鄭州市大氣污染指數(shù)與區(qū)域經(jīng)濟平穩(wěn)增長關(guān)系研究

摘 要：改革開放以后我國經(jīng)濟快速發(fā)展，尤其是進入到21世紀后我國經(jīng)濟發(fā)展取得了世界矚目的成績，人民的生活水平得到了明顯的提高。但是，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，其中，霧霾等大氣污染問題最為嚴重。由于大氣污染嚴重的影響著人們的健康，學(xué)者們通過反復(fù)的研究得出了經(jīng)濟增長和環(huán)境污染關(guān)系的環(huán)境庫茨涅茲曲線，該曲線能夠較好的描述出社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染之間的相關(guān)特征。但是由于我國幅員遼闊，各區(qū)域之間的資源稟賦、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境等因素差別非常顯著，因而其經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染的相關(guān)具體特征也不盡相同。然而對于幅員遼闊的我國來說，茨涅茲曲線是否適合于我國所有地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律，以及在城鎮(zhèn)化加速發(fā)展、供給側(cè)改革步伐不斷加快的大背景下各區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消耗會給其環(huán)境狀況產(chǎn)生何種影響。對于這些問題的有效解決能夠使得政府相關(guān)部門在了解到具體現(xiàn)狀的前提下制定出有效的經(jīng)濟發(fā)展策略以及相應(yīng)的宏觀調(diào)控政策具有重要的現(xiàn)實有意義。鑒于此，本文以鄭州市為例，通過對經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染之間關(guān)系的研究現(xiàn)狀進行簡要介紹的基礎(chǔ)上，通過環(huán)境庫茲涅茨曲線理論，析探討了在1996 -2015 年時間序列內(nèi)，鄭州市區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與大氣污染的曲線擬合相關(guān)性關(guān)系。希望通過本文的討論，能夠?qū)ξ覈鴧^(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境的治理研究方面具備一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：鄭州市；大氣污染；區(qū)域經(jīng)濟

基金項目：河南省政府招標課題：大氣污染防治與經(jīng)濟平穩(wěn)增長關(guān)系研究--以鄭州市為例。（編號：2017B035）。

自上世紀80年代以來以犧牲資源環(huán)境為代價的中國經(jīng)濟取得了突飛猛進的發(fā)展，尤其是進入到21世紀后，我國的生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)從量變進入到質(zhì)變階段，對人們的身心健康和生活質(zhì)量帶來了較大的威脅，環(huán)境問題已經(jīng)成為影響生的最為重要的社會問題之一。資源作為經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的紐帶，對其開發(fā)的目的、開發(fā)方式以及利用程度直接影響著二者之間能否和諧發(fā)展。我國資源開發(fā)的目的具有明顯的緊急傾向性，過于偏重“資源-產(chǎn)業(yè)-經(jīng)濟”的開發(fā)途徑，卻忽略了對資源與環(huán)境的保護，這樣就造成了經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的失衡，非常不利于區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。鄭州市作為我國人口最多的省份，也處于我國的中心地帶，黃河的中下游，是中華民族的搖籃和發(fā)祥地，也是面積較大的省份，進入到新世紀后經(jīng)濟高速發(fā)展，其城市化水平也得到了迅速的提升，然而高污染、高能耗以及低效率的粗放型經(jīng)濟增長發(fā)展，使得空氣污染成為影響其面臨的主要環(huán)境問題，而由大氣污染所導(dǎo)致的公共健康風(fēng)險和經(jīng)濟損失日益凸顯。因此，為了更好的保護鄭州市經(jīng)濟發(fā)展取得的成果，促進其資源與環(huán)境和諧發(fā)展，尋找大氣污染與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展之間的規(guī)律，制定合理的大氣污染防治目標是措施已經(jīng)迫在眉睫。

1研究現(xiàn)狀

Grossman 和 Krueger提出環(huán)境庫茲涅茨曲線，認為經(jīng)濟增長通過規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)三種方式對環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。Song以我國大部分省份為樣本對其動態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析，得出了工業(yè)污染物的排放量與國內(nèi)生產(chǎn)總值之間呈現(xiàn)出典型的庫茲涅茨假說關(guān)系，并驗證了該模型也符合一些發(fā)展中國家的某些地區(qū)。蒂茲（Dietz）和羅薩（Rosa）應(yīng)用社會統(tǒng)計分析工具提出了可拓展的隨機性環(huán)境影響評估模型（Stochastic Impacts byRe gression on Population，ffluenc and Technology），也稱為STIRPAT 模型。隨著我國環(huán)境問題日益嚴峻，我國部分學(xué)者也開始對環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系重視，傾向于對跨省的截面數(shù)據(jù)進行分析，但是由于不同的省份其資源、環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，使得其分析的指標不具有很強的針對性。蘇為華和張崇輝在對污染物排放量聚類分析的基礎(chǔ)上采用結(jié)構(gòu)聯(lián)立方程對我國是適合EKC模型進行檢驗。韓瑞玲等探討了投入產(chǎn)出模型、環(huán)境庫茲涅茨曲線等經(jīng)濟與環(huán)境發(fā)展關(guān)系的研究進展。以上這些研究都不適合于鄭州市亟待解決的大氣污染問題。

