我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化與地區(qū)差異分析

呂雄鷹

(湖南商學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院，長(zhǎng)沙410079)

0 引言

目前中國(guó)整體的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是提高了還是降低了？中國(guó)各地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平又是如何變化？地區(qū)間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化是一致的，還是存在明顯差異？對(duì)于以上問(wèn)題的分析，不僅能夠讓我們了解我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)狀況，還能為全面理解我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化過(guò)程提供一個(gè)新的視角。

本文從經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型(Pressure-State-Response，簡(jiǎn)稱(chēng)PSR)出發(fā)，構(gòu)建一個(gè)包含16個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系，并采用主成分分析法對(duì)我國(guó)以及各地區(qū)1997～2010年間的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平進(jìn)行測(cè)算并做出分析。

1 我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系構(gòu)建

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不是一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)境指標(biāo)，而是一系列因素的綜合反映，測(cè)度生態(tài)環(huán)境質(zhì)量必須是多方面、多指標(biāo)所構(gòu)成的一個(gè)指標(biāo)體系。目前，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系的框架比較多，其中，壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型是研究環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題常用模型之一。20世紀(jì)70年代，加拿大統(tǒng)計(jì)學(xué)家David Rapport和Tony Friend提出壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型，并用于生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)問(wèn)題的分析。隨后，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)將其發(fā)展，并用于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題的研究。壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型采用“原因—效應(yīng)—響應(yīng)”的思路，體現(xiàn)了人類(lèi)與生態(tài)環(huán)境間的相互作用關(guān)系，從而更好地對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量這一復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型能夠較全面地衡量一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平。依據(jù)壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型，我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系應(yīng)該包含3個(gè)二級(jí)指標(biāo)，即生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指標(biāo)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指標(biāo)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)指標(biāo)。其中，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指標(biāo)用來(lái)說(shuō)明人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)與產(chǎn)生的潛在負(fù)向影響；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指標(biāo)用來(lái)說(shuō)明在壓力下自然資源和生態(tài)系統(tǒng)要素的變化狀態(tài)；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)指標(biāo)則用來(lái)說(shuō)明面對(duì)環(huán)境壓力時(shí)人類(lèi)處理環(huán)境問(wèn)題的能力與采取的措施（韓峰，玉琢卓，2010）。依據(jù)我國(guó)全國(guó)層面和區(qū)域?qū)用嬉延械慕y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本文選取人均工業(yè)廢氣排放量(噸/人)、人均工業(yè)廢水排放量(億標(biāo)立方米/萬(wàn)人)、人均工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量(噸/人)、人口密度(人/平方公里)、人均生活用水(噸/人)、化肥施用強(qiáng)度(%)、人均工業(yè)二氧化硫排放量(噸/人)等7個(gè)指標(biāo)作為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指標(biāo)；選取森林覆蓋率(%)、萬(wàn)人擁有廁所(座)、人均水資源擁有量(立方米/人)、自然保護(hù)區(qū)占轄區(qū)比重(%)、人均公共綠地面積(平方米/人)等5個(gè)指標(biāo)作為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指標(biāo)；選取工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率(%)、工業(yè)廢氣處理率(%)、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率(%)、工業(yè)三廢綜合利用產(chǎn)值(萬(wàn)元)等4個(gè)指標(biāo)作為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)指標(biāo)，見(jiàn)表1。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與測(cè)算方法選擇

本文選擇1997～2013年我國(guó)30個(gè)省份、自治區(qū)和直轄市（不包括西藏）省際面板數(shù)據(jù)以及全國(guó)層面的數(shù)據(jù)，個(gè)別缺失數(shù)據(jù)采用上下年均值估測(cè)得出。全文共包括三大類(lèi)指標(biāo)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指標(biāo)有7個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指標(biāo)有5基礎(chǔ)指標(biāo)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)指標(biāo)有4個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)，一共16個(gè)指標(biāo)。

