環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源環(huán)境壓力時(shí)空演化特征及影響因素*

王 娟 藺雪芹 周 笑 柴 藝 王 岱

(1.山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001；2.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100048；3.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101)

環(huán)渤海地區(qū)是指環(huán)繞渤海全部及黃海的部分沿岸地區(qū)所組成的廣大經(jīng)濟(jì)區(qū)域，是以京津冀為核心、遼東半島和山東半島為兩翼的經(jīng)濟(jì)區(qū)域，主要包括北京市、天津市、河北省、山東省、遼寧省[1]。2018年環(huán)渤海地區(qū)常住人口2.57億，地區(qū)生產(chǎn)總值16.91萬億元，是我國北方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要“引擎”，在全國經(jīng)濟(jì)格局中占據(jù)重要地位，近年來伴隨工業(yè)化進(jìn)程快速推進(jìn)，該地區(qū)資源壓力和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。當(dāng)前國內(nèi)外對于工業(yè)資源環(huán)境壓力的相關(guān)研究主要集中在以下方面：一是工業(yè)資源消耗、環(huán)境污染物排放評價(jià)和特征研究。主要圍繞重要工業(yè)生產(chǎn)資源(如土地、能源、水)消耗以及SO2、煙粉塵、水污染物、碳排放等展開[2-6]，并基于此對全國、京津冀、長三角等重點(diǎn)區(qū)域、省域以及地級市等不同尺度典型區(qū)域開展研究[7-11]。二是不同工業(yè)行業(yè)的資源消耗和污染物排放特征研究，包括對重化工業(yè)、水泥生產(chǎn)、造紙業(yè)等資源或污染密集型產(chǎn)業(yè)的相關(guān)研究[12-14]。三是工業(yè)資源環(huán)境效率評價(jià)研究。學(xué)者們多基于Malmquist、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)、隨機(jī)邊界法(SFA)等方法，對工業(yè)生產(chǎn)中的用地效率、用水效率、能源效率以及環(huán)境效率進(jìn)行測算分析[15-16],[17]295,[18]377。四是工業(yè)資源環(huán)境壓力的影響因素研究。研究多認(rèn)為生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)集聚、結(jié)構(gòu)演進(jìn)、外商投資、環(huán)境監(jiān)管等對工業(yè)資源消耗和環(huán)境污染物排放具有顯著影響[19-21],[22]67,[23]4543。

從已有研究來看，工業(yè)資源或環(huán)境影響評價(jià)分析研究較多，但是對工業(yè)資源環(huán)境壓力的綜合測度和影響因素系統(tǒng)剖析的相關(guān)研究較少，對于環(huán)渤海地區(qū)的相關(guān)研究亟待充實(shí)。本研究通過建立工業(yè)資源環(huán)境壓力評價(jià)模型，分析了環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源環(huán)境壓力的時(shí)空演化特征，并解析其主要影響因素。研究對于推動環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和綠色發(fā)展具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 工業(yè)資源環(huán)境壓力測度方法

結(jié)合區(qū)域工業(yè)結(jié)構(gòu)特征和數(shù)據(jù)可獲性，選取工業(yè)用地、工業(yè)用水、工業(yè)用電進(jìn)行工業(yè)資源壓力評價(jià)，選取工業(yè)廢水排放、工業(yè)SO2排放、工業(yè)煙(粉)塵排放進(jìn)行工業(yè)環(huán)境壓力評價(jià)。構(gòu)建工業(yè)資源環(huán)境壓力測度模型，首先采用極差法對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再采用熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重[17]296，最后采用加權(quán)求和法得到各城市工業(yè)資源環(huán)境壓力綜合評價(jià)指數(shù)。計(jì)算公式見式(1)：

(1)

式中：i、j分別為城市、資源序號；Yi為i城市工業(yè)資源環(huán)境壓力評價(jià)指數(shù)，值越大表明工業(yè)資源環(huán)境壓力越大；Zij為i城市j資源環(huán)境變量的標(biāo)準(zhǔn)化值；wij為i城市j資源環(huán)境變量的權(quán)重。

1.1.2 空間分布分析

熱點(diǎn)分析可以用來識別工業(yè)資源環(huán)境壓力的空間分布是集聚、分散還是隨機(jī)，并識別其熱點(diǎn)與冷點(diǎn)的空間分布。在ArcGIS中使用Getis-Ord Gi統(tǒng)計(jì)識別具有統(tǒng)計(jì)顯著性的空間聚類[23]4544。

