山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性研究

樊文平，王鴻康，劉紅平，單寶艷

（山東建筑大學(xué)a.測(cè)繪地理信息學(xué)院；b.理學(xué)院，山東 濟(jì)南250101）

一、引 言

過(guò)去的30多年里，中國(guó)的城鎮(zhèn)化有力地支撐了經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)和持續(xù)轉(zhuǎn)型，中國(guó)經(jīng)濟(jì)與城市的發(fā)展成效舉世矚目、振奮人心［1]。隨著十八大報(bào)告關(guān)于“中國(guó)特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”新四化概念的提出，新型城鎮(zhèn)化更是被推到了引領(lǐng)“四化聯(lián)動(dòng)”、實(shí)現(xiàn)發(fā)展轉(zhuǎn)變的新高度。然而，在城鎮(zhèn)化繁榮發(fā)展的背后，人為粗放式排放和自然生態(tài)被破壞所引起的環(huán)境陣痛也逐漸顯現(xiàn)，環(huán)境污染引起的公眾關(guān)注度日益升高。城鎮(zhèn)化通過(guò)人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消耗和交通擴(kuò)張對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生脅迫，生態(tài)環(huán)境又通過(guò)人口驅(qū)逐、資本排斥、資金爭(zhēng)奪和政策干預(yù)對(duì)城市發(fā)展產(chǎn)生約束，兩者具有交互耦合關(guān)系［2]，該課題已成為國(guó)際地球系統(tǒng)科學(xué)和可持續(xù)發(fā)展科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)［3-4]，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了廣泛研究，主要內(nèi)容包括城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境的交互耦合關(guān)系及機(jī)制［5-9]、時(shí)空演化特征及規(guī)律［10-11]、影響因素探討［12]、耦合度分析及預(yù)測(cè)［13]等方面。作為生態(tài)環(huán)境的主要要素之一，大氣環(huán)境與城鎮(zhèn)化發(fā)展相互影響，相互制約，兩者的相互作用機(jī)制同樣遵循城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的交互耦合規(guī)律。城鎮(zhèn)化發(fā)展速度與大氣環(huán)境的承載能力之間需要保持良好平衡才能實(shí)現(xiàn)兩者雙贏，真正踐行城市可持續(xù)發(fā)展。郭施宏等通過(guò)協(xié)調(diào)度計(jì)算公式對(duì)73個(gè)主要城市的空氣質(zhì)量與城鎮(zhèn)化質(zhì)量的協(xié)調(diào)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)空氣質(zhì)量與城鎮(zhèn)化質(zhì)量匹配度還較低［14]；馬小雯構(gòu)建了浙江省城市化與空氣質(zhì)量耦合關(guān)系模型，定量分析浙江省2013-2015年各市城市化與空氣質(zhì)量間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，并將其進(jìn)一步劃分為協(xié)調(diào)區(qū)、準(zhǔn)協(xié)調(diào)區(qū)和欠協(xié)調(diào)區(qū)［15]；東童童等運(yùn)用空間計(jì)量和新陳代謝預(yù)測(cè)方法，分析中國(guó)城市化發(fā)展對(duì)霧霾污染的影響并對(duì)兩者的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)判，認(rèn)為未來(lái)幾年霧霾污染與城市化水平將繼續(xù)呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，但兩者之間已初步呈現(xiàn)“脫鉤”關(guān)系［16]；丁鐳通過(guò)構(gòu)建普遍面板回歸模型和空間計(jì)量面板模型將城市化對(duì)空氣環(huán)境影響進(jìn)行EKC檢驗(yàn)，利用面板向量自回歸模型（PVAR）和耦合協(xié)調(diào)模型（CCDM）探討了城市化與空氣環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)之間的響應(yīng)規(guī)律和耦合協(xié)調(diào)模式［17-18]；汪發(fā)元等基于湖北省16城市2005-2017年數(shù)據(jù)，應(yīng)用空間計(jì)量模型研究城市化水平和工業(yè)化水平對(duì)SO2、NO2、PM 10含量的影響［19]；吳浪等采用遙感影像反演的PM2.5全球高精度產(chǎn)品數(shù)據(jù)集，結(jié)合GIS、地理加權(quán)回歸以及地理探測(cè)器等方法，系統(tǒng)地分析了成渝城市群城市化與PM2.5分布之間的關(guān)系［20]?？傮w來(lái)看關(guān)于城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性的研究還遠(yuǎn)未豐富，相關(guān)理論需要更多實(shí)證案例支撐。

