霧霾背景下的城市化與空氣質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展的空間分析
——以中國(guó)283個(gè)城市為例

姜 磊, 周海峰, 何世雄, 葉 密, 柏 玲

(1.浙江財(cái)經(jīng)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院, 杭州 310018; 2.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 南京 210016; 3.南昌大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 南昌 330031)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的深入推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和城市人口的集聚引發(fā)了許多環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是日益嚴(yán)重的大氣環(huán)境問(wèn)題引起了許多民眾和學(xué)者的注意[1]。據(jù)《2013環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，2013年中國(guó)平均霧霾天數(shù)為35.9 d，相比2012年增加18.3 d。穆泉等[2]對(duì)2013年初中國(guó)北方地區(qū)霧霾事件造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了估算。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，霧霾造成的健康和交通兩方面的直接損失約230億元，其中急診和門(mén)診的終端經(jīng)濟(jì)損失占總損失的98%。不僅如此，以北京為例，據(jù)北京衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)資料顯示，呼吸系統(tǒng)疾病已成為北京患病死亡人群的第4大死因。因此，準(zhǔn)確找到霧霾的源頭已迫在眉睫，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究。例如，廖曉農(nóng)等[3]研究了霧霾形成的氣象條件；何楓等[4]研究了霧霾與工業(yè)發(fā)展之間的關(guān)系；王立平等[5]研究了霧霾形成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因素等。究其原因來(lái)看，霧霾形成的影響因素都取決于經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及城市化的水平。由此可見(jiàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和空氣質(zhì)量之間存在密不可分的關(guān)系。

基于三者關(guān)系本文構(gòu)建了三大系統(tǒng)的耦合關(guān)聯(lián)模型。如圖1所示，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了城市化水平的提高，城市化發(fā)展反之又成為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力引擎。具體來(lái)說(shuō)，在經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的背景下，原有的城市化水平、城市基礎(chǔ)設(shè)施以及社會(huì)保障能力不能滿(mǎn)足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，需要對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步升級(jí)。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)總量的擴(kuò)大也導(dǎo)致了城市規(guī)模的擴(kuò)大，吸納了更多的城市就業(yè)人口，城市化水平的進(jìn)一步提高。此外，城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)條件的大幅度改善，由此進(jìn)一步提高了社會(huì)保障的能力，從而改善了勞動(dòng)者的福利，營(yíng)造出安全穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境，城市化水平也隨之提高[6]。城市化的發(fā)展會(huì)使勞動(dòng)力和資本要素產(chǎn)生集聚，加快了知識(shí)和技術(shù)水平的更替速度，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了持續(xù)性動(dòng)力[7]。另一方面，在人地關(guān)系中，人扮演著積極、主動(dòng)的角色，人類(lèi)大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的空氣污染問(wèn)題[8]。例如，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平的提高使得城市用電需求量增加，導(dǎo)致化石燃料的燃燒量增多，排放出大量大氣污染物。另外，汽車(chē)使用量增加會(huì)大量地消耗石油，致使污染物排放量增加等。此外，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化又會(huì)受到空氣質(zhì)量的制約[9]。當(dāng)空氣污染嚴(yán)重危害人體健康和壽命時(shí)，人口開(kāi)始轉(zhuǎn)移向空氣質(zhì)量較高的地區(qū)[10]?？諝馕廴舅斐傻馁Y本和勞動(dòng)力的流失使當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和城市化水平出現(xiàn)明顯的“倒退”現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和空氣質(zhì)量存在相互影響、交互作用的關(guān)系。