1.1.3 模型設(shè)定

(1) 基本模型設(shè)定

根據(jù)已有研究成果，本研究認(rèn)為在城市尺度，工業(yè)規(guī)模、工業(yè)化水平、科技創(chuàng)新、對外開放、環(huán)境規(guī)制等是影響工業(yè)資源環(huán)境壓力的重要因素。工業(yè)規(guī)模指標(biāo)選取工業(yè)增加值、工業(yè)總資產(chǎn)、工業(yè)企業(yè)個數(shù)，工業(yè)化水平指標(biāo)選取工業(yè)增加值占GDP比重，對外開放指標(biāo)選取外資占工業(yè)增加值比重，環(huán)境規(guī)制指標(biāo)選擇三廢處理率。城市尺度科技創(chuàng)新指標(biāo)不易獲取，采用勞動生產(chǎn)率間接對科技創(chuàng)新進(jìn)行度量。設(shè)定基本模型見式(2)。各變量單位根據(jù)具體情況而定。對部分指標(biāo)取自然對數(shù)，以減小異方差對模型估計(jì)的影響[18]380。

Y=α0+α1lnX1+α2lnX2+α3X3+α4lnX4+α5lnX5+α6X6+α7X7+ε

(2)

式中：Y為工業(yè)資源環(huán)境壓力；X1至X7依次為工業(yè)增加值、工業(yè)總資產(chǎn)、工業(yè)企業(yè)個數(shù)、工業(yè)增加值占GDP比重、勞動生產(chǎn)率、外資占工業(yè)增加值比重、三廢處理率；α0為待估常數(shù)項(xiàng)；α1至α7為待估相關(guān)系數(shù)；ε為誤差隨機(jī)項(xiàng)，服從正態(tài)分布。

(2) 空間效應(yīng)模型設(shè)定

城市工業(yè)資源環(huán)境壓力會受到周邊區(qū)域影響，對其研究時(shí)不能忽略其空間效應(yīng)?？臻g效應(yīng)模型包括空間滯后模型和空間誤差模型。采用最小二乘法考慮空間相關(guān)性的約束模型，通過比較拉格朗日乘數(shù)的顯著性確定最終模型[18]382。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

結(jié)合數(shù)據(jù)可獲性，研究時(shí)間確定為2006—2016年。研究數(shù)據(jù)主要來源于中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒、中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒、中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒、各省統(tǒng)計(jì)年鑒以及部分城市統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 結(jié)果分析

2.1 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力的時(shí)空演化特征

2.1.1 工業(yè)資源壓力多年緩慢波動上升

2006—2016年環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力總體呈緩慢波動上升態(tài)勢，年均增長1.86%，其中2011年工業(yè)資源壓力較2010年有所下降。“十二五”初期，各地區(qū)陸續(xù)制定頒布了“十二五”節(jié)能減排規(guī)劃或綜合性實(shí)施方案，各部門都加大了節(jié)能減排工作力度，因此2011年工業(yè)資源壓力顯著下降。研究期間京津冀工業(yè)資源壓力波動增大，年均增長0.70%。山東省工業(yè)資源壓力持續(xù)增大，年均增長4.53%。這與山東省近10年工業(yè)快速發(fā)展密切相關(guān)，2016年山東省工業(yè)增加值比2006年增長了131%，由此帶來工業(yè)生產(chǎn)空間和資源消耗的大幅度增長。遼寧省工業(yè)資源壓力多年波動中略有上升，年均增長0.30%。遼寧省工業(yè)規(guī)模在3個次區(qū)域中最小，因此總資源壓力也最小。在近10年工業(yè)化進(jìn)程中，工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和綠色發(fā)展并沒有發(fā)揮穩(wěn)定的資源節(jié)約效應(yīng)，導(dǎo)致資源壓力出現(xiàn)較大波動變化?？傮w來看，2006—2016年京津冀工業(yè)資源壓力最大，多年小幅增加；山東省工業(yè)資源壓力排在第二，但增速最快；遼寧省工業(yè)資源壓力最小，增速最慢(見圖1)。

圖1 2006—2016年環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力變化Fig.1 Change of industrial resource pressure in Bohai Rim region from 2006 to 2016

