王 昊， 張林波， 寶明濤， 郝超志， 虞慧怡， 王世曦， 羅仁娟

1.中國環(huán)境科學研究院， 國家環(huán)境保護區(qū)域生態(tài)過程與功能評估重點實驗室， 北京 100012 2.中國環(huán)境科學研究院， 環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室， 北京 100012 3.山東大學生態(tài)環(huán)境損害鑒定研究院， 山東 青島 266237 4.中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心， 北京 100088 5.云南師范大學旅游與地理科學學院， 云南 昆明 650500

京津冀區(qū)域經濟發(fā)展方式粗放、產業(yè)結構不合理、能源比例失衡等問題導致污染物排放高度集中，大氣重污染天氣頻發(fā)[1-3]. 2014年2月，京津冀協(xié)同發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，而生態(tài)環(huán)境保護是三大率先突破的重點領域之一. 2015年5月，北京、天津、唐山、廊坊、保定、滄州6個城市被劃定為京津冀大氣污染防治“2+4”核心區(qū). 隨著大氣污染治理力度的增大，2017年2月將“2+4”核心區(qū)的范圍擴大至包括北京、天津及周邊26個城市在內的“2+26”城市，建立大氣污染治理協(xié)作機制[4]，采取淘汰落后產能、壓減燃煤、清煤降氮、發(fā)展清潔能源[5]、整治“散亂污”企業(yè)[6]、控制工業(yè)和揚塵污染減排[7]等污染治理舉措. 通過一系列措施，“2+26”城市的生態(tài)文明發(fā)展在環(huán)境質量改善、產業(yè)效率提高等方面取得了明顯的成效.

為量化評估“2+26”城市的生態(tài)文明發(fā)展水平，該研究在全國生態(tài)文明發(fā)展水平評估的研究基礎上[8-9]，基于雙基準漸進法評估2015年和2017年“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平，并采用泰爾指數與主成分分析揭示出該區(qū)域生態(tài)文明發(fā)展的短板；對比分析2015—2017年生態(tài)文明發(fā)展水平的年際變化，通過指標貢獻率分析該區(qū)域生態(tài)文明發(fā)展水平提升的主要原因，特別是空氣質量改善對其影響，以期為今后“2+26”城市的生態(tài)文明建設提供借鑒.

1 數據與方法

1.1 研究區(qū)域

以“2+26”城市為研究區(qū)域，包括北京和天津2個直轄市以及周邊河北省、山西省、山東省、河南省的26個城市. “2+26”城市經濟發(fā)展較為發(fā)達，但人口密度較大，工業(yè)污染嚴重. 區(qū)域面積不到全國國土面積的3%，GDP總量卻約占全國的16%，并養(yǎng)育著超過全國13%的人口，水和大氣污染物排放總量均超過全國的10%(見表1).

1.2 評價方法

表1 2017年“2+26”城市基本概況

1.2.1指標體系及權重

生態(tài)文明發(fā)展水平評價指標體系以生態(tài)環(huán)境質量改善為核心，以發(fā)展狀態(tài)指標為主體，兼顧經濟、社會和環(huán)境領域的協(xié)調發(fā)展，由領域層、指數層、指標層三級構成，包含綠色環(huán)境、綠色生產、綠色生活、綠色設施4個領域和8個指數、17個指標[8-9](見表2).

表2 生態(tài)文明發(fā)展水平評價指標及其權重與基準值

在已有研究[8-9,13]基礎上，該研究對部分指標的計算方法進行了修改完善，包括以下幾個方面：由于建設用地與未利用地不屬于生態(tài)用地，在參照HJ 192—2015《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》計算生境質量指數(I1)時，不考慮建設用地與未利用地2種土地類型，因此將林地、草地、水域濕地、耕地權重系數分別調整為0.32、0.21、0.26、0.21；由于缺乏高收入國家工業(yè)源粉塵排放量數據，為了能根據其標準確定基準值，計算主要大氣污染物排放強度(I8)時，不將工業(yè)粉塵排放量列入計算，僅指工業(yè)源SO2和NOx排放總量與GDP之比；化肥施用強度(I9)指化肥施用量(折純量)與農作物播種面積之比，已有研究[8-9]在統(tǒng)計該指標時未區(qū)分化肥施用量的折純量與實物量，該研究對此進行改進，將吉林省與黑龍江省的化肥施用量(實物量)數據依據文獻[14]中的方法轉換成了折純量. 指標權重使用文獻[8-9]中的權重.

