江蘇省大氣環(huán)境經(jīng)濟協(xié)調(diào)度評價研究

田 穎, 沈紅軍

(江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心, 南京 210036)

環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展都與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)，保護環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，已經(jīng)成為各國以及個地區(qū)的共識。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴重。人們開始反思傳統(tǒng)的經(jīng)濟發(fā)展模式，提出了可持續(xù)發(fā)展、循序經(jīng)濟、生態(tài)產(chǎn)業(yè)等發(fā)展模式[1～8]。耦合系統(tǒng)研究是當前國內(nèi)外學術(shù)界的重要研究內(nèi)容[9～13]， 經(jīng)發(fā)發(fā)展的經(jīng)驗表明，環(huán)境壓力隨著經(jīng)濟增長速度的加快和經(jīng)濟規(guī)模的擴大而加重，環(huán)境退化(壓力)與經(jīng)濟增長之間存在密切的互動作用，是兩個相輔相成的矛盾體[14]。研究影響污染排放的因素，通過調(diào)控這些因素來減少污染排放變得尤為重要[15]。近年來，空氣污染備受民眾關(guān)注，優(yōu)良的環(huán)境空氣是居民生活幸福感的基本要求[16]，但是我國大部分地區(qū)大氣污染嚴重，造成這種現(xiàn)象的根本原因是區(qū)域污染物的大量排放，江蘇省作為全國經(jīng)濟發(fā)展較快的區(qū)域之一，環(huán)境建設(shè)取得了一定成效，然而，高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放型經(jīng)濟增長模式不可避免地給江蘇省地區(qū)帶來了較為嚴重的環(huán)境問題，環(huán)境承受能力較脆弱。因此研究江蘇省大氣環(huán)境與經(jīng)濟的和諧發(fā)展成為重要的課題。

1 研究方法

經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境之間存在密切的內(nèi)在聯(lián)系，兩系統(tǒng)之間不斷進行著物質(zhì)與能量的交換，一方面，人們從自然界獲取生產(chǎn)資料進行經(jīng)濟活動，因經(jīng)濟生產(chǎn)活動而產(chǎn)生的直接或間接的廢棄物一定程度上可以被環(huán)境容納和凈化，但若超過了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的承載力，就會造成環(huán)境污染，生態(tài)環(huán)境惡化，進一步會阻礙經(jīng)濟的健康發(fā)展；另一方面，當環(huán)境系統(tǒng)不能繼續(xù)支撐經(jīng)濟發(fā)展時，就必須改善生態(tài)環(huán)境，加大物力和財力等的投入進行生產(chǎn)技術(shù)改造，減少“三廢”物質(zhì)的排放量以及提高治污能力，而這一切又依靠于經(jīng)濟實力的提高[17-18]。基于此，本文對區(qū)域經(jīng)濟與環(huán)境兩個系統(tǒng)之間的環(huán)境經(jīng)濟協(xié)調(diào)度進行了評價研究。

1.1 區(qū)域經(jīng)濟與環(huán)境子系統(tǒng)指標體系的建立

經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展指標體系是對區(qū)域經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展狀況進行綜合評價與研究的依據(jù)和標準，本文根據(jù)指標的理論性和實際性意義，以最大可能反映系統(tǒng)的功能和效益(效率)為原則選取有代表性的指標(表1)。

表1 地區(qū)經(jīng)濟與環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價指標體系Tab.1 Comprehensive evaluation index system of regional economy and environment subsystems in Jiangsu Province

注：其中權(quán)重分別為2001年/2005年/2010年/2015年各指標權(quán)重。

1.2 評價對象和數(shù)據(jù)來源

本研究選取江蘇省13個省轄城市單元為研究對象，一方面他們在空間意義上具有一定的地理范圍獨立性，另一方面在經(jīng)濟意義上是一個相對獨立的經(jīng)濟體。社會經(jīng)濟與環(huán)境數(shù)據(jù)來自《江蘇省統(tǒng)計年鑒》和《環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)》。

1.3 計算功效函數(shù)

