城市化與大氣污染——基于西安市的經(jīng)驗(yàn)分析

吳玥弢，仲偉周

(西安交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，陜西 西安710061)

一、引 言

回顧世界城市化發(fā)展進(jìn)程，大部分發(fā)達(dá)國家以工業(yè)化為驅(qū)動(dòng)力拉動(dòng)城市化發(fā)展，在市場化機(jī)制作用下形成了與本國城市化協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，邁入了較高水平的城市化進(jìn)程。大氣污染是工業(yè)化和城市化的伴生品，對城市環(huán)境造成重大影響。近代歷史上出現(xiàn)過一些造成嚴(yán)重影響公共健康的大氣污染事件:如上世紀(jì)40年代美國洛杉磯光化學(xué)污染事件，多諾拉煙霧事件，日本四日市哮喘事件，比利時(shí)馬斯河谷空氣污染事件等。印證了眾多發(fā)達(dá)國家在不同發(fā)展階段都經(jīng)歷過嚴(yán)重的大氣污染。

我國由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展遲滯，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，較長時(shí)間都在世界經(jīng)濟(jì)中位于依附地位，近些年來國內(nèi)經(jīng)濟(jì)正處于改革和轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，所以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了與發(fā)達(dá)國家不同的模式，作為城市化伴生品的大氣污染等生態(tài)環(huán)境問題亦在近些年來凸顯出來。目前我國城市化正在加速進(jìn)行，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所需的原材料仍依賴于以六大高耗能產(chǎn)業(yè)為代表的重化工業(yè)的發(fā)展，煤和石油等能源消耗已成為我國城市空氣污染的主要人為源。整理歷年統(tǒng)計(jì)年鑒，我國總能源消耗在1978年為571萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，經(jīng)過20余年的發(fā)展，2002年這一數(shù)字達(dá)到15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]，其中燃煤消耗占總能源消耗的60%以上，是產(chǎn)生城市大氣污染物的主要原因。此外，我國城市汽車消費(fèi)量快速增加，能源統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)顯示我國燃油消耗年平均增長達(dá)6%，所排出的機(jī)動(dòng)車尾氣使得大城市中的大氣污染物濃度隨之升高?？疾焐鲜霈F(xiàn)象，本文認(rèn)為伴隨著我國整體經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和城市化進(jìn)程的開展，人口、資源、環(huán)境與城市承載力的不匹配會(huì)日益嚴(yán)重。尤其是步入21世紀(jì)之后，城市化進(jìn)程必然伴隨著眾多難解的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境問題。因此，研究位于我國西部要地的西安市城市化發(fā)展過程中的大氣污染問題對于認(rèn)真應(yīng)對我國城市化進(jìn)程中的環(huán)境問題，以及促進(jìn)西安市可持續(xù)發(fā)展有重大意義。

二、西安市城市化現(xiàn)狀與大氣污染狀況

(一)研究地區(qū)概況

西安市是陜西省省會(huì)城市，地理位置十分優(yōu)越，踞于關(guān)中平原中部 ，依秦嶺，臨八水，作為西北交通重鎮(zhèn)，溝通東部地區(qū)與西部腹地。全市下轄九區(qū)四縣，分別為新城、碑林、蓮湖、灞橋、未央、雁塔、閻良、臨潼、長安9個(gè)行政區(qū)和藍(lán)田、周至、戶縣、高陵4個(gè)行政縣。西安市作為重要的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心城市，其城市化進(jìn)程的合理推進(jìn)無疑能夠?qū)﹃P(guān)中地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用，也對溝通西北、西南地區(qū)并形成輻射效應(yīng)具有重要的戰(zhàn)略意義。近年來，西安的大氣污染防治成為模范標(biāo)版，為西北地區(qū)的大氣污染治理工作做了良好的示范。本文通過對西安城市化進(jìn)程、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的探討，以及對兩者與大氣污染關(guān)系的實(shí)證分析，為西安城市化可持續(xù)發(fā)展提供一些參考。

(二)西安市人口城市化過程

建國以來西安人口城市化取得初步進(jìn)展(表1為1952-2001年人口城市化水平統(tǒng)計(jì))。從建國初期人口城市化率不足25%，到改革開放初期的1980年，西安戶籍總?cè)丝跒?11.9萬，非農(nóng)戶籍172.8萬，人口城市化率達(dá)到33.8%;改革開放20多年后，2001年戶籍總?cè)丝谳^1980年增長了183萬，非農(nóng)戶籍人口292.6萬，人口城市化水平率達(dá)42.1% 。按人口城市化率計(jì)算，雖然80年代后西安市已經(jīng)進(jìn)入城市化中期，但城市經(jīng)濟(jì)水平仍低于沿海省區(qū)及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。近10年來，西安市城市化進(jìn)程穩(wěn)定、有序的推進(jìn)，城市化率不斷提升(圖1為2003-2013年西安市戶籍總?cè)丝谂c非農(nóng)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。截止2013年底統(tǒng)計(jì)公報(bào)披露，全市常住人口858.81萬人。年末全市戶籍總?cè)丝?06.93萬人，比上年增長1.4%，城市化進(jìn)程步入中后期。