（1）生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指標(biāo)。人均工業(yè)廢氣排放量、人均工業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)生量、人均工業(yè)二氧化硫排放量通過(guò)當(dāng)期總量除以當(dāng)期期末口總數(shù)計(jì)算獲得，原始數(shù)據(jù)來(lái)源于歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒與歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》?；适┯脻舛鹊扔诨适┯昧砍杂行Ц孛娣e，化肥施用量與有效耕地面積數(shù)據(jù)來(lái)源歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。人口密度等于區(qū)域人口總數(shù)除以行政區(qū)域面積，原始數(shù)據(jù)來(lái)源歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。人均日生活用水?dāng)?shù)據(jù)直接自歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

表1 我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系

（2）生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指標(biāo)。森林覆蓋率、人均公共綠地面積、自然保護(hù)區(qū)占轄區(qū)比重、萬(wàn)人擁有廁所等數(shù)據(jù)來(lái)源各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。人均水資源擁有量等于水資源總量除以人口總數(shù)，其中，全國(guó)水資源總量1997～1999年數(shù)據(jù)參照國(guó)家水利部1997、1998、1999年水資源公報(bào)，2000～2013年數(shù)據(jù)來(lái)自于歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，各省市水資源總量1997～2003年數(shù)據(jù)來(lái)源于歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒。

（3）生態(tài)環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)指標(biāo)。工業(yè)廢氣處理率、工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、工業(yè)三廢綜合利用產(chǎn)值等數(shù)據(jù)來(lái)源歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

目前，在測(cè)算環(huán)境類(lèi)綜合指數(shù)中，主成分分析法是非常普遍和常用的一種方法。因此，本文也采用主成分分析法來(lái)測(cè)算我國(guó)全國(guó)層面和區(qū)域?qū)用嫔鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)。

在進(jìn)行主成分分析時(shí)，如果指標(biāo)系統(tǒng)中各子指標(biāo)變化方向與系統(tǒng)的總體方向存在差異，即有些指標(biāo)是體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的正向發(fā)展，而有些指標(biāo)則體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量負(fù)向發(fā)展，如果不對(duì)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)處理，就不能判定最終生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指標(biāo)數(shù)值增大是反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提高，還是降低。因此，這需要采用一定的方法對(duì)部分子指標(biāo)進(jìn)行處理。本文參考鈔小靜等(2011)的處理方法，對(duì)表1中所有逆指標(biāo)均進(jìn)行倒數(shù)化處理，從而使所有指標(biāo)對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的作用力都是一樣的。另外，各指數(shù)量綱不同可能會(huì)帶來(lái)變量取值分散的影響，若直接采用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析還會(huì)造成主成分向較大方差或較大數(shù)量級(jí)指標(biāo)偏倚，因此做主分成分析前還對(duì)各指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3 我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)的測(cè)算與分析

3.1 各級(jí)指數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征

主成分分析的基本思想就是降維，從眾多的原始變量中合成少數(shù)的主變量，用主變量替代原始變量。各主成分的權(quán)數(shù)（貢獻(xiàn)率）能科學(xué)客觀的對(duì)多變量進(jìn)行綜合分析，可以代表研究事物的特征。主成分分析基本步驟是：首先，將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；接著，求出相關(guān)系數(shù)矩陣、特征根、特征向量和貢獻(xiàn)率等；其次，依據(jù)相關(guān)原則提取主成分因子(一般選取前m個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率超過(guò)85%的指標(biāo)定義為主成分)；第三，計(jì)算主成分；最后依據(jù)主成分的相應(yīng)權(quán)重計(jì)算綜合指數(shù)。所得結(jié)果見(jiàn)表2。

表2描述了我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指數(shù)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量響應(yīng)指數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征。由表2可以發(fā)現(xiàn)，壓力指數(shù)第一成分方差貢獻(xiàn)率為78.105%，第一、二成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率91.626%；狀態(tài)指數(shù)第一成分方差貢獻(xiàn)率為72.219%，第一、二成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率88.483%。依據(jù)提取主成分因子的原則(累積貢獻(xiàn)率超過(guò)85%)，壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù)采用第一、二成分來(lái)確定相應(yīng)權(quán)重具有較強(qiáng)的合理性。同理，根據(jù)這一原則，響應(yīng)指數(shù)采用第一成分來(lái)確定相應(yīng)權(quán)重，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)采用第一、二、三成分來(lái)確定相應(yīng)權(quán)重。

