基于產(chǎn)業(yè)鏈的區(qū)域環(huán)境污染物排放的產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)*

王茂軍 許 潔 楊雪春

(首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100048)

基于產(chǎn)業(yè)鏈的區(qū)域環(huán)境污染物排放的產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)*

王茂軍 許 潔 楊雪春

(首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100048)

區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系研究是目前學(xué)者們探討的重要學(xué)術(shù)議題之一。其中較多的是對(duì)EKC曲線的驗(yàn)證，近幾年部分學(xué)者從國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中的產(chǎn)業(yè)自身特征、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步、FDI效應(yīng)等方面考察產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)污染物排放的影響。然而以上研究議題中學(xué)者均沒(méi)有討論污染物的發(fā)生主體——各產(chǎn)業(yè)部門與排污的直接關(guān)系。故本文將從宏觀尺度下的綜合水平測(cè)度區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系、中觀尺度下的產(chǎn)業(yè)屬性特征與排污關(guān)系的研究視角轉(zhuǎn)移至分析具體產(chǎn)業(yè)部門的污染物排放效應(yīng)，同時(shí)將產(chǎn)業(yè)置于產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)形式中，研究產(chǎn)業(yè)鏈上產(chǎn)業(yè)發(fā)展與污染物排放的關(guān)系。發(fā)現(xiàn):第一，通過(guò)借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)思想的社區(qū)劃分方法，將山東省39個(gè)產(chǎn)業(yè)部門分為3個(gè)社團(tuán)。其中社團(tuán)I主要由制造業(yè)部門組成，共有18個(gè)產(chǎn)業(yè)部門，社團(tuán)II包括了15個(gè)部門，主要是第三產(chǎn)業(yè)，社團(tuán)III由6個(gè)產(chǎn)業(yè)部門組成且內(nèi)部異質(zhì)性高。第二，選擇其中以制造業(yè)為主的社團(tuán)I，并在社團(tuán)I內(nèi)識(shí)別出一條彼此間聯(lián)系最為緊密的產(chǎn)業(yè)鏈，包括農(nóng)林牧漁業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、通用/專用設(shè)備制造業(yè)和交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)。以一種定量的方法獲取了通過(guò)價(jià)值流傳遞而串在一起的產(chǎn)業(yè)鏈條。該產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)規(guī)模、污染物規(guī)模在山東省均有重要地位。第三，采用嶺回歸分析方法，構(gòu)建了6個(gè)制造業(yè)與產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)廢水、固體廢棄物排放的關(guān)系模型，6個(gè)制造業(yè)中對(duì)工業(yè)廢水、固體廢棄物排放相對(duì)貢獻(xiàn)度最大的部門分別為服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)。這是由于上游產(chǎn)業(yè)排污的鏈?zhǔn)絺鬟f效應(yīng)與產(chǎn)業(yè)自身污染物排放效應(yīng)的共同疊加作用。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);產(chǎn)業(yè)鏈;嶺回歸;山東省

區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不僅僅是GDP數(shù)量的多寡，還包括區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。中國(guó)快速工業(yè)化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和環(huán)境脅迫的壓力不斷增強(qiáng)的事實(shí)已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者的熱切關(guān)注。本文將從以往的宏觀尺度綜合測(cè)度區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系、中觀尺度下的產(chǎn)業(yè)屬性特征與排污關(guān)系的研究視角轉(zhuǎn)移至分析具體產(chǎn)業(yè)部門的污染物排放效應(yīng)。這是已有視角的重要轉(zhuǎn)變。此外，區(qū)域內(nèi)各產(chǎn)業(yè)部門間存在著上下游的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即一個(gè)產(chǎn)業(yè)部門的發(fā)展會(huì)牽動(dòng)其上下游產(chǎn)業(yè)部門的聯(lián)動(dòng)反應(yīng)，進(jìn)而會(huì)影響到環(huán)境污染物的排放。為解析這種聯(lián)動(dòng)效應(yīng)需要將產(chǎn)業(yè)部門置于產(chǎn)業(yè)鏈的形式中討論。

1 概述

1.1 區(qū)域環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系

自從Grossman［1］發(fā)現(xiàn)SO2、微塵和懸浮顆粒三種環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)與收入之間呈現(xiàn)倒U型關(guān)系以后，Arrow［2］提出了環(huán)境壓力與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間呈倒U形關(guān)系的假說(shuō)。此后，區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系就成為學(xué)者們探討的重要學(xué)術(shù)議題。中國(guó)快速工業(yè)化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和環(huán)境脅迫的壓力不斷增強(qiáng)的事實(shí)已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者的熱切關(guān)注。從目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究看，重點(diǎn)是利用時(shí)間序列的簡(jiǎn)化計(jì)量模型或者基于面板數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模型，驗(yàn)證不同空間尺度下環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線的存在與否［3－6］。其次，除人均GDP外，部分研究還關(guān)注污染物排放的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步、環(huán)保投資、能源結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模、貿(mào)易開(kāi)放/FDI、地理因素等若干組合對(duì)污染物排放的影響［7－8，9－11］。

