我國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟社會發(fā)展的近海水質(zhì)影響研究

李偉,黃文積,袁蓓

(海南大學管理學院 ?？?570228)

0 引言

海洋生態(tài)環(huán)境變化與人類活動密切相關(guān)[1]。沿海地區(qū)不同類型的人類活動相互交織,共同構(gòu)成海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng),并對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同方向和程度的影響。沿海地區(qū)是我國經(jīng)濟最富活力和人口最為集中的區(qū)域,迅猛發(fā)展的海洋經(jīng)濟社會對海洋生態(tài)環(huán)境尤其是近海水質(zhì)的影響已顯而易見。受制于海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)的復雜性,目前鮮有科學描述并測算我國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟社會發(fā)展對近海水質(zhì)的影響并解析其中驅(qū)動因素的研究。近年來,圍繞海洋生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)開展的多視角研究取得一系列進展,為本課題提供有益的思路和方法。

傳統(tǒng)上,GDP是反映地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展程度的綜合性指標。環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)被提出后[2-3],擬合GDP與環(huán)境變量間的函數(shù)關(guān)系成為探究人類經(jīng)濟社會活動對生態(tài)環(huán)境影響的重要方式,我國學者也已將該方法運用到海洋生態(tài)環(huán)境研究中[4]。然而EKC的高度概括性阻礙其深入分析不同經(jīng)濟類型(如海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟)、不同經(jīng)濟發(fā)展方式(如規(guī)模擴張、結(jié)構(gòu)調(diào)整和質(zhì)量提升)以及不同社會活動(如經(jīng)濟、生活、科技和環(huán)境治理)對海洋生態(tài)環(huán)境的影響。因此,亟須從海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)的構(gòu)建與分解以及海洋經(jīng)濟社會因素與海洋生態(tài)環(huán)境因素的關(guān)系分析等諸多方面進行拓展和改進。

有關(guān)海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)的研究,學者目前大多從系統(tǒng)、狀態(tài)和指標3個層面構(gòu)建評價指標體系,通過主觀或客觀賦值法確定指標權(quán)重,經(jīng)逐層加總,測算海洋生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)[5-8]。在得到各系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)后,再將其引入耦合、交互脅迫或響應(yīng)度模型,經(jīng)模型測算、數(shù)據(jù)擬合甚至回歸,解析海洋生態(tài)-經(jīng)濟-社會系統(tǒng)關(guān)系[9-12]?，F(xiàn)有研究從系統(tǒng)層推進到具體指標層,極大地拓展海洋生態(tài)-經(jīng)濟-社會問題的研究視野和方法。

本研究借鑒成熟的海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)評價指標體系,測算我國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟社會發(fā)展指數(shù),并從定性和定量2個層面研究海洋經(jīng)濟社會發(fā)展與近海水質(zhì)間的關(guān)系;充分發(fā)揮海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)評價指標體系具有的概括性、層次性以及能落實到具體指標的優(yōu)勢,采用逐步回歸分析法逐層解析驅(qū)動近海水質(zhì)變化的關(guān)鍵因素,彌補EKC 在成因研究上的不足,并就改善近海水質(zhì)提出政策建議。

1 研究方法

1.1 構(gòu)建評價指標體系

海洋經(jīng)濟社會發(fā)展是影響近海水質(zhì)的重要原因。本研究將海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)分解為海洋經(jīng)濟系統(tǒng)和海洋社會系統(tǒng)2個次級系統(tǒng),以具有概括性、代表性且與海洋生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)為原則,分別設(shè)置狀態(tài)層和指標層,構(gòu)建評價指標體系。權(quán)重由主成分分析法確定(表1)。

表1 海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)評價指標體系

海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多元化程度的計算公式為:

式中:et表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多元化程度;kit表示t年第i產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占海洋生產(chǎn)總值比重;i=1、2、3,分別表示海洋三次產(chǎn)業(yè)。

海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度化指數(shù)的計算公式為:

式中:Ht表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度化指數(shù);hi表示第i產(chǎn)業(yè)的高度值,第一、第二和第三產(chǎn)業(yè)分別賦值為1、2和3。

其他指標的計算方法為:海洋勞動生產(chǎn)率=海洋生產(chǎn)總值/海洋從業(yè)人員數(shù)量;海洋經(jīng)濟資本收益率=海洋生產(chǎn)總值增加值/海洋生產(chǎn)總值;海洋產(chǎn)業(yè)增長彈性系數(shù)=海洋生產(chǎn)總值增長率/地區(qū)GDP增長率;城鎮(zhèn)化水平=非農(nóng)業(yè)人口數(shù)量/總?cè)丝跀?shù)量;海洋科技人才結(jié)構(gòu)為海洋科研機構(gòu)中研究生學歷人員占比;海洋科技創(chuàng)新能力為海洋科研機構(gòu)承擔課題、申請專利和出版論著的數(shù)量總和;海洋科技成果轉(zhuǎn)化效率=海洋科技課題成果應(yīng)用數(shù)量/海洋科技課題數(shù)量。

1.2 測算發(fā)展指數(shù)

