杜亞魯，劉澤常，郝長瑞，韓道汶

(1.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101;2.濟(jì)南市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程，必然要求物質(zhì)及能源的消耗[1]，同時(shí)產(chǎn)生廢棄物排入環(huán)境中，當(dāng)污染物超過環(huán)境容量后，其造成的環(huán)境污染又反過來制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[2]。據(jù)此，Grossman[3]和 Theodore[4]等提出區(qū)域人均收人水平與污染物排放量之間存在著一種倒“U”型關(guān)系的假說，即庫茲涅茨環(huán)境曲線(EKC，environmental Kuznets curve)。大量研究表明，庫茲涅茨環(huán)境曲線普遍適用于發(fā)達(dá)國家和新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，美國、日本、西歐、“亞洲四小龍”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)均符合庫茲涅茨環(huán)境曲線的變化特征[5－6]。研究表明發(fā)達(dá)國家一般是在人均GDP達(dá)到8000～10000(美國10000)美元時(shí)出現(xiàn)“拐點(diǎn)”，后發(fā)達(dá)國家(“亞洲四小龍”等)則在人均GDP達(dá)到3000～5000美元時(shí)出現(xiàn)“拐點(diǎn)”。我國作為一個(gè)發(fā)展中國家，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染程度之間的關(guān)系也遵循環(huán)境庫茲涅茨曲線原理。研究結(jié)果表明，我國環(huán)境庫茲涅茨曲線的拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間較后發(fā)達(dá)國家更為提前了，如廣東在人均GDP約為1703美元時(shí)污染排放總量即出現(xiàn)下降的趨勢。

本文以濟(jì)南市為研究載體，借助庫茲涅茨環(huán)境曲線對濟(jì)南市2001—2010年經(jīng)濟(jì)、能源、大氣污染物排放量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，探討了濟(jì)南市過去十年經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消費(fèi)與改善大氣環(huán)境之間的內(nèi)在關(guān)系，并提出了協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消費(fèi)和改善大氣環(huán)境之間關(guān)系的建議。

1 基于環(huán)境庫茲涅茨曲線模型的相關(guān)數(shù)據(jù)分析

2000～2010年間濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果顯著，總體上呈現(xiàn)第一、二產(chǎn)業(yè)比重減少，第三產(chǎn)業(yè)比重增加的趨勢。濟(jì)南市能源消費(fèi)總量從2001年至2009年增幅為121.9%，期間能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展明顯，化石能源比例有所減小，其他能源比例逐漸增大，煤炭消費(fèi)量增速放緩。

1.1 濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與空氣污染水平相關(guān)性分析

以濟(jì)南市人均GDP數(shù)據(jù)代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，空氣污染水平包括二氧化硫、氮氧化物、PM10三項(xiàng)濃度指標(biāo)，為了探索污染物來源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的直接關(guān)系并且保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，本文選取工業(yè)粉塵排放量、工業(yè)煙塵排放量和工業(yè)二氧化硫排放量三項(xiàng)指標(biāo)反映濟(jì)南市空氣質(zhì)量，見表1。

數(shù)據(jù)顯示:濟(jì)南市人均GDP基本呈平穩(wěn)遞增趨勢，增幅較大，2009年達(dá)到50219元;工業(yè)粉塵排放量浮動(dòng)較大，基本呈先下降后上升趨勢;工業(yè)煙塵排放量呈先上升后下降趨勢，在2005年達(dá)到最高值24691.2t，“十一五”期間逐年下降，2009 年排放量為20146.00t，比2005 年減排18.4%;工業(yè)二氧化硫排放量也呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在2005年達(dá)到最大值 90112.70t，2009 年排放量為 65944.00t，比2005年減排26.8%。

表1 濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)與空氣污染水平數(shù)據(jù)

圖1～3分別為工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)粉塵排放量和人均GDP之間關(guān)系折線圖及趨勢線圖。通過Origin軟件對濟(jì)南市人均GDP和工業(yè)二氧化硫、工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)粉塵排放量分別進(jìn)行擬合，結(jié)果見表2。