1.2.2基準值

在已有研究確定的基準值[8-9]的基礎上，進一步完善雙基準漸進法基準值確定的基本原則，并確定各項指標的基準值(見表2). 基準值確定原則如下：對于有參考依據的指標，A值主要根據世界銀行2015年劃分的高收入國家相應指標的平均值或我國國家標準、規(guī)劃中的優(yōu)秀值劃定，C值主要根據2015年高收入國家相應指標的最小值或我國國家標準、規(guī)劃中的基本達標值劃定；對于沒有參考依據的指標，根據原始數據的百分位數確定，原則上將該項指標所有數據的第80百分位數劃定為A值，第60百分位數劃定為C值，在劃定時對A值與C值進行取整.

1.2.3生態(tài)文明指數的計算

利用我國已發(fā)布的生態(tài)文明發(fā)展水平評估方法[8-9]，在對指標體系的計算方法和基準值修改完善的基礎上，以雙基準漸進法為數據標準化方法，通過綜合加權指數法對“2+26”城市進行評估，采用生態(tài)文明中國指數(Eco-Civilization China，ECC)得分表征，并將評估結果劃分為A、B、C、D四個等級(見表3)，并根據該方法對全國及主要城市群的評估結果進行更新.

表3 生態(tài)文明發(fā)展水平的等級劃分

雙基準漸進法計算公式：

式中:Sij為第j年第i個評價指標標準化后的得分；Xij為第j年的第i個價指標的原始值；Xij(A)與Xij(C)分別為第j年的第i個評價指標的基準值A值與C值；SA為基準值A值對應的得分，即80分；SC為基準值C值對應的得分，即60分. 由于雙基準漸進法是將原始指標值標準化在[0，100]之間，因此當Sij<0時，Sij取值為0；當Sij>100，Sij取值為100.

ECC的計算公式[15-19]：

(2)

式中，Wi為第i個評價的權重.

1.3 生態(tài)文明發(fā)展的短板分析

1.3.1泰爾指數分析

該研究選擇泰爾指數來衡量各城市群內部生態(tài)文明發(fā)展水平和經濟發(fā)展的區(qū)域差異. 泰爾指數越小，則說明地區(qū)差異越小. 借鑒Theil等[20-22]對泰爾指數的方法論述，將生態(tài)文明發(fā)展水平(ECC)和經濟發(fā)展(人均GDP)的泰爾指數的測算公式調整如下：

(3)

(4)

式中：TECC為生態(tài)文明發(fā)展水平的泰爾指數；n為城市群t的城市個數；ECCmt為城市群t中城市m的生態(tài)文明發(fā)展水平，分；Ave_ECCt為城市群t生態(tài)文明發(fā)展水平的平均值，分；TGDP為人均GDP的泰爾指數；ymt城市群t中城市m的GDP，1012元；yt為城市群t的GDP總和，1012元；pmt城市群t中城市m的人口，108人；pt為城市群t的人口總和，108人.

1.3.2主成分分析

依據2017年各指標得分，利用IBM SPSS Statistics 24.0軟件中的主成分分析方法得出“2+26”城市經濟因子與環(huán)境因子的得分，然后根據四象限圖分析各城市經濟與環(huán)境的協(xié)調性.

1.4 生態(tài)文明發(fā)展水平提升的主要原因分析

通過貢獻率可以識別2015—2017年“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平提升的主要貢獻因素. 該研究將每項指標得分的絕對變化(0～100分)稱為增加分，指標增加分經過加權后為ECC得分貢獻的絕對分值(貢獻分)，貢獻分占ECC增加分的比重即為指標的貢獻率. 指標貢獻率計算公式[23]：

(5)

式中：Ri為第i個評價指標的貢獻率，%；ΔECC為ECC的增加分數；ΔSi為各指標的增加分數；ΔSi×Wi為第i個評價指標的貢獻分，分.

