西部區(qū)域能源、經(jīng)濟、環(huán)境與公共健康的耦合研究與預測

徐永輝，陳海龍，匡建超

1.2.3.成都理工大學，四川 成都 610059

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國已成為世界第二大經(jīng)濟體。但是經(jīng)濟的快速發(fā)展卻是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的。由于我國前期的發(fā)展缺乏科學發(fā)展的理念，基本采取高投入、高能耗、高污染的粗放發(fā)展模式，導致能源耗費嚴重、生態(tài)環(huán)境衰退、霧霾鎖城事件頻頻發(fā)生。一方面，長期高強度的能源消耗為粗放型經(jīng)濟的快速增長提供了支撐，但長時間以化石能源（如煤炭等）為主的能源消費結(jié)構(gòu)和低效的能源使用率引起生態(tài)環(huán)境的惡化，同時經(jīng)濟發(fā)展也會受到環(huán)境與能源狀況的鉗制。另一方面，由于工業(yè)化與城市化不斷推進，大量消耗能源，引起大氣污染狀況日益嚴重，導致公共健康情況不容樂觀。十九大提出我國社會的主要矛盾已轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需求和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。其中的美好生活的需求包含了人們對藍天白云、綠水青山、健康舒適生活的向往。過去，學者多將能源、經(jīng)濟與環(huán)境做為研究對象，分析三個系統(tǒng)及其各自子系統(tǒng)內(nèi)部眾多要素之間的交互作用程度，由此全面評判三大系統(tǒng)之間的綜合平衡水平。如今，生態(tài)環(huán)境日益受到重視，環(huán)境污染已對公共健康構(gòu)成威脅。因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上加入公共健康系統(tǒng)，研究三大系統(tǒng)對公共健康的影響，并為區(qū)域四大系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提出對策建議，以此豐富前人的研究。

我國西部地區(qū)能源儲藏豐富，有巨大的經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿?。在國家“一帶一路”倡議與供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進下，西部地區(qū)各省市正經(jīng)歷區(qū)域發(fā)展的巨變。然而，西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境面臨著巨大的考驗。目前，西部地區(qū)將在較長時期處于經(jīng)濟發(fā)展導致空氣質(zhì)量下降的階段。西部區(qū)域擁有多座資源型城市，尋找切實可行的轉(zhuǎn)型路徑是推進能源型城市振興發(fā)展的關(guān)鍵，不僅對促進可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動作用，也將有助于區(qū)域內(nèi)各系統(tǒng)、要素間的和諧發(fā)展。

一、文獻綜述

近年來，政策制定者和經(jīng)濟學者越來越重視環(huán)境對健康及經(jīng)濟的影響。國外學者Smith利用三重碳平衡分析法研究了環(huán)境污染和公共健康與能源技術(shù)的關(guān)系。Gropper和Gerking通過將環(huán)境污染作為健康生產(chǎn)函數(shù)的解釋變量，驗證了健康的折舊率與污染有直接的關(guān)系。Matus等通過對政策預測模型的研究，發(fā)現(xiàn)污染氣體的排放對處于經(jīng)濟快速增長的中國帶來了實質(zhì)性負擔?；趧┝啃?，Chen Yuling等研究得出臺灣地區(qū)居民的潛在壽命因大氣污染物濃度的增加而下降。可以看出，現(xiàn)有學者主要是以環(huán)境與健康的關(guān)系為研究中心，多以評測生態(tài)環(huán)境對人們健康程度影響的差異性進行研究。

我國學者從多角度對經(jīng)濟、能源與環(huán)境的相互作用進行研究，有的以Eview軟件為工具，采集時間序列數(shù)據(jù)為樣本，運用協(xié)整分析和格蘭仕因果檢驗，探討由經(jīng)濟發(fā)展引起的環(huán)境變化對公共健康的影響；有的站在區(qū)域的角度，將不同地區(qū)排放的污染氣體量及廢水排放量等作為指標，估算優(yōu)化能源對減少公共健康損失的作用程度，并預測在不同的能源消耗情況下，一個地區(qū)三廢排放量對公共健康造成的危害。鮮有學者采用耦合協(xié)調(diào)模型，將能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境變化和公共健康演變四個系統(tǒng)聯(lián)系起來進行探究。

