羅 宏,舒儉民,呂連宏,裴瑩瑩

中國環(huán)境科學研究院,北京 100012

基于 IPAT模型的蘇州市環(huán)境壓力 -響應(yīng)分析

羅 宏,舒儉民,呂連宏,裴瑩瑩

中國環(huán)境科學研究院,北京 100012

蘇州市經(jīng)濟快速發(fā)展,資源環(huán)境壓力日益加重,實現(xiàn)污染物總量削減目標形勢嚴峻.在分析蘇州市污染物排放與經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,利用 IPAT模型就多種經(jīng)濟、環(huán)境發(fā)展情景下,定量分析蘇州市 2010年的環(huán)境壓力.結(jié)果表明：在 GDP年增長率分別為 15.4%和 12.0%的情景下,單位 GDP的環(huán)境負荷年下降率分別為 18.0%和 15.0%時,污染物排放量可實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃的削減目標,但資源效率分別需要提高 1.2和 1.0倍,實現(xiàn)削減目標的壓力很大;應(yīng)采取提高環(huán)境效率、控制社會經(jīng)濟發(fā)展速度、加速重點行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施以緩解蘇州市的環(huán)境壓力.

蘇州市;環(huán)境壓力;對策;IPAT模型

IPAT模型用于定量分析人口、經(jīng)濟、技術(shù)對能源消耗的影響[1-2],并且能夠?qū)ξ磥砣丝?、?jīng)濟等發(fā)展情況進行模擬分析,其優(yōu)點是可直接應(yīng)用、方法較簡便,在環(huán)境污染和氣候變化等研究領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[3-6].蘇州市經(jīng)濟發(fā)展迅速,隨著經(jīng)濟總量倍數(shù)擴張和消費水平的大幅上升,資源、耕地及能源供需矛盾進一步加大,污染物種類和排放量將繼續(xù)增加,生態(tài)環(huán)境保護壓力日益加重;同時,“十一五”時期是我國環(huán)境保護的關(guān)鍵時期,也是蘇州優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)生態(tài)市的重要時期[7-8].在這種形勢下,筆者利用 IPAT模型,通過預(yù)測 2010年 GDP增長率,分 2種情景討論并計算蘇州“十一五”期間環(huán)境壓力,根據(jù)研究結(jié)果提出可持續(xù)發(fā)展措施.

1 模型構(gòu)建

環(huán)境問題是經(jīng)濟社會問題的綜合表現(xiàn),世界經(jīng)濟增長和城市化的過程中已付出了過大的資源環(huán)境代價.美國斯坦福大學著名人口學家 EHRL ICH在研究人口增長對環(huán)境的沖擊中,于 1971年提出人口增長對環(huán)境的沖擊不僅與人口總量有關(guān),而且與社會的富裕度以及社會生產(chǎn)活動的技術(shù)水平有關(guān),因此提出了環(huán)境影響的三因素公式[9-10]：

式中,I為環(huán)境影響;P為人口數(shù)量;A為富裕度;T為技術(shù).

在 IPAT模型應(yīng)用過程中,特別是在環(huán)境影響方面,環(huán)境影響 (I)與環(huán)境負荷等同,富裕度 (A)逐漸被認同可用人均 GDP來表示 (即 A =GDP/P),而技術(shù) (T)則可用單位 GDP的環(huán)境負荷來表示,即 T=I/GDP.

IPAT方程還可寫成：

式中,G=P×A,也就是 GDP.該公式被稱作 IGT方程[11].

設(shè)基年的 GDP為 G0;基年的單位 GDP環(huán)境負荷為 T0;基年的環(huán)境負荷為 I0;國民生產(chǎn)總值年增長率為 g;單位 GDP環(huán)境負荷的年下降率為 t;第 n年的 GDP為 Gn;第 n年的單位 GDP環(huán)境負荷為Tn;第 n年的環(huán)境負荷為 In.由于：

則有 In=Gn·Tn=G0(1+g)n·T0(1-t)n=G0·T0·(1+g-t-tg)n.

當 (1+g-t-tg)n=1,即 tk=g/(1+g)時 ,其中 tk為 t的臨界值[12-13],In=I0;當 t=tk時,環(huán)境負荷不變;當 t＞tk時,In＜I0;當 t＜tk時,In＞I0.