長(zhǎng)期以來(lái)，許多學(xué)者針對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行相關(guān)的研究。例如，20世紀(jì)90年代初，美國(guó)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家Grossman等[11]利用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，對(duì)二氧化硫、微塵和懸浮顆粒3種大氣污染物與收入間的關(guān)系進(jìn)行建模分析。于是引出了環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)(Environmental Kuznets Curve,EKC)的假設(shè)。隨后，很多的學(xué)者利用各種數(shù)據(jù)來(lái)研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染的定量關(guān)系。例如，吳玉鳴等[12]將中國(guó)31個(gè)省域貨幣化計(jì)算后的環(huán)境污染成本來(lái)代替原先的環(huán)境污染物數(shù)量，并通過(guò)空間計(jì)量模型進(jìn)行EKC假設(shè)的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)剔除貴州后其余30個(gè)省域數(shù)據(jù)得出的EKC圖形為“倒U”型，表明環(huán)境庫(kù)茲涅茨假說(shuō)在中國(guó)得到經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。王勇等[13]分別使用全國(guó)31個(gè)省份二氧化硫、煙粉塵和氮氧化物的排放量與人均生產(chǎn)總值進(jìn)行EKC假設(shè)的驗(yàn)證，結(jié)果顯示人均GDP與二氧化硫和煙粉塵存在“倒N”關(guān)系，與氮氧化物則存在“倒U”關(guān)系。而且大部分東部省份已經(jīng)越過(guò)環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)的拐點(diǎn)，中部省份正處于峰值階段，而西部省份大部分處于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境質(zhì)量惡化的矛盾階段。

圖1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和空氣質(zhì)量耦合關(guān)聯(lián)模型

隨著大量學(xué)者對(duì)EKC假設(shè)的驗(yàn)證，一些學(xué)者受Boulding[14]和Norgaard[15]提出的系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展理論的影響，同時(shí)也考慮到指標(biāo)單一性所帶來(lái)的問(wèn)題[16]，例如采用二氧化硫排放量來(lái)表示環(huán)境污染狀況，這容易造成對(duì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的片面性，于是借用物理學(xué)中的耦合與協(xié)調(diào)發(fā)展的概念來(lái)研究經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合與協(xié)調(diào)發(fā)展。例如，有些學(xué)者研究小區(qū)域范圍系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度，如劉承良等[17]將武漢社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水資源和土地資源以及廢水、廢氣和固體廢物處理量分別納入經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境系統(tǒng)，并進(jìn)行耦合動(dòng)力學(xué)模型研究，發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展模式下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為資源的有效利用率以及環(huán)境治理提供更好的支持，三者相互促進(jìn)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。有些學(xué)者則研究全國(guó)范圍內(nèi)系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度，如姜磊等[18]選取污染物排放量、水土流失治理面積和污染治理投資額作為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的衡量指標(biāo)，構(gòu)建了中國(guó)2013—2014年31個(gè)省域經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境三系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)體系，計(jì)算得出系統(tǒng)間的耦合度和協(xié)調(diào)度并分析了三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度得分的空間分布狀態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國(guó)東部地區(qū)三系統(tǒng)間耦合度較低，西部地區(qū)耦合度較高且地區(qū)間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和資源稟賦極不平衡。有些學(xué)者研究雙系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，如李雙江等[19]將石家莊的居住條件、生活環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和污染治理處理率作為人居環(huán)境系統(tǒng)的衡量指標(biāo)，研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人居環(huán)境系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)和耦合狀態(tài)的演化趨勢(shì)等問(wèn)題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)石家莊經(jīng)濟(jì)與人居環(huán)境處于協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)且兩者協(xié)調(diào)度不斷提高。還有些學(xué)者研究了多系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，如劉承良等[20]將污染物排放量、空氣優(yōu)良天數(shù)百分比和污染治理投資額作為環(huán)境系統(tǒng)，建立武漢都市圈經(jīng)濟(jì)—社會(huì)—資源—環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用系統(tǒng)協(xié)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)展度模型，定量揭示了武漢城市圈復(fù)合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)武漢城市圈整體協(xié)調(diào)發(fā)展水平低且空間分布不平衡，形成了核心—邊緣與等級(jí)板塊的復(fù)合空間結(jié)構(gòu)。