區(qū)域經(jīng)濟-環(huán)境耦合系統(tǒng)由經(jīng)濟和環(huán)境兩個子系統(tǒng)構(gòu)成。區(qū)域經(jīng)濟-環(huán)境耦合系統(tǒng)中不同指標的功效系數(shù)dij計算公式為：

dij=(xij-xijmin)/(xijmax-xijmin) 正指標

dij=(xijmax-xij)/(xijmax-xijmin) 負指標

式中：dij為系統(tǒng)i指標j的功效值；dij反映目標達成的滿意程度，0≤dij≤1。當dij=0時，為最不滿；當dij=1時，為最滿意[19]。

1.4 子系統(tǒng)功效綜合評價

經(jīng)濟與環(huán)境子系統(tǒng)的綜合功效是各系統(tǒng)內(nèi)所有指標對該子系統(tǒng)的貢獻的綜合，可通過集成方法來實現(xiàn)。其計算公式為：

其中，Wij≥0，∑Wij=1，j= 1,2,…,m

式中：Wj為系統(tǒng)i指標j的權(quán)重。熵值越小，所蘊涵的信息量越大，若某個屬性下的熵值越小，則說明該屬性在決策時所起的作用越大，應(yīng)賦予該屬性較大的權(quán)重，否則相反[20]。

計算第j項指標在第i個系統(tǒng)中所占的比重Pij：

然后，計算第j項指標的信息熵ej

j=1,2,…,m)

接著，熵值法確定權(quán)重Wj：

1.5 區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染耦合協(xié)調(diào)度評價

借助物理學中的容量耦合概念及其容量耦合系數(shù)模型，推廣得到多個子系統(tǒng)的相互作用耦合度模型。

式中：C為耦合度；Ui為各子系統(tǒng)的綜合功效。根據(jù)目前眾多學者對經(jīng)濟環(huán)境耦合度分段方法，采用中值分段法，當0

協(xié)調(diào)度模型可以更好的評判經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染交互耦合的協(xié)調(diào)程度。其計算公式為：

式中：D為協(xié)調(diào)度；C為耦合度；T為經(jīng)濟與環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)；α、β為特定權(quán)數(shù)，由于區(qū)域經(jīng)濟與環(huán)境同等重要，故取α=β=0.5。

采用中段分值法將協(xié)調(diào)度可以劃分為4種類型：0

1.6 經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)耦合的分類體系與判別標準

按照耦合協(xié)調(diào)度的大小將區(qū)域生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展狀況劃分為4大類10個亞類，然后再按照經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)的綜合評價指數(shù)U正指標與U負指標的相對關(guān)系劃分為30種基本型[21](表2)。

表2 江蘇省經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的分類體系與判別標準Tab.2 Classification system and criteria for coupled and coordinative development of economic development and atmospheric environmental effects in Jiangsu Province

2 區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度測算結(jié)果分析

在建立了經(jīng)濟發(fā)展-大氣環(huán)境評價指標體系后，通過熵值法對各個指標賦權(quán)重(表1)，最后可以得到2001～2015年江蘇省13個城市的綜合評價得分(表3)。

表3 江蘇省2001年和2015年經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)的耦合度與協(xié)調(diào)度Tab.3 Coupling and coordination degree of economic development and atmospheric environmental effects in Jiangsu Province in 2001 and 2015

2.1 經(jīng)濟環(huán)境耦合度的空間格局

2.1.1 2001～2015年經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域呈現(xiàn)增大趨勢，從空間分布來看，2001年低耦合度區(qū)域的中心主要位于宿遷市，2010年，耦合度最低的城市仍舊位于宿遷市，2015年，低耦合度的區(qū)域逐漸集中，主要位于宿遷市和淮安市，從總體上看，經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域主要位于江蘇省北部區(qū)域，以宿遷市為中心，在其周邊擴散。

2.1.2 耦合度的大小與所選取的正指標和負指標有關(guān)，從負指標在四年間的變化趨勢來看，宿遷市在2001年和2005年均處于較高的狀態(tài)，而2010年和2015年有較大的下降幅度，然而四個典型年份中宿遷市的耦合度卻為全省的低谷，這是由于宿遷市在四年間正指標處于全省最低的狀態(tài)，對于宿遷市來說，正指標的較低狀態(tài)對其低耦合度現(xiàn)狀影響較大。因此，2010年以后，宿遷市耦合度的最低的狀況更為明顯，低耦合度區(qū)域向宿遷市聚攏的趨勢更為明顯。

2.1.3 從耦合度的絕對數(shù)值來看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢，由2001年的0.487降低到2015年的0.393，最低值呈現(xiàn)上升趨勢，由2001年的0.029升高至2015年的0.111，總的來看，江蘇省的經(jīng)濟與大氣環(huán)境的耦合度處于低水平耦合階段和拮抗階段。

