中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效指數(shù)構建方法

賴玢潔,田金平,*,劉 巍,劉 婷,陳呂軍,2

(1. 清華大學環(huán)境學院,北京 100084；2. 浙江省水質科學與技術重點實驗室,浙江清華長三角研究院生態(tài)環(huán)境研究所, 嘉興 314006)

中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效指數(shù)構建方法

賴玢潔1,田金平1,*,劉 巍1,劉 婷1,陳呂軍1,2

(1. 清華大學環(huán)境學院,北京 100084；2. 浙江省水質科學與技術重點實驗室,浙江清華長三角研究院生態(tài)環(huán)境研究所, 嘉興 314006)

運用多目標排序方法構建了中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展環(huán)境績效指數(shù),以量化比較生態(tài)工業(yè)園區(qū)間的環(huán)境績效。首先基于《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》篩選構建環(huán)境績效評價指標體系,包括經濟發(fā)展、資源能源消耗、污染排放3個準則層；其次應用標準化方法和正態(tài)分布的累積分布函數(shù)NORMDIST依次對各項指標原始數(shù)據(jù)進行2次數(shù)據(jù)處理；最后準則層、指標層均等權重進行歸一化得到環(huán)境績效指數(shù)。應用所構建的環(huán)境績效指數(shù)方法以2010年為基準年,分析了24家綜合類國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的績效,并將《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》作為虛擬的“標準園區(qū)”進行比較。分析了環(huán)境績效指數(shù)的影響因素,并基于環(huán)境績效指數(shù)方法對中國生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)發(fā)展的管理決策提出了建議。

生態(tài)工業(yè)園區(qū)；環(huán)境績效；環(huán)境績效指數(shù)；多目標排序

中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)(Eco-industrial park,EIP)發(fā)展已逾十年[1- 2]。截止2014年8月,共建成26個國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū),59個開發(fā)區(qū)通過規(guī)劃論證正在創(chuàng)建國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)。中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)分為三類,綜合類園區(qū)、行業(yè)類園區(qū)和靜脈類生態(tài)工業(yè)園區(qū)。已建成和在建的85個EIP中,有71個是綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū),占84%；在通過驗收的26個EIP中,23個為綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)。綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)在現(xiàn)階段中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設中占主導地位?！笆舜蟆睂⑸鷳B(tài)文明建設提升到前所未有的高度,國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設是工業(yè)領域建設生態(tài)文明的重要載體。生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設的環(huán)境績效的客觀評價對于進一步推進中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)的發(fā)展具有重要的應用價值和實際意義。中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設目前仍缺乏對其環(huán)境績效通用的量化評價方法?！毒C合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》及“關于發(fā)布《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》(HJ 274—2009)修改方案的公告”提出的9項基本條件和24項指標僅是目前園區(qū)創(chuàng)建國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的達標要求,為判斷性指標(不低于或不高于),且多項指標為定性要求或主觀指標,據(jù)此標準難以量化比較同類型園區(qū)(如綜合類生態(tài)工業(yè)示范園區(qū))的發(fā)展績效。通過指標體系或環(huán)境績效指數(shù)方法是解決這一問題的兩類重要方法。如何構建和應用環(huán)境績效指數(shù)來分析中國生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀并提出政策建議是本研究重點解決的問題。本研究基于《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》,提出國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)構建方法,以量化評價中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效,以2010年為基準年分析了24家綜合類國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù),開展橫向比較,并基于《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》的相關指標虛擬一個“標準園區(qū)”與24家綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)進行對比。進一步分析了環(huán)境績效指數(shù)的影響因素,為管理決策部門推進國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設提供決策支撐和政策建議。

1 文獻綜述

環(huán)保部針對生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設出臺了三類標準,包括相應的基本條件和指標體系。其中《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》[3]包括9項基本要求,指標體系由24項指標構成,分為經濟發(fā)展、物質減量與循環(huán)、污染控制、園區(qū)管理四大類。通過建立指標體系評估園區(qū)環(huán)境績效面臨的一個主要問題是無法對園區(qū)的綜合績效進行評價,也難以對園區(qū)間進行橫向量化比較。且該標準僅是生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設必須達到的最低要求,不能對生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的環(huán)境績效進行進一步評估。國內一些學者從不同角度對工業(yè)園區(qū)的環(huán)境績效、生態(tài)效率等開展了研究,一些代表性研究結果的比較見表1。