圖1 濟(jì)南市工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP關(guān)系

圖2 濟(jì)南市工業(yè)煙塵排放量與人均GDP關(guān)系

圖3 濟(jì)南市工業(yè)粉塵排放量與人均GDP關(guān)系

表2 曲線分析結(jié)果

1.2 濟(jì)南市能源消費(fèi)與空氣污染水平相關(guān)性分析

濟(jì)南市是典型的化石能源依賴型城市，雖然近年來煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重逐年下降，煤炭消費(fèi)仍然是能源消費(fèi)的主體，且煤炭消耗對二氧化硫、煙塵排放量貢獻(xiàn)較大。因此本文借助庫茲涅茨環(huán)境曲線的模式，對濟(jì)南市煤炭消費(fèi)總量及煤炭消費(fèi)造成的相關(guān)大氣污染物排放量進(jìn)行分析，作為濟(jì)南市庫茲涅茨環(huán)境曲線的擴(kuò)展形式。選取2001—2009年濟(jì)南市煤炭消費(fèi)總量為能源指標(biāo)，選取二氧化硫、煙塵排放總量為空氣污染物指標(biāo)，對濟(jì)南市煤炭消費(fèi)量與主要空氣污染物排放量的關(guān)系進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)見表3。

表3 濟(jì)南市煤炭消費(fèi)及相關(guān)污染物排放量數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)顯示，濟(jì)南市煤炭消費(fèi)總量基本呈平穩(wěn)遞增趨勢，近幾年增幅有所減小，2009年煤炭消耗量為1703.49萬t;二氧化硫排放總量和煙塵排放總量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，兩個(gè)指標(biāo)均在2005年達(dá)到峰值，“十一五”期間逐漸好轉(zhuǎn)。

圖4 濟(jì)南市二氧化硫排放總量與煤炭消費(fèi)總量關(guān)系

圖5 濟(jì)南市煙塵排放量與煤炭消耗量關(guān)系

圖4、圖5分別為通過Origin軟件做出的濟(jì)南市二氧化硫排放總量、煙塵排放總量和煤炭消費(fèi)總量之間關(guān)系及趨勢線圖。分析結(jié)果見表4

表4 曲線分析結(jié)果

2 結(jié)果與討論

研究表明，在工業(yè)化進(jìn)程中，尤其是在發(fā)展中國家未達(dá)到高度工業(yè)化的階段，經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境污染水平之間的關(guān)系可能呈現(xiàn)多種形式。本文參照西方學(xué)者在研究相關(guān)問題時(shí)采用的環(huán)境經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型建立了以下三次方的非線性計(jì)量模型，來反映環(huán)境曲線的多種變化形式，然后進(jìn)行分析。

三次非線性函數(shù)模型:

式中:Ei代表環(huán)境污染水平;Y表相關(guān)因子水平;ε代表誤差項(xiàng);α代表常數(shù)項(xiàng);β代表解釋變量系數(shù)。根據(jù)β的不同可得到不同趨勢:

(1) β1＞ 0，β2=0，β3=0，表示隨著經(jīng)濟(jì)的增長，環(huán)境質(zhì)量急劇下降;

(2) β1＜0，β2=0，β3=0，表示經(jīng)濟(jì)增長水平與環(huán)境質(zhì)量狀況是相互促進(jìn)的和諧關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)增長，環(huán)境質(zhì)量得到相應(yīng)改善;

(3) β1＜0，β2＞0，β3=0，表示經(jīng)濟(jì)增長水平與環(huán)境質(zhì)量狀況之間存在著“U”型關(guān)系，是與環(huán)境庫茨涅茲曲線完全相反的趨勢;

(4) β1＞0，β2＜0，β3=0，表示經(jīng)濟(jì)增長水平與環(huán)境質(zhì)量狀況之間存在著倒“U”型關(guān)系，是典型的環(huán)境庫茨涅茲曲線，當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度以后，經(jīng)濟(jì)增長將有助于環(huán)境質(zhì)量的改善;

(5) β1＞0，β2＜0，β3＞0，表示經(jīng)濟(jì)增長水平與環(huán)境質(zhì)量狀況之間的關(guān)系為“N”型，在經(jīng)濟(jì)增長的前一段時(shí)期與倒“U”型關(guān)系相似，隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)境質(zhì)量隨經(jīng)濟(jì)增長而惡化;

(6) β1＜0，β2＞0，β3＜0，表示經(jīng)濟(jì)增長水平與環(huán)境質(zhì)量狀況之間的關(guān)系為倒“N”型，在經(jīng)濟(jì)增長的前期，環(huán)境質(zhì)量得到改善，但經(jīng)濟(jì)增長到一定水平時(shí)，環(huán)境質(zhì)量惡化，以后環(huán)境質(zhì)量又得到改善;

(7) β1=0，β2=0，β3=0，表示經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境質(zhì)量之間沒有關(guān)系。