表2 各級(jí)指數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征

3.2 我國(guó)全國(guó)層面生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的測(cè)度結(jié)果

根據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)：自1997年以來(lái)我國(guó)整體層面的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平基本上呈現(xiàn)下滑的態(tài)勢(shì)，其中1997～1999年這一階段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平基本保持平穩(wěn)，下滑的幅度很小，2000～2007年這8年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平處于一個(gè)快速下滑的階段，2008年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平有小幅度回升，2009年又出現(xiàn)較大幅度的下滑，而2010～2013年則基本保持平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的下滑。我國(guó)整體層面生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)這樣的變化其主要原因在于：近年來(lái)我國(guó)人均工業(yè)廢氣排放、人均工業(yè)固體廢棄物、人口密度等變量出現(xiàn)快速上升的趨勢(shì)，人均工業(yè)廢水排放、化肥施用濃度等變量也出現(xiàn)一定幅度的上漲，環(huán)境壓力很大，而且這些壓力類(lèi)基礎(chǔ)指標(biāo)在計(jì)算主成分又占有較大比重，所以最后導(dǎo)致我國(guó)整體層面生態(tài)環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)下滑趨勢(shì)。從圖1也可以看到，1997～1999年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量壓力指數(shù)變化不大，在1999年以后，該指標(biāo)呈現(xiàn)出明顯的下滑趨勢(shì)，其變化趨勢(shì)基本與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)保持一致。另外，1997～2013年我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)及響應(yīng)指數(shù)則基本呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。這表明，雖然我國(guó)在環(huán)境問(wèn)題治理方面付出了很多努力，但是效果并不十分明顯，其原因在于人們?yōu)榱松鐣?huì)發(fā)展施加給生態(tài)環(huán)境太多的壓力，最終導(dǎo)致我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平處于下滑的狀態(tài)。

圖1 我國(guó)1997～2013年我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量測(cè)算

3.3 我國(guó)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的測(cè)度結(jié)果

表3描述代表性年份我國(guó)各地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)的變化趨勢(shì)。根據(jù)表3可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)各地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)變化存在很大差異，大致呈現(xiàn)出4種不同的變化趨勢(shì)：

第一種是呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)，例如，北京、天津、重慶、四川、貴州、陜西、甘肅、青海、寧夏等9個(gè)地區(qū)，它們的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量開(kāi)始在波動(dòng)中上升，然后出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。其中，轉(zhuǎn)折點(diǎn)大概都出現(xiàn)在2007年左右，具體而言，北京、天津、重慶、四川、貴州、陜西、甘肅是在2008年后環(huán)境質(zhì)量水平開(kāi)始出現(xiàn)下滑，青海、寧夏是在2007年后環(huán)境質(zhì)量水平開(kāi)始出現(xiàn)下滑。由于2008年北京要舉辦奧運(yùn)會(huì)，因此政府非常重視北京及其周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境治理，因此在1997～2008年之間北京、天津地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量基本處于一個(gè)上升階段，而在2008年后，缺乏外界壓力和監(jiān)督，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量開(kāi)始出現(xiàn)下滑。除北京、天津兩省外，其他省份均屬于經(jīng)濟(jì)較為落后的西部地區(qū)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)，因此環(huán)境壓力并不大，所以出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量上升的趨勢(shì)。但是，近年來(lái)，隨著東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)飽和，許多工業(yè)產(chǎn)業(yè)開(kāi)始向西部轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致這些地區(qū)環(huán)境壓力增大，出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境下滑的趨勢(shì)。

第二種是呈現(xiàn)波動(dòng)中上升的變化趨勢(shì)，例如，河北、上海、福建、廣東等4個(gè)地區(qū)。其中，河北在剛開(kāi)始還出現(xiàn)略微下降的變化，2000年后才出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，目前上升幅度并不大，2013年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)保持在2.115。廣東開(kāi)始呈現(xiàn)快速上升的過(guò)程，而在2004年后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量基本保持穩(wěn)定，上海、福建則一直基本保持平穩(wěn)上升趨勢(shì)。這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)良好，社會(huì)環(huán)保意識(shí)強(qiáng)烈，環(huán)境污染防治投資力度很大，因此生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好。