2.1.2 工業(yè)資源壓力空間分異顯著，空間差異有所減小

將工業(yè)資源壓力高值區(qū)為主的空間集聚劃分為集聚主中心，較高值區(qū)為主的空間集聚劃分為集聚副中心。2006年工業(yè)資源壓力在空間上形成“一主四副”5個集聚中心。一個主中心為北京市、天津市和唐山市，這3個城市工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，規(guī)模增長快，資源占用和消耗壓力大。4個副中心一個是石家莊市，一個是沈陽、本溪市，一個是大連市，還有一個由濟(jì)南市、淄博市、濰坊市和青島市組成，這些城市分別是區(qū)域的工業(yè)中心，冶金、石化、鋼鐵、造船等產(chǎn)業(yè)密集，資源占用規(guī)模大，消耗多。圍繞這些中心由近及遠(yuǎn)工業(yè)資源壓力逐漸降低。工業(yè)資源壓力多年空間格局變化不大，遼寧省境內(nèi)中值區(qū)間城市在空間上略有收縮，由2006年的錦州市、遼陽市、鞍山市、營口市減少為鞍山市和營口市；山東省境內(nèi)工業(yè)資源壓力較高城市數(shù)量增多，空間上向北擴(kuò)展，在2006年基礎(chǔ)上增加了煙臺市，中值區(qū)間城市數(shù)量向西北部擴(kuò)張，在原有基礎(chǔ)上增加了濱州市和德州市(見圖2)。

圖2 2006、2016年環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力空間分異圖Fig.2 Spatial distribution of industrial resource pressure in Bohai Rim region in 2006 and 2016

2.2 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)環(huán)境壓力的時(shí)空演化特征

2.2.1 工業(yè)環(huán)境壓力波動下降，變化速率大于工業(yè)資源壓力

2006—2016年環(huán)渤海工業(yè)環(huán)境壓力整體呈波動下降態(tài)勢，年均減小2.63%。其中2007—2010年工業(yè)環(huán)境壓力不斷增大，2011年伴隨一系列節(jié)能減排措施的實(shí)施，環(huán)渤海地區(qū)及內(nèi)部各區(qū)域工業(yè)環(huán)境壓力均出現(xiàn)大幅下降，2011—2013年工業(yè)環(huán)境壓力又出現(xiàn)反彈，之后隨著《山東省2013—2020年大氣污染防治規(guī)劃》《京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《遼寧省大氣污染防治行動計(jì)劃實(shí)施方案》等的頒布實(shí)施，工業(yè)環(huán)境壓力開始呈下降態(tài)勢。京津冀工業(yè)環(huán)境壓力最大，但降速很快，年均減小4.07%。京津冀重化工產(chǎn)業(yè)比重高，燃煤等能源消耗大，工業(yè)環(huán)境污染排放規(guī)模大。但隨著北京市非首都功能疏解，河北省有序推進(jìn)電力、鋼鐵、水泥、陶瓷等超低排放改造，天津市大力推動精準(zhǔn)治污，大幅削減了污染物排放。山東省工業(yè)環(huán)境壓力緩慢波動增長，是唯一工業(yè)環(huán)境壓力增大的次區(qū)域，這與其鋼鐵、石化、冶金等重工業(yè)的規(guī)模擴(kuò)張有關(guān)。遼寧省工業(yè)環(huán)境壓力最小且呈波動下降態(tài)勢，年均降速4.08%(見圖3)。

圖3 2006—2016年環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)環(huán)境壓力變化Fig.3 Change of industrial environmental pressure in Bohai Rim region from 2006 to 2016

總體來看，環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力呈緩慢波動上升的變化趨勢，增長率較低。工業(yè)環(huán)境壓力總體呈下降態(tài)勢，波動性和階段性特征明顯，多年平均值較工業(yè)資源壓力值大，變化率較工業(yè)資源壓力高。

2.2.2 工業(yè)環(huán)境壓力呈“北低南高”的空間格局，空間差異逐漸增大

2006年工業(yè)環(huán)境壓力高值區(qū)主要分布在西部和南部，包括京津冀的天津市、唐山市、石家莊市、邯鄲市以及淄博市；工業(yè)環(huán)境壓力較高的城市也主要分布在環(huán)渤海西部和南部，包括京津冀的張家口市、保定市、邢臺市，山東省德州市、濱州市、濟(jì)寧市、濰坊市、青島市，以及遼寧省沈陽市、本溪市和大連市。這些城市石化、能源、紡織、裝備等制造業(yè)規(guī)模大，發(fā)展粗放，帶來嚴(yán)峻的環(huán)境壓力。2016年受工業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、空間布局調(diào)整等因素影響，工業(yè)環(huán)境壓力高值區(qū)空間分布向南部集中，主要分布在唐山市、錦州市和淄博市，較高值區(qū)也繼續(xù)向南集聚(見圖4)。

圖4 2006、2016年環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)環(huán)境壓力空間分異圖Fig.4 Spatial variation of industrial environmental pressure in Bohai Rim region in 2006 and 2016

