級(jí)歷史文化名城和重要的工業(yè)基地，是重慶直轄市黨政機(jī)關(guān)所在地和全市的交通、通信、文化、科教、金融、商貿(mào)中心。

1997年重慶市成為我國(guó)最大的直轄市，2009年全市國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值6 530.01億元，比上年增長(zhǎng)14.9%，GDP連續(xù)12年穩(wěn)步攀升。主城九區(qū)2009年實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值2 986.25億元，占全市生產(chǎn)總值的45.73%，與2008年相比增長(zhǎng)13.1%。2009年，全市地方財(cái)政收入1 535.40億元，占全市生產(chǎn)總值的23.51%，城市居民人均可支配收入17 191.10元，農(nóng)民人均純收入4 478.35元，比上年分別增長(zhǎng)了19.01%，9.44%，8.53%，均高于直轄以來的平均質(zhì)量增長(zhǎng)速度。

重慶市作為老工業(yè)城市、抗戰(zhàn)時(shí)期國(guó)內(nèi)最大的工業(yè)基地，環(huán)境污染問題由來已久。由于重慶市地形特點(diǎn)鮮明，以山地丘陵地貌為主，同時(shí)長(zhǎng)江、嘉陵江橫貫市區(qū)，因此主城區(qū)建設(shè)多沿江而建，沿江兩岸工業(yè)布置緊密。兩江是重慶市主要的取水口，也是企業(yè)及生活污水排放通道，形成了取水口與排污口沿江交錯(cuò)排列的格局，使飲用水源受到嚴(yán)重的污染，城市景觀受到嚴(yán)重的影響［7］。在經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)、人口增加和城市化進(jìn)程加快的形勢(shì)下，重慶市的環(huán)境質(zhì)量不僅影響了主城區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，而且還直接影響三峽庫區(qū)的生態(tài)安全。

2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境質(zhì)量關(guān)系模型

2.1 指標(biāo)選取

分析指標(biāo)分為2類：經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)，選取2003年至2009年重慶市主城九區(qū)人均GDP和第一、二、三產(chǎn)業(yè)值代表主城區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平，以同期長(zhǎng)江干流寸灘站和嘉陵江干流北碚站COD，NH3－N，TP，石油類和Pb等5個(gè)因子的平均質(zhì)量濃度作為環(huán)境指標(biāo)，探索主城區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境演變之間是否存在EKC關(guān)系。

2.2 模型構(gòu)建

分別以COD，NH3－N，TP，石油類和Pb這5個(gè)因子的平均質(zhì)量濃度作為Y軸，以人均GDP和三次產(chǎn)業(yè)值作為X軸，作出樣本序列的散點(diǎn)圖，發(fā)現(xiàn)其都不符合線性關(guān)系。從散點(diǎn)圖可以看出，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)間的關(guān)系存在不同形式，故選擇經(jīng)拓展的三次多項(xiàng)式模型來刻畫重慶市主城區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境質(zhì)量的相互關(guān)系，即在傳統(tǒng)形式的庫茲涅茨曲線上加上一個(gè)三次項(xiàng)，模型具體為：

式中Y表示污染物的濃度；x表示經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；a0及a1，a2，a3表示模型參數(shù)。

當(dāng)a1≠0，a2＝a3＝0時(shí)，y和x呈線形性關(guān)系；a1＞0，a2＜0，a3＝0時(shí)，y和x呈現(xiàn)“倒U”型二次曲線關(guān)系；a1＜0，a2＞0，a3＝0時(shí)，y和x呈“U”型二次曲線關(guān)系；a1＞0，a2＜0，a3＞0時(shí)，y和x為三次曲線關(guān)系，圖形為“N”型；a1＜0，a2＞0，a3＜0時(shí)，y和x為三次曲線關(guān)系，圖形為“反N”型；當(dāng)a1＝0，a2＝0，a3＝0時(shí)，表示環(huán)境污染不受經(jīng)濟(jì)水平的影響，兩者之間沒有關(guān)系。

2.3 曲線模擬

環(huán)境庫茲涅茨曲線模擬采用SPSS軟件對(duì)選取的環(huán)境變量進(jìn)行模擬，得到各污染因子與人均GDP之間的函數(shù)模型擬合曲線圖如圖1所示。