通過(guò)上述文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系時(shí)，大部分學(xué)者選用多種污染物的排放量來(lái)表征環(huán)境污染狀況。然而，并非能全面地表征地區(qū)的環(huán)境污染狀況，尤其是空氣污染問(wèn)題。例如，由于空氣污染的擴(kuò)散效應(yīng)，二氧化硫排放不僅會(huì)造成本地空氣污染，也會(huì)造成鄰近地區(qū)的空氣質(zhì)量下降。此外，也較少學(xué)者針對(duì)經(jīng)濟(jì)與空氣污染展開(kāi)研究，盡管劉承良等[20]考慮了空氣優(yōu)良天數(shù)，但是仍然未能涵蓋空氣質(zhì)量的眾多要素。因此，本文針對(duì)日益嚴(yán)重的空氣污染問(wèn)題，不僅考慮污染物的排放量，而且還采用全國(guó)空氣污染監(jiān)測(cè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)所得的污染物實(shí)際濃度來(lái)作為空氣質(zhì)量系統(tǒng)的衡量指標(biāo)，采用多指標(biāo)體系來(lái)全面衡量空氣污染狀況，借此研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與空氣污染的協(xié)調(diào)關(guān)系。本文基于數(shù)據(jù)的可得性原則，選擇中國(guó)283個(gè)地級(jí)單元作為研究對(duì)象。首先，建立中國(guó)283個(gè)地級(jí)單元的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和空氣質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并計(jì)算出3個(gè)系統(tǒng)相應(yīng)的綜合得分。然后，利用耦合理論方法測(cè)算出三系統(tǒng)耦合度和協(xié)調(diào)度。最后分析其耦合度和協(xié)調(diào)度的空間分布特征，以期為各地均衡、協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)的政策性建議。

1 研究方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)指標(biāo)的理論性和實(shí)際性意義，參考其他學(xué)者耦合協(xié)調(diào)分析的相關(guān)研究[8,18]，本文列出經(jīng)濟(jì)發(fā)展—城市化—空氣質(zhì)量3個(gè)系統(tǒng)的綜合測(cè)度指標(biāo)，詳細(xì)見(jiàn)表1。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)中，人均GDP是衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最直接的指標(biāo)，人均FDI是拉動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的動(dòng)力之一，第二產(chǎn)業(yè)比重、第三產(chǎn)業(yè)比重間接地說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，公共財(cái)政支出和固定資產(chǎn)投資額更是一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征。城市化系統(tǒng)中，人均城市建設(shè)用地面積是衡量城市化水平的首要前提，建成區(qū)綠化覆蓋率、公交車(chē)營(yíng)運(yùn)數(shù)量、醫(yī)療保險(xiǎn)和失業(yè)險(xiǎn)參保率是衡量城市生活質(zhì)量和城市社會(huì)保障的重要指標(biāo)，而城市生活質(zhì)量是城市化水平最重要、最基本的組成部分?？萍际聵I(yè)支出也是衡量城市綜合水平的指標(biāo)之一?？諝赓|(zhì)量系統(tǒng)選取了PM2.5，PM10，SO2，NO2，O3和CO這6類(lèi)大氣污染物的濃度值作為客觀、科學(xué)的衡量指標(biāo)，而污染物的排放直接影響了空氣質(zhì)量，故放入其中。

表1中經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和污染物排放量數(shù)據(jù)來(lái)源于《2016年中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和各地2015年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，其中部分人均FDI、城市建設(shè)用地面積和城市建設(shè)維護(hù)支出的缺失數(shù)據(jù)均來(lái)源于《2015年中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。PM2.5，PM10，SO2，NO2，O3和CO濃度值來(lái)源于中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站(http:∥www.cnemc.cn/)，然后計(jì)算各城市1個(gè)日歷年內(nèi)各日平均值的算術(shù)平均值作為各項(xiàng)空氣污染物指標(biāo)值。

1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

表1列出了經(jīng)濟(jì)發(fā)展—城市化—空氣質(zhì)量3個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)體系。其中，每個(gè)系統(tǒng)有若干個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成?？紤]到各指標(biāo)量綱不同，并且每個(gè)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)存在兩種不同的作用，即正向作用和負(fù)向作用。因此，需要對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)消除度量單位不同和正負(fù)作用帶來(lái)的問(wèn)題[18]。標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算公式如下：

(1)

表1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化與空氣質(zhì)量系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.3 熵值法賦權(quán)與評(píng)分