與考慮人均GDP與污染物排放關(guān)系的研究相比，具體到產(chǎn)業(yè)部門與污染物排放關(guān)系的研究較少。凌亢等［12］測(cè)定了工業(yè)部門的污染排放總量和排污強(qiáng)度，將工業(yè)行業(yè)劃分為污染密集型行業(yè)、低污染行業(yè)和中等污染行業(yè);臧志彭等［13］利用因子分析和聚類分析方法構(gòu)建了制造行業(yè)環(huán)境友好狀況的評(píng)價(jià)體系，完成了30個(gè)制造行業(yè)的環(huán)境友好狀況等級(jí)的評(píng)定。唐德才［14］基于工業(yè)行業(yè)的面板分析模型，討論了產(chǎn)業(yè)集中度、勞動(dòng)力、資本、技術(shù)因素對(duì)制造業(yè)行業(yè)污染密度的影響，發(fā)現(xiàn)行業(yè)的環(huán)境污染密度隨著產(chǎn)業(yè)集中度、R＆D比重的上升而下降，隨著制造業(yè)產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力比重的下降而下降，隨著行業(yè)資本規(guī)模增大而增大。傅京燕［15］討論了廣東省19個(gè)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)特征、環(huán)境規(guī)制與污染物排放之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)污染排放強(qiáng)度與能源使用、物質(zhì)資本密度、人力資本密度、企業(yè)效率、企業(yè)規(guī)模、R＆D支出為正相關(guān)關(guān)系。上述研究雖然較少，但考慮到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的產(chǎn)業(yè)特征對(duì)環(huán)境污染物排放的影響，比單純驗(yàn)證是否存在EKC曲線的研究前進(jìn)了一大步。

從目前的研究來(lái)看，無(wú)論是驗(yàn)證EKC的曲線是否存在，還是討論污染物排放的產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)、FDI效應(yīng)或者產(chǎn)業(yè)特征的影響，均沒(méi)有直接面對(duì)污染物的發(fā)生主體—各產(chǎn)業(yè)部門，沒(méi)有考慮各產(chǎn)業(yè)部門間存在的投入產(chǎn)出關(guān)聯(lián)，忽略了各產(chǎn)業(yè)部門間污染物產(chǎn)生有關(guān)聯(lián)。因而，有必要在產(chǎn)業(yè)相關(guān)情形下討論區(qū)域污染物排放變動(dòng)的各產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)的差異性。產(chǎn)業(yè)集群的識(shí)別是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提。

1.2 產(chǎn)業(yè)集群的定量識(shí)別

大部分產(chǎn)業(yè)集群的定量識(shí)別基于區(qū)域投入產(chǎn)出表進(jìn)行，利用圖譜分析法、多因素聚類分析法、主成分分析法、Czamanski法、共識(shí)集群法(Consensus Clustering)來(lái)辨識(shí)區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群。其中，圖譜方法分析區(qū)域產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)并將聯(lián)系程度超過(guò)一定門檻的每對(duì)產(chǎn)業(yè)用箭頭連接，在此基礎(chǔ)上辨別區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群。多因素聚類分析法在產(chǎn)業(yè)集群辯識(shí)研究中運(yùn)用不多［16－17］，原因有二，一是，這種方法強(qiáng)調(diào)區(qū)域內(nèi)所有的產(chǎn)業(yè)都要納入到各產(chǎn)業(yè)集群中，且各產(chǎn)業(yè)集群間具有排他性。這與事實(shí)不符，因?yàn)橛行┊a(chǎn)業(yè)比如支柱產(chǎn)業(yè)可能隸屬于多個(gè)產(chǎn)業(yè)集群。比較而言，主成分分析法運(yùn)用的較多［18－21］，但從原理來(lái)看，基于相關(guān)系數(shù)矩陣的主成分分析得到的結(jié)果實(shí)際上是具有相似投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)組群，而不是具有密切聯(lián)系的集群。另一方面，主成分的主次之分取決于各產(chǎn)業(yè)組群在區(qū)域產(chǎn)業(yè)中的貢獻(xiàn)率，第一主成分往往包含了最多的產(chǎn)業(yè)部門，后面的主成分包含的門類數(shù)依次減少。Czamanski法［22－24］邏輯嚴(yán)密，重點(diǎn)突出了集群內(nèi)部各產(chǎn)業(yè)間的相互關(guān)聯(lián)，但對(duì)支撐性部門雷同的集群處理不理想;共識(shí)集群法(Consensus Clustering)則是主成分分析法和多元統(tǒng)計(jì)聚類法兩類集群辨識(shí)方法的糅合［22］。

