基于MEKC曲線對(duì)大凌河水環(huán)境因素進(jìn)行定量探析

彭 博

(法庫(kù)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與行政執(zhí)法中心，遼寧 法庫(kù) 110400)

受人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展影響，流域水環(huán)境已經(jīng)逐步成為社會(huì)關(guān)注和研究熱點(diǎn)[1]。社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人類生產(chǎn)生活與水環(huán)境之間的關(guān)系密不可分，是水環(huán)境影響的重要因素[2]。國(guó)外學(xué)者為對(duì)水環(huán)境各因素進(jìn)行貢獻(xiàn)度的定量分析，研究出一條基于水環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的曲線，該曲線即為著名的環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線[3]。90年代國(guó)內(nèi)許多學(xué)者應(yīng)用該曲線對(duì)流域水環(huán)境影響貢獻(xiàn)度進(jìn)行分離研究，從而為流域水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃提供重要參考值[4-10]，然后有多項(xiàng)研究成果表明，環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線在許多區(qū)域評(píng)估效果有所欠缺，重點(diǎn)在于其未能考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素，并有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行修正[11-15]，研究結(jié)果表明修正后的環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線更適合國(guó)內(nèi)河流水環(huán)境的變化特點(diǎn)，分析結(jié)果更為合理，但該修正曲線在遼寧地區(qū)還未得到應(yīng)用，近些年來(lái)，遼寧省加大對(duì)區(qū)域河流的水環(huán)境保護(hù)，尤其是在大凌河，通過(guò)多年的大凌河保護(hù)規(guī)劃，大凌河生態(tài)環(huán)境得到一定程度修復(fù)，但還是存在少許的水環(huán)境問(wèn)題，為加大大凌河保護(hù)，流域開展了水環(huán)境治理重點(diǎn)規(guī)劃，而規(guī)劃的重要依據(jù)是對(duì)其水環(huán)境影響度進(jìn)行定量分析，為此本文結(jié)合修正的環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線，對(duì)大凌河水環(huán)境的影響因素進(jìn)行貢獻(xiàn)度的綜合分析。

1 MEKC曲線計(jì)算方法

環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線以區(qū)域財(cái)政收入(Y)、生產(chǎn)生活排污量(C)、以及水資源消耗的水量(E)作為評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，方程如式(1)：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E+ε

(1)

式中:a0、a1、a2、a3為方程的相關(guān)系數(shù)；ε為誤差值。

修正曲線綜合考慮社會(huì)發(fā)展水平對(duì)水環(huán)境的影響程度，在上述三個(gè)因素基礎(chǔ)上增加社會(huì)發(fā)展系數(shù)HDI作為廢水排放的重要指標(biāo)，修正方程如式(2)所示：

C=a0+a1Y+a2Y2+a3E+

a4MAN+a5HDI+ε

(2)

式中:MAN為區(qū)域生產(chǎn)附加比例。

2 實(shí)例研究

2.1 區(qū)域指標(biāo)概況

大凌河為遼西地區(qū)最大的河流，遼寧省境內(nèi)的集水面積占河流總面積的86%，遼寧地區(qū)流經(jīng)的城市為錦州市、朝陽(yáng)區(qū)以及阜新地區(qū)。大凌河屬于水資源相對(duì)短缺的流域，流域內(nèi)人均占有量?jī)H為365 m3，不足全省比重的一半，在全國(guó)人均占用量的比重的1/6，從2000年開始，大凌河流域經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，2011年區(qū)域生產(chǎn)總值達(dá)到170.69億元，是1978年生產(chǎn)總值的210.62倍之多。由于區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大凌河水環(huán)境受到不同程度的影響，流域綜合污染指數(shù)呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，通過(guò)近些年的生態(tài)環(huán)境保護(hù)治理，大凌河流域水環(huán)境得到一定程度的改善，為深度對(duì)大凌河流域生態(tài)環(huán)境影響因素進(jìn)行分析，結(jié)合改進(jìn)的環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線對(duì)其水環(huán)境因素進(jìn)行定量分離。

2.2 曲線的單根檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

在曲線進(jìn)行修正后，首先需要對(duì)水環(huán)境各影響因素的單根檢驗(yàn)，修正前后曲線檢驗(yàn)結(jié)果如表1和表2所示。

表1 修正前EKC曲線單根檢驗(yàn)效果

表2 修正后MEKC曲線單根檢驗(yàn)效果

從三種檢驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比檢驗(yàn)結(jié)果均可看出，采用修正曲線后，其單根檢驗(yàn)均值變化相比于修正前總體較為平穩(wěn)，采用修正曲線進(jìn)行檢驗(yàn)后，水環(huán)境各影響因素IPS檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的均值變化最大，為-0.479，因此其差分值也要高于其他兩個(gè)類型數(shù)據(jù)。相比于曲線修正前，修正曲線在IPS類型數(shù)據(jù)下變化較為不穩(wěn)定，而從LLG類型數(shù)據(jù)變化檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值可看出，其水環(huán)境影響各因素變化的差分格式值均要大于均值，表明LLG類型數(shù)據(jù)下各水環(huán)境因素假設(shè)檢驗(yàn)平穩(wěn)度較低。BRETIUNG為模型檢驗(yàn)無(wú)效數(shù)據(jù)，從該類型數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)效果可看出，采用修正曲線后，各檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值均要低于修正曲線后的統(tǒng)計(jì)值，表明無(wú)效檢驗(yàn)數(shù)據(jù)有效降低，曲線在水環(huán)境影響度定量分析的標(biāo)準(zhǔn)得到提高。

