包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的典型相關(guān)分析

張佳健,馬倩

摘 要：本文首先論述包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變過程，再應(yīng)用典型相關(guān)分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，并針對各產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中產(chǎn)生的問題提出對策建議。

關(guān)鍵詞：包頭市；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；典型相關(guān)

0 引言

包頭作為內(nèi)蒙古的重要工業(yè)城市和西部重要的地區(qū)經(jīng)濟(jì)中心，其經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)主要是通過“一五”、“二五”時(shí)期重點(diǎn)建設(shè)逐漸形成的。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的建設(shè)和發(fā)展，包頭目前己形成了以冶金、電力、重汽、稀土、絨紡、軍工、乳業(yè)等優(yōu)勢行業(yè)為特征的具有包頭特色的工業(yè)體系。包頭市整個(gè)工業(yè)增加值和實(shí)現(xiàn)利稅分別占內(nèi)蒙古自治區(qū)工業(yè)增加值和利稅的四分之一強(qiáng)，是內(nèi)蒙古最大的工業(yè)城市和國家重要的工業(yè)基地[1]。重工業(yè)城市帶來的便是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不合理，2011年包頭的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例為2.7：55.4：41.9，服務(wù)業(yè)比重小、能級(jí)低，與北京、上海等國內(nèi)發(fā)達(dá)城市60%的比重比起來相差甚遠(yuǎn)，甚至還低于西部地區(qū)的一些同類城市。由于工業(yè)占比過重，雖然包頭總量較大，但是帶來的環(huán)境問題也不容忽視。

1 包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變

改革開放以來，包頭市的經(jīng)濟(jì)得到較快發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和提高，經(jīng)濟(jì)體制的逐步演進(jìn)，包頭市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生著較大變化。1978～2010年包頭市GDP及其三次產(chǎn)業(yè)比重的變化趨勢如圖1.1所示。

圖1.1 1978～2010年包頭市GDP及其三次產(chǎn)業(yè)比重變化趨勢圖

從圖1.1和相關(guān)數(shù)據(jù)并通過計(jì)算可知，包頭市GDP從1978年的9.5億元增加到2010年的2460.8億元，增長超過258倍，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，年均增長26.8%，高于同期全國平均水平。1978～2010 年，包頭市的第二產(chǎn)業(yè)一直占據(jù)主導(dǎo)地位，盡管其比重呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢，但始終處于50%以上，最高為1980年的68.1%；第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，其比重由22.2%增加到43.2%，年均增長0.6個(gè)百分點(diǎn)，但始終低于第二產(chǎn)業(yè)比重；第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，其比重不斷降低，2010年僅為2.7%。

綜上所述，在研究期內(nèi)包頭市國內(nèi)生產(chǎn)總值快速增長，第一產(chǎn)業(yè)比重逐年下降，第二產(chǎn)業(yè)比重緩慢下降，而第三產(chǎn)業(yè)上升較快?？梢?，包頭市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在逐漸從“二三一”向“三二一”轉(zhuǎn)型，與國家產(chǎn)業(yè)政策基本吻合，但由于包頭市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)，第二產(chǎn)業(yè)（尤其是工業(yè)）對經(jīng)濟(jì)增長的影響短期內(nèi)難以改變，因此造成的環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重，如何在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保持良好的環(huán)境以及建設(shè)和諧生態(tài)城市已成為學(xué)者們研究的重點(diǎn)。

2 包頭市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演變

經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和提高逐漸改變著產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)對環(huán)境的質(zhì)量也必然存在著一定的影響。對于環(huán)境質(zhì)量，學(xué)者們一般選取包含于水環(huán)境、大氣環(huán)境、固體環(huán)境中的若干因素，其中廢水排放量、廢氣排放量、煙塵排放量和固體廢棄物產(chǎn)生量是產(chǎn)業(yè)對環(huán)境造成污染的比較具有代表性的污染物[2]。但由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的限制，論文所分析的環(huán)境質(zhì)量僅限于工業(yè)企業(yè)對環(huán)境所造成的污染。然后，根據(jù)包頭市工業(yè)企業(yè)“三廢排放”的實(shí)際情況（煙塵和工業(yè)粉塵的排放量均較少，而工業(yè)二氧化硫的排放量較多），論文選取工業(yè)廢水排放總量，工業(yè)廢氣排放總量，工業(yè)二氧化硫排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量作為環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)，其1999～2010年的數(shù)據(jù)如圖1.2所示。

