劉瓊瓊，邵曉龍，劉紅磊，于 丹，李 莉

（天津市環(huán)境保護科學(xué)研究院，天津 300191）

作為我國北方經(jīng)濟發(fā)達的濱海城市，伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，近年來天津的環(huán)境污染問題日益凸顯，尤其在工業(yè)化過程中，遭遇了傳統(tǒng)工業(yè)所產(chǎn)生的“廢水、廢氣、廢渣”對生存環(huán)境的破壞等問題，工業(yè)廢物排放及污染現(xiàn)狀不容樂觀，這些問題嚴重影響了天津市經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展.因此，人們在注重發(fā)展經(jīng)濟的同時，開始關(guān)心賴以生存的環(huán)境，經(jīng)濟增長和環(huán)境污染關(guān)系的研究越來越受到人們關(guān)注.1990年代初，Grossman和Krugeger[1]根據(jù)發(fā)達國家在工業(yè)化進程中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當人均收入達到一定程度后，環(huán)境污染反而隨著人均收入的增加而減少，如用曲線表示則形如一條倒“U”型的曲線.Panayotou借用著名經(jīng)濟學(xué)家?guī)炱澞难芯拷?jīng)濟增長與人均收入分配關(guān)系所得的倒“U”型曲線關(guān)系，并將該曲線稱為“環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）”[2].隨后，國外學(xué)者陸續(xù)開始從定量角度研究二者關(guān)系，List和Cole等[3-4]對大氣環(huán)境、水環(huán)境和能源消費等指標的EKC曲線進行了檢驗.Carson等[5]使用美國50個州的數(shù)據(jù)，利用7種污染物分別對人均收入作回歸，計算結(jié)果與EKC預(yù)測的結(jié)果相一致.Wang等[6]運用1990年美國城市有毒廢物的橫截面數(shù)據(jù)進行研究，研究結(jié)果認為存在城市收入和有毒廢物間的倒U型曲線.Bagliani等[7]研究了141個國家人均收入與環(huán)境壓力的關(guān)系，其中用生態(tài)足跡表征環(huán)境壓力，結(jié)果表明人均收入與環(huán)境壓力不存在倒U型關(guān)系.Bruyn等[8]運用新西蘭、西德、英國和美國1960—1993年的相關(guān)數(shù)據(jù)，對二氧化碳、二氧化氮和二氧化硫的排放簡化模型進行估計，所有模型均擬合很好，模型結(jié)果說明經(jīng)濟增長對污染排放具有正效應(yīng)，即經(jīng)濟增長造成環(huán)境污染加劇.近年來，國內(nèi)學(xué)者也相繼開展了此方面的研究.Song等[9]利用中國29個省市1985—2005年的數(shù)據(jù)，研究了人均GDP的廢氣、廢水、廢物排放量與人均GDP的關(guān)系，結(jié)果表明環(huán)境污染隨著經(jīng)濟增長而加劇，只有到達極高增長水平后，環(huán)境才會得到改善，因此呼吁中國政府采取有效措施降低EKC的拐點，并保護環(huán)境.文獻[10—13]分別對江蘇、浙江、上海和南京等城市的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境關(guān)系進行了實證研究.

本研究基于環(huán)境庫茲涅茨曲線假說，采用1989—2010年的歷史數(shù)據(jù)，從工業(yè)排放物、工業(yè)污染源和工業(yè)污染負荷3個方面分析了天津市經(jīng)濟增長與工業(yè)污染之間的關(guān)系，并在所得結(jié)果的基礎(chǔ)上對天津經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提出一些政策建議.

1 天津市工業(yè)污染現(xiàn)狀分析

1.1 工業(yè)“三廢”排放現(xiàn)狀

對天津市2008—2010年工業(yè)“三廢”排放情況進行統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示.

表1 “三廢”產(chǎn)生和排放情況Tab.1 Production and em ission statusof threewastes

由表1可以看出，與2008年相比，2010年工業(yè)廢水排放總量、COD排放量和氨氮排放量均有所降低.但是，工業(yè)廢氣排放量、二氧化硫排放量、氮氧化物排放量、工業(yè)粉塵排放量、工業(yè)固廢產(chǎn)生量和綜合利用量均有所上升.