2 蘇州市環(huán)境壓力分析

2.1 蘇州市經(jīng)濟與環(huán)境狀況

2006年蘇州市的 GDP為 4.82×1012元,全市工業(yè)廢水年排放量為 7.32×108t;全市生活污水年排放量為 4.04×108t;全年水耗 1.14×109t;全市工業(yè)廢水 CODCr年排放量為 6.49×104t;全市工業(yè)廢氣年排放量為 6.984×1012m3,其中 SO2年排放量為 2.296×105t.

2.2 經(jīng)濟發(fā)展情景預(yù)測2.2.1 統(tǒng)計情景

根據(jù)蘇州市統(tǒng)計年鑒,得出 1995─2006年蘇州市 GDP變化趨勢,如圖 1所示.由圖 1可得：

圖 1 1995─2006年蘇州市 GDP變化趨勢Fig.1 The variantion trandancy of GDP during 1995 and 2006 in Suzhou City

式中,G為 GDP,1012元;T為預(yù)測年份.

根據(jù)式 (5)計算 2010年蘇州市 GDP為 8.54×1012元 (以 2006年不變價格折算).

式中,G2010和為 G2006分別為 2010和 2006年的GDP,由該式得到 GDP的年均增長率為 15.4%.

2.2.2 規(guī)劃情景

參照《蘇州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要》,蘇州市 2010年的 GDP增長率按照 12.0%計算.

2.3 環(huán)境壓力分析

分別計算蘇州市 2種經(jīng)濟發(fā)展形勢下 (GDP年均增長率分別為 15.4%和 12.0%)單位 GDP環(huán)境負荷年下降率的臨界值(tk)[14].

表 1 2種經(jīng)濟發(fā)展情景下 tk的計算值Table 1 Calculated values under different economic development situations

以 2006年為基準年,根據(jù) t取值計算 2010年蘇州市環(huán)境壓力：①t=0,即單位 GDP環(huán)境負荷不變;②t=tk,即環(huán)境負荷 (I)不變;③滿足“十一五”期間 CODCr和 SO2總量削減目標條件下的 t值[15-16].分析結(jié)果見表 2.

表 2 2種 GDP年增長率下 2010年蘇州市的環(huán)境壓力Table 2 Environmental pressure under different senariosof Suzhou City in 2010 with growth rate of GDP

由表 2可知,單位 GDP的環(huán)境負荷年下降率(t)為 0時,蘇州市 2010年的環(huán)境負荷增大 .t=tk時,即分別取 13.3%和 10.7%(相應(yīng) GDP年增長率分別為 15.4%和 12.0%),雖然環(huán)境負荷不變,但單位 GDP環(huán)境負荷呈下降趨勢,GDP年增長率越高,其下降越快.在 GDP年增長率分別為 15.4%和12.0%,t分別為 18.0%和 15.0%時,蘇州市污染物排放量可實現(xiàn)“十一五”削減目標.

3 結(jié)果討論

不同 GDP年增長率下 2010年蘇州市環(huán)境壓力如圖 2所示.由圖 2可知,當單位 GDP的環(huán)境負荷年下降率 (t)相同時,GDP年增長率越高,污染物排放量越高,環(huán)境負荷越大.在相同 GDP年增長率條件下,單位 GDP的環(huán)境負荷年下降率與污染物排放量基本呈線性關(guān)系.污染物排放量均隨單位 GDP的環(huán)境負荷年下降率的增大而降低,當達到臨界值時,環(huán)境負荷不變;如繼續(xù)增大,超過臨界值,則環(huán)境負荷降低.伴隨 GDP年增長率分別為 15.4%和12.0%,相應(yīng)地單位 GDP的環(huán)境負荷年下降率分別達到 18.0%和 15.0%時才能實現(xiàn)蘇州市“十一五”削減目標,但相應(yīng)要求環(huán)境效率分別提高 1.2和1.0倍,實現(xiàn)削減目標的壓力很大.

圖 2 不同 GDP年增長率(g)條件下 2010年蘇州市環(huán)境壓力Fig.2 Environmental pressure of Suzhou City in 2010 with different growth ratesof GDP

4 發(fā)展對策

根據(jù)蘇州市 2010年環(huán)境壓力計算結(jié)果和現(xiàn)階段的經(jīng)濟發(fā)展水平,實現(xiàn)“十一五”削減目標存在較大困難,因此蘇州市應(yīng)采取提高環(huán)境效率、控制社會經(jīng)濟發(fā)展速度、加速重點行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施緩解環(huán)境壓力.