表1 國內學者關于工業(yè)園區(qū)效率的評價方法比較

表1所列文獻針對園區(qū)效率評價構建指標體系,通過距離模型、專家打分、理想解法等方法對指標賦值,量化評估園區(qū)的績效[4- 7]。這些方法均是主觀建立指標體系和確定篩選原則,但并沒有結合中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展實際,也沒有針對國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)進行分析。本研究基于環(huán)保部公布的《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》及“關于發(fā)布《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》(HJ 274—2009)修改方案的公告”,構建生態(tài)工業(yè)園區(qū)環(huán)境績效指數(shù),從而量化評價中國國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)?？冃е笖?shù)方法是在評價指標體系基礎上,進一步對園區(qū)間的綜合績效進行量化比較的方法。

目前,績效指數(shù)方法在國家和地區(qū)層面可持續(xù)發(fā)展評價、開發(fā)區(qū)投資環(huán)境評價等方面已有應用實例。耶魯大學建立了全球國家環(huán)境績效指數(shù)(Environmental Performance Index,簡稱EPI)方法,每年發(fā)布各國的環(huán)境績效指數(shù)[8]；耶魯大學、哥倫比亞大學、香港城市大學、中國環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院聯(lián)合發(fā)布了中國省級環(huán)境績效指數(shù)[9]；商務部建立了國家級經濟技術開發(fā)區(qū)投資環(huán)境綜合評價指數(shù)[10]。表2為這3個代表性案例指數(shù)構建方法的比較。

表2 基于指數(shù)方法的區(qū)域層面發(fā)展績效案例對比

構建績效指數(shù)方法,指標的選取、指標權重賦值及指數(shù)計算方法是3個最核心的問題。對比表2中3種指數(shù)的構建方法,其均包括兩級指標體系,權重分配均采用層次分析方法,但指數(shù)計算方法各有不同。全球國家環(huán)境績效指數(shù)和中國省級環(huán)境績效指數(shù)主要采用接近目標法,其前提是各項指標設定一個恰當?shù)恼哳A期目標。國家級經濟技術開發(fā)區(qū)投資環(huán)境綜合評價指數(shù)使用極差歸一法,即將指標原始數(shù)據(jù)集合等比例變換至0—100的范圍內。

2 生態(tài)工業(yè)園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)構建方法

圖1為本研究提出的生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效指數(shù)的構建步驟和方法。

圖1 生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展環(huán)境績效指數(shù)的構建方法Fig.1 Schematic diagram of environmental performance index establishment for eco-industrial park development

綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)在現(xiàn)階段中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設中占主導地位,本研究以綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)為討論對象。

2.1 指標確定

指標體系是構建生態(tài)工業(yè)園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)的基礎。本研究指標篩選基于《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》,提出以下原則篩選生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效指標：

(1)現(xiàn)階段生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設仍以經濟發(fā)展為驅動,通過轉變發(fā)展方式提高園區(qū)的資源能源效率和產出率,減少污染物產生量和排放量,指標體系應兼顧經濟發(fā)展指標、資源能源消耗指標和環(huán)境指標；

(2)指標以反映園區(qū)經濟、環(huán)境明確特性的量綱化的定量指標為主,不包括定性描述指標；

(3)環(huán)境績效指數(shù)衡量一年期靜態(tài)的績效,指標選擇側重狀態(tài)量而非時間相關量；

(4)指標數(shù)據(jù)可量化、易獲取,不包括以百分數(shù)表達的相對定量指標。

《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》包括9項基本條件和24項指標,基本條件對于工業(yè)園區(qū)申報創(chuàng)建國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)十分重要,所有的在建或已驗收命名的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)均需滿足基本條件,基本條件以定性描述為主,即各樣本的指標值相同,均為“達到”。根據(jù)最小均方法,即使該指標反應了非常重要的方面,但各樣本的賦值相同時,在構建指數(shù)體系時它們需被去掉[11]。因此生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設的9項基本條件未納入指數(shù)構建系統(tǒng)。