除了上述統(tǒng)計(jì)方法以外，網(wǎng)絡(luò)分析方法也得到了應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是形象、直觀。方愛(ài)麗［25］利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法定量識(shí)別了全國(guó)的產(chǎn)業(yè)社團(tuán)。

1.3 研究目的

本文試圖討論產(chǎn)業(yè)鏈中各產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)污染物排放的影響。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)多元回歸分析來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)定方程中自變量各制造業(yè)部門的產(chǎn)值、因變量為環(huán)境污染物的排放量。但實(shí)際上并非如此，這是因?yàn)?

第一，區(qū)域內(nèi)部各制造業(yè)部門間存在有投入產(chǎn)出關(guān)系，各自變量并不獨(dú)立，可能存在共線性問(wèn)題。共線性問(wèn)題是傳統(tǒng)多元線性回歸分析方法力求避免的棘手問(wèn)題。

第二，雖然各產(chǎn)業(yè)均有相對(duì)應(yīng)的污染物排放總量，二者間的關(guān)系似乎是清晰的。但由于產(chǎn)業(yè)間存在投入產(chǎn)出關(guān)聯(lián)，下游環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值中包含了上游產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)，下游產(chǎn)業(yè)的污染物中也包含了上游產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)。由此，具體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與污染物排放之間的關(guān)系就變得相對(duì)復(fù)雜了。

第三，區(qū)域內(nèi)各產(chǎn)業(yè)通過(guò)投入產(chǎn)出關(guān)系形成了復(fù)雜產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)。產(chǎn)業(yè)部門間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)中，關(guān)系緊密程度有明顯不同，同時(shí)也有方向上的差異。確定區(qū)域產(chǎn)業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)間上下游關(guān)系并不簡(jiǎn)單，需要確定聯(lián)系緊密的產(chǎn)業(yè)集群及產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)部產(chǎn)業(yè)間的主導(dǎo)聯(lián)系方向兩個(gè)問(wèn)題。

綜上，論文利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法定量識(shí)別產(chǎn)業(yè)社團(tuán)，在社團(tuán)內(nèi)部確定產(chǎn)業(yè)間的聯(lián)系方向，提煉產(chǎn)業(yè)鏈;利用嶺回歸的分析技術(shù)，討論產(chǎn)業(yè)鏈中各產(chǎn)業(yè)對(duì)污染物排放變動(dòng)的貢獻(xiàn)率。

2 數(shù)據(jù)獲取、變量選擇與研究方法

2.1 相關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明

采用山東省2002年投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，它包含42個(gè)產(chǎn)業(yè)部門間基本流量。剔除廢品廢料等3個(gè)部門，共計(jì)39個(gè)部門。該投入產(chǎn)出表是時(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)，由此辨識(shí)的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)?002年情形。理論上，產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)業(yè)間關(guān)系在某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)劇烈變動(dòng)，自變量選定為產(chǎn)業(yè)鏈上的各產(chǎn)業(yè)部門。自變量的取值為產(chǎn)業(yè)鏈各產(chǎn)業(yè)增加值(1990－2008山東統(tǒng)計(jì)年鑒)。

因變量為產(chǎn)業(yè)鏈上工業(yè)廢水、固體廢棄物排放，取值為2001－2007年各產(chǎn)業(yè)部門的污染物排放量，1989－2000年各產(chǎn)業(yè)部門對(duì)應(yīng)的污染物排放量按2001－2007年污染物排放比重推算獲得。

2.2 研究方法

2.2.1 產(chǎn)業(yè)社團(tuán)定量提取

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析在產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)中也得到了部分學(xué)者的注意［25－27］等。社團(tuán)結(jié)構(gòu)與無(wú)標(biāo)度性、小世界性、魯棒性和脆弱性并列為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的重要結(jié)構(gòu)屬性。其中，社團(tuán)結(jié)構(gòu)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系的模塊化顯示，其中的小模塊稱為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)，同一社團(tuán)包含的節(jié)點(diǎn)關(guān)系緊密，不同社團(tuán)節(jié)點(diǎn)間關(guān)系相對(duì)松散。