表1 1952-2001年西安人口和城市化水平統(tǒng)計(jì)

圖1 西安市1999-2013年戶籍總?cè)丝谂c非農(nóng)人口統(tǒng)計(jì)

(三)西安市經(jīng)濟(jì)城市化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷

追溯歷史，解放初期西安生產(chǎn)力水平低下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)總量數(shù)值很小，農(nóng)業(yè)占經(jīng)濟(jì)總量的主要份額，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱。1949年全市 GDP總量僅為1.89億元，人均GDP僅83元，人均消費(fèi)水平為98元，全市三次產(chǎn)業(yè)比例為 60.3:18.0:21.7。

“一五”時(shí)期，政府對西安市經(jīng)濟(jì)建設(shè)逐步重視，一些重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目向西安傾斜，全市累計(jì)完成固定資產(chǎn)投資14.1億元。全市 GDP總量達(dá)到8.02億元，年均遞增15.8%，三次產(chǎn)業(yè)比例變?yōu)?6.1:49.5:24.4。

“二五”時(shí)期是國民經(jīng)濟(jì)調(diào)整時(shí)期，一些超越實(shí)際的發(fā)展計(jì)劃被提出，全社會(huì)大煉鋼鐵造成資源極大浪費(fèi)，三年自然災(zāi)害使得生活用品匱乏，物價(jià)上漲等情況涌現(xiàn)。1961-1962年兩年間，經(jīng)濟(jì)總量下降6.57億元。此后，經(jīng)過三年調(diào)整，1963-1965三年間生產(chǎn)總值年均遞增14.2%，三次產(chǎn)業(yè)比例調(diào)整為20.5:56.6:22.9.

1966-1976年，可為嚴(yán)重挫折時(shí)期，西安市一產(chǎn)發(fā)展減緩、二產(chǎn)得不到重視、三產(chǎn)比例下降，產(chǎn)業(yè)比例為19.4:59.2:21.4。全市生產(chǎn)總值年均僅遞增3.9%。

1978年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，開啟了改革開放的新篇章。西安邁入了建國以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快，人民生活水平提高最快的時(shí)期。西安市根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，堅(jiān)持強(qiáng)化第一產(chǎn)業(yè)、優(yōu)化第二產(chǎn)業(yè)、大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)的政策，使落后的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向現(xiàn)代工業(yè)化邁進(jìn)。

1992年鄧小平南巡講話以來，西安市GDP以年均13%以上的速度快速增長。2008年人均GDP達(dá)到2259元，是1978年51.2倍;全社會(huì)固定資產(chǎn)投資是1978年的575.8倍，建立了比較完善的工業(yè)體系?，F(xiàn)代服務(wù)業(yè)增加值達(dá)456.68億元，占GDP增加值的20.9%。傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)向技術(shù)層次更高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更新、知識(shí)含量更多的現(xiàn)代第三產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展。

西安市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由建國初期繼承和延續(xù)的“一、二、三”模式，過渡到依賴重化工業(yè)的“二、三、一”模式，隨著九十年代服務(wù)業(yè)的爆發(fā)式增長，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為當(dāng)今以服務(wù)業(yè)為主的“三、二、一”模式，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的變化。圖2為近十年來西安市一產(chǎn)二產(chǎn)三產(chǎn)占比結(jié)構(gòu)圖。

2004年西安市明確提出“五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”的內(nèi)涵，在“十一五”規(guī)劃中亦明確提出“五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”的強(qiáng)市措施，表明了政府向二、三產(chǎn)業(yè)政策和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域傾斜的態(tài)度。至2008年，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示上述五大產(chǎn)業(yè)增加值已占全市GDP比重44%。隨著政府主導(dǎo)下西安市城市化推進(jìn)，二、三產(chǎn)業(yè)不斷向城市聚集，城市轉(zhuǎn)移人口增多，人口城市化率逐年上升，市內(nèi)精加工產(chǎn)品逐步替代傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品，資金技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)增加，能源密集行業(yè)逐步轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)，勞動(dòng)人口分配結(jié)構(gòu)也趨于優(yōu)化，傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)持續(xù)吸引勞動(dòng)人員，其中以批發(fā)零售貿(mào)易、餐飲、交通運(yùn)輸業(yè)和郵電通信業(yè)為代表?，F(xiàn)代服務(wù)業(yè)異軍突起，亦能吸引大批勞動(dòng)人口就業(yè)，成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。城鎮(zhèn)就業(yè)崗位也隨之迅速增加，“工業(yè)強(qiáng)市“成效顯著。