4.1 提高環(huán)境效率

單位 GDP環(huán)境負荷的倒數(shù)即為“環(huán)境效率”[14].由 3章可知,實現(xiàn)“十一五”削減目標,在 2種 GDP年增長率條件下,蘇州市環(huán)境效率應(yīng)分別提高 1.2和 1.0倍.因此,如果蘇州市只重視經(jīng)濟增長,而對單位 GDP環(huán)境負荷不給予充分重視,是不可能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的.為提高環(huán)境效率,應(yīng)加強以下幾方面的建設(shè)：強化蘇州市政府的政策引導[17],建立、完善節(jié)能減排制度,降低污染物排放,如實施差別電價、排污權(quán)交易制度和總量控制制度等;按照《蘇州市推進清潔生產(chǎn)指導意見》和已發(fā)布的《清潔生產(chǎn)標準》要求,在全市推廣清潔生產(chǎn),爭取在 2年內(nèi)對規(guī)模以上企業(yè)完成清潔生產(chǎn)普及,對使用有毒、有害原料生產(chǎn)企業(yè),實施強制性清潔生產(chǎn)審核,使污染物達標排放;大力推進機制創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新,確立技術(shù)創(chuàng)新的激勵政策;發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,促進蘇州市盡快形成新的生產(chǎn)方式和消費模式.但是在長期的經(jīng)濟增長中,環(huán)境效率也并非越高越好,提高環(huán)境效率也需要投入一定的經(jīng)濟成本,過度地強調(diào)增加環(huán)境效率,反而會限制經(jīng)濟發(fā)展.

4.2 適當控制社會經(jīng)濟發(fā)展速度

由圖 2可知,當 2種不同經(jīng)濟發(fā)展速度下單位GDP的環(huán)境負荷年下降率相同時,GDP年增長率越高,污染物排放量越高,環(huán)境負荷越大.最高發(fā)展速度 (GDP年增長率為 15.4%)與最低發(fā)展速度 (GDP年增長率 12.0%)下,2010年污染物排放量差距見表 3.單位 GDP環(huán)境負荷不變時 (t=0),蘇州市2010年 2種經(jīng)濟發(fā)展速度下的 CODCr排放量相差6.74×104t,SO2排放量相差 11.64×104t,排放差值較大;當 t=10.0%時,2010年 2種 GDP年均增長率下的 CODCr排放量相差 1.52×104t,SO2排放量相差 2.93×104t,排放差值也比較大.因此,適當?shù)乜刂平?jīng)濟增長速度,可明顯降低污染物排放量,緩解環(huán)境壓力.

表 3 不同發(fā)展速度下蘇州市 2010年污染物排放量差異Table 3 The pollutant emission of Suzhou City in 2010 with different development speed 104 t

4.3 重點行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

根據(jù)現(xiàn)階段蘇州市污染物排放特征分析,CODCr排放主要來源于紡織業(yè)、化學原料及化學品制造業(yè)、造紙業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè),上述行業(yè)排放總量占全市工業(yè)排放總量的 61.7%,年排放總量達到3.5×104t,而 GDP貢獻僅占全市總量的 19.8%;SO2排放主要來源于電力行業(yè),年排放量為 1.28×105t,占全市排放總量的 50%以上.未來幾年應(yīng)對上述重點行業(yè)加大力度進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,通過關(guān)、停、轉(zhuǎn)、并等措施提高環(huán)境效率 .

嚴格控制建設(shè)高耗能項目,把能耗標準作為項目核準的強制性門檻.提高高耗能、高污染產(chǎn)品差別電價標準.積極淘汰高耗能、污染嚴重的產(chǎn)品和設(shè)備,加大淘汰電力、紡織業(yè)、化學原料及化學品制造業(yè)、造紙業(yè)和醫(yī)藥制造業(yè)等行業(yè)落后產(chǎn)能的力度.

根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整暫行規(guī)定》〔國發(fā) (2005)40號〕,國家發(fā)展和改革委員會配套發(fā)布實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄 (2005年)》(國家發(fā)改委令第 40號),江蘇省發(fā)布的《江蘇省工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄》〔蘇政辦發(fā) (2006)140號〕和《蘇州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃》以及國家、江蘇省、蘇州市相關(guān)法律法規(guī)政策,結(jié)合蘇州市經(jīng)濟發(fā)展實際情況,特制定蘇州市產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展導向.為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化,合理配置資源,實現(xiàn)節(jié)能減排,全面提升全市產(chǎn)業(yè)競爭能力提供依據(jù).