第三種是呈現(xiàn)波動(dòng)中下降的變化趨勢(shì)，例如，山西、吉林、內(nèi)蒙古、新疆、遼寧、安徽、黑龍江、江西、云南、湖北、山東、湖南、河南、廣西、海南等15個(gè)地區(qū)。這些地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和污染治理方面表現(xiàn)不均衡，比如山西、內(nèi)蒙古等地區(qū)經(jīng)濟(jì)不算發(fā)達(dá)，但是作為資源大省在源源不斷向外輸送資源的同時(shí)，環(huán)境質(zhì)量也承受著巨大壓力。另外，近年來(lái)，安徽、江西、河南、湖北、湖南等一些中部地區(qū)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)快速，工業(yè)企業(yè)數(shù)量增加，工業(yè)“三廢”污染現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)下滑。

第四種是呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì)，例如，江蘇和浙江2個(gè)地區(qū)。雖然江蘇和浙江生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平目前是處于上升階段，但是其上升幅度都并不大，與1997年相比，它們的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平還是下降的。這說(shuō)明，近年來(lái)，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，江蘇和浙江已經(jīng)開(kāi)始真正重視環(huán)境問(wèn)題，加大對(duì)環(huán)境污染的治理。

表3 代表性年份我國(guó)各地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)的變化趨勢(shì)

3.4 我國(guó)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的差異

圖2 我國(guó)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的差異

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，1997～2013年σ系數(shù)波動(dòng)呈現(xiàn)出“V”型變化，1997～2003年呈下降趨勢(shì)，2004～2013年呈上升趨勢(shì)。這說(shuō)明，1997～2003年我國(guó)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差異在減小，而在2004～2013年我國(guó)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差異在增大。σ系數(shù)波動(dòng)呈現(xiàn)出“V”型變化其主要原因在于，1997～2013年我國(guó)有些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平是在提高的，例如，河北、上海、福建、廣東，還有北京、天津、重慶、四川、貴州、陜西、甘肅、青海、寧夏等地區(qū)也算是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平在整體上是有所提高的，而有一些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平是在下降的，例如，山西、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、云南、安徽、黑龍江、新疆、山東、江西、湖北、河南、廣西、湖南、海南。

4 結(jié)論

經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)雖然大幅度地提高了人們收入和生活水平，但是其背后隱藏的環(huán)境問(wèn)題也不容忽視，人們也越來(lái)越關(guān)注環(huán)境問(wèn)題。本文依據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)發(fā)展的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型，構(gòu)建一個(gè)包含16個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)體系，并運(yùn)用主成分分析法來(lái)測(cè)算我國(guó)全面層面和區(qū)域?qū)用娴纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量水平。其研究結(jié)果表明：（1）雖然我國(guó)在環(huán)境問(wèn)題治理方面付出了很多努力，但是人們?yōu)榱松鐣?huì)發(fā)展施加給生態(tài)環(huán)境太多的壓力，最終導(dǎo)致我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平處于下滑的狀態(tài)，即，1997～2013年我國(guó)全面層面的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。（2）我國(guó)地區(qū)間的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化并不相同，呈現(xiàn)4種變化趨勢(shì)，例如，先上升后下降的變化趨勢(shì)，波動(dòng)中上升的變化趨勢(shì)，波動(dòng)中下降的變化趨勢(shì)，先下降后上升的變化趨勢(shì)。（3）衡量地區(qū)間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平差異的σ系數(shù)呈現(xiàn)“V”型的變化形態(tài)，即，1997～2013年我國(guó)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差異呈現(xiàn)先下降后增大的變化趨勢(shì)。

[1]鈔小靜，任保平.中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量的時(shí)序變化與地區(qū)差異分析[J].經(jīng)濟(jì)研究,2011，(4).

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