環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)環(huán)境壓力空間分布與工業(yè)資源壓力基本吻合，但空間分布更廣泛，這與環(huán)境污染的空間流動和擴(kuò)散性質(zhì)有關(guān)。工業(yè)資源壓力空間分布的時(shí)間變化不顯著，空間分布黏性強(qiáng)，而工業(yè)環(huán)境壓力空間分布呈收縮態(tài)勢，逐步向唐山市、東營市、濱州市、濟(jì)南市、淄博市等重點(diǎn)城市收縮，這說明未來區(qū)域工業(yè)資源節(jié)約和治理的空間范圍廣、任務(wù)重，而工業(yè)環(huán)境污染物治理應(yīng)加強(qiáng)高環(huán)境壓力城市的工業(yè)減排工作。

2.3 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源環(huán)境壓力的影響因素

采用最小二乘法估計(jì)考慮空間相關(guān)性的約束模型，發(fā)現(xiàn)空間誤差的拉格朗日乘數(shù)比空間滯后的拉格朗日乘數(shù)在統(tǒng)計(jì)上更顯著，且空間誤差的穩(wěn)健性比空間滯后的穩(wěn)健性更顯著，故選擇空間誤差模型進(jìn)行分析。工業(yè)資源環(huán)境壓力的空間誤差模型的R2均高于最小二乘法的擬合優(yōu)度R2，說明考慮空間相關(guān)性后提高了模型擬合程度。

2.3.1 工業(yè)資源壓力的影響因素

由表1可以看出，工業(yè)總資產(chǎn)與工業(yè)資源壓力呈顯著正相關(guān)。這是因?yàn)榄h(huán)渤海地區(qū)工業(yè)集聚導(dǎo)致工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模擴(kuò)大，對資源型生產(chǎn)要素投入保持有旺盛需求，表現(xiàn)為工業(yè)總資產(chǎn)增加與工業(yè)資源壓力的正向協(xié)同增大。兩者相關(guān)系數(shù)2016年較2006年有所下降，說明工業(yè)總資產(chǎn)變化對工業(yè)資源壓力增大的正向影響效應(yīng)在降低，也印證在側(cè)供給改革背景下，工業(yè)生產(chǎn)要素配置水平逐步優(yōu)化提升，粗放式發(fā)展模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，資源壓力逐漸減小。

表1 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力影響因素的空間誤差模型結(jié)果1)Table 1 Spatial error model results of influencing factors of industrial resource pressure in Bohai Rim region

外資占工業(yè)增加值比重2006年與工業(yè)資源壓力呈正相關(guān)，但不顯著，2016年與工業(yè)資源壓力呈顯著正相關(guān)。其與工業(yè)資源壓力的相關(guān)系數(shù)小于工業(yè)總資產(chǎn)，但仍對工業(yè)資源壓力增大具有一定拉動作用。這可能是因?yàn)?006年環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)外資主要集中在化學(xué)原料和化學(xué)制品業(yè)、有色金屬冶煉、橡膠和塑料制品、汽車制造等行業(yè)，外資資源消耗的規(guī)模效應(yīng)大于資源效率提升的帶動效應(yīng)。

2006、2016年勞動生產(chǎn)率與工業(yè)資源壓力呈顯著負(fù)相關(guān)。這是因?yàn)橄到y(tǒng)高效的組織管理以及生產(chǎn)技術(shù)提升，會帶來資源配置水平和利用效率的提高[18]385，從而減少生產(chǎn)過程的資源投入，降低資源壓力。2016年勞動生產(chǎn)率與工業(yè)資源壓力相關(guān)系數(shù)減小，說明勞動生產(chǎn)率對工業(yè)資源壓力降低的邊際效應(yīng)在下降。

環(huán)境規(guī)制2006年與工業(yè)資源壓力呈顯著負(fù)相關(guān)，2016年與工業(yè)資源壓力呈負(fù)相關(guān)，但不顯著。這是因?yàn)榄h(huán)境規(guī)制加強(qiáng)會導(dǎo)致生產(chǎn)過程和管理實(shí)踐的改變，有助于改善資源利用效率，進(jìn)而降低資源壓力。但兩者相關(guān)系數(shù)較小，說明環(huán)境規(guī)制對工業(yè)資源壓力減小的推動作用較小。