因?yàn)楦飨到y(tǒng)指標(biāo)對(duì)本系統(tǒng)作用不同，所以需要對(duì)各系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。本文用熵值法的思想來(lái)確定各要素指標(biāo)的權(quán)重，在一定程度上避免了主觀賦權(quán)法的缺陷[21]。運(yùn)用熵值法得出各指標(biāo)權(quán)重后，便可計(jì)算出283個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和空氣質(zhì)量系統(tǒng)的綜合得分。計(jì)算公式如下：

(2)

1.4 耦合度模型

耦合是一個(gè)物理學(xué)概念，指兩個(gè)或兩個(gè)以上系統(tǒng)通過(guò)相互作用而互相影響的現(xiàn)象。本文借用耦合概念來(lái)計(jì)算全國(guó)283個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展—城市化—空氣質(zhì)量的耦合度，其計(jì)算公式如下[18]：

(3)

式中：C表示耦合度，其取值范圍為[0,1]，耦合度越大說(shuō)明三系統(tǒng)耦合作用越好，關(guān)聯(lián)作用越明顯。

1.5 協(xié)調(diào)度模型

協(xié)調(diào)指各子系統(tǒng)在組成一個(gè)統(tǒng)一整體時(shí)表現(xiàn)出的相互配合與和諧一致的屬性。故此，在計(jì)算出耦合度之后，本文進(jìn)一步分析協(xié)調(diào)度。在計(jì)算協(xié)調(diào)度之前，需要計(jì)算經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和空氣質(zhì)量總的綜合評(píng)價(jià)得分。

T=β1Uecon+β2Uurb+β3Uair

(4)

式中：T為三系統(tǒng)總的綜合發(fā)展得分；β為綜合評(píng)價(jià)得分的權(quán)重，考慮到系統(tǒng)間可以相互補(bǔ)償且權(quán)重大小表示各系統(tǒng)系統(tǒng)相對(duì)重要程度，故采用主觀賦權(quán)的方法。本文認(rèn)為三系統(tǒng)重要程度相同，因此將系數(shù)均設(shè)定為1/3。

接著，計(jì)算三系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)度，其計(jì)算公式如下：

(5)

式中：D為協(xié)調(diào)度；C為耦合度；T為三系統(tǒng)總的綜合發(fā)展得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 三個(gè)系統(tǒng)得分的概要分析

本文先討論各系統(tǒng)綜合得分的空間分布情況。首先，建立了經(jīng)濟(jì)發(fā)展—城市化—空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其次，通過(guò)熵值法賦予各指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重。最后，計(jì)算得出2015年283個(gè)城市各系統(tǒng)的綜合得分。為了直觀地展現(xiàn)各系統(tǒng)得分的空間分布狀況，本文使用ArcGIS軟件對(duì)3個(gè)系統(tǒng)的得分進(jìn)行地圖化展示。在建立了經(jīng)濟(jì)發(fā)展—城市化—空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系之后，通過(guò)熵值法賦予各指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重，最后可以計(jì)算得出2015年283個(gè)城市各系統(tǒng)的綜合得分。為了全面地認(rèn)識(shí)全國(guó)285個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)、城市和空氣質(zhì)量的總體狀況，本文對(duì)3個(gè)系統(tǒng)的得分進(jìn)行概要性的分析，首先介紹展示的是描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。如表2所示，經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)、城市化系統(tǒng)和空氣質(zhì)量系統(tǒng)綜合得分存在明顯的差異。從3個(gè)系統(tǒng)得分的均值結(jié)果來(lái)看，得分最低的是城市化系統(tǒng)，為0.087，其次是經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)，為0.141，說(shuō)明從全國(guó)平均來(lái)看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化發(fā)展水平還很低。然而，空氣質(zhì)量系統(tǒng)均值最高，為0.616，說(shuō)明整體而言全國(guó)的空氣質(zhì)量較高。從系統(tǒng)得分的最大值和最小值來(lái)看，各系統(tǒng)內(nèi)部最大值和最小值差異懸殊，其中差異最大的是城市化系統(tǒng)，其最小值為0.017，最大值為0.607，極差值為0.59且后者是前者的35.71倍。從三系統(tǒng)得分標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，依次為0.091，0.075，0.118。對(duì)比三者標(biāo)準(zhǔn)差可知，城市化系統(tǒng)得分的離散程度最低，即城市化水平的個(gè)體差異最小。