1.2 工業(yè)污染源分析

對2010年天津市重點工業(yè)行業(yè)的廢水排放量、COD排放量和氨氮排放量進行調(diào)查統(tǒng)計，統(tǒng)計內(nèi)容主要包括企業(yè)所屬行業(yè)、所在區(qū)域和詳細地理位置、企業(yè)總產(chǎn)值、用水總量和重復(fù)用水量、廢水產(chǎn)生量和排放量、受納水體、COD產(chǎn)生量和排放量以及氨氮的產(chǎn)生量和排放量.圖1為各行業(yè)工業(yè)廢水排放量的比較.由圖1可以看出，廢水排放量大的行業(yè)主要是化工制造業(yè)，其廢水排放量為5.017 17×108t；其次是機械制造業(yè)、電力煤氣供應(yīng)業(yè)和食品制造業(yè)，其排放量也較高.排放COD的兩大主要行業(yè)是化工制造業(yè)和機械制造業(yè)，其中，化工制造業(yè)COD排放量為5.079 23×103t，機械制造業(yè)COD排放量為3.184 48×103t.氨氮排放量以化工制造業(yè)最高，達到824.93 t，其次是機械制造業(yè)、食品制造業(yè)和電力煤氣供應(yīng)業(yè).

根據(jù)上述分析，作為廢水、COD和氨氮排放量最大的行業(yè)，化工制造業(yè)和機械制造業(yè)是對天津市水環(huán)境影響最大的行業(yè)，是總量控制的重點行業(yè).同時，食品制造業(yè)、電力煤氣供應(yīng)業(yè)和紡織業(yè)也是需要重點治理的行業(yè)，從管理上進行總量控制有利于該類行業(yè)提高自身的技術(shù)水平.

2 工業(yè)源等標污染負荷評價

通過調(diào)查統(tǒng)計，本研究獲得了天津市各區(qū)縣工業(yè)污染源和各污染物的排放量數(shù)據(jù).為使計算結(jié)果具有可比性，并客觀地評價各污染源對該市地表水環(huán)境的影響，采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）中的第Ⅳ類水質(zhì)標準作為參比標準（Ⅳ類水代表了該市地表水質(zhì)的總體狀況）.根據(jù)等標污染負荷公式：（1）某污染物的等標污染負荷Pi=qi/Cvi，其中，Pi為污染物i的等標污染負荷，qi為污染物i的絕對排放量（t/年），Cvi為污染物i的評價標準（mg/L）.（2）某區(qū)域的等標污染負荷P=ΣPn（n=1，2，…，j）為該區(qū)域內(nèi)所有污染源的等標污染負荷之和[14].對天津市各區(qū)縣和各行業(yè)工業(yè)污染負荷進行計算，結(jié)果如表2所示.

由表2可知，化工制造業(yè)和機械制造業(yè)COD等標污染負荷值最高，分別為169.30和106.15，這2個行業(yè)的COD污染負荷比為48.82%；食品制造業(yè)、電力煤氣供應(yīng)業(yè)、紡織業(yè)和造紙業(yè)的COD等標污染負荷值也較高.對氨氮等標污染負荷值進行計算可知，化工制造業(yè)和機械制造業(yè)的氨氮等標污染負荷值最高，分別為549.95和319.06，這2個行業(yè)氨氮污染負荷占負荷總值的57.03%，遠高于其他行業(yè)；食品制造業(yè)、金屬制造業(yè)、紡織業(yè)、采掘和電力煤氣供應(yīng)業(yè)的氨氮等標污染負荷值也較高.污染源的綜合評價結(jié)果表明：化工制造業(yè)和機械制造業(yè)2個行業(yè)是影響天津市水環(huán)境質(zhì)量的主導(dǎo)行業(yè)，食品制造業(yè)、電力煤氣供應(yīng)業(yè)、紡織業(yè)和造紙業(yè)也存在較為嚴重的環(huán)境影響，在污染物總量控制工作中應(yīng)作為控制重點.

表2 天津市各行業(yè)污染負荷Tab.2 Pollution load of industries in Tianjin

3 天津市經(jīng)濟發(fā)展狀況

經(jīng)國家統(tǒng)計局評估審定，2010年全市實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）共計 9.108 83×1012元，比 2009年增加1.608 08×1012元，按可比價格計算，增長17.4%；按常住人口計算，全市人均生產(chǎn)總值達到70 447元.對1996—2010年天津市經(jīng)濟增長歷史數(shù)據(jù)（來自國家統(tǒng)計局天津統(tǒng)計數(shù)據(jù)）進行研究，分析天津市經(jīng)濟的發(fā)展態(tài)勢，得到1996—2010年天津市的GDP增長情況，結(jié)果如圖2所示.