山東省在中國(guó)發(fā)展歷史中始終處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展核心地位，2017年地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）為72 634.15億元（增速為7.4%），占全國(guó)GDP總量的8.8%。隨著人口的增長(zhǎng)（2017年末常住人口突破1億人）和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，山東省的城鎮(zhèn)化水平也在不斷攀升，2013-2017年末，常住人口城鎮(zhèn)化率從53.75%提高至60.58%。然而高能耗、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化背景下的快速城鎮(zhèn)化也伴隨著資源環(huán)境的巨大壓力，尤其是大氣環(huán)境污染一直是制約山東省綠色可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。2012年山東省空氣中可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）的年均濃度分別為0.12mg/m3、0.06 mg/m3、0.044 mg/m3，均未達(dá)到空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)。2015年山東省“藍(lán)天白云，繁星閃爍”天數(shù)平均為214.7天，即全年有41.2%的天數(shù)處于空氣污染狀態(tài)，其中重度污染天數(shù)占8.2%?？梢?jiàn)，山東省作為我國(guó)快速城鎮(zhèn)化地區(qū)的典型代表，面臨大氣環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。曉山東可窺中華之全貌，山東省城鎮(zhèn)化道路的選擇無(wú)疑對(duì)全國(guó)的城鎮(zhèn)化發(fā)展都具有重要的示范意義和影響力［1]?；谝陨媳尘埃恼陆梃b相關(guān)研究成果，以山東省17地市為研究樣本，建立城鎮(zhèn)化發(fā)展水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)構(gòu)建城鎮(zhèn)化水平與大氣環(huán)境（1）和諧度函數(shù)及耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)，探討山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)性，為客觀評(píng)判各地城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量，同時(shí)為政府制定合理城鎮(zhèn)化發(fā)展及大氣治理政策提供科學(xué)依據(jù)。

二、研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）城鎮(zhèn)化發(fā)展水平指標(biāo)體系

在城鎮(zhèn)化發(fā)展綜合水平指標(biāo)體系的構(gòu)建中，具體指標(biāo)的選取和測(cè)度方法見(jiàn)仁見(jiàn)智。但人口、空間、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)城鎮(zhèn)化的四個(gè)子系統(tǒng)劃分是被廣泛接受的［17]。本文基于以上四個(gè)方面的涵義，綜合相關(guān)文獻(xiàn)［8，15，17-18]研究成果，從人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化和社會(huì)城鎮(zhèn)化四個(gè)方面構(gòu)建城鎮(zhèn)化發(fā)展水平指標(biāo)體系，具體見(jiàn)表1所列。

表1 城鎮(zhèn)化發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（二）城鎮(zhèn)化水平全局主成分分析

為了對(duì)城鎮(zhèn)化的指標(biāo)、空間、時(shí)間三維時(shí)序立體數(shù)據(jù)表進(jìn)行分析，需引入全局主成分分析法，可以對(duì)所有年份的數(shù)據(jù)表進(jìn)行統(tǒng)一簡(jiǎn)化得到統(tǒng)一的主成分公因子［21]。其方法如下：

（1）建立全局?jǐn)?shù)據(jù)表。山東省共有17地市，城鎮(zhèn)化發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)共有13 項(xiàng)，因此每一年都可以表示為一張（xij）17×13的數(shù)據(jù)表，2014年和2017年就有2張數(shù)據(jù)表，將這兩個(gè)年份的數(shù)據(jù)表按照時(shí)序依次從上到下排在一起即構(gòu)成一個(gè)17×2×13 的三維時(shí)序立體數(shù)據(jù)表，以此為全局?jǐn)?shù)據(jù)表，記為：x=（x1，x2）=（xij）17×2×13，式中，x為全局?jǐn)?shù)據(jù)表；x1和x2分別為2014年和2017年單年份數(shù)據(jù)表；xij為全局?jǐn)?shù)據(jù)表中元素；1≤i≤17×2，1≤j≤13。