表2 三系統(tǒng)得分描述性統(tǒng)計(jì)

2.2 三個(gè)系統(tǒng)得分的空間分布

從圖2可以看出，霧霾事件頻發(fā)的京津冀城市群、山東半島城市群和中原城市群的經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分較高。除此之外，東部的長(zhǎng)三角城市群和東南沿海城市群，中部的長(zhǎng)株潭城市群，西部的呼包鄂城市群以及重慶、拉薩和烏魯木齊等城市為經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分高值聚集區(qū)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分的低值區(qū)則主要集中于東北的黑龍江省，中部的豫南地區(qū)和皖西地區(qū)，西部的川桂黔滇。其中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分最高的是東莞，得分最低的是雙鴨山。如圖2所示，經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分在空間分布上呈現(xiàn)明顯的集聚現(xiàn)象，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分在空間分布上確實(shí)存在“高—高”聚集和“低—低”聚集的現(xiàn)象。運(yùn)用ArcGIS對(duì)283個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分進(jìn)行空間自相關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，Moran′sI指數(shù)為0.329，且Z(I)高于2.58，通過(guò)1%水平的顯著性檢驗(yàn)，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分的空間分布在統(tǒng)計(jì)上拒絕了“空間隨機(jī)分布”的原假設(shè)。

圖2 2015年283個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展得分的空間分布

如圖3所示，城市化水平高的地區(qū)仍為霧霾問(wèn)題嚴(yán)重的京津冀城市群、山東半島城市群和中原城市群。另外，長(zhǎng)三角城市群、珠三角城市群、呼包鄂城市群以及重慶、拉薩、烏魯木齊和克拉瑪依等城市化水平也較高。城市化水平較低的地區(qū)位于豫南地區(qū)、隴東地區(qū)和川桂黔滇地區(qū)。其中，城市化系統(tǒng)得分最高的是深圳，最低的是茂名。對(duì)比圖2可以發(fā)現(xiàn)，城市化系統(tǒng)得分的空間分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)得分的空間分布極為相似。本文還進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)得分與城市化系統(tǒng)得分的相關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.83，這說(shuō)明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化之間存在著緊密的聯(lián)系。具體而言，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得城市規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，城市化水平不斷地提高。當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定的階段后，城市化也會(huì)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。就目前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)而言，城市化已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。這與許多研究城市化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的學(xué)者所得出的結(jié)論極為一致[6,22-23]。通過(guò)空間自相關(guān)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Moran′sI指數(shù)在1%的顯著性水平下為0.311，即城市化系統(tǒng)得分在空間分布上也存在著“高—高”或者“低—低”的集聚現(xiàn)象。不僅如此，可以發(fā)現(xiàn)霧霾問(wèn)題較重的城市其經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平也相對(duì)較高，這說(shuō)明了目前城市化發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)遇到了嚴(yán)峻的空氣污染問(wèn)題。

圖3 2015年283個(gè)城市城市化得分的空間分布

由圖4可以看出，京津冀城市群、山東半島城市群、長(zhǎng)三角城市群、中原城市群和長(zhǎng)江中游城市群的空氣質(zhì)量較差，即霧霾事件頻發(fā)地區(qū)。黑龍江省的北部地區(qū)、東南沿海城市群、滇中城市群和北部灣城市群的空氣質(zhì)量較好。其中，淄博的空氣質(zhì)量系統(tǒng)得分最低，黃山的空氣質(zhì)量系統(tǒng)得分最高。

結(jié)合圖2—4可以看出，一部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平較高，但是空氣質(zhì)量較差，如北京、天津、上海等地。這是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的進(jìn)程中會(huì)排放出多種大氣污染物。例如，城市建成區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生了大量揚(yáng)塵，機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的激增會(huì)排放出大量的氮氧化物等大氣污染物[24]，這些都是構(gòu)成霧霾形成的主要原因。