2.2 經(jīng)濟環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間類型劃分

2.2.1 2001～2015年經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，從空間分布來看，2001年低協(xié)調(diào)度區(qū)域主要位于宿遷市和泰州市，到了2005年有向揚州市轉(zhuǎn)移的趨勢，2010年，協(xié)調(diào)度最低的城市擴張為宿遷市和鹽城市，2015年，低協(xié)調(diào)度的區(qū)域由宿遷市轉(zhuǎn)移至淮安市，并且從總體上看，低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)減少的趨勢，從總體上看，經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境協(xié)調(diào)度區(qū)域的分布基本上與耦合度一致，但是又有細微差別。

2.2.2 從協(xié)調(diào)度的絕對數(shù)值來看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢，由2001年的0.420降低到2015年的0.331，最低值呈現(xiàn)上升趨勢，由2001年的0.052升高至2015年的0.067，總的來看，江蘇省的經(jīng)濟與大氣環(huán)境處于低度和中度協(xié)調(diào)耦合。

2.3 典型年份經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)協(xié)調(diào)測算結(jié)果與分析

分別選取2001年和2015年兩個典型年份，對其協(xié)調(diào)測算結(jié)果進行分析(表3)。

2.3.1 從耦合協(xié)調(diào)程度看，2001年，南京市、無錫市、徐州市、常州市、蘇州市和南通市的耦合程度處于拮抗階段，其余城市處于低水平耦合階段，從協(xié)調(diào)程度看，除南京市、無錫市、徐州市和蘇州市為中度協(xié)調(diào)外，其他9市均為低度協(xié)調(diào)；2015年，南通市、揚州市、鎮(zhèn)江市、泰州市和宿遷市處于拮抗階段，其余城市處于低水平耦合階段，從協(xié)調(diào)程度看，只有泰州市為中度協(xié)調(diào)，其余12市均為低度協(xié)調(diào)。

2.3.2 從耦合協(xié)調(diào)度類型看，共分為4類：①輕度不協(xié)調(diào)類：2001年輕度不協(xié)調(diào)的是常州市、南通市、連云港市、鹽城市、揚州市和鎮(zhèn)江市；2015年輕度不協(xié)調(diào)的是無錫市、常州市、蘇州市、南通市、連云港市、鹽城市、揚州市、鎮(zhèn)江市和宿遷市。②極度不協(xié)調(diào)類：2001年無極度不協(xié)調(diào)城市；2015年極度不協(xié)調(diào)類的是徐州市。③勉強協(xié)調(diào)類：2001年勉強協(xié)調(diào)的是南京市；2015年勉強協(xié)調(diào)的是泰州市。④嚴重不協(xié)調(diào)類：2001年無嚴重不協(xié)調(diào)城市；2015年嚴重不協(xié)調(diào)的是南京市和淮安市。

2.3.3 從環(huán)境與經(jīng)濟對比關(guān)系看：2001年和2015年江蘇省13市大多數(shù)為經(jīng)濟滯后型。2001年屬于環(huán)境滯后型的是徐州市、蘇州市和鎮(zhèn)江市，其中環(huán)境極度滯后型的為徐州市，環(huán)境比較滯后型的是蘇州市，環(huán)境嚴重滯后型的是鎮(zhèn)江市；除環(huán)境滯后型的3市，其余的10市均為經(jīng)濟滯后型，其中經(jīng)濟比較滯后型是南京市，經(jīng)濟嚴重滯后型是無錫市，其余8個為經(jīng)濟極度滯后型。2015年徐州市和宿遷市是環(huán)境滯后型，其中徐州市為環(huán)境比較滯后型，宿遷市為環(huán)境嚴重滯后型其余的均為經(jīng)濟滯后型；除環(huán)境滯后型的2各市，其余11市均為經(jīng)濟滯后型，其中鎮(zhèn)江市和泰州市為經(jīng)濟嚴重滯后型，其余9市為經(jīng)濟極度滯后型。

2.3.4 從2001～2015年，江蘇省13市的經(jīng)濟增長與大氣環(huán)境效應(yīng)的耦合協(xié)調(diào)程度均處于低、中協(xié)調(diào)程度，耦合程度均處于低水平階段和拮抗階段。隨著工業(yè)總產(chǎn)值的增加，工業(yè)廢氣排放總量呈上升趨勢，雖然在發(fā)展的過程中已經(jīng)開始嚴格控制污染物的排放量，污染物的排放增量有所下降，但是形勢依然不容樂觀，因為當污染物減排到一定程度時，采用傳統(tǒng)的減排工藝和方法已經(jīng)很難再繼續(xù)縮減污染物排放，新的技術(shù)和政策措施必須同步發(fā)展，才能使污染物排放得到進一步控制。因此相對于2001年，2015年的經(jīng)濟現(xiàn)狀與大氣環(huán)境效應(yīng)的耦合協(xié)調(diào)程度有所下降。