圖1 環(huán)境指標(biāo)與人均GDP函數(shù)模型擬合曲線

各污染因子與三次產(chǎn)業(yè)值之間的函數(shù)模型擬合曲線圖如圖2～圖6所示。

圖2 COD與三次產(chǎn)業(yè)值函數(shù)模型擬合曲線

圖3 TP與三次產(chǎn)業(yè)值函數(shù)模型擬合曲線

圖4 石油類與三次產(chǎn)業(yè)值函數(shù)模型擬合曲線

圖5 NH3－N與三次產(chǎn)業(yè)值函數(shù)模型擬合曲線

圖6 Pb與三次產(chǎn)業(yè)值函數(shù)模型擬合曲線

3 模擬結(jié)果分析

3.1 主城區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)的擬合曲線特征

圖1（a－e）分別是COD，TP，石油類，NH3－N和Pb指標(biāo)與人均GDP的環(huán)境庫茲涅茨曲線圖，COD和NH3－N指標(biāo)與人均GDP的相關(guān)系數(shù)平方值均大于0.7，因此得到的擬合模型能夠很好的解釋兩者之間的關(guān)系。從圖1中可以看出，2003－2009年重慶市主城區(qū)兩江COD濃度與人均GDP呈現(xiàn)“倒U”型曲線的右半段，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，隨著人均GDP的增長(zhǎng)，COD濃度逐漸降低，這是由于隨著科技的進(jìn)步以及政府對(duì)環(huán)境治理力度的加強(qiáng)，環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，由于重慶市政府對(duì)環(huán)境的整治力度不斷加大，相應(yīng)環(huán)保政策出臺(tái)，因此近年來COD濃度逐年呈降低趨勢(shì)。NH3－N濃度與人均GDP呈現(xiàn)三次的“倒N”型曲線關(guān)系，NH3－N濃度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但中間呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)；NH3－N隨著人均GDP的增長(zhǎng)先呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而后增長(zhǎng)，之后又下降，但總體變化呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。從NH3－N的環(huán)境庫茲涅茲曲線圖（圖1d）可以看出曲線的第1個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約為人均GDP處于19 000元，與此對(duì)應(yīng)的時(shí)間大約在2005年，也就是說這一段時(shí)間出現(xiàn)了“倒N”型環(huán)境庫茲涅茲曲線的低谷；曲線的第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約為人均GDP處于36 000元，與此相對(duì)應(yīng)的時(shí)間大約在2008年，也就是說這期間出現(xiàn)了“倒N”型的環(huán)境庫茲涅茲曲線的高峰。

研究的5個(gè)典型環(huán)境指標(biāo)中，TP，石油類和Pb盡管從曲線形狀上看其模型也為三次擬合曲線，圖形分別呈現(xiàn)“倒U”型、“N”型、“倒U”型，但其相關(guān)系數(shù)平方值均小于0.5，故模型函數(shù)對(duì)環(huán)境庫茲涅茨曲線解釋不夠充分。但從整體上看，3個(gè)指標(biāo)濃度除石油類指標(biāo)外，TP和Pb均呈下降趨勢(shì)。這可能說明，環(huán)境庫茲涅茨曲線并不一定代表環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它只是對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家“先污染，后治理”過程的定量描述而已［8］。重慶市主城區(qū)環(huán)境指標(biāo)與人均GDP模型模擬結(jié)果及變化趨勢(shì)見表1。

表1 重慶市主城區(qū)環(huán)境指標(biāo)與人均GDP模型模擬結(jié)果及變化趨勢(shì)

3.2 主城區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)的擬合曲線特征

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的過程中伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷演變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的狀況，既是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志，又是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定性因素，同時(shí)它還是影響環(huán)境污染物的重要因素，因此，以產(chǎn)業(yè)為切入點(diǎn)研究環(huán)境質(zhì)量時(shí)，要使產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和環(huán)境保護(hù)的作用［9］。

圖2－圖6分別是COD，TP，石油類，NH3－N和Pb指標(biāo)與三次產(chǎn)業(yè)值的環(huán)境庫茲涅茨曲線圖。從這些圖中可以看出，各環(huán)境指標(biāo)與三次產(chǎn)業(yè)值之間模擬圖形呈現(xiàn)不同形式。重慶市主城區(qū)環(huán)境指標(biāo)與三次產(chǎn)業(yè)模型模擬結(jié)果及變化趨勢(shì)見表2。由表2可以看出COD和NH3－N指標(biāo)與第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)值的R2大于0.7，擬合度較好。COD指標(biāo)與第一產(chǎn)業(yè)值之間擬合度較差，R2值僅為0.66，但總體看來，2003－2009年COD濃度與三次產(chǎn)業(yè)之間整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，模擬曲線能夠較好地?cái)M合第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與COD指標(biāo)的關(guān)系。NH3－N與第二、第三產(chǎn)業(yè)均呈現(xiàn)三次的“倒N”型曲線關(guān)系，從圖5中可以看出第二、第三產(chǎn)業(yè)的第1個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約為產(chǎn)值處于600萬元，第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約為產(chǎn)值處于1 250萬元和1 100萬元。從整體來看，NH3－N指標(biāo)除與第一產(chǎn)業(yè)值之間呈遞增變化外，其余均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。與人均GDP類似，TP，石油類和Pb指標(biāo)與三次產(chǎn)業(yè)之間的擬合關(guān)系仍不顯著，R2小于0.5，但總體變化趨勢(shì)明顯，這些具體的模擬曲線可為我們?cè)趨f(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間作決策時(shí)參考。