2.3.2 工業(yè)環(huán)境壓力的影響因素

由表2可以看出，2006年勞動生產(chǎn)率與工業(yè)環(huán)境壓力呈顯著負(fù)相關(guān)，是推動工業(yè)環(huán)境壓力降低的主要因素。這同勞動生產(chǎn)率與工業(yè)資源壓力的作用機(jī)制類似，主要通過生產(chǎn)組織和管理水平的提升、生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新等，減少環(huán)境污染物排放，進(jìn)而促使工業(yè)環(huán)境壓力減小。2016年勞動生產(chǎn)率與工業(yè)環(huán)境壓力呈正相關(guān)，且不顯著，說明勞動生產(chǎn)率的正向環(huán)境邊際效應(yīng)逐漸消失。

表2 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)環(huán)境壓力影響因素的空間誤差模型結(jié)果1)Table 2 Spatial error model results of influencing factors of industrial environmental pressure in Bohai Rim region

2006年環(huán)境規(guī)制與工業(yè)環(huán)境壓力呈正相關(guān)但不顯著，2016年與工業(yè)環(huán)境壓力呈顯著負(fù)相關(guān)?？赡苁且?yàn)槌跗谝怨I(yè)污染治理投資為代表的命令/控制型環(huán)境規(guī)制缺乏激勵機(jī)制，企業(yè)會產(chǎn)生環(huán)境治理“惰性”，使得環(huán)保投資的正效應(yīng)大打折扣[22]76。隨著體制機(jī)制的不斷豐富，環(huán)境規(guī)制對工業(yè)環(huán)境壓力下降的正向影響顯現(xiàn)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

(1) 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)資源壓力緩慢波動增大，其中京津冀工業(yè)資源壓力最大，但增速較慢；山東省工業(yè)資源壓力次之，但增速最快；遼寧省工業(yè)資源壓力最小，增速最慢。工業(yè)資源壓力空間分異顯著，在空間上形成“一主四副”5個集聚中心。

(2) 環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)環(huán)境壓力多年波動下降，變化速率大于工業(yè)資源壓力。其中京津冀工業(yè)環(huán)境壓力最大，遼寧省工業(yè)環(huán)境壓力最小，兩者多年均呈下降態(tài)勢，且降速較快；山東省工業(yè)環(huán)境壓力不斷增大，多年變化速率較慢。

(3) 2006年與工業(yè)資源壓力呈顯著正相關(guān)的指標(biāo)為工業(yè)總資產(chǎn)，與工業(yè)資源壓力呈顯著負(fù)相關(guān)的指標(biāo)為勞動生產(chǎn)率、環(huán)境規(guī)制；2016年與工業(yè)資源壓力呈顯著正相關(guān)的指標(biāo)為工業(yè)總資產(chǎn)、外資占工業(yè)增加值比重，呈顯著負(fù)相關(guān)的指標(biāo)為勞動生產(chǎn)率。2006年與工業(yè)環(huán)境壓力呈顯著負(fù)相關(guān)的指標(biāo)為勞動生產(chǎn)率，2016年與工業(yè)環(huán)境壓力呈顯著負(fù)相關(guān)的指標(biāo)為環(huán)境規(guī)制。

3.2 建 議

未來，環(huán)渤海地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有紡織服裝、造紙及紙制品等傳統(tǒng)工業(yè)的改造升級力度，著力化解鋼鐵、水泥、電解鋁、平板玻璃、煉油、輪胎、煤化工等行業(yè)的過剩產(chǎn)能，加快發(fā)展能耗低、污染少的先進(jìn)制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，提高資源利用效率和集約利用水平。加快體制機(jī)制創(chuàng)新、招商引資方式創(chuàng)新和管理模式創(chuàng)新，提高各類開放平臺發(fā)展質(zhì)量，切實(shí)建成開放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行區(qū)和高水平營商管理的示范區(qū)，增強(qiáng)優(yōu)質(zhì)外資集聚能力；改革招商引資評估考核體系，建立以創(chuàng)新、集約、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的考核機(jī)制。加快綠色科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，加大資源節(jié)約和污染物減排等關(guān)鍵共性技術(shù)、工藝、設(shè)備的研發(fā)力度，努力構(gòu)建高效、清潔、綠色、循環(huán)的綠色生產(chǎn)體系。健全環(huán)境保護(hù)法治體系，積極推進(jìn)資源環(huán)境類法律法規(guī)制度的修訂，完善環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督機(jī)制，以環(huán)境司法、排污許可、損害賠償?shù)嚷鋵?shí)企業(yè)主體責(zé)任，加強(qiáng)信息公開，推進(jìn)公益訟訴，強(qiáng)化綠色金融等市場激勵機(jī)制，形成政府、企業(yè)、公眾共治的環(huán)境治理體系。