24項指標中,“綜合能耗彈性系數(shù)、新鮮水耗彈性系數(shù)、COD排放彈性系數(shù)、SO2排放彈性系數(shù)”均為時間相關量,本研究未將其納入指數(shù)構建系統(tǒng)中。

“廢物收集和集中處理能力、環(huán)境管理制度與能力、園區(qū)編寫環(huán)境報告書情況”均為定性指標,各國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)這些指標的賦值幾乎相同,這些指標在本研究中也未納入指數(shù)構建系統(tǒng)中。

“工業(yè)用水重復利用率、工業(yè)固體廢物綜合利用率、危險廢物處置率、生活污水集中處理率、生活垃圾無害化處理率、生態(tài)工業(yè)信息平臺的完善度、重點企業(yè)清潔生產審核實施率、公眾對環(huán)境的滿意度、公眾對生態(tài)工業(yè)的認知率”均為百分值表征的、設定了最低目標線的相對定量指標,本研究中這些指標也未納入指數(shù)構建系統(tǒng)。經過篩選,表3為本研究構建環(huán)境績效指數(shù)的8項基礎指標,分為經濟發(fā)展、資源能源消耗和污染排放三類。

表3所示的8項指標中,第1、2項為正向指標,指標值越大表示績效越好；第3—8項指標為負向指標,指標值越小表示績效越好。

2.2 指標無量綱化

表3各指標的性質、量綱和數(shù)量級不同,構建指數(shù)時需對原始指標值進行規(guī)范化處理[6],即無量綱化處理。常用的無量綱化方法有接近目標法[8- 9]、百分位法[12]、標準分界法[13]、極差歸一化變換法[14]、標準化方法[14]等。表2中全球國家環(huán)境績效指數(shù)和中國省級環(huán)境績效指數(shù)實例均采用接近目標法。《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》對表3中1—8項指標給出了標準值,但其僅是達標的最低要求,實際上很多國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的指標都優(yōu)于相應標準值,因此標準值并不適于作為目標值,即基于標準值的接近目標法不適用于生態(tài)工業(yè)園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)構建。

表3 生態(tài)工業(yè)園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)構建基礎指標及權重分配

不論采用哪種無量綱化方法,一個重要的前提是無量綱化所選用的轉化公式要根據(jù)客觀事物的特征及所選用的統(tǒng)計分析方法確定,這一方面要求能盡量客觀地反映指標實際值與事物綜合發(fā)展水平間的對應關系,另一方面也要符合統(tǒng)計分析的基本要求[15]。

當原始數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布時,通常采用標準化方法對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理[15]。根據(jù)中心極限定理,當樣本數(shù)足夠多時,標準化后的數(shù)據(jù)也服從標準正態(tài)分布[16]。上述無量綱化方法中,相對于百分位變換法,標準化方法更精細,能準確反映原始數(shù)據(jù)間的差異；相對于標準分界法,標準化方法變換后的數(shù)據(jù)在大樣本情況下服從正態(tài)分布；相對于極差歸一化方法,標準化方法能避免異常數(shù)據(jù)的影響。當生態(tài)工業(yè)園區(qū)的樣本數(shù)量越多時,用標準化方法進行無量綱化就越精確。

圖1中,在對指標數(shù)據(jù)進行無量綱化時,需先對其進行K-S檢驗,驗證其是否滿足正態(tài)分布。滿足正態(tài)分布的前提下,按以下步驟進行無量綱化處理：

設p維向量X=(X1,X2,…Xp)的觀測值矩陣為(A)所示

(A)

式中,xnp表示第n個園區(qū)的第p項指標。

標準化變換后的觀測值矩陣如(B)所示：

(B)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

對于正向指標,直接按式(4)—(5)進行標準化變換；對于負向指標,需在原始數(shù)據(jù)基礎上乘以-1。經過標準化變換之后,矩陣X*各列的均值均為0,標準差均為1。

2.3 指標二次賦值

按2.2標準化方法進行變換后,數(shù)據(jù)統(tǒng)一為無量綱狀態(tài)。根據(jù)《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》評價,生態(tài)工業(yè)園區(qū)各項指標的表現(xiàn)只有達標與不達標之分,其評價示意可用圖2表示。其中標準分界線表示標準值,標準分界線右側表示達到和超過標準值,即為達標區(qū)；左側表示未達到標準值,即不達標區(qū)。