構(gòu)建一個(gè)以產(chǎn)業(yè)為節(jié)點(diǎn)，以投入產(chǎn)出關(guān)系為邊的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)。首先，使用基本流量表，分別對(duì)其橫、縱向極大值標(biāo)準(zhǔn)化，分別求皮爾遜相關(guān)系數(shù)，選定單尾檢驗(yàn)值在閾值0.05水平以上關(guān)聯(lián)為有效產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)，不考慮產(chǎn)業(yè)自身發(fā)生的關(guān)系，將兩方向有效關(guān)聯(lián)矩陣做并運(yùn)算后二值化處理，得到無(wú)方向性的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)對(duì)稱二值矩陣。采用基于模擬退火算法的GA算法，劃分39個(gè)制造業(yè)部門的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)結(jié)構(gòu)。社團(tuán)結(jié)構(gòu)劃分的好壞由模塊化指數(shù)測(cè)度。

產(chǎn)業(yè)社團(tuán)把產(chǎn)業(yè)間復(fù)雜的聯(lián)系形式以社團(tuán)結(jié)構(gòu)清晰地展現(xiàn)出來(lái)，奠定了確定產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)聯(lián)方向的基礎(chǔ)。首先，比較每個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)間的投入(產(chǎn)出)方向價(jià)值量A，取其大者流向?yàn)橹鲗?dǎo)方向。由此，社團(tuán)網(wǎng)絡(luò)的各邊均同時(shí)具備了方向和流量值，無(wú)向無(wú)權(quán)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢蛴袡?quán)網(wǎng)絡(luò)，權(quán)重Wi為主導(dǎo)方向上的流量值。其次，由于各邊的權(quán)重值數(shù)據(jù)相差懸殊，以所有邊權(quán)重的均值為閾值，剔除小于均值的相對(duì)松散聯(lián)系的邊，新生成一個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系相對(duì)緊密的新社團(tuán)，最后，按照主導(dǎo)方向串聯(lián)新社團(tuán)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)節(jié)點(diǎn)，形成上下游關(guān)系清晰的產(chǎn)業(yè)鏈。

2.2.3 嶺回歸分析法

當(dāng)變量間存在明顯的共線性現(xiàn)象時(shí)，基于最小二乘法估計(jì)參數(shù)的多元線性回歸方法出現(xiàn)較大偏差，甚至結(jié)果與實(shí)際情形背離。為準(zhǔn)確估計(jì)回歸參數(shù)，建立模型時(shí)需要消除變量間的共線性。常利用的途徑有三種，增加樣本容量、減少變量個(gè)數(shù)、利用有偏估計(jì)方法代替最小二乘法的無(wú)偏估計(jì)。前兩者不具備有可操作性。第三種方法有主成分回歸、偏最小二乘回歸、嶺回歸三種選擇。主成分回歸通過(guò)降維把多數(shù)自變量指標(biāo)化為少數(shù)自變量，且盡量不改變指標(biāo)體系對(duì)因變量的解釋程度。雖然一定程度上可解決共線性問(wèn)題，但各主成分的實(shí)際含義不夠明確，與因變量的關(guān)系不夠直接，喪失了先前各自變量包含的重要信息。偏最小二乘回歸原理集合了主成分回歸提取主成分的思想，在實(shí)際意義解釋方面與主成分一樣存在同樣的問(wèn)題。

嶺回歸是Hoerl和Kennard提出的一種有效的有偏估計(jì)方法。當(dāng)自變量系統(tǒng)中存在嚴(yán)重的多重相關(guān)性時(shí)，它可以提供一個(gè)比最小二乘法更為穩(wěn)定的估計(jì)。在多元回歸模型y=Xβ+δ中，參數(shù) β的最小二乘估計(jì) β^為 β^=(X'X)－1X'y。當(dāng)自變量多重共線時(shí)β^很不準(zhǔn)確。嶺估計(jì)是加入正常數(shù)矩陣kI(k﹥0)，降低β^的奇異程度，β的嶺估計(jì)為 β^(k)=(X'X+kI)－1X'y。k=0 時(shí)的嶺回歸估計(jì) β^(0)為普通最小二乘估計(jì)。其中，嶺參數(shù)k不是唯一的，β^(k)是的一個(gè)估計(jì)族，k值不同時(shí)β^(k)亦不同。β^(k)作為β的估計(jì)比最小二乘估計(jì)β^穩(wěn)定。假設(shè)x、y均經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，β^(k)是標(biāo)準(zhǔn)化嶺回歸估計(jì)。嶺回歸中關(guān)鍵是確定k值，本文采用嶺跡圖法和控制殘差平方和法相結(jié)合的方式來(lái)解決。

圖1 39個(gè)部門產(chǎn)業(yè)社團(tuán)分類效果圖Fig.1 The classification result of industry associations based on 39 departments