圖1.2 1999～2010年包頭市工業(yè)企業(yè)“三廢”排放情況

對于水環(huán)境，1999～2010年包頭市工業(yè)廢水排放總量呈現(xiàn)波動(dòng)減少的趨勢（見圖1.2）。以2001年和 2007 年為界可以分為3個(gè)階段，1999～2001年工業(yè)廢水排放量處于增加的趨勢，由7099.2萬噸增加到7966.4萬噸，增加了12.2%；2002-2007年則呈現(xiàn)不斷下降趨勢，僅2006年有小幅度增加（增加30.8萬噸），2007年為 4220萬噸，平均每年減少排放748.1萬噸；而此后的2008～2010年，工業(yè)廢水排放量有增加的趨勢，至2010年增加到4832.8萬噸，與前兩個(gè)階段相比，變化趨勢極為微弱。

對于大氣環(huán)境，1999～2010年包頭市工業(yè)廢氣和工業(yè)二氧化硫的排放量均呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢（見圖1.2）。其中，工業(yè)廢氣排放總量從1999年的1637.4億標(biāo)立方米增加到2010年的5886.8億標(biāo)立方米，增長近2.6倍，僅2004年的排放量反常（突然猛增到5171.2億標(biāo)立方米）；除1999年外，工業(yè)二氧化硫排放量從2000年的8.8萬噸持續(xù)增加到2006年的最大值18.0萬噸，年均增長1.525萬噸，此后3年有所減少，2010年又回升達(dá)17.5萬噸。

而固體環(huán)境，1999～2010年包頭市工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量也呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢（見圖1.2），但2007～2009年下降明顯。除1999年外，工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量從2000年的1082.4萬噸持續(xù)增加到2007年的最大值5121.1萬噸，增長達(dá)3.7倍，尤其2007年比2006年增加了72.7%；2007～2009年則不斷下降，到2009年降為1829.8萬噸，2010年有所回升，達(dá)2254.5萬噸。

3 包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境質(zhì)量的典型相關(guān)分析

因所選用的數(shù)據(jù)為12年，屬于小樣本、少數(shù)據(jù)，對這類小樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析是不可行的。論文運(yùn)用典型相關(guān)分析對包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和環(huán)境質(zhì)量的相關(guān)性進(jìn)行實(shí)證分析。

3.1 典型相關(guān)分析簡介

典型相關(guān)分析（Canonical Correlation Analysis）也稱為正則相關(guān)分析，或點(diǎn)則分析，是研究兩組變量間相關(guān)關(guān)系的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它可以真正反映兩組變量之間相互依賴的線性關(guān)系，具體做法：在每一組變量中選擇若干個(gè)有代表性的綜合指標(biāo)通過研究兩組綜合指標(biāo)之間的關(guān)系來反映兩組變量之間的相關(guān)關(guān)系。

典型相關(guān)分析的基本原理如下：首先，在每組變量中找出變量的線性組合，使其具有最大相關(guān)性；然后，再在每組變量中找出第二對線性組合，使其分別與第一對線性組合不相關(guān)，而第二對本身具有最大的相關(guān)性，如此繼續(xù)下去，直到兩組變量之間的相關(guān)性被提取完畢。其計(jì)算過程分為以下四步：① 計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣；② 求典型相關(guān)系數(shù)及典型變量；③ 典型相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)；④ 典型結(jié)構(gòu)與典型冗余分析。

因此，設(shè)X=（X1，X2，…，Xp）與Y=（Y1，Y2，…，Yp）是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的隨機(jī)向量，利用主成分的思想，分別在兩組變量中選取若干有代表性的綜合變量Ui、Vi（均為原變量的線性組合），即這些典型變量反映了X與Y之間線性相關(guān)的情況，從而將兩組變量之間相關(guān)性的研究，轉(zhuǎn)化為少數(shù)典型變量之間相關(guān)性的研究，能夠從整體上分析問題的本質(zhì)[3]。

3.2 指標(biāo)及數(shù)據(jù)預(yù)處理

環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是影響環(huán)境的重要變量，不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對環(huán)境的影響是不同的。那么，包頭市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其演變對環(huán)境的影響狀況又是如何的呢？論文運(yùn)用典型相關(guān)分析方法，利用產(chǎn)業(yè)和環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，對三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對于環(huán)境質(zhì)量之間的相互作用進(jìn)行分析，然后從整體上分析包頭市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變的環(huán)境效應(yīng)。

為研究包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的典型相關(guān)關(guān)系，論文將三次產(chǎn)業(yè)的比重作為第一組分析變量，即：X1→第一產(chǎn)業(yè)比重；X2→第二產(chǎn)業(yè)比重；X3→第三產(chǎn)業(yè)比重。根據(jù)影響環(huán)境的因素和包頭市工業(yè)企業(yè)“三廢排放”的實(shí)際情況，把4種污染源的排放量作為第二組分析變量，即：Y1→工業(yè)廢水排放總量；Y2→工業(yè)廢氣排放總量；Y3→工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量；Y4→工業(yè)二氧化硫排放量。論文選取1999～2010年包頭市產(chǎn)業(yè)和環(huán)境的年度數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，由于指標(biāo)間具有不同的量綱，需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化公式對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理來消除量綱和基數(shù)大小的影響。