圖2 基于《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》的評價示意圖Fig.2 Schematic diagram of performance assessment based on the Standard for Sector-integrate Eco-industrial Park

圖3 梯度評價方法對指標二次賦值示意圖Fig.3 Schematic diagram of reassignment on indicators by the gradient assessment method

圖2的方法無法區(qū)分達標園區(qū)之間的績效梯度,也無法區(qū)分未達標園區(qū)績效持續(xù)改善的變化。為優(yōu)化原有的評價系統(tǒng),進一步區(qū)分不同園區(qū)各項指標的績效表現(xiàn),在無量綱化基礎上,需對每一項指標進行二次賦值。一種方法是采用等比例梯度評價進行二次賦值(圖3),以量化區(qū)分不同園區(qū)的績效表現(xiàn)。

圖3的方法對標準化后的指標值進行等比例轉化,但其仍無法避免異常點對結果造成的影響。當某個園區(qū)一些指標的績效遠遠優(yōu)于或劣于其他園區(qū)時,等比例變換易導致一些“異常指標”二次賦值分布不均,對整體結果造成“拖動”。如二氧化硫排放,對以天然氣為原料的園區(qū)和以燃煤為主的園區(qū),在單位工業(yè)增加值二氧化硫排放量方面將存在巨大差別。

本研究采用正態(tài)分布的累積分布函數(shù)NORMDIST (x,μ,σ, cumulative)進行二次賦值,縮小同一指標最優(yōu)和最劣園區(qū)間指標值的差距,同時擴大標準值附近的指標值間的差距。正態(tài)分布的累積分布函數(shù)的表達見式(6)：

(6)

式中,x為經標準化處理的指標值,μ為平均值,σ為標準方差。

正態(tài)分布的累積分布函數(shù)NORMDIST (x,μ,σ, cumulative)中,cumulative 為一邏輯值,指明函數(shù)的形式,如果 cumulative 為1,函數(shù) NORMDIST 返回累積分布函數(shù)；如果為0,返回概率密度函數(shù)。按式(6)變換后的曲線如圖4所示。

圖4 正態(tài)分布的累積分布函數(shù)的曲線示意Fig.4 Schematic diagram of reassignment on indicators by the NORMDIST function

圖4中,單項指標表現(xiàn)差的園區(qū)二次賦值趨向于0,表現(xiàn)優(yōu)的園區(qū)二次賦值趨向于1。在偏離標準值較大時曲線較平緩,在標準值附近曲線斜率較大。這樣變換后使得園區(qū)單項指標值在遠小于或遠超過標準值時,指標值的變化不會對二次賦值結果造成較大影響；而當指標值在標準值附近時,微小的進步就可使其二次賦值有較大提升。這樣二次賦值后有助于鼓勵園區(qū)針對尚未達標或剛達標的指標進一步改進,以提升園區(qū)的整體績效指數(shù)；同時也可避免單指標偏離標準值過大時對指數(shù)產生巨大的拖動效應。

為了使二次賦值的結果符合人們對打分的普遍認識,即0到100分的范圍,因此在原函數(shù)上乘以100。同時設置式(6)中的參數(shù),調整μ賦值為-0.25,使得表3中列入《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》的8項指標的標準值得分設定為及格線60。當園區(qū)單項指標原始值優(yōu)于標準值時,經標準化和二次賦值后的值大于60；反之,則小于60。

圖5 參數(shù)調整后的生態(tài)工業(yè)園區(qū)指標值的評價示意圖Fig.5 Schematic diagram of reassignment on indicators by the NORMDIST function by assigning an EPI of 60 to the “standard EIP”

當園區(qū)樣本數(shù)越多,其指標數(shù)據(jù)越趨向于正態(tài)分布,依次經標準化和正態(tài)分布的累積分布函數(shù)計算的園區(qū)單項指標的賦值更加符合自然規(guī)律。

2.4 多目標歸一化

表3中單項指標完成無量綱化和二次賦值后,進一步應用加權平均法[17- 18]進行歸一化處理,計算方法見式(7)：

(7)