從重慶市主城區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，2003－2009年主城區(qū)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)第二、第三產(chǎn)業(yè)交替占據(jù)主導(dǎo)地位，2003，2006，2009年主城區(qū)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比重分別為5.14：49.79：45.07，3.68：45.18：52.04，2.28：50.33：44.55，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)類型在二三一和三二一之間轉(zhuǎn)換，我們可以看出，第一產(chǎn)業(yè)比重在不斷地下降，第二、三產(chǎn)業(yè)比重在不斷地上升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨優(yōu)化，工業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)作用增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整已產(chǎn)生了明顯環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

表2 重慶市主城區(qū)環(huán)境指標(biāo)與三次產(chǎn)業(yè)模型模擬結(jié)果及變化趨勢(shì)

續(xù)表2

4 結(jié)論與對(duì)策建議

4.1 結(jié)論

（1）研究結(jié)果表明，重慶市主城區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境污染水平之間不完全符合一般的環(huán)境庫茲涅茨曲線特征。COD和NH3－N指標(biāo)與人均GDP，三次產(chǎn)業(yè)之間擬合較好，模型能夠很好的解釋兩者之間的關(guān)系。COD濃度與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間呈現(xiàn)“U”型曲線的右半段，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，NH3－N濃度與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間呈現(xiàn)三次的“倒N”型曲線關(guān)系，轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間大約在2005年和2008年。

（2）通過對(duì)重慶市主城區(qū)環(huán)境庫茲涅茨曲線的模擬可以看出，TP、石油類和Pb指標(biāo)的模擬結(jié)果并不理想。這可能說明，環(huán)境庫茲涅茨曲線并不一定代表環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它只是對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家“先污染，后治理”過程的定量描述而已，重慶市環(huán)境質(zhì)量變化情況仍然不穩(wěn)定，不能盲目樂觀地認(rèn)為環(huán)境保護(hù)工作與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了協(xié)調(diào)發(fā)展階段。由于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r的不同，因而經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染之間可以表現(xiàn)出多種復(fù)雜的類型。

（3）環(huán)境庫茲涅茨曲線的假設(shè)條件是環(huán)境質(zhì)量的改善僅受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，并不受到其他因素的作用，這使庫茲涅茨理論具有一定的局限性。環(huán)境質(zhì)量的改善不僅受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，而且與人口因素、科技發(fā)展水平、環(huán)境政策等等都有密切的關(guān)系，各因素在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中集體作用于環(huán)境質(zhì)量，對(duì)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。

4.2 建議

（1）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。企業(yè)必須堅(jiān)持可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，推行清潔生產(chǎn)、加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步。結(jié)合污水處理設(shè)施建設(shè)，對(duì)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有取、排水口進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整并實(shí)施整治，遷建不合理的排污口。嚴(yán)格控制耗水量大的企業(yè)規(guī)模，激勵(lì)節(jié)水型和耗水量少的企業(yè)發(fā)展；鼓勵(lì)企業(yè)使用節(jié)水設(shè)備、運(yùn)用節(jié)水技術(shù)和工藝，降低耗水量；鼓勵(lì)企業(yè)和城區(qū)開展中水回用，提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

（2）推動(dòng)科技進(jìn)步［10］?？萍妓降奶岣邘淼纳a(chǎn)力的高速發(fā)展，為環(huán)境污染治理提供了新技術(shù)，新技術(shù)在環(huán)保中的有效應(yīng)用，也為解決環(huán)境問題提供了有效的途徑，推動(dòng)廢物的回收再利用，提高資源生產(chǎn)率。

（3）加大對(duì)環(huán)境保護(hù)和污染治理的投資力度。重慶市目前處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，污染物排放量還會(huì)繼續(xù)加大，所以要使總體的環(huán)境質(zhì)量不斷改善，特別是工業(yè)污染物的控制，重慶市應(yīng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，繼續(xù)加大環(huán)境保護(hù)投資的力度。

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