2指標體系構(gòu)建與模型設(shè)定

2.1指標體系的構(gòu)建

由于區(qū)域是一個復(fù)雜的人工生態(tài)系統(tǒng)，而系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述元素之間、子系統(tǒng)之間的相互作用的數(shù)學(xué)表達式。因此，在研究區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與大氣污染指數(shù)的相關(guān)性分析中，采用單一的指標很難客觀、科學(xué)的側(cè)讀出二者之間的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)綜合考慮區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)中各子系統(tǒng)以及其之間的關(guān)系，從而構(gòu)建出一個較為完善和全面的綜合測度指標體系，使其能夠合理的反映出區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平和大氣污染之間的相關(guān)性。筆者根據(jù)在此方面的研究成果以及結(jié)合鄭州市的實際情況，選取反映區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平、居民生活質(zhì)量及大氣污染狀況等因子，構(gòu)建出鄭州市經(jīng)濟發(fā)展與大氣污染擬合指標體系，如表1所示：

2.2模型設(shè)定

2.2.1指標標準化處理

在完成指標體系的構(gòu)建后，由于指標在數(shù)量崗上的數(shù)值差異顯著，使得質(zhì)變之間缺乏可對比性，因而需要對所有的數(shù)據(jù)進行標準化處理，以消除數(shù)量綱及差異的影響。本文采用SAS軟件對所有原始數(shù)據(jù)數(shù)值變量標準化為均值與標準差的標準數(shù)據(jù)。

正向指標的標準化公式為 （1）

負向指標的標準化公式為 （2）

公式中Xij表示第i年第j項指標的原始數(shù)據(jù)；Xij表示相應(yīng)的標準化無量綱處理后的指標數(shù)值；為第j 項指標的均值； Sj為第 j 項指標的標準差。標準化后的矩陣為：

；

文獻來源：《鄭州市經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》、《鄭州市環(huán)境狀況公報》

2.3.2權(quán)重的確定

綜合測度指標體系應(yīng)根據(jù)各指標傳遞出的信息量來確定權(quán)重，時還應(yīng)排除人為主觀因素的干擾。因此吧，筆者采用客觀賦權(quán)評價法的熵權(quán)法，確定綜合指標體系中各項指標的權(quán)重。具體計算過程如下：

第j項指標信息熵計算： （3）

（4）

式中： k > 0，n 為自然對數(shù)，k = 1 /ln m，0≤ej≤1，為避免出現(xiàn)ln0的情形，標準化后的0值代替為0.00001 計算。

確定各指標的熵值（ 權(quán)重）： （5）

2.2.3指標綜合指數(shù)的確定

經(jīng)濟發(fā)展水平綜合指標計算公式： （6）

大氣污染綜合指數(shù)計算公式為為： （7）

2.2.4模型設(shè)定

關(guān)于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境污染之間相關(guān)關(guān)系，用二次或三次曲線回歸擬合，其中三次多項式擬合效果要優(yōu)于二次多項式，故模設(shè)定為：

（8）

式中： X 為城市化綜合指數(shù)，Y 為大氣污染綜合指數(shù)； α為回歸系數(shù)。若區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展綜合指數(shù)作為橫坐標，大氣污染綜合指數(shù)作為縱坐標，有城市化與大氣污染擬合曲線關(guān)系。如表2所示：

3結(jié)果分析

3.1區(qū)域經(jīng)濟水平綜合評價

首先，采用熵權(quán)法確定綜合指標體系中各項指標的權(quán)重，運用公式（ 1） - （ 5） 計算出各指標的熵值（ 即權(quán)重）。然后再分別運用公式（ 6） 、（ 7） 計算出各一級指標綜合指數(shù)， 1996 -2015年期間鄭州市經(jīng)濟發(fā)展綜合指數(shù)及大氣污染綜合指數(shù)，結(jié)果如表3所示：

根據(jù)鄭州市區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展綜合指數(shù)可以看出表可以看出，鄭州市經(jīng)濟發(fā)展綜合指數(shù)在1996 年為 0.03882，至1997 年下降為0.019225，此后1997 -2015 年期間，其值一直處于不斷上升趨勢，從1997 年的0.019249 上升至 2015 年的0.099905，其上升度達到了429.02%。由此可見，近 20 年的時間內(nèi)，鄭州市的經(jīng)濟發(fā)展速度非?？?。

3.2大氣污染狀況綜合評價

由鄭州市1996 -2015 年大氣污染各指標動態(tài)變化趨勢（ 圖1） 可以看出，吸入顆粒物（ PM10） 濃度年均值是鄭州市大氣污染物中濃度最大的指標，也為主要污染物。尤其是在 1996-2005 年間，污染相當(dāng)嚴重，以后其值在 2003 年呈現(xiàn)出顯著下降趨勢，但整體來看仍較高于其他兩個指標，在2015年又出現(xiàn)了較為顯著的上升趨勢。同時， 1996-2001年間，二氧化硫濃度年均值顯著高于二氧化氮濃度年均值，2002 年開始二者之間沒有呈現(xiàn)出明顯的差異?？傮w來看，吸入顆粒物（ PM10） 濃度年均值在研究時間序列內(nèi)呈顯著上升—顯著下降—平穩(wěn)—上升趨勢。