式中,wj為第j項指標對應的權重值。EPIi為第i個園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù),指數(shù)越大者表示其環(huán)境績效越好。

關于指標權重賦值,很多文獻采用層次分析法,通過專家打分確定權重。如全球國家EPI、中國省級EPI和中國國家級經濟技術開發(fā)區(qū)投資環(huán)境綜合評價指數(shù)均采用了該方法。此外,等權重分析法也被廣泛應用。一些作者研究認為“等權重方法往往能使得到的結果與復雜的權重賦予方法得到的結果非常相近”[19]。

在以2010年為基準年,基于24個綜合類園區(qū)開展的實證分析中,首先對表3所列的指標進行了相關性分析,表3所列各項指標彼此相對獨立,無直接相關性聯(lián)系。本研究采用準則層等權重、準則層內各指標等權重相同的分析法,即準則層權重均為1/3,每類準則層內各指標再等權重劃分(表3)。從而可以加權平均歸一化得到園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)。

3 國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)

以2010年為基準,分析該年24個綜合類國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)。并將《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準》的最低要求作為標準值虛擬園區(qū),與24個園區(qū)一起進行績效比較研究。園區(qū)數(shù)據(jù)采集于各園區(qū)提交的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)年度工作報告和生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設規(guī)劃文本,數(shù)據(jù)使用得到管理部門許可。用SPSS軟件針對8項指標,25個園區(qū)(包含虛擬的“標準園區(qū)”)2010年的指標數(shù)據(jù)分別進行K-S檢驗,驗證其是否服從正態(tài)分布。驗證結果顯示,每項指標的P值均大于0.05,說明8項指標25個園區(qū)的實際指標值均服從正態(tài)分布。依據(jù)式(1)—(5)對數(shù)據(jù)進行標準化處理,再將無量綱化之后的指標數(shù)據(jù)代入Normdist函數(shù),對其進行二次賦值。最后按準則層等權重、準則層內各指標等權重的方法,對數(shù)據(jù)進行歸一化處理,得到每個園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù),并按照其值的大小對25個園區(qū)進行排序,結果見圖6。

從圖6可知大部分園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)都大于60,《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》中的標準值要求偏低。

4 結果討論

由圖6可知,環(huán)境績效指數(shù)在60以上的有22個園區(qū),僅有2個園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)低于60。環(huán)境績效指數(shù)在75以上的園區(qū)績效指數(shù)差距都比較小,而75以下的園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)差距相對較大,這與二次賦值的原則是相一致的,即園區(qū)指標值在遠小于或遠超過標準值時,指標值的變化不會對二次賦值結果造成較大影響；而當指標值在標準值附近時,微小的進步就可使其二次賦值有較大提升。

挑選四個有代表性的工業(yè)園區(qū)進行進一步分析,即環(huán)境績效指數(shù)最高的開發(fā)區(qū)(1)、處于50分位的開發(fā)區(qū)(13)、最接近標準值的開發(fā)區(qū)(24)和最低的開發(fā)區(qū)(25),其指標值見表4。

圖6 2010年綜合類國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)Fig.6 EPIs of the Sector-integrate national demonstration EIPs in 201023號為《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》中標準值虛擬的園區(qū),其環(huán)境績效指數(shù)賦值為60；帶填充者為已通過考核驗收的園區(qū)

指標Indicator標準值Standardvalue園區(qū)1EIP1園區(qū)13EIP13園區(qū)24EIP24園區(qū)25EIP25人均工業(yè)增加值Industrialaddedvalue(IAV)percapita/(萬元/人)1538.5930.0013.1313.06單位工業(yè)用地工業(yè)增加值IAVperkm2/(億元/km2)938.4011.749.964.35單位工業(yè)增加值綜合能耗EnergyconsumptionperIAV/(tce/萬元)0.50.130.190.641.09單位工業(yè)增加值新鮮水耗FreshwaterconsumptionperIAV/(m3/萬元)92.362.199.4750.30單位工業(yè)增加值廢水產生量WastewaterconsumptionperIAV/(t/萬元)81.701.976.431.95單位工業(yè)增加值固廢產生量SolidwasteperIAV/(t/萬元)0.10.0320.050.130.33單位工業(yè)增加值COD排放量CODperIAV/(kg/萬元)10.110.080.523.15單位工業(yè)增加值SO2排放量SO2perIAV/(kg/萬元)10.110.650.626.33環(huán)境績效指數(shù)EPI6090.481.95818.1