為此，本文參考廖重斌創(chuàng)建的環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的定量評判及分類體系并加入公共健康因素，綜合考慮生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟增長、能源消費對居民公共健康的影響，探討西部區(qū)域四個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，并預測其未來走向。

二、研究方法與模型構(gòu)建

（一）基本模型

耦合理論是描述兩個或者兩個以上系統(tǒng)之間相互作用的影響程度。為了探索和研究系統(tǒng)之間相互作用、相互影響的協(xié)調(diào)程度，并判斷出系統(tǒng)之間是否和諧發(fā)展，本文在廖重斌創(chuàng)建的耦合協(xié)調(diào)模型 （只適用于二元和三元的耦合）的基礎(chǔ)上推導出四元耦合度函數(shù)。

設定四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的離差系數(shù)為（見式 1）：

其中W=X+Y+Z+Q

推導后簡化為（見式2）：

其中C表示協(xié)調(diào)度。

因此可設定四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度為：

依據(jù)上述原理，可設定四元系統(tǒng)的發(fā)展度模型為：

取 α=β=γ=δ=1/4，X、Y、Z、Q 分別代表能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境、公共健康，四個子系統(tǒng)各自的平均值代表對應的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)。為了充分反映協(xié)調(diào)水平，文章聯(lián)系四個子系統(tǒng)的包容性發(fā)展情況，并借助已有文獻將協(xié)調(diào)度等級進行劃分（見表1）。

（二）預測協(xié)調(diào)耦合度

表1 協(xié)調(diào)度等級劃分

灰色預測是指利用GM模型對系統(tǒng)行為特征的發(fā)展變化規(guī)律進行估計預測，同時也可以對行為特征的異常情況發(fā)生的時刻進行估計計算，以及對在特定時區(qū)內(nèi)發(fā)生事件的未來時間分布情況做出研究。本文直接運用matlab2014軟件對四元系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度進行5年的灰色預測。

三、指標建立與數(shù)據(jù)處理

（一）指標體系的建立

根據(jù)大多數(shù)學者的研究成果，本文將所收集的數(shù)據(jù)劃分為總量、結(jié)構(gòu)、效益三個方面，明確界定能源、經(jīng)濟和環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)概念。此外，文章增加了公共健康系統(tǒng)測量指標，較為全面地展現(xiàn)公共環(huán)境系統(tǒng)的綜合內(nèi)涵，進而能與其它3個系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)系，最后揭示4元系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。指標體系如表2所示。

（二）數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、《中國區(qū)域經(jīng)濟年鑒》和各省市的統(tǒng)計年鑒，采集了2008-2018年西部11省市的數(shù)據(jù)，西藏地區(qū)因數(shù)據(jù)缺失不納入研究范圍。

（三）實證

1.文章使用極差標準化法對所采集的指標原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，目的在于去除數(shù)據(jù)量綱，降低量級。

正向指標：

負向指標：

2.指標權(quán)重的確定。文章以熵值法賦予各項指標權(quán)重值。由于賦予的權(quán)重值篇幅過長，不再一一列舉。

3.綜合指數(shù)可測度各子系統(tǒng)發(fā)展水平與狀況，其計算公式如下：

能源、經(jīng)濟與環(huán)境、公共健康指標的權(quán)重分別以 Wi、Wj、Wk、Wl表示； 綜合指數(shù)分別以 Xn、Yn、Zn、Qn表示；各指標的標準化數(shù)值分別以 Iin、Ijn、Ikn、Iln表示。以此為基礎(chǔ)，可計算得出四元系統(tǒng)的耦合度。

表2 能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境、公共健康四元系統(tǒng)綜合評價指標體系

四、實證分析

（一）綜合指數(shù)