根據(jù)模擬方程Y = -222.15X3+ 53.545X2—4.046X + 0.1344（R2= 0.4547） 對鄭州市1996-2015年時間序列內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展與大氣污染進行擬合，其結(jié)構(gòu)如圖所示：

區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展指數(shù)

從上圖可以看出鄭州市1996 -2015 年期間經(jīng)濟發(fā)展化與大氣污染擬合曲線趨向" U 型" ，但并不是十分典型。這表明鄭州市經(jīng)濟發(fā)展初期化發(fā)展速度較為緩慢，甚至在1997年出現(xiàn)了下降趨勢，大氣環(huán)境污染降低，隨著經(jīng)濟的繼續(xù)發(fā)展，大氣環(huán)境污染問題開始凸顯，由于近年來鄭州市在加大了大氣污染的治理力度，從而使得這種上升趨勢并不十分顯著。

3.3區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與大氣污染曲線擬合相關(guān)性分析

考慮到大氣污染各指標中可吸入顆粒物（ PM10） 變化波動性相當(dāng)顯著，筆者進行了大氣污染各指標與城市化之間的曲線擬合。發(fā)現(xiàn)二氧化硫、二氧化氮與城市化之間的曲線擬合效果不顯著，可考慮到大氣污染各指標中可吸入顆粒物（ PM10） 變化波動性十分顯著，此外，通過大氣污染各指標與城市化之間的曲線擬合發(fā)現(xiàn)二氧化硫、二氧化氮與經(jīng)濟發(fā)展之間的曲線擬合效果不顯著，可吸入顆粒物（ PM10） 指標與經(jīng)濟發(fā)展之間的曲線擬合效果良好（見圖3），R2為 0.8223，其模方程為 Y =-800.53X3+ 305.76X2-31.232X +1.0167。

曲線擬合回歸結(jié)果表明，吸入顆粒物（ PM10） 與大氣污染擬合曲線亦為" U 型" 曲線，與城市化和大氣污染曲線擬合結(jié)果一致。由此可見，吸入顆粒物（ PM10） 為呼和浩特市大氣污染主要污染物，目前影響大氣環(huán)境質(zhì)量的重要因子。

4結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

鄭州市正處于經(jīng)濟高速發(fā)展時期，在今后一段時期內(nèi)這一趨勢仍將延續(xù)； 通過構(gòu)建三次多項式模型發(fā)現(xiàn)，鄭州市經(jīng)濟發(fā)展與大氣污染的曲線擬合表現(xiàn)為" U 型" 的特殊曲線關(guān)系，其中可吸入顆粒物（ PM10） 為大氣環(huán)境污染的主要貢獻因子，是典型的顆粒物型污染省份，其在經(jīng)濟發(fā)展較為緩慢的初期，氣環(huán)境污染降程度低，而隨著經(jīng)濟發(fā)展的進程加快，大氣環(huán)境污染問題開始凸顯。

4.2建議

1）注重重投資方式和投資方向轉(zhuǎn)變。鄭州市經(jīng)濟發(fā)展初期，由于其缺乏投資經(jīng)驗和環(huán)境治理經(jīng)驗，沒有建立完善的環(huán)境保護規(guī)章制度，政府部門片面強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展成果，對于大氣污染的重視程度不夠，環(huán)境治理的投資方式主要以末端治理為主，從而導(dǎo)致其各項環(huán)境治理投資并沒有顯著的改善大氣污染的程度。因此，要加大環(huán)境投資，尤其是在技術(shù)創(chuàng)新方面，盡量從源頭上扼殺住工業(yè)污染物的排放。其環(huán)境投資不能夠僅限于末端治理方面，要更加注重投資的方向和方式，使得企業(yè)從末端治理向生產(chǎn)全過程治理的方向轉(zhuǎn)變，將調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變環(huán)境治理投資方式進一步落實。

2）走防治污染一體化道路鄭州市要共防共治，積極推行清潔生產(chǎn)，嚴格把控排污關(guān)，將政府的撥款治理向和企業(yè)治理給予補貼相結(jié)合。從清潔生產(chǎn)入手，從根源上防治污染。

3）制定汽車環(huán)保標準，開發(fā)新能源汽車。隨著鄭州市經(jīng)濟的發(fā)展，其汽車數(shù)量也必然會大幅度的增加，而汽車的尾氣排放是污染大氣的主要因素。因此，鄭州市要在加強汽車尾氣處理投資的同時，要制定出嚴格的汽車環(huán)保標準，實施限號政策，同時加新能源汽車的研究與投入。

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作者簡介

胡忠玲（1972-），女，鄭州工程技術(shù)學(xué)院（原中州大學(xué)）副教授，碩士研究生。