圖2 西安市1999-2013年三次產(chǎn)業(yè)GDP占比

(四)西安市空間城市化過程

在快速城市化和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展雙重推動(dòng)下，在國家相關(guān)政策的鼓勵(lì)和支持下，國內(nèi)城市建設(shè)突飛猛進(jìn)，大量土地資源被用于西安市城市建設(shè)，1993年時(shí)，市區(qū)面積為1066km2，建成區(qū)為148km2，人口密度為2700人/km2，到1999年時(shí)為市區(qū)面積1964 km2，建成區(qū) 162 km2，人口密度 1908 人/km2，到2013年，市區(qū)面積為 3582 km2，建成區(qū) 375 km2，人口密度1599人/km2，20年來，市區(qū)面積擴(kuò)張3.36倍，建成區(qū)面積增加2.31倍，整體呈現(xiàn)臺(tái)階式、跨越式增長(見圖3所示)，發(fā)展速度較快，同時(shí)亦保持穩(wěn)定。

圖3 西安市1999-2013年市區(qū)面積與建成區(qū)面積以及人口密度變遷

(五)西安市大氣污染狀況

從上世紀(jì)80年代開始，西安的大氣污染問題日益嚴(yán)重，逐步引起政府和群眾的關(guān)注，對大氣污染的觀測和統(tǒng)計(jì)也逐步開展起來。進(jìn)入21世紀(jì)，全市向創(chuàng)建國家衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)模范城市的目標(biāo)努力，在政府主導(dǎo)下不斷加大城區(qū)環(huán)境治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。通過推廣實(shí)施“藍(lán)天工程”，采取清潔能源代替燃煤鍋爐散燒，建設(shè)“無燃煤區(qū)”，機(jī)動(dòng)車輛排氣規(guī)范和尾氣治理，控制建筑揚(yáng)塵等多項(xiàng)有效措施，大氣環(huán)境逐年改善，城市大氣污染得到一定程度治理，2012年統(tǒng)計(jì)資料顯示，市空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)已達(dá)306天。但是這一狀況從2013年開始急轉(zhuǎn)直下，近兩年來西安市出現(xiàn)了多起嚴(yán)重的霧霾、沙塵暴、酸雨等異常天氣，晴天漸少，同時(shí)伴隨著居民呼吸系統(tǒng)疾病的爆發(fā)式增長。圖4為根據(jù)官網(wǎng)公報(bào)整理得出的西安市近10年來的大氣污染狀況統(tǒng)計(jì)。

圖4 西安市2003-2013年三種來源大氣污染統(tǒng)計(jì)

表2 西安市2013年大氣污染基本項(xiàng)目監(jiān)測結(jié)果

同時(shí)，各級(jí)政府配合推進(jìn)各項(xiàng)政策措施來保障大氣污染治理工作的順利實(shí)施。步入新世紀(jì)后，陜西省編訂了《陜西省環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》，于2006年出臺(tái)了《陜西省人民政府貫徹＜國務(wù)院關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定＞的實(shí)施意見》，并在2010年，建成省、市兩級(jí)環(huán)保網(wǎng)站。陜西省關(guān)中地區(qū)已經(jīng)列入國家大氣污染聯(lián)防聯(lián)控重點(diǎn)區(qū)域。2012年，編制《2012～2014年陜西“環(huán)保天眼”監(jiān)管建設(shè)方案》，大氣污染防治工作有效推進(jìn)。西安市也從2012年開始進(jìn)行大氣污染信息發(fā)布，進(jìn)行PM2.5、CO、O3等大氣污染指標(biāo)的儀器設(shè)備安裝與測試并陸續(xù)投入使用。截止2012年，西安市在政府主導(dǎo)下，積極落實(shí)大氣污染防治工作，從管理入手，實(shí)施氣化和綠化并舉，針對市區(qū)大氣污染開展標(biāo)本兼治舉措，并收到了較良好的效果。

近兩年這一情況發(fā)生了明顯的變化，2013年，西安市優(yōu)良天數(shù)僅為138天(優(yōu)9天，良129天)，占37.8%;輕中度污染160天(輕度106天，中度54天)，占43.8%;重度以上污染 67天(重度 33天，嚴(yán)重 34天)，占18.3%。同年，西安市環(huán)境空氣中SO2達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)年均值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、NO2、CO和 C3超標(biāo)(見表 2)。環(huán)境空氣中 SO2、CO、O3、NO2日均值達(dá)標(biāo)率均在80%以上，污染相對較輕;PM10和PM2.5日均值達(dá)標(biāo)率均在50%左右，是影響西安市環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物。

綜上，城市化的快速發(fā)展是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的助推劑，但人口在城市的大量聚集也使得城市化越來越接近生態(tài)環(huán)境的約束邊界，城市的生態(tài)承載力不足，已成為我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙。西安市作為西部大開發(fā)的重要城市，其城市化進(jìn)程已經(jīng)取得長足的進(jìn)展，但大氣污染現(xiàn)象卻在城市化進(jìn)程中日益突出，通過幾十年的政策引導(dǎo)，西安市對大氣污染的控制已經(jīng)取得了初步成效?？山鼉赡陙韰s屢屢受挫，大氣污染問題日益嚴(yán)峻。那么兩者之間是如何相互作用的，影響程度如何，未來變化趨勢怎樣仍需要我們繼續(xù)探索，從歷史數(shù)據(jù)中找到客觀規(guī)律，用于指導(dǎo)各項(xiàng)工作的科學(xué)開展。