2 結果與討論

2.1 “2+26”城市2017年生態(tài)文明發(fā)展水平

2.1.1生態(tài)文明發(fā)展水平整體狀況

由圖1可見，2017年“2+26”城市的生態(tài)文明發(fā)展水平達到一般水平，與全國及其他城市群相比，“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展相對比較落后. 從整體來看，“2+26”城市的ECC平均得分為64.98分，明顯低于長三角、珠三角等城市群以及全國的ECC平均得分. 長三角、珠三角等城市群的ECC得分均超過70.00分，整體達到良好水平，比“2+26”城市高6.00分以上，全國ECC平均得分也比“2+26”城市高4.98分. 從各城市來看(見圖2)，28個城市中沒有ECC得分達到A級的城市，僅有北京、天津、濟南與鄭州4個城市的ECC得分達到B級，超過80%的城市為C級；然而，長三角、珠三角等城市群超過75%的城市的ECC得分達到B級，遠高于“2+26”城市. 結果表明，“2+26”城市的生態(tài)文明發(fā)展狀況不容樂觀，生態(tài)文明建設依然任重道遠.

圖3 2017年“2+26”城市與全國指標層得分Fig.3 The scores of each indicator of ‘2+26’ cities and the nation in 2017

圖1 2017年“2+26”城市、其他城市群及 全國生態(tài)文明發(fā)展水平Fig.1 The ecological civilization development level of ‘2+26’ cities, other urban agglomerations and the nation in 2017

圖2 2017年不同等級生態(tài)文明發(fā)展水平的 城市在全國及各城市群中的占比Fig.2 Proportion of cities with different levels of ecological civilization development in China and urban agglomerations in 2017

“2+26”城市的污染治理水平領先于全國平均水平，但在其他方面仍存在差距. 由圖3可見：17項指標中，“2+26”城市的城市生活污水處理率(I15)與城市生活垃圾無害化處理率(I16)2項指標的平均分在95分以上，達到優(yōu)秀水平，并且高于全國平均分；但生境質量指數(I1)、環(huán)境空氣質量(I2)、地表水環(huán)境質量(I3)、城鄉(xiāng)居民收入比(I12)和自然保護區(qū)面積占比(I17)等5項指標平均分均未達到及格水平或低于全國平均分10分以上；人均GDP (I4)、第三產業(yè)增加值占GDP比重(I5)、單位建設用地GDP(I6)等10個指標均達到及格水平，其中，有4項指標略高于全國平均水平，5項指標與全國平均水平基本持平，1項指標低于全國平均水平.

2.1.2生態(tài)文明發(fā)展的突出短板

“2+26”區(qū)域生態(tài)文明發(fā)展水平的突出短板主要表現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境質量較差、區(qū)域城鄉(xiāng)發(fā)展不協(xié)調、經濟發(fā)展與環(huán)境保護不協(xié)調等方面.

生態(tài)環(huán)境質量是“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展最突出的短板. 生境質量指數(I1)、環(huán)境空氣質量(I2)和地表水環(huán)境質量(I3)等3項指標平均分未達到及格水平或低于全國平均分10分以上(見圖3). 由圖3及表4可見：“2+26”城市生境質量指數平均分僅為45.43分，比全國平均分低15.26分，這主要與“2+26”城市位于華北平原農業(yè)區(qū)有關，其土地利用類型以耕地為主，耕地占全部土地面積的55.25%，林地占比僅為13.32%；環(huán)境空氣質量平均分為52.41分，比全國平均分低20.43分，是所有指標中與全國平均分差距最大的指標,28個城市均未達到及格標準，其中7個城市低于50分; 地表水環(huán)境質量平均得分剛達到及格水平，與全國平均水平差15分，僅有2個城市的地表水環(huán)境質量優(yōu)于全國平均水平.

表4 2017年“2+26”城市與全國評價指標的平均值

區(qū)域、城鄉(xiāng)發(fā)展不協(xié)調是另一主要短板. 首先，“2+26”城市區(qū)域發(fā)展不協(xié)調. 與其他城市群相比，“2+26”城市ECC和人均GDP的泰爾指數均為最大，表明在生態(tài)文明發(fā)展與經濟發(fā)展方面，其各城市之間的差異較大，發(fā)展最不協(xié)調(見圖4). 其次，“2+26”城市城鄉(xiāng)發(fā)展不協(xié)調. 城鄉(xiāng)居民收入比(I12)平均得分僅為55.79分，未達到及格分；發(fā)達國家的城鄉(xiāng)收入比約為0.9～1.3[24]，而“2+26”城市僅有6個城市的城鄉(xiāng)居民收入比低于2，達到及格標準，其余城市均高于2，城鄉(xiāng)貧富差距仍較大.

