基于環(huán)境庫茨涅茲理論的蘭州市環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展能力評價

王蓉

(蘭州理工大學(xué)科技處，甘肅 蘭州730000)

基于環(huán)境庫茨涅茲理論的蘭州市環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展能力評價

王蓉

(蘭州理工大學(xué)科技處，甘肅 蘭州730000)

自2010年蘭州市被科技部確定為全國首批國家創(chuàng)新型試點城市以來，城市建設(shè)不斷完善。城市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀況相互作用的研究方興未艾，經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的復(fù)雜性要求科學(xué)、客觀評價城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)，以便科學(xué)地指導(dǎo)城市建設(shè)和環(huán)境管理。首先，基于社會-經(jīng)濟-自然環(huán)境建立生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系，對2008-2014年間蘭州市的生態(tài)環(huán)境建設(shè)進行了綜合評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境指數(shù)呈逐年上升趨勢；其次，分析了三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；最后，對選取的可吸入顆粒物濃度和人均地區(qū)生產(chǎn)總值作為模型指標(biāo)進行環(huán)境庫茲涅茨曲線模擬，發(fā)現(xiàn)隨著人均地區(qū)生產(chǎn)總值增長，可吸入顆粒物濃度呈現(xiàn)逐步下降的趨勢。

生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系；三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；環(huán)境庫茲涅茨曲線；蘭州市

城市數(shù)量與規(guī)模的爆發(fā)式增長，造成了城市自然環(huán)境的惡化、生態(tài)功能低下。城市生態(tài)環(huán)境的污染，已經(jīng)明顯的影響著我國城市的健康可持續(xù)發(fā)展[1]。在過去的發(fā)展階段，注重經(jīng)濟發(fā)展的同時沒有與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，事實證明先發(fā)展后治理的路徑是無益于當(dāng)前的發(fā)展情況。當(dāng)前，低碳、環(huán)保、生態(tài)已成為城市文明的主題，“十二五”規(guī)劃提出的“生態(tài)文明”和十八大提出的“美麗中國”要求，說明我國已經(jīng)開始發(fā)現(xiàn)環(huán)境保護的重要性。一個美好的城市生態(tài)一定是良好的，有學(xué)者從城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價信息系統(tǒng)[2]，城市生態(tài)化程度[3]，衡量生態(tài)城市各子系統(tǒng)的狀態(tài)[4]等方面探討城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；也有學(xué)者從生物多樣性保護角度[5]提出城市生態(tài)環(huán)境評價，還有學(xué)者在流域基礎(chǔ)上探討環(huán)境對社會經(jīng)濟的影響[6]。城市生態(tài)建設(shè)與城市經(jīng)濟競爭力作為人與自然發(fā)展復(fù)合系統(tǒng)中的兩個重要子系統(tǒng)，它們相互作用、相互影響，共同促進城市的健康、快速及和諧發(fā)展[7]，已有以流域為單元開展社會經(jīng)濟發(fā)展與水環(huán)境變化相互作用的研究[8]，而關(guān)于城市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境狀況相互作用的研究方興未艾。隨著習(xí)近平總書記在巴黎氣候大會開幕式中指出中國把應(yīng)對氣候變化融入國家經(jīng)濟社會發(fā)展中長期規(guī)劃，以及蘭州在本次大會榮獲“今日變革進步獎”，讓各界目光“吸睛”于“蘭州藍”，此時對蘭州市生態(tài)環(huán)境指數(shù)和經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r之間關(guān)系的研究顯得尤為重要。

本研究以蘭州市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和社會經(jīng)濟發(fā)展之間的相互作用為研究目的，首先建立生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系，對蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)進行評價；進而選取可吸入顆粒物濃度和人均國民生產(chǎn)總值作為模型指標(biāo)進行環(huán)境庫茲涅茨曲線模擬，定量分析了2008-2014年間蘭州市生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展之間的相互關(guān)系。本研究對城市建設(shè)和環(huán)境管理具有指向性作用，對城市健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 城市生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系