另外，還有一部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平較高，同時(shí)空氣質(zhì)量也較好，如深圳、珠海和福州等地。這是因?yàn)檫@些地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化歷程中不斷加強(qiáng)科技創(chuàng)新的投入。隨著科技創(chuàng)新投入的不斷增多，生產(chǎn)技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)升級(jí)也不斷加快，企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中伴隨產(chǎn)生的空氣污染物大大減少[25]。據(jù)2016年城市統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)得出，珠海和深圳的科學(xué)性事業(yè)支出占GDP比重達(dá)1.41%和1.22%，分別位列全國(guó)第二和第四。

圖4 2015年283個(gè)城市空氣質(zhì)量得分的空間分布

除此以外，還有一個(gè)重要原因是地區(qū)間經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不同。例如，京津冀地區(qū)重工業(yè)和高污染企業(yè)數(shù)量遠(yuǎn)超于珠三角地區(qū)，因此其大氣污染物的排放量高于珠三角地區(qū)。換言之，京津冀城市群仍是粗放型、高污染、高能耗的發(fā)展模式，而珠三角城市群則是以高技術(shù)、低污染、低能耗的發(fā)展模式為主[1]。

還有部分地區(qū)不僅經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平較低，而且空氣質(zhì)量也較差，如駐馬店、南陽(yáng)、信陽(yáng)等。這是因?yàn)閰^(qū)域空氣污染的形成和演化路徑為：重點(diǎn)城市污染加重引起了重點(diǎn)城市空氣污染擴(kuò)散，從而導(dǎo)致了這部分區(qū)域整體空氣污染加重[26]。由于上述城市主要分布在重點(diǎn)高污染城市附近，所以空氣污染問(wèn)題較為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)空間自相關(guān)檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量系統(tǒng)得分在空間分布上呈現(xiàn)顯著的集聚效應(yīng)。

2.3 耦合度和協(xié)調(diào)度的空間分布分析

本文采用分位數(shù)分類(lèi)方法，將283個(gè)城市按照耦合度C值分為5類(lèi)城市，即：高耦合度城市、較高耦合度城市、中等耦合度城市、較低耦合度城市和低耦合度城市。

為了直觀地展示耦合度的空間分布，本文對(duì)283個(gè)城市耦合度得分進(jìn)行了地圖化顯示(圖5)。如圖5所示，低耦合度地區(qū)主要分布在黑龍江北部、河南中部、湖南西部、四川東部、廣東西部、廣西西部、貴州西部和云南西南部等；較低耦合度水平的地區(qū)主要為黑龍江中部、福建西部的龍巖、漳州和三明、江西東部、河南南部、湖南中部、廣東東部、四川中部以及陜西中南部等；中等耦合度水平的地區(qū)主要為河北中東部、遼寧的丹東、阜新和葫蘆島、江西西部、山東南部、河南北部、湖北的十堰、荊州和黃石等；較高耦合度地區(qū)主要為遼寧中部、江蘇北部、浙江溫州、金華和衢州、福建福州、江西南昌、山東西部、湖北宜昌、襄陽(yáng)和鄂州、湖南株洲和湘潭、甘肅蘭州和重慶等；高耦合度地區(qū)主要為大部分省會(huì)城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部沿海城市，包括京津唐、太原、呼和浩特、大連、沈陽(yáng)、長(zhǎng)春、長(zhǎng)三角城市群、珠三角城市群以及海南三亞、西藏拉薩、新疆烏魯木齊和克拉瑪依等城市。耦合度值最高的是東莞為0.998 5，最低的是茂名為0.349 1，耦合度的均值為0.644。此外，本文還計(jì)算了所有城市耦合度的Moran′sI指數(shù)為0.472，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在顯著的正向空間自相關(guān)關(guān)系。

圖5 2015年283個(gè)城市耦合度的空間分布

與耦合度分段方法相同，協(xié)調(diào)度也采用分位數(shù)分段方法，將283個(gè)城市按協(xié)調(diào)度D值分位5類(lèi)城市，即：高度協(xié)調(diào)城市、較高協(xié)調(diào)度城市、中度協(xié)調(diào)城市、較低協(xié)調(diào)度城市和低度協(xié)調(diào)城市。