三、西安市城市化與大氣污染關(guān)系假設(shè)與驗(yàn)證

(一)文獻(xiàn)回顧與假設(shè)

配第·克拉克曾指出，經(jīng)濟(jì)的非農(nóng)化和工業(yè)化，人口定居方式的聚集化、規(guī)?；?，實(shí)質(zhì)上就是城市化的發(fā)展過程。同時(shí)城市化這種強(qiáng)有力人類活動(dòng)，也可以干擾自然環(huán)境，形成相互制約關(guān)系。就大氣污染問題而言，人類活動(dòng)將加劇廢氣排放，集中表現(xiàn)在城市。調(diào)查顯示不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對大氣污染程度有顯著區(qū)別:第一產(chǎn)業(yè)對大氣污染影響較弱，第三產(chǎn)業(yè)的大氣污染強(qiáng)度高于第一產(chǎn)業(yè)，但兩者都遠(yuǎn)低于第二產(chǎn)業(yè)對大氣污染的強(qiáng)度。其原因在于發(fā)展重化工業(yè)需要消耗大量燃煤能源，在消耗數(shù)量上遠(yuǎn)大于農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)，且其生產(chǎn)過程不可避免的會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的工業(yè)廢氣，對環(huán)境造成污染。

從工業(yè)化發(fā)展初期至今，國內(nèi)外諸多專家學(xué)者對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化和大氣污染的關(guān)系作了定性、定量的研究和論述。19世紀(jì)70年代，“羅馬俱樂部”發(fā)表了《增長的極限》，強(qiáng)調(diào)人與自然、經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)性問題，點(diǎn)明了資源稀缺以及環(huán)境的重要作用。“增長極限說”則認(rèn)為經(jīng)濟(jì)保持高速增長是受限的，由于部分自然資源的稀缺和不可再生，為維持環(huán)境資源的協(xié)調(diào)和平衡，必須限制經(jīng)濟(jì)增長速度[2]。其后，Grossman和 Krueger分析了部分東南亞國家的生態(tài)環(huán)境污染情況，指出其與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的階段性發(fā)展之間的相互關(guān)系。經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)為主，之后，生產(chǎn)密集型的重化工業(yè)開始高速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。此后隨著技術(shù)水平的提升，高新產(chǎn)業(yè)、知識(shí)產(chǎn)業(yè)為代表的第三產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展又會(huì)使環(huán)境壓力逐步緩解[3]。馬克萊爾等研究者指出，不同的年齡群、消費(fèi)習(xí)慣與模式等也對排放的污染物有不同影響，在發(fā)展中國家部分大城市的高人口城市化水平也可以影響大氣污染物排放。

近20年來，我國對城市化相關(guān)問題的研究蓬勃開展起來。學(xué)者李廉水和宋樂偉撰文，認(rèn)為中國城市仍不斷吸納由農(nóng)村剩余勞動(dòng)力為主構(gòu)成的遷移人口，并堅(jiān)持發(fā)展重化工業(yè)道路，同時(shí)應(yīng)減輕環(huán)境負(fù)載的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的壓力[4]。學(xué)者宋言奇和傅崇蘭則認(rèn)為城市化進(jìn)程本身并不能直接導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，城市化開展的不當(dāng)措施才是影響生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵因素[5]。學(xué)者于峰等選取我國28地區(qū)、15年的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，以城市SO2排放量表征環(huán)境污染水平。發(fā)現(xiàn)有惡性影響的因素為經(jīng)濟(jì)總量擴(kuò)大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷和能源結(jié)構(gòu)變動(dòng)等，良性影響的因素為生產(chǎn)率提高、技術(shù)創(chuàng)新等[6]。黃菁將我國2003-2007年的278個(gè)城市的環(huán)境數(shù)據(jù)篩選并進(jìn)行實(shí)證分析，得出中國城市的指標(biāo)圖線基本呈現(xiàn)倒U型，試圖分析各種不同污染物的排放水平與經(jīng)濟(jì)增長水平之間存在著的差異化的影響機(jī)制[7]。學(xué)者陳立俊、王克強(qiáng)建立實(shí)證模型，提出可從推進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)來改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升工業(yè)化質(zhì)量，進(jìn)而掃除制度障礙，來提升城市化水平[8]。學(xué)者孫曉華、柴玲玲以1978-2008年我國三次產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值比重、就業(yè)比重和城市化率的相關(guān)數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析就業(yè)比重變化與城市化水品的關(guān)系，得出第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)比重的增加，第一第二產(chǎn)業(yè)就業(yè)比變化是城市化水平提高的原因[9]。

本文以上述學(xué)者的研究結(jié)論為參考，提出假設(shè):西安市的大氣污染與城市化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有相關(guān)性。進(jìn)一步說，城市化率提升與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對大氣污染起到正向推動(dòng)作用。下文選取《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《陜西省環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、《西安市國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與大氣污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過回歸分析來探討三者之間的相關(guān)關(guān)系。