（2）對(duì)以上全局?jǐn)?shù)據(jù)表實(shí)施經(jīng)典主成分分析，計(jì)算各主成分的方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，選出前m個(gè)（1≤m≤13）特征值，使主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率大于85%。綜合得分計(jì)算公式為：

其中，Zc為某地級(jí)市第c年綜合得分（c=2014年或2017年）；a1，a2，…，am為各主成分貢獻(xiàn)率；F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)m為各主成分得分。

（三）評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

城鎮(zhèn)化發(fā)展子系統(tǒng)與大氣環(huán)境子系統(tǒng)的各個(gè)指標(biāo)間由于量綱和含義差異無(wú)法直接進(jìn)行運(yùn)算和比較。城鎮(zhèn)化發(fā)展水平主成分得分對(duì)于城鎮(zhèn)化水平評(píng)價(jià)具有正向效應(yīng)，即得分越高代表城鎮(zhèn)化水平越高，而AQI 及PM2.5、SO2及NO2濃度值越高則代表大氣環(huán)境越差，所以這些指標(biāo)對(duì)大氣環(huán)境評(píng)價(jià)具有負(fù)向效應(yīng)，為了準(zhǔn)確度量城鎮(zhèn)化水平及大氣環(huán)境，需要將這些指標(biāo)分別進(jìn)行正向及負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)化，本文采用“極差法”處理，正向和負(fù)向指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式分別為：

其中，X′ij為無(wú)量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)值；Ximax和Ximin為第i個(gè)指標(biāo)數(shù)值的上下限；Xij為第i個(gè)指標(biāo)第j個(gè)數(shù)值的原始值；n為指標(biāo)的個(gè)數(shù)；m為數(shù)值記錄個(gè)數(shù)。

（四）城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性模型

1.和諧度函數(shù)

參照相關(guān)文獻(xiàn)［7，15]，定義城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境和諧度函數(shù)為：

其中，C為城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境和諧度，C∈［0，1]，反映的是兩子系統(tǒng)在一定條件下和諧發(fā)展的程度［7]；U（x）為城鎮(zhèn)化子系統(tǒng)；A（y）為大氣環(huán)境子系統(tǒng)；調(diào)節(jié)系數(shù)k∈［2，5]，本文取值k=2。

2.耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)

和諧度C一定程度上能夠反映城鎮(zhèn)化和大氣環(huán)境子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)程度，然而在有些情況下卻很難反映出兩子系統(tǒng)整體“功效”與“協(xié)同”效應(yīng)（比如兩個(gè)低水平的子系統(tǒng)與兩個(gè)高水平的子系統(tǒng)計(jì)算所得和諧度值差不多），特別是在多個(gè)區(qū)域?qū)Ρ妊芯康那闆r下，由于每個(gè)地區(qū)的城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境建設(shè)都有其交錯(cuò)、動(dòng)態(tài)和不平衡的特性，單純依靠耦合度判別有可能產(chǎn)生誤導(dǎo)［13]，因此進(jìn)一步構(gòu)造耦合協(xié)調(diào)度模型：

其中，C是城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境的和諧度；T=αU(x)+βA(y)，是城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境綜合調(diào)和指數(shù)；α和β為各子系統(tǒng)的權(quán)重系數(shù)，本文認(rèn)為兩者對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)均等，取α=β=0.5。借鑒已有研究成果［7，13，15，17]并考慮山東省實(shí)際狀況，將耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)及類型劃分見(jiàn)表2所列。