按照權重分配原則,經濟發(fā)展類指標、資源能源消耗類指標和污染排放類指標各占1/3,其中經濟發(fā)展類和資源能源消耗類兩類指標各含兩個指標,而污染排放類中含4個指標,因此前面兩類單個指標的權重更大,其對應指標數(shù)據(jù)對環(huán)境績效指數(shù)結果的影響也更大,而污染排放類的單個指標對環(huán)境績效指數(shù)結果的影響相對較小。

4.1 園區(qū)產業(yè)結構對環(huán)境績效指數(shù)的影響

對于環(huán)境績效指數(shù)最高的園區(qū)1,其形成了電子信息、汽車制造及零部件、現(xiàn)代家電、生物醫(yī)藥與食品加工四大主導產業(yè)。人均工業(yè)增加值達到了38.59萬元/人,單位工業(yè)用地工業(yè)增加值為38.40億元/ km2,其兩項經濟發(fā)展類指標(正向指標)均遠遠大于對應的標準值；而資源能源消耗類指標(負向指標)中,單位工業(yè)增加值綜合能耗為0.13tce/萬元,單位工業(yè)增加值新鮮水耗為2.36 m3/萬元,也均小于標準值；對于污染排放類指標(負向指標),其對應指標數(shù)據(jù)也都遠遠小于標準值。鑒于園區(qū)1的各項指標值都遠遠優(yōu)于標準值,因此其環(huán)境績效指數(shù)綜合得分必然遠大于60。

園區(qū)13,是以新材料、電子信息、先進裝備制造為三大主導產業(yè),其中新材料包括新型建筑復合材料、電工絕緣復合材料等。其與園區(qū)1對比,影響EPI得分的主要因素是單位工業(yè)用地工業(yè)增加值和單位工業(yè)增加值SO2排放量這兩項指標,其與園區(qū)1的差距比較明顯,其他幾項指標兩者差距不大。

對于園區(qū)24,分析其每項指標的數(shù)據(jù),與標準值均比較接近,但與園區(qū)(1)相差較大,因此綜合環(huán)境績效指數(shù)接近60。其主導產業(yè)包括石化工業(yè)、造紙工業(yè)、鋼鐵工業(yè),均是污染相對較重的行業(yè),因此園區(qū)24的污染排放類指標基本處于達標邊緣。

園區(qū)25,其主導產業(yè)為輕紡、生物醫(yī)藥、電子信息、食品飲料、塑料包裝。其各項指標都未能達標,其中經濟類指標與標準值相差甚遠,其他兩類指標也嚴重超標,單位工業(yè)增加值新鮮水耗、單位工業(yè)增加值廢水產生量和單位工業(yè)增加值SO2排放量超標達到了4倍及以上。

從上述分析可見,以園區(qū)物理邊界為系統(tǒng)邊界,比較園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效,園區(qū)的主導產業(yè)類型對園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)影響很大。本研究基于的24個樣本均是改革開放后在1984年或1992年兩個時間節(jié)點建立的開發(fā)區(qū),歷經至少20年的發(fā)展,已相對成熟。發(fā)展過程中,尤其是初期形成的主導產業(yè)類型、企業(yè)規(guī)模、企業(yè)環(huán)境管理水平等對園區(qū)的環(huán)境績效影響很大。

4.2 園區(qū)EIP建設狀態(tài)對環(huán)境績效指數(shù)的影響

總體來說,通過驗收的生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的績效指數(shù)優(yōu)于正在建設中的園區(qū)。在通過驗收的16個園區(qū)中,其2010年的環(huán)境績效指數(shù)絕大部分在75以上,遠遠超過國家標準值(60)。在批準建設的8個園區(qū)中,環(huán)境績效指數(shù)差別較大,大部分低于75。這一定程度上說明了國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)體現(xiàn)了先進性和示范作用。環(huán)境績效指數(shù)的計算可以幫助正在建設中的園區(qū)尋找與通過驗收的園區(qū)之間的差距,指導制定針對性的措施縮小差距。