依據(jù)耦合度及耦合度協(xié)調(diào)計算模型，計算我國西部11個省市2008-2018年能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境、公共健康四個系統(tǒng)的平均耦合度D與耦合協(xié)調(diào)度C，限于篇幅不再列出。通過觀察計算結(jié)果可知，從西部11個省市來看，公共健康綜合指數(shù)方差在0.164左右，顯示出2008-2018年間我國公共健康總體發(fā)展程度處于穩(wěn)定；能源消費指數(shù)整體均值從0.211下降至0.1448，呈現(xiàn)出緩慢下降趨勢，說明隨著時間的推移，“節(jié)能減排”與“科學發(fā)展”的意識逐漸在企業(yè)間深化；生態(tài)環(huán)境指數(shù)從0.173上升到0.38，體現(xiàn)了科學發(fā)展觀得到了人們的重視，提高了對生態(tài)建設的投入；經(jīng)濟綜合指數(shù)從0.1547上升到0.372，上升顯著，經(jīng)濟發(fā)展良好。

另外，將健康、能源、環(huán)境與經(jīng)濟綜合來看，首先2008—2010年，11個省市都處于經(jīng)濟發(fā)展綜合指數(shù)快速上升階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化明顯。由于“節(jié)能減排”的號召，西部省市區(qū)域能源消費綜合指數(shù)均出現(xiàn)不同程度下降，更為重要的是隨著生活水平的提高，政府和個人開始著重關(guān)注公共健康的投入。這段時期中無論是公共還是個人健康狀況都在提高。但2010年后，經(jīng)濟增長遇到挫折開始回落，由于積極投入轉(zhuǎn)型，進而能源消費綜合指數(shù)保持平穩(wěn)，說明企業(yè)更加注重優(yōu)化能源配置和充分利用能源。其次，經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境、能源消費、公共健康都向好發(fā)展，雖然在個別年份生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)出現(xiàn)下降情況，但從長遠來看，隨著人們環(huán)保意識地不斷提升、政府對環(huán)境治理力度不斷加大、國家對醫(yī)療衛(wèi)生方面的投資不斷增強，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一定會得到改善。

（二）系統(tǒng)耦合分析

1.四元系統(tǒng)耦合

通過對西部11個省市2008-2018年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，得出四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合度。再分別對四個系統(tǒng)的耦合度求均值，得到2008-2018年間的平均耦合度，其變化趨勢如圖1所示。

圖1 能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境變化、公共健康演變平均協(xié)調(diào)耦合度

從圖1可以看出，2008—2018年間，西部地區(qū)能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境變化、公共健康演變的耦合度呈波浪型趨勢變化，整體耦合度較高，波動區(qū)間較小，以2013年為界點可將其分為2個階段。

不協(xié)調(diào)發(fā)展階段 （2008—2013年）：2008—2013年間，為協(xié)調(diào)東西部發(fā)展，我國大力推動西部大開發(fā)建設，西部經(jīng)濟和各類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到了很大地支持。在此期間，原本較好的生態(tài)環(huán)境遭到了破壞，能源消費不斷擴大，導致各類污染物排放大幅度增加，三廢排放嚴重影響了生態(tài)環(huán)境和公共健康環(huán)境，所以四個系統(tǒng)的耦合度從原來較高狀態(tài)開始下降，而且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、能源開發(fā)效率低且消耗嚴重，致使經(jīng)濟發(fā)展對能源的依賴性逐漸增強，導致公共健康環(huán)境逐漸惡化。同時，由于缺乏推進地區(qū)能源生產(chǎn)和綠色消費革命的積極性，導致清潔低碳、安全高效的能源體系難以形成，致使四個系統(tǒng)的耦合度都處于不穩(wěn)定的小幅度波動狀態(tài)。