表2 山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性分類

續(xù)表2

（五）數(shù)據(jù)來(lái)源

城鎮(zhèn)化發(fā)展水平評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)分別來(lái)源于2015年和2018年的《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》及《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》?！董h(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）［22]對(duì) 環(huán) 境 空 氣 污 染 物 基 本 項(xiàng) 目 中 的SO2、NO2、PM10 及PM2.5 都有年均濃度限值的規(guī)定，而一氧化碳及臭氧則缺乏年均濃度限值規(guī)定，因此文章選取空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）以及PM2.5、PM10、SO2、NO2作為大氣環(huán)境子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)山東省城市環(huán)境空氣質(zhì)量信息發(fā)布平臺(tái)發(fā)布的城市大氣污染日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各市所有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)（2014年共136 個(gè)有效監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，2017年為155 個(gè)）每天AQI、PM2.5、PM10、SO2、NO2值計(jì)算年度平均值，用以表征該市當(dāng)年大氣環(huán)境質(zhì)量水平，這比全國(guó)城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)的數(shù)據(jù)更加精細(xì)。具有市級(jí)邊界數(shù)據(jù)的山東省政區(qū)矢量地圖來(lái)源于《全國(guó)1∶400萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)》。

三、結(jié)果與分析

（一）山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展水平

采用全局主成分分析方法提取三個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.677%，能夠解釋原始變量的絕大部分信息。將最終城鎮(zhèn)化水平綜合得分進(jìn)行正向標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果見(jiàn)表3和圖1所示。

表3 山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展得分

圖1 2014年、2017年山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展水平及變化

由表3、圖1可知，2014年山東省的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平具有濟(jì)南、青島兩家獨(dú)高的態(tài)勢(shì)，另外，半島地區(qū)的煙臺(tái)、威海和濟(jì)南周邊的東營(yíng)及淄博市城鎮(zhèn)化發(fā)展水平也較高，總體呈現(xiàn)從東北往西南遞減的格局；到2017年，除濟(jì)南和青島之外，半島的威海及中部的東營(yíng)也進(jìn)入城鎮(zhèn)化高水平行列，魯中大部分城市也都有了進(jìn)一步提升，魯西北的聊城和德州及魯南的濟(jì)寧和臨沂等市城鎮(zhèn)化水平則提升較慢?？傮w來(lái)看，2014-2017年，山東省各地市的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平都有不同程度的提高，其中中部和東部提升較快，西北部及南部提升較慢。

（二）山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)性

1.城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性

將山東省所有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5、PM10、SO2、NO2日均數(shù)據(jù)按地市進(jìn)行匯總求取各市的年平均值，根據(jù)公式（3）按照統(tǒng)一的上下限進(jìn)行負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算大氣污染物指數(shù)得分，結(jié)合表3的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平得分，根據(jù)公式（4）計(jì)算城鎮(zhèn)化與大氣污染物指數(shù)和諧度，進(jìn)而利用公式（5）計(jì)算山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展水平與各大氣污染物指數(shù)得分的耦合協(xié)調(diào)性，結(jié)果如圖2所示。

圖2 2014年、2017年山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展水平與大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性

圖2顯示，2014-2017年，山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與各大氣污染物指數(shù)的耦合協(xié)調(diào)度都有不同程度的提高（深色線條范圍大于淺色線條）；由城鎮(zhèn)化與PM2.5的耦合協(xié)調(diào)性看出，協(xié)調(diào)性較高的城市主要位于半島地區(qū)（青島、煙臺(tái)、威海），較低的城市為西北的聊城、德州和西南的菏澤，其中德州和聊城在三年中提升較快；由城鎮(zhèn)化與PM10 的耦合協(xié)調(diào)性看出，協(xié)調(diào)性較高的城市也位于半島三市（青島、煙臺(tái)、威海），較低的城市為濟(jì)南和聊城，其中濟(jì)南市在三年中提升較快；城鎮(zhèn)化與SO2的耦合協(xié)調(diào)性顯示，濟(jì)南、青島、東營(yíng)、煙臺(tái)和威海數(shù)值較高，菏澤、淄博較低，淄博在三年間提升較快；城鎮(zhèn)化與NO2的耦合協(xié)調(diào)性較高的城市為半島地區(qū)及東營(yíng)市，較低的為淄博和菏澤，其中淄博三年來(lái)提升較快。進(jìn)一步對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行空間化，可得山東省城鎮(zhèn)化與大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性空間分布圖如圖3所示。