1.1 構(gòu)建生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系

城市生態(tài)環(huán)境是一個復(fù)合系統(tǒng)，其核心在于社會-經(jīng)濟-自然環(huán)境系統(tǒng)中各組分的和諧進步。因此，考慮到城市生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性，基于科學(xué)性、綜合性、簡明普適性、數(shù)據(jù)可獲取性、可持續(xù)性及動態(tài)性原則，并比較已有的研究成果[9～11]，選擇城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中最關(guān)鍵、最核心的指標(biāo)，構(gòu)建蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系，見表1。指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《甘肅發(fā)展年鑒》及《蘭州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》等。

表1 蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系

1.2 確定指標(biāo)權(quán)重

采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重。對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理解決量綱統(tǒng)一的問題；對數(shù)值越大越好的正向指標(biāo)根據(jù)式（1）、對數(shù)值越小越好的負向指標(biāo)根據(jù)式（2）進行處理。

熵是系統(tǒng)無序程度的一個度量，熵值越小，系統(tǒng)無序度越小，故可用信息熵評價所獲系統(tǒng)信息的有序度及其效用。利用熵值法估算指標(biāo)的權(quán)重，其本質(zhì)是利用指標(biāo)信息的價值系數(shù)來計算，價值系數(shù)越高，對評價的重要性就越大。蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系各指標(biāo)權(quán)重見表2。

表2 指標(biāo)權(quán)重的計算結(jié)果

2 環(huán)境庫茲涅茨曲線模擬方法

環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）的基本涵義為：在經(jīng)濟發(fā)展的最初階段，由于人口的增長，工業(yè)技術(shù)的落后，資源的無序開發(fā)，造成了環(huán)境污染的急速加劇，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，以科技進步為標(biāo)志的產(chǎn)業(yè)發(fā)展對經(jīng)濟的貢獻作用越來越突出，人們控制環(huán)境污染的意識、能力和投入逐漸提高，污染物排放逐步趨緩。

本研究將選取可吸入顆粒物濃度與人均地區(qū)生產(chǎn)總值數(shù)值進行環(huán)境庫茲涅茨曲線擬合，分析城市環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 蘭州市生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)

2008-2014年間，蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境指數(shù)不斷提高，2008年生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)為0.247，2010年達到0.358，增長了45.08%，指數(shù)向上趨勢較好。隨著創(chuàng)新型試點城市的建設(shè)，城市生態(tài)環(huán)境指數(shù)快速上升，2013年時達到0.733（表3），增長了104.41%；指數(shù)在2014年有所下降，為0.686。

表3 2006-2014年蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)

評價指標(biāo)體系各二級指標(biāo)計算結(jié)果如圖1a所示，各評價指標(biāo)變化差異較大。2008-2014年，自然資源指數(shù)呈線性增長 （R2=0.5272）， 增幅達154.27%。環(huán)境質(zhì)量對指標(biāo)體系的影響最大（權(quán)重為0.522），其變化呈線性增長（R2=0.9248）趨勢，增幅達669.61%，尤其在2011-2014年間增長最為明顯。說明在創(chuàng)新型城市建設(shè)期間，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境也越來越得到重視。受GDP增長率的不穩(wěn)增長，社會經(jīng)濟指數(shù)線性增長趨勢不明顯 （R2= 0.1808），其中2011年為一個明顯的增長峰。總體來看，自然資源、環(huán)境質(zhì)量、社會經(jīng)濟三項二級指標(biāo)中，環(huán)境質(zhì)量的實現(xiàn)程度最好，隨著蘭州市堅持不懈在南北兩山營造綠色林帶以及采取一系列措施[13]，有效改善了城市周邊生態(tài)環(huán)境。城市生產(chǎn)布局趨于合理，城市生態(tài)環(huán)境趨于優(yōu)良，城市生態(tài)系統(tǒng)自維持能力不斷加強。另外，如圖1b所示，2008-2014年間，生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)與人均國民生產(chǎn)總值呈正相關(guān)性，2014年人均國民生產(chǎn)總值達5.22萬元，是2010年的1.72倍，表明隨著蘭州國家創(chuàng)新型試點城市的建設(shè)，生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟增長較快，蘭州市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖1a 各二級指標(biāo)指數(shù)動態(tài)變化圖；b 蘭州市人均國民生產(chǎn)總值與生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)關(guān)系