4.3 園區(qū)性質對環(huán)境績效指數(shù)的影響

上述24個綜合類國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的申請者主要由經濟技術園區(qū),高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)與保稅區(qū)三類園區(qū)構成。24個園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)分布按性質分類見圖7。

圖7 24個園區(qū)按園區(qū)性質分類的環(huán)境績效指數(shù)分布Fig.7 Distribution of EPIs for the 24 EIPs based on classification of their categories經濟技術開發(fā)區(qū)中未顯示園區(qū)(25),其環(huán)境績效指數(shù)為18.1

由圖7可知,24個園區(qū)中經濟技術開發(fā)區(qū)所占比例最大,環(huán)境績效指數(shù)分布比較分散,即包括了績效最好的園區(qū)(1),也包括了績效最差的園區(qū)(25)；高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)一共有5個樣本,環(huán)境績效指數(shù)集中在77以上,整體績效水平較高；保稅區(qū)只有一個樣本,環(huán)境績效指數(shù)處于中游水平。

究其原因,經濟技術開發(fā)區(qū)與高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)雖然均是現(xiàn)階段綜合類國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設的主要依托對象,但二者性質有所不同。經濟技術開發(fā)區(qū)是所在城市及周圍地區(qū)發(fā)展對外經濟貿易的重點區(qū)域,產業(yè)結構多樣,經濟發(fā)展點也各有不同,因此其經濟指標、資源能源利用率指標和污染排放指標均有較大差異,也導致了不同園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)各不相同且差異較大。高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)是我國在一些知識密集、技術密集的省會城市和沿海地區(qū)大型城市建立的發(fā)展高新技術為特色的產業(yè)開發(fā)區(qū),以智力密集產業(yè)為為依托,通過實施高新技術產業(yè)的優(yōu)惠政策和各項改革措施,最大限度地把科技成果轉化為現(xiàn)實生產力,主導產業(yè)一般為高精尖科技產業(yè),受國家高度重視和大力支持,其經濟效益和環(huán)境效益都優(yōu)于傳統(tǒng)產業(yè),因此其環(huán)境績效指數(shù)相對較高。

5 結語

生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效指數(shù)集成了經濟發(fā)展類指標、資源能源消耗類指標和污染排放類指標,可綜合反映園區(qū)發(fā)展的績效。環(huán)境績效指數(shù)是在園區(qū)的各項指標基礎上,通過數(shù)學變換而得到,數(shù)值在0—100之間。基于《綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(HJ274—2009)》相關指標的標準值虛擬一個“標準園區(qū)”,其環(huán)境績效指數(shù)設定為60。縱觀24個園區(qū)2010年的績效,絕大部分園區(qū)的環(huán)境績效指數(shù)均大于60,一方面說明在建和已驗收的國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的績效絕大部分超過“標準園區(qū)”,但另一方面也說明現(xiàn)有國家標準對國家經濟技術開發(fā)區(qū)、國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)設置偏低。一些開發(fā)區(qū)主導產業(yè)雖以傳統(tǒng)的涉水重污染行業(yè)為主,但其清潔生產水平在行業(yè)內已屬于先進水平,這些開發(fā)區(qū)不宜與國家經濟技術開發(fā)區(qū)或高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)基于相同的標準比較和考核。因此在實際管理工作中,應加強對園區(qū)生態(tài)化發(fā)展實施分類管理,對國家經濟技術開發(fā)區(qū)、國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)不能僅要求達到標準,而應向更高的環(huán)境目標發(fā)展,真正起到對中國1500余家省級以上園區(qū)生態(tài)化發(fā)展的示范作用。

本研究建立的指數(shù)方法是針對生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展、基于多目標排序方法比較園區(qū)間環(huán)境績效的有效方法,通過比較促進園區(qū)提升各項指標,加強環(huán)境管理。該方法具有可擴展性,可根據(jù)管理需求,增減量化指標?！笆濉逼陂g,國家進一步加大環(huán)境保護力度,氨氮和氮氧化物排放量、二氧化碳排放強度納入約束性指標,可以將氨氮、氮氧化物和二氧化碳的排放強度(單位工業(yè)增加值對應的排放量)等指標納入園區(qū)環(huán)境績效指數(shù)構建體系。未來,隨著工業(yè)園區(qū)環(huán)境管理加強,基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)計、監(jiān)測能力提升,還可將PM2.5、VOCs,重金屬、POPs等特征污染物納入環(huán)境績效指數(shù)構建體系內。本研究建立的環(huán)境績效指數(shù)方法可以為管理決策部門進一步推進國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設提供決策支撐和政策建議,進一步推進中國生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)的發(fā)展。