協(xié)調(diào)式發(fā)展階段（2014—2018年）：2014年以后，西部地區(qū)各省市政府為節(jié)能減排、協(xié)調(diào)式發(fā)展，開始轉(zhuǎn)變粗放式的發(fā)展模式，著力探索高效合理的能源開發(fā)手段，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，減少對自然能源的依賴，控制污染物排放，加大對環(huán)境污染治理的投資力度，基礎(chǔ)性社會健康保障設施逐年增加，四個系統(tǒng)的耦合度慢慢有所回升，直到2016年，協(xié)調(diào)式發(fā)展效果開始顯現(xiàn)，四個系統(tǒng)的耦合度開始走向穩(wěn)定。

2.四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合度的時空演化分析

根據(jù)計算出的四元協(xié)調(diào)耦合度和協(xié)調(diào)度等級劃分標準，將每年各省市的協(xié)調(diào)耦合狀態(tài)劃分為三個階段，如表3所示，此處的階段劃分是各地區(qū)相對而言的。

2008—2018年11個省市的耦合度演化趨勢存在一定的差異。2008—2009年間甘肅的協(xié)調(diào)耦合度最先上升，達到基本協(xié)調(diào)階段，表明雖然甘肅省資源相對缺乏但甘肅實體經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟基礎(chǔ)扎實，科技資源相對豐富，自然資源、電力、土地和勞動力等資源和成本優(yōu)勢十分明顯。在低的能源消耗下，仍然可以靠自有優(yōu)勢進行綠色發(fā)展并保持健康環(huán)境。隨后四川、廣西、貴州、寧夏、青海和陜西等地也積極改進，協(xié)調(diào)耦合度有所上升，四個系統(tǒng)向好發(fā)展。2009年，西部除了重慶外其余大部分仍然處于極不協(xié)調(diào)狀態(tài)，表明經(jīng)歷了金融風暴后，大部分西部省域的經(jīng)濟發(fā)展有所回落，但重慶政府積極組織金融危機影響的嚴重地區(qū)盡最大努力恢復發(fā)展、輕度影響地區(qū)加快發(fā)展，遏制了經(jīng)濟下滑勢頭，同時加大了社會保障、醫(yī)療衛(wèi)生方面的投入，維持并提高居民的健康生活水平，耦合度不降反升。2010—2012年，各地區(qū)的耦合度呈上升趨勢。原因可能是新能源的開發(fā)利用使得自然資源逐漸得到合理開采及使用，致使環(huán)境污染得以遏制，公共健康狀況得以改善。2013年后，各省市開始逐步落實科學發(fā)展觀理念，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級改造，鼓勵使用新能源以減少對化石燃料的需求，降低能耗、物耗，推進能源循環(huán)利用和可再生，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接，積極構(gòu)建人與自然的和諧關(guān)系，從而實現(xiàn)了大部分地區(qū)四個系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合度達到較不協(xié)調(diào)階段，部分省市達到基本協(xié)調(diào)。在大力推動節(jié)能減排和生態(tài)文明建設的環(huán)境下，合理開發(fā)自然資源、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將是西部區(qū)域當前的工作重點，相信不久的將來，只要堅持走可持續(xù)發(fā)展道路，西部省市都將走入基本協(xié)調(diào)階段甚至比較協(xié)調(diào)階段。

表3 西部11個省市能源消費、經(jīng)濟增長、生態(tài)環(huán)境、公共健康協(xié)調(diào)耦合度時間演變

（三）系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)預測分析

文章在進行四元系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度的灰色預測前，首先實行級比序列的檢驗，即用某個省份的上一年耦合協(xié)調(diào)度與下一年的相除，全部計算結(jié)果需大于exp（-2/n+1），小于exp（2/n+1），其中n為年數(shù)。本文中2008—2018年共11年，表示西部11個省市四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的級比序列的計算結(jié)果需大于0.73，小于1.14，計算結(jié)果見表4。

由表4可知，西部11個省市的四元系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度的級比序列均小于1.14，大于0.73，即可使用灰色預測方法對西部各個省市未來5年的協(xié)調(diào)耦合度進行預測。