3.2 產(chǎn)值情況

3.2.1 GDP發(fā)展變化情況

2006年至2014年，蘭州市經(jīng)濟高速增長。國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）年均增長速率為14.71%；2014年生產(chǎn)總值達1913.5億元，是2006年的3.0倍，人均生產(chǎn)總值是2006年的2.67倍。三次產(chǎn)業(yè)方面，2014年生產(chǎn)總值分別是2006年的2.36、2.86、3.17倍。說明蘭州市在發(fā)展過程中，三產(chǎn)增長速度較快（如圖2所示）。

圖2 蘭州國家創(chuàng)新型試點城市2006-2014年產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值

3.2.2 蘭州市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變情況

對蘭州市國民經(jīng)濟三次產(chǎn)業(yè)比重變化的觀察發(fā)現(xiàn)，第一產(chǎn)業(yè)的演進可用直線進行擬合，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的演進在近年來與前期呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，則采用二次方程對其進行擬合。

圖3 蘭州市第一產(chǎn)業(yè)比重演變圖

圖4 蘭州市第二產(chǎn)業(yè)比重演變圖

圖5 蘭州市第三產(chǎn)業(yè)比重演變圖

如圖3，4，5所示，蘭州市第一產(chǎn)業(yè)比重呈緩慢下降并保持相對穩(wěn)定的趨勢。第二產(chǎn)業(yè)在“十一五”期間呈波動式上升狀態(tài)，“十二五”期間呈下降狀態(tài)。說明蘭州市意識到工業(yè)為代表的第二產(chǎn)業(yè)給環(huán)境帶來較大的污染，政府加強了對第二產(chǎn)業(yè)的監(jiān)督和管理，限制了第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第三產(chǎn)業(yè)比重“十一五”期間呈波動式下降狀態(tài)，蘭州國家創(chuàng)新型試點城市建設(shè)期間一路以較快勢頭發(fā)展，呈現(xiàn)快速增長狀態(tài)，其所占比重增加值領(lǐng)先于第一、二產(chǎn)業(yè)?！笆濉遍_局以來，蘭州市致力于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。經(jīng)過四年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，2014年第三產(chǎn)業(yè)比重達到53.86%，其中戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)增加值達153億元，占全市規(guī)模以上工業(yè)增加值的27%。三次產(chǎn)業(yè)的演變趨勢基本符合庫茲涅茨提出的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，第二產(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟的比重經(jīng)歷了由上升到下降的倒U型變化。

3.3 環(huán)境庫茲涅茨曲線模擬

考慮到蘭州市的現(xiàn)實情況以及韓君[12]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)工業(yè)粉塵、煙塵排放量估計的環(huán)境庫茲涅茨曲線穩(wěn)定性相對較好等原因，選用可吸入顆粒物濃度值作為環(huán)境指標(biāo)，經(jīng)濟增長指標(biāo)用人均GDP表示，對環(huán)境與經(jīng)濟增長間的關(guān)系進行EKC曲線模擬，得到可吸入顆粒物與人均GDP之間的擬合方程。如圖6所示，蘭州市人均收入與環(huán)境污染間存在環(huán)境庫茲涅茨曲線的倒U關(guān)系，但不是典型EKC曲線倒U型特征。隨著人均GDP的持續(xù)提高，可吸入顆粒物濃度降低，污染隨著收入的增加減少。