圖4 2017年“2+26”城市與其他城市群區(qū)域差異Fig.4 The regional inequality in ‘2+26’ cities and other urban agglomerations in 2017

經濟發(fā)展與環(huán)境保護不協(xié)調也是主要短板之一. 根據主成分分析結果，提取出6個主成分，其中，第一主成分主要與人均GDP、第三產業(yè)占比、單位建設用地GDP、城鎮(zhèn)化率與城鎮(zhèn)居民人均可支配收入有關，可將其稱為經濟因子；第二主成分主要與生境質量指數、環(huán)境空氣質量、地表水環(huán)境質量有關，可將其稱為環(huán)境因子. 根據經濟因子與環(huán)境因子得分，城市發(fā)展類型可以分為共生增長、金色污染、拮抗發(fā)展、綠色貧困4種(見圖5). 28個城市均屬于金色污染型城市，說明“2+26”城市經濟發(fā)展與環(huán)境保護存在嚴重的背離現(xiàn)象，環(huán)境保護滯后于經濟發(fā)展.

圖5 2017年“2+26”城市經濟因子與 環(huán)境因子得分的散點圖Fig.5 Scatter diagram of the scores of economic factors and environmental factors of ‘2+26’ cities in 2017

2.2 2015—2017年“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平年際變化

2.2.1生態(tài)文明發(fā)展水平年際變化整體狀況 2.15—2017年“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平快速提升. 根據評估結果將ECC增加分數分3個等級，分別為略微提升(0～2.00分)、明顯提升(2.00～5.00分)、顯著提升(>5.00分). 由表5、6可見，2015—2017年“2+26”城市ECC得分平均提高了3.64分，顯著高于全國及長三角城市群、珠三角城市群、長江中游城市群的ECC增加分(p<0.05). 此外，“2+26”城市中ECC明顯提升和顯著提升的城市占比超過80%，特別是ECC顯著提升的城市比例明顯高于其他城市群及全國水平(見表5).

2.2.2生態(tài)文明發(fā)展水平提高的主要原因

“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平的提高主要得益于地表水環(huán)境的改善與產業(yè)效率的提高. 由表7可見：17個指標中地表水環(huán)境質量(I3)、主要水污染物排放強度(I7)與主要大氣污染物排放強度(I8)3個指標的貢獻率均接近或超過10%，總貢獻率達60.84%，是“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平提升的主要貢獻因素；其余14個指標的貢獻率均遠低于10%，總貢獻率約為39.16%.

表5 2015—2017年“2+26”城市和其他城市群及全國生態(tài)文明發(fā)展水平變化

表6 “2+26”城市與其他城市群ECC增加分的 獨立樣本t檢驗

地表水環(huán)境的改善是“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平提高最主要的原因. 地表水環(huán)境質量(CWQI)(I3)由2015年的13.54降至2017年的9.24，降幅達31.76%，對“2+26”城市ECC增長的貢獻分為1.39分，貢獻率高達38.24%(見圖6和表7). 在“2+26”城市中，京津冀區(qū)域城市的地表水環(huán)境改善尤為明顯，這可能與京津冀三地2016年建立京津冀及周邊地區(qū)水污染防治聯(lián)動協(xié)作機制有關. 京津冀建立統(tǒng)一的水環(huán)境監(jiān)測網，重點完善京津冀及周邊地區(qū)監(jiān)測預警、信息共享、應急響應等工作機制，并實施上下游橫向生態(tài)補償機制，促進了地表水環(huán)境的明顯改善.

產業(yè)效率的提高是“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平提高的另一主要原因. 主要水污染物排放強度(I7)降低了73.91%，主要大氣污染物排放強度(I8)降低了69.91%，對“2+26”城市ECC增長的貢獻分分別為0.36分、0.46分，貢獻率分別為9.96%、12.64%(見圖6和表7). 這得益于“2+26”城市實施了產業(yè)結構調整，淘汰落后產能、整治散亂污企業(yè)等一系列措施，減少了污染物的排放. 2015—2017年工業(yè)源COD和氨氮排放量總共減少20.19×104t，降幅達62.51%；工業(yè)SO2和NOx排放量總共減少231.32×104t，降幅達58.1%.