圖3 山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展水平與大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性空間分布

圖3顯示，山東省的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平與大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性空間上呈現(xiàn)明顯的梯度分布格局特征，大致都遵循魯東—魯中—魯西逐級(jí)遞減的分布規(guī)律。2014年魯東的半島城市在城鎮(zhèn)化與四類污染物的耦合協(xié)調(diào)性上都處于高度協(xié)調(diào)水平，說(shuō)明該地區(qū)的城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境處于高度協(xié)調(diào)的發(fā)展階段，并未因?yàn)槌擎?zhèn)化水平的提高而犧牲自然環(huán)境，城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量較高；魯中地區(qū)在城鎮(zhèn)化與PM2.5 及PM10 的協(xié)調(diào)度上還處于較低水平，屬于欠協(xié)調(diào)階段，在城鎮(zhèn)化與SO2和NO2的耦合協(xié)調(diào)方面則處于基本協(xié)調(diào)水平；魯西及魯西南地區(qū)在城鎮(zhèn)化與各類污染物耦合協(xié)調(diào)方面都處于欠協(xié)調(diào)發(fā)展階段，在細(xì)微顆粒物方面甚至處于極度不協(xié)調(diào)階段。

2017年城鎮(zhèn)化與各類大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性都有了部分程度的提高，但仍然呈現(xiàn)從東往西遞減的趨勢(shì)。魯東地區(qū)始終處于高度協(xié)調(diào)發(fā)展水平，值得注意的是魯中大部分地區(qū)在協(xié)調(diào)度上都上升了一個(gè)檔次，全部脫離了不協(xié)調(diào)發(fā)展階段，其中濰坊及省會(huì)都市圈東部的部分城市，如淄博、東營(yíng)、萊蕪等在很多指標(biāo)上都達(dá)到了高度協(xié)調(diào)的階段，在城鎮(zhèn)化與SO2的協(xié)調(diào)度方面表現(xiàn)最為明顯，基本已與東部沿海高度協(xié)調(diào)地區(qū)接連成片。

2.城鎮(zhèn)化發(fā)展與空氣質(zhì)量的耦合協(xié)調(diào)性

空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，簡(jiǎn)稱AQI）是《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB2095-2012）［22]中提出的定量評(píng)價(jià)環(huán)境空氣質(zhì)量的指數(shù)，其中參與評(píng)價(jià)的主要污染物為細(xì)顆粒物PM10、可吸入顆粒物PM2.5、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、臭氧O3、一氧化碳CO等六項(xiàng)。AQI代表了大氣環(huán)境的總體質(zhì)量水平，指數(shù)越低代表空氣質(zhì)量越好。將2014年和2017年的山東省所有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按地市進(jìn)行匯總求取各市的年平均AQI，利用公式（3）進(jìn)行負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)化后與城鎮(zhèn)化得分值代入公式（4）和（5）進(jìn)行耦合協(xié)調(diào)度計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4 所列，其空間化結(jié)果如圖4所示。