2.3 曲線協(xié)整度分析結(jié)果

環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線對(duì)水環(huán)境影響度分離準(zhǔn)確度的關(guān)鍵在于其協(xié)整度的檢驗(yàn)，對(duì)比曲線修正前后的協(xié)整度，如表3所示。

表3 各統(tǒng)計(jì)尺度下協(xié)同度分析結(jié)果

從不同尺度下的修正前后環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線的協(xié)同度分析結(jié)果可看出，相比于修正前，各維度下曲線修正后的統(tǒng)計(jì)值和概率值都有所減少，表明相比于修正前，曲線修正后的協(xié)同度得到明顯改善，從而增加環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線在大凌河水環(huán)境影響因素定量分離的準(zhǔn)確度，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可看出，修正前后的曲線在區(qū)域生產(chǎn)總值(GDP)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)揮系數(shù)(HDI)上存在明顯的倒U型關(guān)系，曲線修正后，由于綜合考慮社會(huì)發(fā)展系數(shù)的影響，使得其更符合區(qū)域河流水環(huán)境變化的特點(diǎn)。

2.4 修正曲線下大凌河水環(huán)境影響因素定量分離結(jié)構(gòu)

在曲線兩種檢驗(yàn)方式分析基礎(chǔ)上，對(duì)比修正前后的環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線在大凌河流域水環(huán)境影響因素的定量分離效果，如表4、表5以及表6和表7所示。

表4 采用修正曲線下的各影響因素分離結(jié)構(gòu)(C作為變量)

表5 采用傳統(tǒng)曲線下的各影響因素分離結(jié)構(gòu)(C作為變量)

表6 采用修正曲線下的各影響因素分離結(jié)構(gòu)(GS作為變量)

表7 采用傳統(tǒng)曲線下的各影響因素分離結(jié)構(gòu)(GS作為變量)

表4和表5為假定區(qū)域排污量為動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，修正后各影響因素分離度分別為2.253、-0.276、0.839、0.365、0.089、1.525以及-5.263，且均較為明顯，各因素分離度表明區(qū)域排污量均值和區(qū)域生產(chǎn)總值GDP之間的彈性尺度在2.245～0.236之間，從修正曲線各水環(huán)境因素分離度的對(duì)比結(jié)果可看出，修正后各因素分離度降低，這主要是因?yàn)樾拚€增加了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平作為考量指標(biāo)，從而使得其他因素分離度有所減小。在排污量動(dòng)態(tài)變化及水資源人均消耗率遞增1%條件下，區(qū)域排污量將遞增0.946%,貿(mào)易開放度提升1%的前提下，排污量遞增率將達(dá)到0.541%，生成附加比例提高1%的條件下，排污量遞增率將提高到0.075%，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展度MHDI提高1%的前提下，大凌河流域排污量將遞增到1.952%。而當(dāng)假定大凌河流域宏觀經(jīng)濟(jì)可持續(xù)度GS動(dòng)態(tài)變化的情況下，修正后各影響因素分離度分別為1.636、-0.845、1.042、0.195、0.063、-0.0326以及-7.247(表6)，相比于假定排污量的動(dòng)態(tài)變化下，水環(huán)境影響因素更低。修正前各因素影響度和假定排污量動(dòng)態(tài)變化較為一致(表7)。在假定大凌河流域宏觀經(jīng)濟(jì)可持續(xù)度GS動(dòng)態(tài)變化條件下，當(dāng)大凌河流域水資源人均消耗率遞增1%條件下，區(qū)域排污量將遞增0.843%,貿(mào)易開放度提升1%的前提下，排污量遞增率將達(dá)到0.447%，生成附加比例提高1%的條件下，排污量遞增率將提高到0.062%，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展度MHDI提高1%的前提下，大凌河流域排污量將遞增到1.765%。

3 結(jié) 論

(1)在大凌河流域，當(dāng)水資源人均消耗率遞增1%條件下，區(qū)域排污量將遞增0.946%,貿(mào)易開放度提升1%的前提下，排污量遞增率將達(dá)到0.541%，生成附加比例提高1%的條件下，排污量遞增率將提高到0.075%，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展度MHDI提高1%的前提下，大凌河流域排污量將遞增到1.952%。

(2)宏觀經(jīng)濟(jì)可持續(xù)度也應(yīng)作為修正環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線重點(diǎn)考量指標(biāo)，該參數(shù)可依據(jù)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行設(shè)定，一般分為四類，具體值為：高(0.85～1.00)、中(0.60～0.84)、差(0.3～0.59)、極差(0.1～0.29)之間。

(3)水環(huán)境影響因素較為復(fù)雜，在后期研究中還應(yīng)通過(guò)影響 因素分離結(jié)果對(duì)區(qū)域水環(huán)境承載能力內(nèi)在影響機(jī)理進(jìn)行重點(diǎn)探討。