(二)定義變量

本文采用西安市非農(nóng)人口/戶籍總?cè)丝谧鳛槿丝诔鞘谢手笜?biāo)，采用西安市人均GDP以及全市房地產(chǎn)建設(shè)投資作為經(jīng)濟(jì)城市化指標(biāo)，采用人均可居住面積作為人文城市化指標(biāo)。構(gòu)建代表2003-2012年西安市城市化率的綜合指數(shù)CP。同樣應(yīng)用大氣中二氧化硫含量、二氧化氮含量、可吸入固體顆粒物(PM10)①由于我國2012年前尚未開始檢測細(xì)顆粒物PM2.5的指標(biāo)數(shù)據(jù)，所以本文未將PM2.5列入指標(biāo)體系，只考慮PM10的數(shù)據(jù)。和空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)等4項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建代表2003-2012年西安市大氣環(huán)境污染狀況的綜合指數(shù)AP。表3為所采用的變量定義表，如下頁。

以西安市10年來的大氣污染綜合指數(shù)作為被解釋變量，以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)、城市化率綜合指數(shù)作為解釋變量。采用以下模型進(jìn)行分析:

其中，i=1，2，3，…，n;Y 為被解釋變量即大氣污染水平AP，X1i和X2i為第i年的解釋變量即城市化水平CP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)IS;β0為截距項(xiàng);β1和β2為CP和IS兩個(gè)解釋變量相對應(yīng)的參數(shù)向量;ε為誤差項(xiàng)。

表3 變量定義表

(三)數(shù)據(jù)選取

2000年開始實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，國家在產(chǎn)業(yè)建設(shè)、重點(diǎn)項(xiàng)目等多方面的政策傾斜，西安市城市化建設(shè)上升到一個(gè)新的臺(tái)階。近10年來，西安市加強(qiáng)城中村整治、規(guī)范天然氣城市氣化工程、進(jìn)行道路和電網(wǎng)改造工程，并投入大力氣進(jìn)行污染治理。但關(guān)于大氣污染物統(tǒng)計(jì)方面一直未有確定的統(tǒng)計(jì)口徑，西安市一直并未對外公布環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，直到2003年，將NO2、SO2及固體顆粒物列入主要統(tǒng)計(jì)口徑并在網(wǎng)站上發(fā)布環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)，故將2003年作為分析的起點(diǎn)。

(四)系數(shù)計(jì)算

本文采用客觀賦權(quán)的熵值法進(jìn)行系數(shù)計(jì)算，由于信息量越大不確定性就越小，熵也就越小;信息量越小不確定性越大，熵也越大，所以本文認(rèn)為此種方法可以明確的判斷指標(biāo)的客觀性和科學(xué)性，可以通過觀測各指標(biāo)所提供的信息量多少來確定權(quán)重系數(shù)。

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。構(gòu)建城市化指數(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)與大氣污染指數(shù)相關(guān)性評(píng)價(jià)的原始數(shù)據(jù)矩陣，即(Xij)(i=1，2，…m，m 為考察年度，j=1，2，…n，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù))，Xij表示第i年的第j項(xiàng)指標(biāo)。本文采用Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行原數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，方法如下:

再采用Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化公式，

進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。其中，y為第j個(gè)指標(biāo)的均值，Sj為標(biāo)準(zhǔn)差。為避免標(biāo)準(zhǔn)化處理時(shí)個(gè)別數(shù)據(jù)出現(xiàn)負(fù)數(shù)和零，所以將數(shù)據(jù)進(jìn)行平移d，故令Uij=d+Zij，d滿足條件Zij+d＞0。得到一個(gè)改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣。(在本文中，經(jīng)計(jì)算取d=3較為合適)

(2)確定指標(biāo)的權(quán)重Wj的值。參照熵值法的計(jì)算步驟u，其權(quán)重計(jì)算方法為:

(Hj為j項(xiàng)指標(biāo)的熵值)并有0≤Hj≤1，Hj越小，則指標(biāo)的權(quán)重就越大為第 j項(xiàng)指標(biāo)下第i年度指標(biāo)值的比重)，經(jīng)計(jì)算得到模型中各個(gè)變量的權(quán)重值如表4所示:

表4 各指標(biāo)的權(quán)重值

(五)確定綜合指數(shù)

應(yīng)用人口城市化率、人均 GDP、房地產(chǎn)投資額和人均房屋面積這4項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建代表2003-2012年西安市城市化程度的綜合指數(shù)X，其計(jì)算公式為:

同樣應(yīng)用大氣中二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物和空氣優(yōu)良天數(shù)4項(xiàng)指標(biāo)，構(gòu)建代表12003-2012年西安市大氣環(huán)境污染狀況的綜合指數(shù)Y，其計(jì)算公式為:

兩個(gè)函數(shù)式中:Wj為各指標(biāo)權(quán)重，Uj與 Ej均為經(jīng)過改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。根據(jù)此公式，可計(jì)算出西安市2003-2012年中歷年綜合指數(shù)，并繪制十年來城市化水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與大氣污染水平綜合評(píng)價(jià)趨勢圖(見圖5)。

圖5 城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與大氣污染標(biāo)準(zhǔn)化趨勢圖

從圖5可以看出，隨著時(shí)間推移，西安市城市化綜合指數(shù)呈現(xiàn)向上增長趨勢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)略有波動(dòng)，同時(shí)西安市大氣環(huán)境污染綜合指數(shù)基本擬合出倒“U”型變化趨勢，

(六)相關(guān)性分析

由于模型估計(jì)有可能存在多重共線性，因此本文對各個(gè)指標(biāo)之間進(jìn)行了相關(guān)性檢驗(yàn)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化與大氣污染呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)較大，城市化水平與大氣污染呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)較小，可見影響作用不大。經(jīng)過格蘭杰因果檢驗(yàn)，城市化水平CP以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)IS都與大氣污染AP呈現(xiàn)單向格蘭杰因果關(guān)系，說明本文的計(jì)量關(guān)系模型是成立的。通過Eviews軟件處理數(shù)據(jù)得到相關(guān)系數(shù)表如表5所示。

表5 各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)

(七)計(jì)量結(jié)果

利用 Eviews軟件分析處理各數(shù)據(jù)，按照公式(1)所示計(jì)量模型擬合方程如下:

AP=0.048242 －0.11296CP+0.207578IS+ ε

研究結(jié)果表明:(1)城市化指標(biāo)與廢氣污染呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，影響系數(shù)為-0.11296，表明城市化進(jìn)程的推進(jìn)并未對西安市的大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，反而因?yàn)榻┠陮ξ廴经h(huán)境的嚴(yán)肅治理和高度關(guān)注，從某種程度上說使得整體大氣污染有所緩和。(2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與大氣污染呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，影響系數(shù)為0.207578這表明當(dāng)前正在推行的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加劇了廢氣污染程度，證明西安市的產(chǎn)業(yè)升級(jí)并未能對廢氣污染起到正向的影響作用。表明西安市節(jié)能和低碳環(huán)保措施現(xiàn)階段尚未發(fā)揮相應(yīng)的作用，仍需大力加強(qiáng)和不斷努力維護(hù)。

針對本文假設(shè):城市化率提升與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對大氣污染起到正向推動(dòng)作用。通過上述統(tǒng)計(jì)分析和檢驗(yàn)，印證了城市化率的提升對于大氣污染有正向推動(dòng)作用，不過影響不大;而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和調(diào)整并未對大氣污染起到正向促進(jìn)作用。否定了前文的理論假設(shè)。

(八)分析與結(jié)論

首先，西安城市化發(fā)展迅速。西安市的人口城市化水平從1952年的22.8%上升到1978年的32.1%，再到2001年的42.1%，及至2012年的49.25%，有了翻天覆地的變化。本文應(yīng)用人口城市化率、經(jīng)濟(jì)城市化度、人文城市化度計(jì)算城市化綜合指數(shù)，大致描繪了線性變化的城市化趨勢。通過圖3分析可以看出，2003-2012年西安市大氣中NO2、SO2和可吸入顆粒物的綜合指數(shù)水平呈現(xiàn)較大波動(dòng)，但主要污染物質(zhì)以可吸入顆粒物為主，大氣環(huán)境污染綜合指數(shù)呈現(xiàn)倒“U”型變化趨勢。10年來，可吸入顆粒物和SO2控制較為得力，有了輕微下降趨勢。

第二，觀察圖5曲線，可發(fā)現(xiàn)西安市城市化水平指數(shù)CP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指數(shù)IS都呈現(xiàn)增長態(tài)勢。其中，CP曲線上升勢頭強(qiáng)勁，斜率較大，IS曲線則表現(xiàn)為波動(dòng)上升。從總體分析，IS指數(shù)值在2005、2006以及2009年三年都略高于CP指數(shù)值，2008年以及2010年間CP指數(shù)值超越IS指數(shù)值，但基本上保持同步發(fā)展。

第三，西安市城市化與大氣污染之間的關(guān)系比較特殊。通過構(gòu)建模型并分析發(fā)現(xiàn)，西安城市化與大氣環(huán)境污染之間的關(guān)系擬合曲線呈現(xiàn)出一種特殊“N”型結(jié)構(gòu)。伴隨著生態(tài)城市化的推進(jìn)，城市化的加速發(fā)展并沒有對大氣污染產(chǎn)生惡性影響，反而在一定程度上緩和了大氣污染程度，出現(xiàn)了良性影響。