實(shí)際研究表明，限于我國現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，能夠得出完全符合倒“U”型曲線的區(qū)域較少，研究結(jié)果往往呈現(xiàn)多種形式。借助此模型對濟(jì)南市工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP(E1)、工業(yè)煙塵排放量與人均GDP(E2)、二氧化硫排放量與煤炭消費(fèi)量(E4)、煙塵排放量與煤炭消費(fèi)量(E5)關(guān)系趨勢線分別進(jìn)行分析，結(jié)果見表5。

表5 模型分析

經(jīng)分析知以上四種關(guān)系模型的Ei曲線均呈現(xiàn)倒“N”型趨勢:E1、E2表明在濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)增長的早期，工業(yè)二氧化硫排放量和工業(yè)煙塵排放量呈現(xiàn)先降低，經(jīng)濟(jì)增長到一定程度時(shí)，又會(huì)逐步升高，達(dá)到峰值后又逐漸降低的趨勢;E4、E5隨著濟(jì)南市煤炭消費(fèi)總量的不斷增大，二氧化硫排放量和煙塵排放量也呈現(xiàn)先降低，煤炭消費(fèi)量增長到一定程度時(shí)，又會(huì)逐步升高，達(dá)到峰值后又逐漸降低的趨勢。

由濟(jì)南市庫茲涅茨曲線可知:選取的濟(jì)南市大氣污染物排放拐點(diǎn)出現(xiàn)在人均GDP為4000美元左右，這與后發(fā)達(dá)國家人均GDP3000～5000美元時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)很接近。在2005年人均GDP達(dá)到31095元人民幣(3887美元)時(shí)污染物排放量開始下降，工業(yè)二氧化硫的峰值為90112.70t，工業(yè)煙塵的峰值為24691.02t。這與濟(jì)南市“十一五”期間節(jié)能減排力度和環(huán)保投入是密不可分的。

通過分析濟(jì)南市煤炭消費(fèi)總量和二氧化硫排放總量、煙塵排放總量的關(guān)系得出:2005年濟(jì)南市煤炭消費(fèi)總量達(dá)到1400.40萬t后，二氧化硫排放量和煙塵排放量均出現(xiàn)拐點(diǎn)，分別為108247.70t和3317.02t?！笆晃濉逼陂g濟(jì)南市加大空氣質(zhì)量治理力度。通過淘汰落后產(chǎn)能、關(guān)停小火電廠、加大脫硫除塵力度及提高集中供熱普及率等措施，雖然煤炭消費(fèi)量繼續(xù)增長，但二氧化硫和煙塵排放量等空氣污染物指標(biāo)開始下降并趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)論

通過對濟(jì)南市環(huán)境庫茲涅茨曲線及其擴(kuò)展形式的分析，為了協(xié)調(diào)今后濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消費(fèi)與大氣環(huán)境之間的關(guān)系，得出以下四點(diǎn)結(jié)論:

(1)借助此模型對濟(jì)南市工業(yè)二氧化硫排放量與人均 GDP(E1)、工業(yè)煙塵排放量與人均 GDP(E2)、二氧化硫排放量與煤炭消費(fèi)量(E4)、煙塵排放量與煤炭消費(fèi)量(E5)關(guān)系分析，顯示以上四種關(guān)系模型的Ei曲線均呈現(xiàn)倒“N”型趨勢。

(2)濟(jì)南市環(huán)境庫茲涅茨曲線及其擴(kuò)展形式的研究分析表明:濟(jì)南市已經(jīng)度過了隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展空氣環(huán)境不斷惡化的庫茲涅茨環(huán)境曲線的初期階段，在2005年左右大氣污染物排放量達(dá)到峰值后，逐步開始下降。

(3)今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中應(yīng)著力改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，加大節(jié)能減排力度。雖然2001—2010年濟(jì)南市庫茲涅茨環(huán)境曲線表明濟(jì)南市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中已經(jīng)度過了大氣污染物排放量峰值點(diǎn)，并呈持續(xù)下降趨勢，但并不意味著濟(jì)南市已經(jīng)度過了工業(yè)化初期階段。只能說明在最近10年經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，濟(jì)南市大氣污染物排放得到一定的控制，在一定程度上改變了過去粗放型經(jīng)濟(jì)增長模式，與進(jìn)入后工業(yè)化階段的發(fā)達(dá)國家甚至我國發(fā)達(dá)地區(qū)還有較大差距，在協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境之間關(guān)系方面還有較大空間。

(4)繼續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)及工業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，降低傳統(tǒng)工業(yè)在濟(jì)南市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占有的比重。

(5)改進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，大力促進(jìn)新能源利用，降低煤炭等化石能源在能源消費(fèi)總量中的比重，以風(fēng)能、太陽能和生物燃料取而代之。

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