圖6繪制了協(xié)調(diào)度空間分布圖，可以看出協(xié)調(diào)度的空間分布與耦合度極其相似。低度協(xié)調(diào)地區(qū)主要分布在河南中東部、湖南西部、四川中東部和山西西部等；較低協(xié)調(diào)地區(qū)主要為廣東汕尾、湛江和潮州、貴州遵義、銅仁和安順、河北東部、湖北中部、湖南張家界、岳陽(yáng)和衡陽(yáng)、遼寧北部、陜西咸陽(yáng)、榆林和漢中以及四川德陽(yáng)、綿陽(yáng)和瀘州等城市；中度協(xié)調(diào)地區(qū)為福建南平、莆田和漳州、甘肅酒泉和金昌、廣東東部、廣西桂林、北海和賀州、河北石家莊、廊坊和張家口、河南開(kāi)封、洛陽(yáng)和三門(mén)峽、黑龍江東部、江蘇北部、山東中部以及陜西寶雞、延安和安康等；較高協(xié)調(diào)度地區(qū)為安徽滁州、蚌埠和淮南、甘肅蘭州、河南鄭州、廣西南寧、湖南株洲和湘潭、湖北襄陽(yáng)和宜昌、吉林東部、江蘇中部、江西北部、遼寧東部、山東濟(jì)南以及浙江南部等；高度協(xié)調(diào)地區(qū)仍以省會(huì)城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部沿海城市為主，如北上廣深、天津、重慶、長(zhǎng)三角城市群、珠三角城市群、山東青島、福建福州和廈門(mén)、湖南長(zhǎng)沙、湖北武漢、吉林長(zhǎng)春、遼寧沈陽(yáng)和大連、江西南昌、陜西西安、四川成都、云南昆明、內(nèi)蒙古呼包鄂城市群以及西藏拉薩、新疆烏魯木齊和克拉瑪依等城市。協(xié)調(diào)度值最高的是東莞為0.791 6，最低的是揭陽(yáng)為0.302 2，協(xié)調(diào)度的均值為0.422 1。計(jì)算得出協(xié)調(diào)度Moran′sI指數(shù)為0.423，即協(xié)調(diào)度的空間分布在統(tǒng)計(jì)上拒絕了“空間隨機(jī)分布”的原假設(shè)，并存在“高—高”或“低—低”的集聚現(xiàn)象。

此外，由于本文考慮了兩個(gè)相似的系統(tǒng)，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平。在計(jì)算總得分時(shí)有可能存在夸大總體得分的可能。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后，各個(gè)系統(tǒng)的得分之間可以進(jìn)行相互補(bǔ)償，從而提高了總得分[18]。典型的例子如北京，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市水平極高，但是空氣質(zhì)量很低，但是，通過(guò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化得分補(bǔ)償之后，3個(gè)系統(tǒng)計(jì)算得出的總得分依然很高，協(xié)調(diào)度得分依然很高，并且兩系統(tǒng)的耦合度變化也很小。本文還分別計(jì)算了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空氣質(zhì)量系統(tǒng)以及城市化與空氣質(zhì)量系統(tǒng)之間的耦合度和協(xié)調(diào)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其空間分布情況與三系統(tǒng)的大致相同。

圖6 2015年283個(gè)城市協(xié)調(diào)度的空間分布

3 結(jié)論與政策建議

(1) 全國(guó)283個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平在空間分布上是相似的，且兩系統(tǒng)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.83。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市化水平不斷提高。當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定的階段后，城市化也會(huì)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。就目前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)而言，城市化已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。從空間分布來(lái)看，北京、上海和廣州是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和地區(qū)城市化的核心城市和中心城市，圍繞這3個(gè)城市周?chē)牡貐^(qū)依舊屬于得分高值區(qū)，在京津冀、珠三角和長(zhǎng)三角城市群中扮演重要角色。然而，這3個(gè)城市群的周邊城市則是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平相對(duì)落后的地區(qū)。例如，豫南、皖西和川桂黔滇地區(qū)等。說(shuō)明了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平在地域上存在較大差距，且已經(jīng)形成了“中心—外圍”的發(fā)展格局。鑒于此，三大經(jīng)濟(jì)中心和城市群中心應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化與周邊中小城市的經(jīng)濟(jì)聯(lián)動(dòng)和產(chǎn)業(yè)互動(dòng)。中心城市應(yīng)當(dāng)通過(guò)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和功能疏解等措施，有效地控制人口聚集，積極引導(dǎo)人口向周邊中小型城市集聚。同時(shí)，周邊的中小型城市要有效地承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，鼓勵(lì)發(fā)展地方特色產(chǎn)業(yè)，提高政府公共服務(wù)水平，營(yíng)造優(yōu)美的宜居環(huán)境，不斷提升城市化水平，以吸引更多的人口集聚，從而進(jìn)一步有效促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。