第四，應(yīng)用模型計(jì)算數(shù)據(jù)的時(shí)候未涉及2013年以后數(shù)據(jù)。由于近兩年來大氣污染情況急轉(zhuǎn)直下，空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)驟減，PM10與 PM2.5污染日益抬頭。但大的政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境沒有發(fā)生變化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也沒有大的調(diào)整，政策路線也沒有明顯變動(dòng)。大氣污染狀況為何會(huì)出現(xiàn)巨大波動(dòng)?下文從城市擴(kuò)張，居民生活和行為模式轉(zhuǎn)變的角度，從細(xì)處剖析西安市近兩年來嚴(yán)重霧霾、揚(yáng)塵、酸雨以及晴天少見產(chǎn)生的原因。

四、西安市大氣污染的原因淺析

(一)能源結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)的影響

據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市大氣降塵的主要來源有四種:燃煤、風(fēng)沙揚(yáng)塵、汽車尾氣和建材[10]，其中燃煤貢獻(xiàn)率最大，本文認(rèn)為是由于西安市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城市經(jīng)濟(jì)粗放增長模式所導(dǎo)致。而西安市的國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)的數(shù)據(jù)也恰好印證了這一點(diǎn)。2013年西安市全年規(guī)模以上工業(yè)中，專用設(shè)備制造業(yè)的工業(yè)增加值較上年同比增長14.1%，汽車制造業(yè)增長20.7%，鐵路、船舶、航空等運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)增長13.2%，六大高耗能行業(yè)增長16.3%。

“十五”期間西安市產(chǎn)生的工業(yè)廢氣主要來源是燃煤，電力、熱力生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)大量消耗燃煤。近些年來各行業(yè)能耗狀況都有所好轉(zhuǎn)，西安市自2005年起單位 GDP能耗有下降趨勢，但一、二、三產(chǎn)業(yè)的耗電量都有所上升，2012年末，全市能源消費(fèi)合計(jì)9913115噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中原煤7512882噸，天然氣16883萬立方米，原油2174699噸，電力686064萬千瓦時(shí)，熱力11944800百萬千焦。石油加工、煉焦和燃料加工業(yè)消耗了所有原油;電力熱力生產(chǎn)加工業(yè)消耗了5842408噸原煤，造紙、非金屬礦物制品業(yè)、運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)占據(jù)原煤消耗的較大份額;天然氣主要消耗于黑色金屬冶煉、壓延加工業(yè)，汽車制造業(yè)和機(jī)械制造業(yè)。以上這些行業(yè)(含六大高耗能行業(yè))的綜合能源消費(fèi)量占西安市規(guī)模以上工業(yè)綜合能耗的大部分比重。對比西安市的大氣污染物排放結(jié)構(gòu)，2012年西安市SO2年平均濃度為0.04毫克/標(biāo)立方米，較上年有所下降;NO2年平均濃度為0.042毫克/標(biāo)立方米，同比略微上升;PM10年平均濃度為0.118毫克/標(biāo)立方米，與上年基本持平。但2013年各項(xiàng)指標(biāo)在不同程度上都有所上升，SO2年平均濃度為0.046豪克/標(biāo)立方米，較上年而言大幅上升15%;NO2年平均濃度為0.057毫克/標(biāo)立方米，同比升量高達(dá)35.7%;PM10年平均濃度為0.19毫克/標(biāo)立方米，上升幅度超過達(dá)60%?？諝赓|(zhì)量良好天數(shù)僅為138天，不足2012年306天的一半。同時(shí)對比表2數(shù)據(jù)，可見西安市近兩年的主要大氣污染物為可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物，而產(chǎn)生顆粒物的重要來源便是燃煤。綜合分析上述數(shù)據(jù)，可推斷出西安市以煤為主的能源消耗結(jié)構(gòu)仍是造成大氣污染的主要原因。

(二)機(jī)動(dòng)車尾氣排放

隨著城市居民對服務(wù)業(yè)的要求越來越高，城市中第三產(chǎn)業(yè)蓬勃開展，旅游業(yè)、娛樂行業(yè)、餐飲業(yè)等商貿(mào)行業(yè)異常火爆，對城市交通路軌和基礎(chǔ)設(shè)施的壓力不斷增加。同時(shí)，2013年末的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，西安市機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)186.21萬輛，較年增2010長了近1倍，年增速近15%。其中私人汽車保有量141.24萬輛，同比增長20.3%(見圖6)。眾多機(jī)動(dòng)車所排放的汽車尾氣就成為城市大氣污染的重要貢獻(xiàn)者。機(jī)動(dòng)車尾氣成分中主要含有:CO、SO2、CH4、NXOX等常見大氣污染物和一些復(fù)合煙塵微粒(含重金屬化合物、鉛化合物、油霧等)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每天每千輛汽車排出CO約3噸，CXHX約0.2-0.4噸，CXOX約0.05-0.15 噸[11]。對比圖 6 機(jī)動(dòng)車增速數(shù)據(jù)，可知近兩年來機(jī)動(dòng)車尾氣排量的激增已形成定勢，汽車尾氣已成為煤煙外的第二大污染源。