致謝：環(huán)保部科技司和相關園區(qū)的支持,特此致謝。

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Environmental performance index for eco-industrial park development in China

LAI Binjie1,TIAN Jinping1,*, LIU Wei1,LIU Ting1, CHEN Lüjun1,2

1SchoolofEnvironmentTsinghuaUniversity,Beijing100084,China2KeyLaboratoryforWaterScienceandTechnologyofZhejiangProvince,LaboratoryofEcologicalandEnvironment,YangtzeDeltaRegionInstituteofTsinghuaUniversity,Jiaxing314006,China

This study establishes the Environmental Performance Index (EPI) for eco-industrial park development in China by applying multi-criteria ranking method. First, an indicator system is established by referring to the Standard for Sector-integrate Eco-industrial Park. The indicator system includes eight indicators, which are classified into three categories, the indicators of economic development, resource and energy consumption, and pollution discharge. Second, a two-step normalization method is used to transform the original values of different indicators. Third, an equal weight method is applied for aggregation. The EPIs of the 24 national demonstration eco-industrial parks are analyzed and ranked with 2010 as the reference year. We suppose a standard eco-industrial park by referring to the Standard for Sector-integrate Eco-industrial Park. The key factors crucial to EPI are investigated, which include industrial structure, development stage of the eco-industrial park, and the type of the eco-industrial parks. The industrial structure of the eco-industrial park, moreover, the pillar industries of the park usually play a significant role on the EPI. The development stage of the eco-industrial park is the second key factor for the EPI. The accredited national demonstration eco-industrial parks generally have better EPIs than the eco-industrial parks on trial. The third important factor crucial to the EPI is the type of the industrial park. Overall, the EPI of the eco-industrial parks retrofitted from high-tech industrial development zone is better than those retrofitted from economic and technological development zone. At last, the policy implication based on ranking the EPI of the 24 eco-industrial parks is discussed. The standard eco-industrial park supposed above, which is designated an EPI of 60, is ranked along with the 24 eco-industrial parks by comparing the EPI respectively. We find that 23 of the 24 eco-industrial parks have better EPI than that of the standard eco-industrial park. The Standard for Sector-integrate Eco-industrial Park is still at a low level compared with most national high-tech industrial development zones and national economic and technological development zones that have accredited as the national demonstration eco-industrial parks. In addition, some industrial parks that have homed to the industries having intensive energy and water consumption, such as steel, chemical industry, and textile dyeing and finishing, do not achieve the same good EPI as the high-tech industrial development zones or economic and technological development zones. However, they have greatly improved technologies of cleaner production and are devoted to pollution control, and thus should also be encouraged and honored for eco-industrial park development. The management of the eco-industrial parks should be classified carefully according to the categories and stage of development thereof. The indicator system underling the EPI of eco-industrial park in this study is open, and new indicators could be added with the continuously development of eco-industrial park, by the two-step normalization method proposed. The EPI method can be used to quantitatively evaluate the performance of industrial parks and promote the eco-industrial park development in China.

eco-industrial park; environmental performance; environmental performance index; multi-criteria ranking

環(huán)保公益性行業(yè)科研專項“生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展低碳經濟的評價體系、推行模式與綜合示范”(201009059)

2013- 02- 27; 網(wǎng)絡出版日期:2014- 03- 14

10.5846/stxb201302270311

*通訊作者Corresponding author.E-mail: tianjp@tsinghua.edu.cn

賴玢潔,田金平,劉巍,劉婷,陳呂軍.中國生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展的環(huán)境績效指數(shù)構建方法.生態(tài)學報,2014,34(22):6745- 6755.

Lai B J,Tian J P, Liu W,Liu T, Chen L J.Environmental performance index for eco-industrial park development in China.Acta Ecologica Sinica,2014,34(22):6745- 6755.