表4 山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性得分及變化

從空間分布來(lái)看，城鎮(zhèn)化發(fā)展與空氣質(zhì)量的耦合協(xié)調(diào)性亦基本呈現(xiàn)魯東—魯中—魯西的逐層遞減格局。2014年和2017年魯東半島地區(qū)的城鎮(zhèn)化與空氣質(zhì)量協(xié)調(diào)性均為高度耦合階段，除青島市為城鎮(zhèn)化超前外，煙臺(tái)和威海均為城鎮(zhèn)化略滯后的狀態(tài)，說(shuō)明青島市的城鎮(zhèn)化水平更高（經(jīng)濟(jì)更為發(fā)達(dá)），后兩者空氣質(zhì)量相對(duì)更好。2014年魯西北的德州、聊城及魯西南的菏澤則出現(xiàn)了嚴(yán)重欠協(xié)調(diào)的局面，大氣環(huán)境均滯后于城鎮(zhèn)化發(fā)展，由表3 可知三市城鎮(zhèn)化排名最低，同時(shí)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，尤其是德州及聊城因臨近河北重污染區(qū)大氣環(huán)境壓力巨大，因此使得城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境嚴(yán)重失調(diào)，耦合系統(tǒng)嚴(yán)重退化。到2017年三地的城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性有了很大改善，德州和聊城加快空氣污染治理步伐、逐步跟上城鎮(zhèn)化進(jìn)程而發(fā)展為基本協(xié)調(diào)區(qū)，只有菏澤市仍未擺脫欠協(xié)調(diào)的局面。城鎮(zhèn)化與空氣質(zhì)量基本協(xié)調(diào)的城市在2014-2017年的三年間增加了7個(gè)，2014年不協(xié)調(diào)的城市如濟(jì)南和萊蕪、魯南的臨沂和棗莊以及嚴(yán)重欠協(xié)調(diào)的魯西北的聊城和德州、魯中的淄博都有了大幅度提高，進(jìn)入基本協(xié)調(diào)階段。在耦合度的數(shù)值變化上，魯中和魯西北部分地市提升明顯，如濟(jì)南、淄博、德州和聊城，后期通過(guò)進(jìn)一步提高大氣污染治理水平，協(xié)調(diào)性還有巨大提升空間。

圖4 2014-2017年山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與空氣質(zhì)量耦合協(xié)調(diào)性及變化

表4 顯示，截至2017年，城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境質(zhì)量發(fā)展高度協(xié)調(diào)的城市增加到4 個(gè)，占比為23.53%；基本協(xié)調(diào)的城市數(shù)量從6 個(gè)增加到12 個(gè)。至此山東省城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的城市達(dá)到16個(gè)，占比為94.12%，城鎮(zhèn)化發(fā)展的質(zhì)量提升明顯，城鎮(zhèn)化整體上正往環(huán)境友好的方向進(jìn)展。

從城鎮(zhèn)化與空氣質(zhì)量的耦合協(xié)調(diào)性類型特征來(lái)看，2014—2017年，濟(jì)南、青島、淄博、東營(yíng)、萊蕪都屬于城鎮(zhèn)化超前型，煙臺(tái)、泰安、威海、日照屬于城鎮(zhèn)化滯后型，濰坊和濱州在兩個(gè)年份的城鎮(zhèn)化水平與大氣環(huán)境水平都相對(duì)平衡。城鎮(zhèn)化超前的城市從2014年的8個(gè)減少為2017年的6個(gè)，這些城市的城鎮(zhèn)化排名大都位于前7位，說(shuō)明其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平較高，經(jīng)濟(jì)的高水平發(fā)展伴隨著較大的大氣污染排放壓力，但數(shù)量的減少則說(shuō)明近幾年在大氣環(huán)境治理方面逐漸重視，環(huán)境治理的效果已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)。

四、結(jié)論與建議

文章探討了山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展與大氣環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)性問(wèn)題，研究結(jié)論如下：

（1）山東省的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平總體呈現(xiàn)從東北往西南遞減的格局。2014-2017年，各市的城鎮(zhèn)化發(fā)展水平都有不同程度的提高，其中魯中和魯東地區(qū)提升較快，魯西北及魯南地區(qū)提升較慢。

（2）2014年魯東的半島城市在城鎮(zhèn)化與四類污染物的耦合協(xié)調(diào)性上都處于高度協(xié)調(diào)階段，城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量較高；魯中地區(qū)在城鎮(zhèn)化與PM2.5及PM10 的協(xié)調(diào)度上處于欠協(xié)調(diào)階段，與SO2和NO2的耦合協(xié)調(diào)度處于基本協(xié)調(diào)階段；魯西及魯西南地區(qū)在城鎮(zhèn)化與各類污染物耦合協(xié)調(diào)方面都處于欠協(xié)調(diào)發(fā)展階段，在細(xì)微顆粒物方面甚至處于極度不協(xié)調(diào)階段。2017年城鎮(zhèn)化與各類大氣污染物的耦合協(xié)調(diào)性都有不同程度的提高，魯東地區(qū)始終處于高度協(xié)調(diào)發(fā)展階段；魯中大部分地區(qū)脫離不協(xié)調(diào)發(fā)展階段，在很多指標(biāo)上達(dá)到了高度協(xié)調(diào)水平，在城鎮(zhèn)化與SO2的協(xié)調(diào)度方面表現(xiàn)最為明顯，基本已與東部沿海高協(xié)調(diào)地區(qū)接連成片。