圖2 以制造業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)社團(tuán)Fig.2 A manufacturing-based industry association

3 研究結(jié)果

3.1 產(chǎn)業(yè)社團(tuán)劃分與產(chǎn)業(yè)鏈的辨識(shí)

社團(tuán)分類的模塊化指數(shù)為0.32，介于0.3－0.7的取值范圍之間，分類效果還算理想。由圖1可知39個(gè)產(chǎn)業(yè)部門分成三個(gè)主要社團(tuán)。社團(tuán)I包含18個(gè)產(chǎn)業(yè)部門，80%以上部門屬于制造業(yè)門類(見(jiàn)圖2);社團(tuán)II包含15個(gè)產(chǎn)業(yè)部門，除建筑業(yè)、水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)以外全部屬于第三產(chǎn)業(yè);社團(tuán)III包含的部門數(shù)最少且6個(gè)部門異質(zhì)性較社團(tuán) I、II大(詳見(jiàn)表1)。

1987年由多瑞保，色熱等達(dá)斡爾族老前輩的倡導(dǎo)組織下，梅里斯城區(qū)的部分達(dá)斡爾族同胞，自發(fā)地舉辦了第一屆庫(kù)木勒節(jié)活動(dòng)。從此年年舉辦慶祝活動(dòng)，由已往的民間活動(dòng)，發(fā)展成為民辦公助的民族節(jié)日活動(dòng)。

表1 山東省產(chǎn)業(yè)社團(tuán)劃分類別Tab.1 Classification of industrial societies in Shandong Province

表2 四個(gè)制造業(yè)門類所包含的行業(yè)大類Tab.2 Departments included in the four manufacturing industry categories

表3 2000－2007年六種制造業(yè)的工業(yè)增加值 單位:億元Tab.3 Industrial value-added of six manufacturing industries from 2000 to 2007 year Unit:million yuan

以社團(tuán)I為對(duì)象提取產(chǎn)業(yè)鏈。原因有二，第一，社團(tuán)包含的部門數(shù)最多，第二，該社團(tuán)以制造業(yè)部門為主，能更直接地將產(chǎn)業(yè)發(fā)展與污染物排放聯(lián)系起來(lái)。產(chǎn)業(yè)鏈的提取結(jié)果如圖3所示。這條鏈條包括農(nóng)林牧漁業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、通用/專用設(shè)備制造業(yè)和交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)。除農(nóng)林牧漁業(yè)外共有6個(gè)制造業(yè)大門類，其中4個(gè)制造業(yè)門類包括了13個(gè)行業(yè)大類(見(jiàn)表2)。流量傳遞從最前端的農(nóng)林牧漁業(yè)向下游產(chǎn)業(yè)傳遞的過(guò)程中不斷遞減，但在通用/專用設(shè)備制造業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)間的流量值陡然增大。這表明產(chǎn)業(yè)間的聯(lián)系程度由密變疏，由疏轉(zhuǎn)密(見(jiàn)圖3)。

3.2 產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟(jì)規(guī)模、污染物規(guī)模的基本情況

選擇除農(nóng)林牧漁業(yè)外的6個(gè)制造業(yè)部門，討論污染物排放的各產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)。2000－2007年這6個(gè)制造業(yè)的工業(yè)增加值在全省地位逐年上升，2007年占到全省工業(yè)增加值50.96%，占全省 GDP 25.93%(見(jiàn)表3)。該產(chǎn)業(yè)鏈的污染物排放量也占有較高的比重，2001年工業(yè)廢水、固體廢棄物占全省規(guī)模以上工業(yè)的比重分別為33.85%、15.12%，2007年工業(yè)廢水排放量比重上升至46.86%，固體廢棄物下降至13.10%(見(jiàn)表4)。

選用產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)增加值與其所排放的污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。需要指出的是2000年之前沒(méi)有按照行業(yè)門類分別統(tǒng)計(jì)污染物排放數(shù)據(jù)，故按照公式1估算1989－2000年各年的兩種污染物排放量數(shù)據(jù)。

式中，t為1989－2000各年份，j代表污染物類型，Sjt表示1989－2000年每年產(chǎn)業(yè)鏈的某污染物排放量，ajt表示1989－2000年每年全省工業(yè)某污染物的排放量，k表示2001－2007各年份，Pjk表示2001－2007年各年份6個(gè)制造業(yè)的某污染物排放總量占全省工業(yè)排放量的比重。圖4為1989－2007年污染物排放量隨著產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)增加值的變動(dòng)情況?？梢钥闯?，工業(yè)廢水和固體廢棄物的排放基本上呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。