綜合表5和圖2來看，大部分省市未來5年均能達到基本協(xié)調(diào)階段，少部分省市可以到達比較協(xié)調(diào)階段，說明西部省市整體向好發(fā)展。根據(jù)預測，內(nèi)蒙古與青海未來五年能到達比較協(xié)調(diào)階段，是因為兩個省份不存在大量的工業(yè)基礎(chǔ)設施和工業(yè)產(chǎn)出，對環(huán)境破壞度低，且都以旅游業(yè)為主，對環(huán)境保護投入較高，所以兩個省份在四元系統(tǒng)的協(xié)調(diào)耦合度上一直呈現(xiàn)出上升態(tài)勢。但重慶、陜西未來五年仍然處于較不協(xié)調(diào)階段，根據(jù)對重慶、陜西四個系統(tǒng)的綜合指數(shù)觀察可知，其經(jīng)濟發(fā)展綜合指數(shù)明顯高于其余3個系統(tǒng)的綜合指數(shù)，說明經(jīng)濟建設對重慶、陜西發(fā)揮著重要作用，但協(xié)調(diào)耦合發(fā)展能力仍然需要提高，發(fā)展經(jīng)濟的同時要加強對環(huán)境、社會衛(wèi)生、能源方面的建設與控制。

圖2 四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)耦合度預測趨勢圖

表4 四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)度的級比序列的計算結(jié)果

表5 2019-2023年四元耦合協(xié)調(diào)度的預測結(jié)果

五、促進西部區(qū)域四元協(xié)調(diào)發(fā)展的對策建議

十九大中再次強調(diào)樹立“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的“五位一體”發(fā)展理念，表明實施綠色發(fā)展戰(zhàn)略及生態(tài)文明建設已是不可阻擋的趨勢。為構(gòu)筑西部區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展新格局，推進西部省市四元系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，建議采取以下對策。

1.發(fā)揮市場機制作用，完善環(huán)境經(jīng)濟政策。污染物排放是威脅公共健康環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的第一殺手，因而各級政府首要任務在于從源頭上治理污染物的排放，可以適當利用稅制來抑制污染排放。依照國家對企業(yè)的稅收法規(guī)，部分擁有技術(shù)的企業(yè)若積極購進設備以減少污染排放或者投身于有利于保護社會環(huán)境項目中，政府部門可以酌情對這些企業(yè)給予所得稅優(yōu)惠的獎勵。另外，地方人民政府要對涉及民生的“煤改氣”項目加大政策支持力度，對重點行業(yè)清潔生產(chǎn)示范工程給予引導性資金支持，以鼓勵居民使用清潔能源。

2.改善能源消費結(jié)構(gòu)，積極推動綠色能源。著力降低能源消費中對大氣造成污染的化石能源的消費量，積極推動有條件的省份采用綠色能源如風能、太陽能等以減少污染，增加綠色能源在能源消費結(jié)構(gòu)中的比重以改善生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造更多綠色能源消費種類。某些地區(qū)如寧夏、內(nèi)蒙古、四川、貴州、青海、新疆等，可以利用地理環(huán)境的優(yōu)勢充分利用太陽能、風能、地熱等環(huán)保能源，不但能有效降低能源消耗、減少能源開支、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，還能有效提高經(jīng)濟效益和居民的健康水平。

3.改善公共衛(wèi)生狀況，提高整體醫(yī)療水平。醫(yī)務人員數(shù)量的增加、醫(yī)生醫(yī)德醫(yī)技的提高、醫(yī)療衛(wèi)生條件的改善都有利于提高基礎(chǔ)醫(yī)療服務水平，因此西部地區(qū)應該繼續(xù)加大社會醫(yī)療基礎(chǔ)服務設施建設，建立良好的醫(yī)療衛(wèi)生保障體系，培養(yǎng)和引進更多高水平的醫(yī)務工作者，提高當?shù)卣w醫(yī)療水平。另外，公眾對自身健康的投入也起著重要作用，可以適當?shù)貐⒖嘉鞣絿覍嵤┑挠嘘P(guān)推動公眾參與環(huán)境保護活動的措施，在依照我國的法律體系，提高公眾的環(huán)保責任感和參與感，共同改善公共衛(wèi)生狀況。