根據(jù)數(shù)據(jù)資料的可獲得性和權(quán)威性,從歷年《中國海洋統(tǒng)計年鑒》《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報》和《中國統(tǒng)計年鑒》中收集2006—2016 年我國沿海11省(自治區(qū)、直轄市)的數(shù)據(jù),經(jīng)合并和整理得到總體數(shù)據(jù)。

借鑒已有研究成果[11],近海水質(zhì)的測算方法為:

式中:Yt表示近海水質(zhì),為正向指標;st表示t年近海水質(zhì)總監(jiān)測面積;s1t、s2t、s3t和s4t分別表示達到一類、二類、三類和四類海水水質(zhì)標準的海域面積。

為去除指標量綱影響,采用極差法對所有指標進行無量綱處理,正向指標和負向指標的無量綱處理方法分別為:

式中:X'it和Xit分別表示指標的標準化值和原始值;min(Xit)和max(Xit)分別表示t年第i項指標的最小值和最大值。

根據(jù)次級系統(tǒng)、狀態(tài)層和指標層權(quán)重,逐層加權(quán)得到一級系統(tǒng)、次級系統(tǒng)和狀態(tài)層發(fā)展指數(shù),計算公式為:

式中:TCi、TBi和TA分別表示狀態(tài)層、次級系統(tǒng)和一級系統(tǒng)的發(fā)展指數(shù);Xi、Ci和Bi分別表示指標層、狀態(tài)層和次級系統(tǒng)的權(quán)重;o、m和n分別表示指標層、狀態(tài)層和次級系統(tǒng)的指標個數(shù)。

1.3 推進式研究

1.3.1 總體關(guān)系描述和測算

運用EKC、彈性以及耦合度和耦合協(xié)調(diào)度模型,分別從時序關(guān)系、作用程度和耦合協(xié)調(diào)度3個方面分析海洋經(jīng)濟社會發(fā)展與近海水質(zhì)間的關(guān)系。

EKC通過將無量綱的近海水質(zhì)指標Y't與海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)分別進行一次、二次和三次曲線擬合,以選擇最優(yōu)擬合方程。

根據(jù)歷年數(shù)據(jù),計算近海水質(zhì)的海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)彈性,計算公式為:

式中:E表示近海水質(zhì)的海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)彈性。

采用耦合度和耦合協(xié)調(diào)度模型,測算近海水質(zhì)與海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度,計算公式為:

式中:OH 表示耦合度,反映2個及2個以上系統(tǒng)之間的相互影響程度;XT 表示耦合協(xié)調(diào)度,其值越大表明系統(tǒng)之間的同步協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系越好;α1和α2分別表示海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)和近海水質(zhì)在耦合協(xié)調(diào)中的重要性,均取值0.5。

為便于判斷耦合度和耦合協(xié)調(diào)度,將其劃分為5個等級(表2)。

表2 耦合度和耦合協(xié)調(diào)度等級

1.3.2 驅(qū)動因素解析

運用逐步最小二乘回歸法,逐層將海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)的次級系統(tǒng)、狀態(tài)層和指標層的各要素與近海水質(zhì)進行回歸分析,從中篩選關(guān)鍵驅(qū)動因素。逐步回歸法不僅能從眾多變量中有效提取顯著變量,而且能在控制其他變量的情況下測算各變量的作用方向和大小,實現(xiàn)從海洋經(jīng)濟社會角度全面解析近海水質(zhì)變化原因的研究目的。

2 海洋經(jīng)濟社會發(fā)展對近海水質(zhì)的影響

2.1 發(fā)展指數(shù)

2006—2016年我國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟社會發(fā)展指數(shù)和近海水質(zhì)如圖1所示。

圖1 2006—2016年我國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟社會發(fā)展指數(shù)和近海水質(zhì)

2006—2016年我國沿海地區(qū)海洋經(jīng)濟社會基本保持穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢,發(fā)展指數(shù)由0.198 5 升至0.787 2。2個次級系統(tǒng)同期總體向好:海洋社會發(fā)展相對平穩(wěn),僅在2016年出現(xiàn)小幅下降,原因是海洋科技和生態(tài)環(huán)境治理中的各項指標同比均有不同程度下降;海洋經(jīng)濟發(fā)展波動頻繁,2007 年、2009年和2011年均有所下降,原因是海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量和活力表現(xiàn)不佳,并在2011年直接影響海洋經(jīng)濟社會的總體發(fā)展。

近海水質(zhì)自2006年起呈波動下降趨勢,2010—2011年更是出現(xiàn)斷崖式下滑,2012年雖有所回升,但2013年再次下降并達到歷年最低值。此后,近海水質(zhì)穩(wěn)步提升,但還遠未恢復到2006 年的最佳水平。