圖3 基于社團(tuán)I定量識(shí)別的產(chǎn)業(yè)鏈Fig.3 The identified industrial chain in a quantitative method based on community I

圖4 工業(yè)廢水、固體廢棄物隨著產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)增加值的變動(dòng)情況Fig.4 The amounts of industrial waste water and solid waste as the change of industrial value-added in the industrial chain

表4 產(chǎn)業(yè)鏈上的制造業(yè)污染物排放量及其占全省規(guī)模以上工業(yè)排放的比重Tab.4 The pollutant amounts of 6 manufacturing industries and the share accounted for the whole province’emissions from all the scale above industries

3.3 污染物排放的各產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)

3.3.1 模型構(gòu)建

建模前首先采用容許度(Tolerance)和方差膨脹因子(Variance Inflation Factor，簡(jiǎn)稱VIF)診斷自變量之間是否存在共線性問(wèn)題。方差膨脹因子的測(cè)度公式如2所示:

式中，VIFjj為方差膨脹因子，Rj為Xj對(duì)其余p－1個(gè)自變量的復(fù)相關(guān)系數(shù)。

一般認(rèn)為，VIFjj≥10表明自變量間存在明顯的共線性現(xiàn)象。共線性診斷結(jié)果如表5所示。顯然，自變量間共線性現(xiàn)象明顯，不適宜直接用多元線性回歸方程。論文選用嶺回歸分析方法討論污染物排放變動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈中各產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)。其中模型的解釋變量為產(chǎn)業(yè)鏈上6個(gè)制造業(yè)部門產(chǎn)業(yè)增加值，被解釋變量為產(chǎn)業(yè)鏈上所產(chǎn)生的工業(yè)廢水量與固體廢棄物量。

運(yùn)行SPSS，寫(xiě)入嶺回歸模型語(yǔ)句，得到圖5的嶺跡圖。嶺跡圖是每個(gè)自變量Xi隨K值變動(dòng)的嶺回歸估計(jì)值的變化曲線。其中，k取值范圍為［0，1］，k值確定是嶺回歸分析方法的關(guān)鍵，確定的標(biāo)準(zhǔn)是k值保證各自變量的嶺跡趨于穩(wěn)定。論文采用嶺跡圖法和控制殘差平方和法相結(jié)合的方式進(jìn)行確定。其中，控制殘差平方和法的原理是使嶺回歸估計(jì)的殘差平方和與最小二乘估計(jì)的殘差平方和比值不要增大的太大。分別計(jì)算k在［0，1］上的所有殘差平方和，與最小二乘估計(jì)的殘差平方和進(jìn)行比值計(jì)算。

從圖6看出，當(dāng)k=0.3時(shí)模型I、模型II相應(yīng)變量的嶺回歸系數(shù)變化趨于穩(wěn)定，且?guī)X估計(jì)的殘差平方和與最小二乘估計(jì)的殘差平方和的比值變化亦趨于穩(wěn)定，經(jīng)歷了轉(zhuǎn)折點(diǎn)后比值變化量趨于緩和。k=0.3時(shí)最適宜。此時(shí)，模型I、模型II的嶺回歸方程分別為:

表5 各產(chǎn)業(yè)增加值的共線性診斷Tab.5 The collinearity diagnose of six industrial value-added variables

圖5 模型I(a)、模型II(b)中6個(gè)變量的嶺跡圖Fig.5 The ridge traces of six variables in Model I(a)，Model II(b)

圖6 模型I(a)、模型II(b)嶺估計(jì)與最小二乘估計(jì)的殘差平方和比值及比值變化量圖Fig.6 Both the ratio of ridge estimation and least squares estimation’residual sum of squares and its variation in Model I(a)，Model II(b)

其中，YⅠ、YⅡ分別為產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)廢水排放量、固體廢棄物排放量，x1，x2，…，x6分別表示圖3產(chǎn)業(yè)鏈中6個(gè)制造業(yè)的工業(yè)增加值。自變量和因變量均經(jīng)過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)化處理，模型中系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)。

3.3.2 結(jié)果分析

模型I的F檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為8.850，在0.001水平上顯著，模型是可信的。模型決定系數(shù)表示自變量能夠解釋的因變量比例，校正樣本決定系數(shù)R2為0.724，說(shuō)明6個(gè)自變量可以解釋產(chǎn)業(yè)鏈廢水排放量的72.4%。表6中自變量的系數(shù)為嶺回歸方程中的標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)，其絕對(duì)值的大小可以用來(lái)表示各個(gè)自變量導(dǎo)致因變量變動(dòng)的相對(duì)貢獻(xiàn)大小。由此，工業(yè)廢水排放量的變動(dòng)中的各產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)份額可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)的絕對(duì)值獲得。當(dāng)然，各產(chǎn)業(yè)增加值對(duì)工業(yè)廢水排放量的影響程度可以通過(guò)偏回歸系數(shù)獲得，偏回歸系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)的大小序列并不相同。