3.3 典型相關(guān)分析結(jié)果

將消除量綱后的指標(biāo)數(shù)據(jù)運(yùn)用PASW Statistics 18軟件進(jìn)行處理，得出典型相關(guān)分析的輸出結(jié)果，如表1.1-1.3所示。

3.3.1典型相關(guān)系數(shù)及其檢驗(yàn)

典型相關(guān)系數(shù)及其相關(guān)檢驗(yàn)如表1.1所示。

表1.1 典型變量的相關(guān)系數(shù)及其多變量統(tǒng)計(jì)量

由表1.1可知，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)均較大，表明它們之間確實(shí)存在相關(guān)性。同時(shí)，前兩組典型變量的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.6以上，其中，第一典型變量的相關(guān)系數(shù)為0.951，而且Wilk's和Chi-SQ檢驗(yàn)值均符合要求，顯著性水平sig.值為0.048小于0.05，表明：相應(yīng)典型變量之間相關(guān)關(guān)系顯著，能用三次產(chǎn)業(yè)的比重來解釋環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)變量組；但第二、三典型變量的Wilk's和Chi-SQ檢驗(yàn)值均不符合要求，顯著性水平sig.值均大于0.05，因此這兩組典型變量應(yīng)該舍去。

3.3.2典型結(jié)構(gòu)

典型結(jié)構(gòu)分析是根據(jù)原始變量與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)給出的，包頭市三次產(chǎn)業(yè)比重、環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)與典型變量的相關(guān)性結(jié)果如表1.2所示。

表1.2 典型結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

由表1.2可知，X2與典型變量U1、V1呈高度負(fù)相關(guān)，X3與它們呈較強(qiáng)正相關(guān)，而X1與U1、V1呈負(fù)相關(guān)，而且X2與U1、V1的相關(guān)系數(shù)均大于X1 和X3；Y1與典型變量V1 、U1呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān)，而Y2、Y4與它們呈高度正相關(guān)，且Y3與U1、V1的相關(guān)系數(shù)均小于Y1、Y2和Y4。以上結(jié)果表明：包頭市第二產(chǎn)業(yè)對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響較大，第三產(chǎn)業(yè)次之，第一產(chǎn)業(yè)最小；水環(huán)境和大氣環(huán)境（包括工業(yè)廢氣排放總量和工業(yè)二氧化硫排放量，下同）受三次產(chǎn)業(yè)結(jié)果的影響較大，固體環(huán)境較小。

進(jìn)一步，由表1.2數(shù)據(jù)可得，典型變量將環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)中的工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)廢氣排放總量和工業(yè)二氧化硫排放量提取出來，其典型載荷分別為-0.845、0.959 和 0.908，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中相對應(yīng)的解釋變量為第二、三產(chǎn)業(yè)比重，其典型載荷分別為-0.946、0.763。以上結(jié)果表明：包頭市第二、三產(chǎn)業(yè)對大氣環(huán)境影響最大，對水環(huán)境影響次之，而且第二產(chǎn)業(yè)對二者的影響大于第三產(chǎn)業(yè)，對于比重較小的第一產(chǎn)業(yè)對大氣環(huán)境和水環(huán)境的影響最小。

因此，包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對生態(tài)環(huán)境的影響可以總結(jié)為：第二、三產(chǎn)業(yè)對大氣環(huán)境和水環(huán)境的影響顯著，而第一產(chǎn)業(yè)對此的影響不顯著。

3.3.3典型冗余分析

第一典型冗余表示一變量組的方差被其自身典型變量解釋的百分比，第二典型冗余表示一組變量的方差被對方典型變量解釋的平均比例。典型相關(guān)系數(shù)的平方表示兩組典型變量間享有的共同變異的百分比，可進(jìn)一步分解為各自的解釋能力，將第一典型冗余乘以典型相關(guān)系數(shù)的平方，即為第二典型冗余。

表1.3 典型冗余結(jié)果

由表1.3可知，典型變量U1、V1較好地預(yù)測了對應(yīng)的那組變量，三次產(chǎn)業(yè)比重變量組被其自身及其對立典型變量解釋的百分比，生態(tài)環(huán)境總量指標(biāo)變量組被其自身及其對立典型變量解釋的百分比均較好，第一、第二典型冗余均達(dá)到60%以上。

4 結(jié)論及建議

包頭作為“呼包鄂”經(jīng)濟(jì)圈的重要工業(yè)城市，其經(jīng)濟(jì)從21世紀(jì)以來得到了高速發(fā)展，目前己形成了以冶金、電力、重汽、稀土、絨紡、軍工、乳業(yè)等優(yōu)勢行業(yè)為特征的具有包頭特色的產(chǎn)業(yè)體系。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是影響環(huán)境的重要變量，不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對環(huán)境的影響是不同的，論文采用典型相關(guān)分析研究了包頭市三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，其結(jié)論及建議如下：