（3）山東省城鎮(zhèn)化水平與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性較高的城市主要為魯東半島的青島、煙臺(tái)、威海等城鎮(zhèn)化水平高（經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)）且空氣質(zhì)量相對(duì)較好的沿海城市；2014年魯西北的德州和聊城及魯西南的菏澤市為嚴(yán)重欠協(xié)調(diào)地區(qū)，三市經(jīng)濟(jì)落后，同時(shí)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，因此城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境嚴(yán)重失調(diào)，耦合系統(tǒng)嚴(yán)重退化；到2017年三市的城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境耦合協(xié)調(diào)性有了很大改善，德州和聊城發(fā)展為基本協(xié)調(diào)區(qū)，只有菏澤市仍未擺脫不協(xié)調(diào)發(fā)展的局面；至2017年山東省城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的城市達(dá)到16個(gè)，占比為94.12%，城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量提升明顯，城鎮(zhèn)化總體上正往環(huán)境友好的方向進(jìn)展。城鎮(zhèn)化超前的城市從2014年的8個(gè)減少為2017年的6 個(gè)，這些城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平較高，同時(shí)伴隨著較大的大氣污染排放壓力，但數(shù)量的減少表明近幾年大氣環(huán)境治理效果已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)。

針對(duì)以上研究結(jié)論，對(duì)山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展提出以下建議：

（1）對(duì)于高度協(xié)調(diào)型的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)沿海城市，包括煙臺(tái)、威海及青島，目前均處于高度協(xié)調(diào)階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，得益于特殊地理位置，空氣質(zhì)量良好，城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境高度耦合。未來(lái)應(yīng)借助其藍(lán)色半島經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心地位發(fā)揮對(duì)周邊地區(qū)帶動(dòng)作用，同時(shí)加強(qiáng)在城鎮(zhèn)化和大氣環(huán)境治理方面的區(qū)域合作。

（2）對(duì)于基本協(xié)調(diào)型中的城鎮(zhèn)化超前型的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市，包括濟(jì)南、淄博、東營(yíng)及萊蕪，目前均處于磨合提高發(fā)展階段，大氣環(huán)境問(wèn)題相對(duì)突出。這些城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平相對(duì)較高，城市發(fā)展由于受前期環(huán)境破壞的制約，更加注重對(duì)生態(tài)文明的追求，未來(lái)在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)程中除加強(qiáng)自身污染源控制外，還需要注重與大區(qū)域（如京津冀地區(qū)）協(xié)調(diào)發(fā)展及污染聯(lián)防。

（3）對(duì)于基本（欠）協(xié)調(diào)型中的城鎮(zhèn)化滯后型的經(jīng)濟(jì)落后城市，包括魯西北及魯西南的德州、聊城及菏澤，目前均處于轉(zhuǎn)型磨合發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)落后狀況相對(duì)突出，大氣污染排放壓力較小，總體上城鎮(zhèn)化與大氣環(huán)境基本適應(yīng)與磨合，未來(lái)需在嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保政策及注重環(huán)保建設(shè)前提下，積極融入省會(huì)城市群經(jīng)濟(jì)圈及西部經(jīng)濟(jì)隆起帶，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化水平快速發(fā)展。

注 釋：

（1）大氣環(huán)境是空氣的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性的綜合反映，其物理特性主要受太陽(yáng)輻射影響，人類活動(dòng)則引起大氣的化學(xué)和生物特性改變。從城鎮(zhèn)化影響角度來(lái)看，大氣環(huán)境可以狹義地理解為大氣質(zhì)量，其表征因素主要為空氣中的各類大氣污染物，因此文章中的“大氣環(huán)境”其實(shí)是一種相對(duì)狹義的概念，其本質(zhì)為大氣環(huán)境質(zhì)量。