食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、通用/專用設(shè)備制造業(yè)以及交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)增加值變動(dòng)對(duì)工業(yè)廢水排放量變動(dòng)的貢獻(xiàn)率分別為 15.3%、16.5%、13.9%、21.5%、19.4%、14.3%(以6個(gè)變量能解釋產(chǎn)業(yè)鏈廢水排放量的72.4%為100%進(jìn)行測(cè)度)。其中，服裝/皮革/羽絨及其制品業(yè)的貢獻(xiàn)率最大，其次為通用、專用設(shè)備制造業(yè)和化學(xué)工業(yè)。這是因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)業(yè)的污染物排放是上游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)污的傳遞效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)自身污染物排放效應(yīng)共同疊加的結(jié)果。不同產(chǎn)業(yè)的自身污染物排放能力和污染物傳遞效應(yīng)各不相同。

由表7可知，產(chǎn)業(yè)鏈中食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、通用/專用設(shè)備制造業(yè)以及交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)增加值變動(dòng)對(duì)工業(yè)廢水排放量變動(dòng)的貢獻(xiàn)率分別為15.3%、16.5%、13.9%、21.5%、19.4%、14.3%(以 6 個(gè)變量能解釋產(chǎn)業(yè)鏈廢水排放量的72.4%為100%進(jìn)行測(cè)度)。其中，服裝/皮革/羽絨及其制品業(yè)的貢獻(xiàn)率最大，其次為通用、專用設(shè)備制造業(yè)和化學(xué)工業(yè)。之所以如此，是因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)業(yè)的污染物排放是上游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)污的傳遞效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)自身污染物排放效應(yīng)共同疊加的結(jié)果。其中，不同產(chǎn)業(yè)的自身污染物排放能力和污染物傳遞效應(yīng)各不相同。

模型II的F檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為38.217，在0.000水平上顯著，亦證明模型可信。模型的校正決定系數(shù)為0.925，自變量可以用來(lái)說(shuō)明因變量變動(dòng)的92.5%，與模型I相比自變量的解釋程度明顯提高。產(chǎn)業(yè)鏈中食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、通用、專用設(shè)備制造業(yè)以及交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)增加值變動(dòng)對(duì)固體廢棄物排放量變動(dòng)的相對(duì)貢獻(xiàn)率分別為20.0%、15.8%、16.6%、17.9%、14.7%、15.5%(以 6 個(gè)變量能解釋產(chǎn)業(yè)鏈固體廢棄物排放量的92.5%為100%)。其中，食品制造及煙草加工業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈固體廢棄物排放的貢獻(xiàn)度最高，其次為服裝皮革羽絨及其制品業(yè)和紡織工業(yè)。

表6 k=0.3時(shí)嶺回歸模型方程的統(tǒng)計(jì)參數(shù)Tab.6 Statistical parameters in the two ridge regression models when k=0.3

表7 各產(chǎn)業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)廢水、固體廢棄物排放的相對(duì)貢獻(xiàn)率(%)Tab.7 The relative contribution of six industries on industrial wastewater，solid waste emissions from the industrial chain

4 結(jié)論

論文基于山東省39個(gè)部門間的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析的社團(tuán)劃分方法，定量識(shí)別了產(chǎn)業(yè)社團(tuán)，提取了產(chǎn)業(yè)鏈，運(yùn)用嶺回歸方法討論了產(chǎn)業(yè)鏈中污染物排放變動(dòng)中的各產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)，有以下結(jié)論:

第一，山東省39部門產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由三大產(chǎn)業(yè)社團(tuán)組成。社團(tuán)I主要由制造業(yè)部門組成，共有18個(gè)產(chǎn)業(yè)部門;社團(tuán)II主要是第三產(chǎn)業(yè)，由15個(gè)部門組成;社團(tuán)III由6個(gè)產(chǎn)業(yè)部門組成，內(nèi)部異質(zhì)性強(qiáng)。

第二，基于社團(tuán)I識(shí)別出一條產(chǎn)業(yè)鏈，這條產(chǎn)業(yè)鏈包括農(nóng)林牧漁業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、通用/專用設(shè)備制造業(yè)和交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)。流量傳遞從最前端的農(nóng)林牧漁業(yè)向下游產(chǎn)業(yè)傳遞的過(guò)程中不斷遞減，但在通用/專用設(shè)備制造業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)間的流量值陡然增大。這條產(chǎn)業(yè)鏈無(wú)論是工業(yè)增加值還是污染物排放在山東省均有重要地位。