經(jīng)過論文的研究，包頭市第二產(chǎn)業(yè)對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響較大，第三產(chǎn)業(yè)次之，第一產(chǎn)業(yè)最小，而且水環(huán)境和大氣環(huán)境受三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響大于固體環(huán)境；第二、三產(chǎn)業(yè)對大氣環(huán)境影響最大，對水環(huán)境影響次之，而且第二產(chǎn)業(yè)對二者的影響大于第三產(chǎn)業(yè)，對于比重較小的第一產(chǎn)業(yè)對大氣環(huán)境和水環(huán)境的影響最小。以上結(jié)果與包頭市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，作為以工業(yè)為主的“草原鋼城”，在資源開發(fā)利用的過程中，環(huán)境也付出了相應(yīng)的代價(jià)。

包頭市的第一產(chǎn)業(yè)主要以農(nóng)業(yè)和牧業(yè)為主，林業(yè)和漁業(yè)的比重極低，并且1982年以來，牧業(yè)產(chǎn)值（25.4億元）于2004年首次超過農(nóng)業(yè)產(chǎn)值（21.9億元）。過度放牧增加了對有限的水、草牧場的壓力，以致形成超載放牧，造成放牧草場生態(tài)失衡，出現(xiàn)草原退化和沙漠化，從而減弱了環(huán)境的自我凈化能力，造成對水環(huán)境和大氣環(huán)境的過度污染；農(nóng)業(yè)又以種植業(yè)為主，種植業(yè)是造成水環(huán)境污染的主要來源；而對環(huán)境污染小的漁業(yè)以及有利于環(huán)境的林業(yè)比重嚴(yán)重偏低，進(jìn)一步加重了水環(huán)境和大氣環(huán)境的負(fù)擔(dān)。因此，我們應(yīng)該調(diào)整第一產(chǎn)業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加林業(yè)、漁業(yè)的比重，適度降低農(nóng)牧業(yè)尤其牧業(yè)的比重，從而達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。

第二產(chǎn)業(yè)主要以工業(yè)為主，隨著“十一五”時(shí)期經(jīng)濟(jì)的快速增長，包頭市的第二產(chǎn)業(yè)也得到較快發(fā)展，基本上形成了以鋼鐵、裝備制造、電力、鋁鎂、稀土、新型化工等優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)體系。但是，由于第二產(chǎn)業(yè)居于主導(dǎo)地位（其比重始終處于50%以上），以傳統(tǒng)重工業(yè)為主的現(xiàn)象未從根本上得到改變。在生產(chǎn)過程中，工業(yè)廢水排放量雖有減少的趨勢，但基數(shù)大的局面仍未得到有效改觀；而工業(yè)廢氣呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，其影響遠(yuǎn)大于第一、三產(chǎn)業(yè)。因此，我們要加快工業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的速度，盡量避免傳統(tǒng)的高污染高能耗的生產(chǎn)方式，尤其是限制對大氣環(huán)境影響較大的產(chǎn)業(yè)或企業(yè)的發(fā)展，堅(jiān)持依靠科技進(jìn)步、勞動(dòng)者素質(zhì)的提高等來發(fā)展高附加值的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的依賴，從而提高資源利用效率和環(huán)境承載能力，盡量減少廢水、廢氣、固體廢棄物的排放量，并加強(qiáng)對它們的吸收和循環(huán)再利用，使包頭最終走上新型工業(yè)化道路和可持續(xù)發(fā)展之路。

第三產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的影響從表面上來看不如第二產(chǎn)業(yè)，但包頭市第三產(chǎn)業(yè)因其產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而顯示出對水環(huán)境、大氣環(huán)境有較大影響的特征，其主要原因是第三產(chǎn)業(yè)的支柱行業(yè)是對水環(huán)境、大氣環(huán)境影響較大的交通運(yùn)輸業(yè)、餐飲業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)，而金融保險(xiǎn)業(yè)、信息服務(wù)業(yè)、科研及綜合技術(shù)服務(wù)業(yè)等對環(huán)境污染少的新興行業(yè)在第三產(chǎn)業(yè)中所占的比重極低。在第三產(chǎn)業(yè)中對環(huán)境污染大的行業(yè)所占比重大，而對環(huán)境污染小的行業(yè)所占比重少，這兩個(gè)方面作用的結(jié)果就使得包頭市第三產(chǎn)業(yè)對水環(huán)境和大氣環(huán)境的影響也較大。因此，我們要加大對第三產(chǎn)業(yè)中環(huán)境污染少的行業(yè)的投資，適度控制污染大的行業(yè)的發(fā)展速度。

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