2.3.5 環(huán)境滯后型表明在經(jīng)濟發(fā)展過程中，消耗了大量的資源，已嚴重破壞了大氣環(huán)境，這些區(qū)域今后要從經(jīng)濟發(fā)展中抽出更多的資金修復(fù)環(huán)境，以保證經(jīng)濟和大氣環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展；經(jīng)濟滯后型表明在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，對環(huán)境的破壞較輕，或者是在投入到環(huán)境治理發(fā)面的資金較多，環(huán)境尚可承載和消化經(jīng)濟發(fā)展所帶來的后果，這些區(qū)域今后要在保護環(huán)境的前提下發(fā)展經(jīng)濟。

2.3.6 經(jīng)濟得到發(fā)展的同時，由于采取了新的工藝和污染治理措施的不斷加強，環(huán)境質(zhì)量得到改善。在原有基數(shù)較大的基礎(chǔ)上，相應(yīng)的環(huán)保政策和措施的實施，使得污染物排放強度可以迅速下降，但是當污染物下降到一定程度時，其減排的空間變小，減排的難度加大，下降的幅度有所緩和，因此在未來的經(jīng)濟發(fā)展過程中，采用具有更高清潔生產(chǎn)水平的技術(shù)方法，實施更高效除塵技術(shù)改造，探索更深入的減排模式，才能進入經(jīng)濟與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的階段。

3 結(jié) 論

通過以上定量分析，得出的結(jié)論和建議如下：

3.1 15年間，4個典型年份經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域呈現(xiàn)增大趨勢，從空間分布來看，經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域主要位于江蘇省北部區(qū)域，以宿遷市為中心，在其周邊擴散。通過對正指標和負指標對耦合程度影響的分析，經(jīng)濟與大氣環(huán)境達到和諧的相互耦合，不僅要控制其污染物的排放，同時要加大對其治理狀況的投入。

3.2 從耦合度的絕對數(shù)值來看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢，總的來看，江蘇省的經(jīng)濟與大氣環(huán)境的耦合度處于低水平耦合階段和拮抗階段。

3.3 15年間經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，從總體上看，低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)減少的趨勢，經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境協(xié)調(diào)度區(qū)域的分布基本上與耦合度一致，但是又有細微差別，其中低協(xié)調(diào)度區(qū)域主要位于江蘇省北部區(qū)域，其中心位于宿遷市，而在2015年由于宿遷市和淮安市的耦合度均較低，造成低協(xié)調(diào)度區(qū)域的中心轉(zhuǎn)移至淮安市。

3.4 從協(xié)調(diào)度的絕對數(shù)值來看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢，總的來看，江蘇省的經(jīng)濟與大氣環(huán)境處于低度和中度協(xié)調(diào)耦合。

3.5 2001年和2015年，江蘇省13市的耦合協(xié)調(diào)程度有所下降，大多數(shù)為經(jīng)濟滯后型。

3.6 近些年江蘇省在經(jīng)濟發(fā)展的同時，采取積極推進節(jié)能減排和污染物總量減排、加大環(huán)境治理投入力度等有效措施，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，取得了一定成效，但是經(jīng)濟發(fā)展與大氣環(huán)境仍舊處于中度協(xié)調(diào)度，有的區(qū)域甚至處于低度協(xié)調(diào)度的現(xiàn)狀，經(jīng)濟得到發(fā)展的同時，由于采取了新的工藝和污染治理措施的不斷加強，環(huán)境質(zhì)量得到一定改善。在原有基數(shù)較大的基礎(chǔ)上，相應(yīng)的環(huán)保政策和措施的實施，使得污染物排放強度可以迅速下降，但是當污染物下降到一定程度時，其減排的空間變小，減排的難度加大，下降的幅度有所緩和，因此在未來的經(jīng)濟發(fā)展過程中，采用具有更高清潔生產(chǎn)水平的技術(shù)方法，實施更高效除塵技術(shù)改造，探索更深入的減排模式，才能使經(jīng)濟與環(huán)境和諧發(fā)展。