第三，建立了產(chǎn)業(yè)鏈中6個(gè)產(chǎn)業(yè)增加值分別與工業(yè)廢水、固體廢棄物的嶺回歸分析模型。發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)鏈中對(duì)工業(yè)廢水、固體廢棄物排放變動(dòng)相對(duì)貢獻(xiàn)度最大的部門分別是服裝皮革羽絨及其制品業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)。

區(qū)域產(chǎn)業(yè)社團(tuán)的劃分是本文區(qū)別于其他相關(guān)研究提取產(chǎn)業(yè)鏈的一大特點(diǎn)，把產(chǎn)業(yè)間聯(lián)系的復(fù)雜形式以清晰的社團(tuán)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出來(lái)，社團(tuán)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)聯(lián)系密切，社團(tuán)間產(chǎn)業(yè)聯(lián)系相對(duì)松散。社團(tuán)結(jié)構(gòu)的劃分為本文中產(chǎn)業(yè)鏈的辨識(shí)提供重要依據(jù)，對(duì)今后產(chǎn)業(yè)鏈研究工作提供了重要的借鑒。

較以往研究不同的是本文選擇污染物的發(fā)生主體，并非間接反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的人均GDP、者產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展外在要素等指標(biāo)，使研究對(duì)象間關(guān)系更直接化、具體化。6個(gè)制造業(yè)部門通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)系串聯(lián)在一起，是一個(gè)相互影響相互制約的整體。理論上以一種定量化的方法測(cè)度產(chǎn)業(yè)鏈中一個(gè)產(chǎn)業(yè)部門變化引起的區(qū)域污染物排放量變動(dòng)?，F(xiàn)實(shí)意義是有助于區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，將整治高污染型企業(yè)與集中處理污染物集中、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等工作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，需要產(chǎn)業(yè)鏈中上下游產(chǎn)業(yè)部門間的通力合作。

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AbstractThe research on the relationship of regional economic growth and environmental quality is one of the important academic topics that scholars are exploring nowadays，many of which were verified against EKC curve.In recent years some scholars have studied the impact of the industry’s own characteristics，industrial structure，technological progress and industrial foreign direct investment on pollutant emission from various departments in the national economy.However，scholars did not have any more discussion of the relationship between pollutant emissions and industry sectors which have produced pollutants in the most direct way.Therefore，in this article we transferred research perspective from the study of macro-scale measure of the relationship between regional economic development and environmental quality，and meso-scale analysis of that between industrial features and pollutants to the research on the effect of pollutant emission of specific sectors.In the same time we placed them in the structure of industrial chain and studied the relationship between pollutants emission and industrial development.There are three main conclusions:① 39 industry sectors in Shandong province were divided into three societies by the method of community division from a complex network thought.Society I had a total of 18 industrial sectors which mainly included the manufacturing ones.Association II was consisted of 15 departments，mainly the tertiary industry.Association III was formed by 6 industrial sectors and had a high internal heterogeneity.② We selected a manufacturing-based society I，in which an industrial chain linked with each other most closely was identified，including agricultureforestry-animal husbandry-fisheries industry sectors，food manufacturing and tobacco processing industry，chemical industry，textile industry，garment leather and clothing product industry，general/special equipment manufacturing industry and transportation equipment manufacturing industry.A quantitative method was applied for getting the industrial chain that stringed together each industry through the value stream.The scale of economy and pollutant of this industrial chain had an important position in Shandong province.③ We selected ridge regression method to respectively construct models of industrial waste water，solid waste emissions and 6 manufacturing industries.The relative largest contribution to industrial waste water and solid waste emissions in the industrial chain come from respectively garment leather and clothing product industry，food manufacturing and tobacco processing industry.This is due to the common effect from both industrial chain transfer from upstream industries’pollutant and its own pollutant emission.

Key wordscomplex network;industrial chain;ridge regression model;Shandong province

A Research on Industrial Contribution to Regional Environmental Pollutant Emission:Based on the Discussion of the Industrial Chain

WANG Mao-jun XU Jie YANG Xue-chun
(Institute of Resource Environment＆ Tourism，Capital Normal University，Beijing 100048，China)

F08;G40－054

A

1002－2104(2011)03－0005－09

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.03.002

2010－08－26

王茂軍，博士，副教授，主要研究方向?yàn)槌鞘械乩怼?/p>

*教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目(編號(hào):09YJAZH057);國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2006BAJ11B06)。

(編輯:于 杰)