表7 2015—2017年“2+26”城市指標實際值及貢獻率

圖6 各指標對“2+26”城市ECC增長的貢獻分Fig.6 Contributed score of each indicator to the growth of ECC of ‘2+26’ cities

2.2.3空氣質量變化對“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平提高的影響

作為大氣污染治理的重點區(qū)域，“2+26”城市環(huán)境空氣質量改善并不明顯，對生態(tài)文明發(fā)展水平提升的貢獻相對較小. 環(huán)境空氣質量(AQI)(I8)僅由2015年的116降至2017年的110，對“2+26”城市ECC增長的貢獻率為5.83%. 空氣質量改善貢獻可能與氣象條件變化、大氣治理成效的滯后效應有關：①不利的氣象條件會抵消人為減排的努力. 由2.2.2節(jié)可知，“2+26”城市的大氣污染物排放量明顯減少，但是氣溫、氣壓、濕度等自然條件也會對空氣質量產生較大影響[25-29]. 研究[30]表明，在不利的氣象條件下，2017年京津冀區(qū)域冬半年(1—3月和10—12月)大氣環(huán)境容量為27.6 t(d·km2)，較2015年同期偏低7.4%，一定程度上抵消了減排的效果. ②大氣治理成效可能具有滯后效應. “2+4”核心區(qū)的環(huán)境空氣質量(I2)指標的平均增加分為9.81分，“2+26”城市中其余城市環(huán)境空氣質量指標的平均增加分僅為0.29分，在0.05的檢驗水平上，“2+4”核心區(qū)顯著高于其他城市(p=0.037<0.05)，說明2015年“2+4”核心區(qū)加大污染治理力度以后，2017年空氣質量得到明顯改善，效果顯著優(yōu)于其他城市，這表明空氣質量改善效果在經過較長時間的治理后才可能更好地顯現(xiàn)出來.

3 結論與建議

3.1 結論

a) 2017年“2+26”城市的ECC得分為64.98分，生態(tài)文明發(fā)展水平整體達到一般水平，但與全國及長三角、珠三角等城市群相比，生態(tài)文明發(fā)展水平相對比較落后，依然存在生態(tài)環(huán)境質量較差、區(qū)域與城鄉(xiāng)發(fā)展不協(xié)調、經濟發(fā)展與環(huán)境保護不協(xié)調等突出短板.

b) 國家關于“2+26”城市的戰(zhàn)略部署初見成效. 2015—2017年，“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平明顯提升，并且提升速度顯著高于全國及長三角、珠三角等城市群的平均水平. 地表水環(huán)境的改善與產業(yè)效率的提高是“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展水平提升的主要原因.

c) 2015—2017年，“2+26”城市環(huán)境空氣質量改善不明顯，對生態(tài)文明發(fā)展水平提升的貢獻相對較小，這可能與氣象條件變化、大氣治理效果的滯后效應有關.

3.2 建議

針對“2+26”城市生態(tài)文明發(fā)展的短板，可以通過以下措施進一步提升生態(tài)文明發(fā)展水平.

a) 優(yōu)化國土生態(tài)空間，保障生態(tài)安全. 加快劃定生態(tài)紅線，強化管制措施，減少人類活動對生態(tài)脆弱地區(qū)的破壞；推進林業(yè)生態(tài)建設，提高森林覆蓋率與生態(tài)用地面積，提升生態(tài)環(huán)境質量.

b) 轉變經濟發(fā)展方式，減少污染物排放. 加快產業(yè)結構調整，逐步關停非必需的高耗能、高污染產業(yè)，發(fā)展低碳產業(yè)、高新技術產業(yè)；加快能源結構調整，逐步提高核能、太陽能等清潔能源和可再生能源在能源結構中的比重，減少化石燃料的使用；加快交通運輸結構調整，提高船舶和鐵路貨運比重，推廣使用高標準燃油汽車或新能源車.

c) 實施統(tǒng)籌規(guī)劃，縮小區(qū)域城鄉(xiāng)差距. 合理規(guī)劃中心城市與周邊城市及小城鎮(zhèn)間的產業(yè)布局，引導中小城市等圍繞中心城市產業(yè)規(guī)劃發(fā)展相關產業(yè)，實現(xiàn)共同繁榮；優(yōu)化城鎮(zhèn)空間布局，推動城鎮(zhèn)規(guī)劃與周邊鄉(xiāng)村規(guī)劃在產業(yè)布局、基礎設施建設、公共服務設施建設等方面的銜接和協(xié)調，減小城鄉(xiāng)差距.

d) 建立協(xié)同發(fā)展機制，實現(xiàn)共同發(fā)展. 打破區(qū)域間的行政壁壘，在交通、生態(tài)環(huán)境治理、產業(yè)發(fā)展等領域建立全方位的合作，實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)文明發(fā)展水平的共同提升.