綜上所述,2013年以前海洋經(jīng)濟社會發(fā)展與近海水質(zhì)基本呈反向變化關(guān)系,之后二者在一定程度上存在同步性。

2.2 總體關(guān)系描述和測算

為準確描述海洋經(jīng)濟社會發(fā)展與近海水質(zhì)間的關(guān)系,將二者分別進行一次、二次和三次方程擬合。由于各方程的自變量個數(shù)不同,須根據(jù)調(diào)整后的R2值確定最優(yōu)方程。結(jié)果顯示,二次方程擬合效果最好,海洋經(jīng)濟社會發(fā)展與近海水質(zhì)間為U 型關(guān)系。最優(yōu)擬合方程為Y't=2.420 0-7.823 6TA+6.384 4TA2,調(diào)整后的R2值為0.6531,F值為10.413 8,且通過1%的顯著性水平檢驗。彈性測算以及耦合度和耦合協(xié)調(diào)度分級結(jié)果如表3所示。

表3 彈性、耦合度和耦合協(xié)調(diào)度

彈性測算結(jié)果表明,2006—2013年近海水質(zhì)的海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)彈性一直為負值,即海洋經(jīng)濟社會發(fā)展導致近海水質(zhì)下降,2011年和2013年最為嚴重。彈性自2014年開始轉(zhuǎn)為正值,但存在明顯波動,目前仍不能確定該趨勢是否具有持續(xù)性。

根據(jù)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度分級結(jié)果,2006—2016年近海水質(zhì)與海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)的耦合度和耦合協(xié)調(diào)度均較低,二者的最大值分別為0.457 9和0.547 0,分別為拮抗耦合和勉強協(xié)調(diào)等級。由于數(shù)據(jù)分析以時序為特征,耦合度和耦合協(xié)調(diào)度均反映的是近海水質(zhì)與海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)間的相對歷史變化。近海水質(zhì)沒有伴隨著海洋經(jīng)濟社會發(fā)展而改善,是二者耦合度和耦合協(xié)調(diào)度長期處于低水平波動狀態(tài)的關(guān)鍵原因。

2.3 驅(qū)動因素解析

為揭示影響近海水質(zhì)的海洋經(jīng)濟社會因素,運用逐步最小二乘回歸法,從次級系統(tǒng)、狀態(tài)層和指標層3個層面分別對海洋經(jīng)濟社會系統(tǒng)進行回歸分析?？紤]到時間序列模型存在序列相關(guān)時,參數(shù)估計結(jié)果不可靠,須對殘差進行序列相關(guān)性檢驗。5階殘差Q統(tǒng)計量檢驗表明,各階殘差均不存在序列相關(guān),因而回歸結(jié)果是可靠的,且3個層面的回歸模型均通過5%以上的顯著性水平檢驗。

根據(jù)次級系統(tǒng)回歸結(jié)果,海洋社會發(fā)展對近海水質(zhì)存在明顯負向影響,而海洋經(jīng)濟發(fā)展對近海水質(zhì)有一定的正向作用但不顯著?？梢源_定,近海水質(zhì)下降主要源于海洋社會發(fā)展。

根據(jù)狀態(tài)層回歸結(jié)果,海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大在一定程度上有利于近海水質(zhì)改善,海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量和活力提升分別對近海水質(zhì)存在不顯著的正向和負向影響,其中的原因須結(jié)合指標層作進一步分析。

根據(jù)指標層回歸結(jié)果,近海水質(zhì)下降主要源于單位陸地面積廢水排放量增加;海洋生產(chǎn)總值占GDP比重提升不利于近海水質(zhì)改善,因此相對于陸域產(chǎn)業(yè)而言,我國海洋產(chǎn)業(yè)仍不是清潔產(chǎn)業(yè)。海洋第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比提升、海洋科技成果轉(zhuǎn)化效率提高以及海洋自然保護區(qū)面積擴大有利于近海水質(zhì)改善。

3 建議

3.1 提高廢水處理能力,嚴控陸源污水入海

《中國統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示,2006—2016年我國沿海地區(qū)廢水排放總量增長超過2倍,占全國廢水排放總量的50%以上。大量未經(jīng)處理的廢水流入海洋,嚴重損害近海水質(zhì)。為此,應(yīng)嚴格控制廢水直排入海,完善城市廢水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),切實提高廢水處理能力,從源頭上減少陸源污染。

3.2 提高海洋科技成果轉(zhuǎn)化效率,優(yōu)化海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

綜合系統(tǒng)層、狀態(tài)層和指標層的分析結(jié)果,由海洋科技和海洋第三產(chǎn)業(yè)推動的海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展是環(huán)境友好型的海洋經(jīng)濟發(fā)展方式。支持應(yīng)用型尤其是以改善海洋生態(tài)環(huán)境為核心的科技研發(fā)工作,將科研成果引入產(chǎn)業(yè)發(fā)展,促進海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,有利于海洋經(jīng)濟與海洋生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3 持續(xù)加強海洋自然保護區(qū)建設(shè)

海洋自然保護區(qū)建設(shè)對近海水質(zhì)改善的效果顯著。海洋自然保護區(qū)在凈化海水、為海洋生物提供繁衍生息場所、維護海洋生物多樣性和防范海岸侵蝕等方面均發(fā)揮重要作用。為此,應(yīng)嚴守海洋生態(tài)紅線,持之以恒地做好海洋自然保護區(qū)的規(guī)劃、管理和維護工作,守護好海岸的“生命屏障”。