(2) 在空氣質(zhì)量方面，我國(guó)呈現(xiàn)出了明顯的“南優(yōu)北劣”、“西高東低”的空間分布格局。具體來(lái)說(shuō)，東南沿海城市和西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)空氣質(zhì)量較高，而長(zhǎng)三角城市群、山東半島城市群、京津冀城市群和中原城市群則為霧霾事件的頻發(fā)地區(qū)。結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平較高，空氣質(zhì)量較差，如北京、上海、杭州等。部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平較高，同時(shí)空氣質(zhì)量也較好，如深圳、珠海和福州等。還有部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平較低，空氣質(zhì)量也較差，如駐馬店、南陽(yáng)、信陽(yáng)等。在霧霾情況嚴(yán)重的時(shí)代背景下，依賴(lài)高污染產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的城市化發(fā)展模式只會(huì)導(dǎo)致空氣污染的不斷加重，環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化。而通過(guò)高新技術(shù)等產(chǎn)業(yè)推動(dòng)城市化發(fā)展能夠大大降低各種污染物排放，減輕城市化發(fā)展過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)向效應(yīng)。不僅如此，城市化發(fā)展在增進(jìn)城市群地區(qū)之間互聯(lián)互通的同時(shí)也更應(yīng)該注意空氣污染的聯(lián)防聯(lián)控。具體來(lái)說(shuō)，京津冀等需要樹(shù)立和貫徹落實(shí)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的新發(fā)展理念，加大落后產(chǎn)能淘汰力度，優(yōu)化工業(yè)布局，對(duì)該地區(qū)火電、鋼鐵、水泥等重點(diǎn)高污染行業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管。同時(shí)，當(dāng)?shù)卣璺e極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，一邊對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新，一邊利用創(chuàng)新成果發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)。長(zhǎng)三角等地需要將生態(tài)文明理念融入到綠色城鎮(zhèn)建設(shè)中去，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)生態(tài)化和循環(huán)化，倡導(dǎo)綠色低碳的生活方式。中原城市群等要推動(dòng)大氣聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，對(duì)區(qū)域性大氣污染問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，健全地方生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)評(píng)估體系。

(3) 耦合度和協(xié)調(diào)度在空間分布上大體一致。低耦合度和低協(xié)調(diào)度地區(qū)主要分布在我國(guó)西南地區(qū)和中部地區(qū)，高耦合度和高協(xié)調(diào)度地區(qū)主要分布在省會(huì)城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部沿海城市，如北京、上海、廣州等。由此可以看出，我國(guó)大部分經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)仍以生態(tài)環(huán)境質(zhì)量來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始重視環(huán)境污染問(wèn)題，且環(huán)境保護(hù)政策的實(shí)施效果逐漸開(kāi)始起色。鑒于此，耦合協(xié)調(diào)度低的地區(qū)應(yīng)當(dāng)用嚴(yán)格的環(huán)保手段促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新大氣污染管理的政策措施，健全大氣污染方面的法律法規(guī)體系，提出明確的防治標(biāo)準(zhǔn)，避免走京津冀城市群等霧霾問(wèn)題嚴(yán)重地區(qū)的城市化發(fā)展老路。耦合協(xié)調(diào)度較高的地區(qū)應(yīng)當(dāng)提高城市化質(zhì)量，推動(dòng)城市化發(fā)展方式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，有序推進(jìn)人口轉(zhuǎn)移，加強(qiáng)與外圍城市的分工合作和協(xié)調(diào)發(fā)展，切忌將高污染產(chǎn)業(yè)直接轉(zhuǎn)移至經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，與中小型城市共同打好大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，做到“大帶中，中帶小”的綠色協(xié)調(diào)發(fā)展模式。