由圖2可以看出，1996—2010年天津經(jīng)濟增長總體呈高速增長趨勢，地區(qū)國民生產(chǎn)總值增長較快，從1996年的1.102 40×1012元增長到2010年的9.108 83×1012元；人均GDP也由1996年的1.173 4×104元增加到2010年的7.044 7×104元.由圖2可知，1999年天津進入經(jīng)濟增長的高速增長區(qū)，增長率為10.0%.2003—2010年經(jīng)濟增長率一直維持在14%以上的高水平，且2010年經(jīng)濟增長率高達17.4%.

4 天津市工業(yè)污染與經(jīng)濟增長關(guān)系分析

根據(jù)天津市1989—2010年工業(yè)“三廢”排放統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及歷年人均GDP數(shù)據(jù)，以人均GDP為自變量，工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為因變量，選擇一元三次函數(shù)、一元二次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)進行模擬，擬合判定系數(shù)R2和修正判定系數(shù)Rc2，結(jié)果如表3所示.

表3 人均GDP工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固廢產(chǎn)量相關(guān)模型比較Tab.3 Com pared models of industrial waste gas em issions and industrial solid waste production of GDP per capita

由表3可知，一元三次函數(shù)擬合效果最佳，人均GDP與工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固體廢物排放量的擬合判定系數(shù)分別為0.924和0.967，說明天津市人均GDP與工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的關(guān)系符合三次函數(shù)模型y=b0+b1x+b2x2+b3x3.對工業(yè)廢水排放量與人均GDP進行一元二次函數(shù)、一元三次函數(shù)、冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)模擬，擬合判定系數(shù)R2分別為0.163、0.354、0.006和0.038，說明只有一元三次函數(shù)模型可以較好地反映其關(guān)系，如圖3所示.

圖4和圖5是人均GDP分別與工業(yè)固廢產(chǎn)生量和工業(yè)廢氣排放量的擬合曲線圖.

由圖4可以看出，人均GDP與工業(yè)固廢產(chǎn)生量之間的三次函數(shù)曲線擬合程度較好，但曲線還處于EKC曲線左側(cè)階段，說明工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量還有增加趨勢，必須加強控制，使之盡早進入EKC曲線右側(cè).由圖5可知，人均GDP與工業(yè)廢氣排放量之間的三次函數(shù)曲線特征符合EKC曲線，隨著人均GDP增加，工業(yè)廢氣排放量已經(jīng)開始下降，人均GDP拐點在4.096 1×104元左右（2006年左右）.

5 結(jié)論

本研究從工業(yè)排放物、工業(yè)污染源和工業(yè)污染負荷3個方面對天津市工業(yè)污染的現(xiàn)狀進行分析，研究了該市人均GDP與工業(yè)“三廢”之間的關(guān)系.利用擴展EKC理論對天津市經(jīng)濟增長和環(huán)境質(zhì)量相互作用的實證進行分析，得到以下結(jié)論：

（1）對天津市14個重點工業(yè)污染源進行調(diào)查統(tǒng)計，其中化學(xué)原料加工業(yè)和普通機械制造業(yè)是廢水、COD和氨氮排放量較大的行業(yè)，COD等標污染負荷值分別為169.30和106.15，COD污染負荷比占負荷總量的48.82%，是對天津市水環(huán)境影響最大的2個行業(yè)，也是總量控制的重點行業(yè).

（2）工業(yè)廢水排放量和人均GDP具有一般相關(guān)性；工業(yè)廢氣排放量和固體廢物產(chǎn)量與人均GDP存在顯著相關(guān)性.人均GDP與工業(yè)固廢產(chǎn)生量之間的三次函數(shù)曲線R2為0.967 4，但其擬合曲線還處于環(huán)境庫茲涅茨曲線左側(cè)階段；人均GDP與工業(yè)廢氣排放量擬合曲線符合環(huán)境庫茲涅茨曲線的倒“U”模型，拐點在4.094×104元，說明工業(yè)廢氣的排放已得到一定控制，開始向良性化方向發(fā)展.

天津市工業(yè)環(huán)境狀況總體上逐步好轉(zhuǎn)，但少數(shù)污染物排放還存在一定的上升趨勢，還必須加大環(huán)境保護力度.經(jīng)濟的快速增長不能以環(huán)境惡化為代價，要實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展.在工業(yè)規(guī)模增大的同時，要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐漸淘汰重污染工業(yè)行業(yè)，推動工業(yè)技術(shù)進步，盡可能降低資源消耗，減少污染排放；大力發(fā)展信息和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，積極發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，加大環(huán)保投資，實現(xiàn)我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展.

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