圖6 蘭州市可吸入顆粒物濃度與人均GDP關(guān)系

擬合結(jié)果表明：可吸入顆粒物濃度隨著人均GDP增長，總體呈先上升，再下降的狀態(tài)，經(jīng)歷上升、下降、再上升、再下降的階段。隨著人均GDP增長，吸入顆粒物濃度呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，但下降趨勢不大。結(jié)合蘭州市空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合分析原因，可吸入顆粒物濃度一直都是蘭州市環(huán)境空氣的首要污染物，且其污染成因復(fù)雜，根據(jù)高鴻欣等的研究結(jié)果[13]，其35.38%來自于燃煤，33.49%來自于揚塵，18.26%來自于燃油和工業(yè)污染，12.84%來自于建材及其他，并且受到自然環(huán)境條件制約明顯，為多種因素相互作用的共同結(jié)果。因此，治理可吸入顆粒物污染是蘭州市環(huán)境空氣質(zhì)量改善的關(guān)鍵所在。另一方面，社會經(jīng)濟發(fā)展帶動了技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，資源利用率提高，減少了生產(chǎn)污染；工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境影響較大，服務(wù)業(yè)對環(huán)境影響較小，在服務(wù)業(yè)占比不斷提高的過程中，環(huán)境污染便會逐漸減少，環(huán)境質(zhì)量隨之改善，環(huán)境壓力和經(jīng)濟增長間出現(xiàn)分離，兩者進入環(huán)境庫茲涅茨曲線的雙贏局面。

4 結(jié)論與討論

1）蘭州國家創(chuàng)新型試點城市生態(tài)環(huán)境指數(shù)呈逐年上升趨勢。開展城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價，明確城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，可為城市規(guī)劃的制定、城市的未來發(fā)展和城市生態(tài)環(huán)境管理提供重要基礎(chǔ)；可為城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善、城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量治理措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)本研究結(jié)果，蘭州市生態(tài)環(huán)境指數(shù)在逐年提升，尤其在創(chuàng)新型城市建設(shè)期間增長更快，但為了防止反彈，要保持現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境管理強度，大力推進節(jié)能減排政策的實施，嚴格控制城市機動車尾氣排放量[14]。

2）蘭州市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護，一方面要通過采用措施提高GDP增長率等經(jīng)濟指標(biāo)實現(xiàn)發(fā)展力水平的改善，另一方面通過增加建成區(qū)綠化覆蓋率等環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)促進生態(tài)環(huán)境指數(shù)的提高；通過探索生態(tài)建設(shè)與產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展模式，提高資源利用效率，不以犧牲生態(tài)環(huán)境換取一時發(fā)展；建立城市經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)同機制，促進城市生存空間向更有序、更穩(wěn)定的方向發(fā)展；增加生態(tài)環(huán)境保護的投入，引進國外先進環(huán)境技術(shù)，培育環(huán)境自我更新率，提高資源利用與污染處理效率，進一步加強生態(tài)環(huán)境保護的宣傳，實現(xiàn)人和自然的和諧共生。

3）三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐年優(yōu)化。經(jīng)濟增長不僅包含經(jīng)濟總量的增加，還包含經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、優(yōu)化和升級[15]，Kuznets通過對經(jīng)濟增長的研究認為經(jīng)濟增長的10%是由產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動造成的[16]。我國第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展更多的是附屬于城市化進程，這就是說，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要更多的以第二產(chǎn)業(yè)的不斷完善作為基礎(chǔ)[17]。從研究結(jié)果可以看出，目前，蘭州市第一產(chǎn)業(yè)比重呈緩慢下降并保持相對穩(wěn)定的趨勢，第二產(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟的比重經(jīng)歷了由上升到下降的倒U型變化，第三產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟貢獻度已經(jīng)超過第二產(chǎn)業(yè)，三次產(chǎn)業(yè)符合“三-二-一”的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，帶來了更多的經(jīng)濟增長。

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