尾氣對大氣污染的作用具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一，機(jī)動(dòng)車數(shù)量激增導(dǎo)致尾氣排放量不斷增大。圖6顯示了近五年來西安市的機(jī)動(dòng)車保有量已接近200萬輛，年均增速達(dá)15%，如果以北京市人均占有機(jī)動(dòng)車的數(shù)量為估算標(biāo)準(zhǔn)，則西安市機(jī)動(dòng)車保有量還會(huì)有較大上升空間。第二，低速或怠速行駛易引起尾氣超標(biāo)排放。目前城區(qū)規(guī)劃道路建成不足，車多路少，導(dǎo)致車輛堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重;公共交通設(shè)施承載力不足，公共汽車和出租車也在城區(qū)內(nèi)只能低速或怠速行駛。這樣的行駛狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致車輛尾氣排放指數(shù)升高，CXHX的排放量是正常車速時(shí)的1.55倍，CO排放量是正常車速1.9倍。第三，使用燃油質(zhì)量不佳導(dǎo)致燃燒不充分，使得尾氣污染情況惡化。受價(jià)格因素影響，眾多消費(fèi)者選擇使用標(biāo)號(hào)不足的汽油，導(dǎo)致燃油效率降低。第四，尾氣凈化裝置安裝不到位。由于我國機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)較低，整體技術(shù)水平處于低端狀態(tài)，大部分國產(chǎn)低端車型和家用經(jīng)濟(jì)型轎車都沒安裝尾氣凈化裝置[12]。

(三)城市擴(kuò)張與城市建設(shè)的影響

西安市30年來人口呈幾何級(jí)數(shù)擴(kuò)張，1980年戶籍總?cè)丝跒?11.9萬人，1990年總?cè)丝跒?08.9萬人，2000年達(dá)到 688萬人，2010年為781.67萬人，2013年末戶籍總?cè)丝谶_(dá)到806.93萬人(見圖1)。與此同時(shí)，城市規(guī)劃面積和建成區(qū)面積也在不斷擴(kuò)張(見圖3)，1993年市區(qū)面積為1066km2，建成區(qū)為148km2;1999年市區(qū)面積為1964 km2，建成區(qū)為162 km2;到2013年，市區(qū)面積為3582 km2，建成區(qū)為375 km2，城市面積整體擴(kuò)張明顯。同時(shí)西安市繁華核心區(qū)人口密度調(diào)整后為1600人/km2，人均占有面積嚴(yán)重不足。為解決城市新增遷移和流動(dòng)人口的安居問題，為增大城市資源的承載力，近些年來西安市不斷進(jìn)行道路翻修擴(kuò)建，安居房建造，城市綠地廣場等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。另外，大規(guī)模的拆遷活動(dòng)、城中村改造活動(dòng)以及新園區(qū)建設(shè)活動(dòng)也同時(shí)開展。這些施工改建、拉運(yùn)遺撒等產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵和垃圾焚燒煙霧，也為西安城市大氣污染貢獻(xiàn)了相當(dāng)比例。

圖6 2010-2013年西安市機(jī)動(dòng)車和私人汽車保有量及增速

五、結(jié)論與建議

綜上，西安市城市化發(fā)展必須以可持續(xù)發(fā)展為前提，從政策、經(jīng)濟(jì)等層面，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)環(huán)境與城市化的協(xié)調(diào)發(fā)展，增加城市承載力，維護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展。在具體的執(zhí)行過程中，要合理布局，走集中式的城市化道路;要科學(xué)利用資源，發(fā)展低碳、環(huán)保及創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)大氣區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控污染防治體制的建立，并加強(qiáng)監(jiān)管力度。

最后，針對西安市目前城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和大氣污染現(xiàn)狀，本文有針對性的提出一些對策和建議。第一，政府可以利用市場約束加強(qiáng)的機(jī)遇，嚴(yán)格環(huán)境能耗標(biāo)準(zhǔn)，淘汰落后生產(chǎn)設(shè)備，依法關(guān)閉污染生態(tài)環(huán)境的落后企業(yè)，同時(shí)發(fā)展節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)，推廣“資源利用高效，生態(tài)環(huán)境友好”的增長方式。對于鋼鐵、水泥、造紙等傳統(tǒng)重化工業(yè)，可優(yōu)化其內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，革新技術(shù)水平。培育高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)服務(wù)業(yè)，以信息化促進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化。第二，完善城市大氣污染聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制;對主要污染物顆粒開展多種協(xié)同控制，同時(shí)結(jié)合西安市各重點(diǎn)區(qū)域排放特點(diǎn)和排放水平，嚴(yán)格規(guī)定區(qū)域主要大氣污染物排放限值;深化總量控制制度。第三，鼓勵(lì)并組織研發(fā)能源節(jié)約和替代技術(shù)、能量充分利用技術(shù)、“零”排放技術(shù)、廢氣回收處理技術(shù)，特別是降低再利用成本的技術(shù)。第四，應(yīng)當(dāng)發(fā)展方便快捷的公共交通系統(tǒng)，構(gòu)成自行車、電瓶車、公共汽車、出租車、地鐵和行人和諧并存的立體交通道路體系。并限制私家車出行，制定嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)監(jiān)管力度。

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