[1] ROOD GA,ROSJ PM,DRISSEN E,et al.A structure of models for future p rojections of environmental pressure due to consumption[J].Journal of Cleaner Production,2003,11(5)：491-498.

[2] 何強,呂光明.基于 IPAT模型的生態(tài)環(huán)境影響分析：以北京為例[J].中央財經(jīng)大學學報,2008(12)：83-88.

[3] 徐中民,程國棟,邱國玉.可持續(xù)性評價的 ImPACTS等式[J].地理學報,2005,60(2)：198-208.

[4] 張音波,陳新庚,彭曉春,等.廣東省環(huán)境經(jīng)濟系統(tǒng)的物質(zhì)流分析[J].環(huán)境科學學報,2008,28(5)：1021-1031.

[5] 攀良新,牛海鵬,劉悅翠,等.資源型城市綠地系統(tǒng)環(huán)境壓力分析：以焦作市為例 [J].東北林業(yè)大學學報,2007,35(9)：75-77.

[6] 劉宇,匡耀求,黃寧生,等.水泥生產(chǎn)排放二氧化碳的人口經(jīng)濟壓力分析[J].環(huán)境科學研究,2007,20(1)：118-122.

[7] 程煒,周海茵,王向華,等.江蘇省“十一五”環(huán)境壓力與調(diào)控響應(yīng)[J].環(huán)境科學研究,2009,22(4)：496-500.

[8] 王麗萍,朱麗萍,王春,等.江蘇省環(huán)境負荷預(yù)測分析[J].環(huán)境科學研究,2008,21(1)：208-212.

[9] YORK R,ROSA E A,DIETZ T.STIRPAT,IPAT and ImPACT：analytic tools for unpacking the driving forces of environment limpacts[J].Ecological Economics,2003,46(3)：351-365.

[10] 徐中民,程國棟.中國人口和富裕對環(huán)境的影響[J].冰川凍土 ,2005,27(5)：767-773.

[11] 王正環(huán),樊斌,李常青,等.基于 IPAT模型的福建環(huán)境效率定量測評[J].發(fā)展研究,2007(6)：63-64.

[12] 侯瑜.“十一五”末全國能耗狀況預(yù)測 [J].統(tǒng)計與決策,2008(3)：98-100.

[13] 陸鐘武.經(jīng)濟增長與環(huán)境負荷之間的定量關(guān)系[J].環(huán)境保護 ,2007(7)：13-18.

[14] 陸鐘武.以控制資源消耗量為突破口做好環(huán)境保護規(guī)劃[J].環(huán)境科學研究,2005,18(6)：1-6.

[15] 錢堃,朱顯成.水資源效率模型以及遼寧省為例的實證研究[J].大連工業(yè)大學學報,2008,27(2)：188-190.

[16] 朱顯成,劉則淵.基于 IPAT方程的大連水資源效率研究[J].大連理工大學學報,2006,27(3)：39-42.

[17] 楊永華,黃曉芬,宋靜.資源生產(chǎn)率視角的能源使用與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系模型研究[J].中國能源,2007,29(1)：38-40.

Research on Environmental Pressure-Response of Suzhou City Based on IPAT Model

LUO Hong,SHU Jian-min,LüLian-hong,PEIYing-ying
Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China

With the rapid economic development and increasing pressure on resources and environment,realizing total pollutant emission reduction targets set by the Eleventh Five-Year Plan for Suzhou City isdifficult.Based on the analysisof pollutant emissions in Suzhou City and current economic development,the environmental p ressure in Suzhou City is quantitatively analyzed w ith the IPAT model under diversified economic and environmental development scenarios in 2010.The result shows that,under grossdomestic product(GDP)growth ratesof 15.4%and 12.0%,and corresponding annual environmental load decrease ratesper unit GDPof 18.0%and 15.0%,the pollutant emission reduction targetsof the Eleventh Five-Year Plan can be achieved,but the resource efficiency needs to be improved by 1.2 and 1.0 times respectively.Strategiesmust be taken to alleviate environmental pressures of Suzhou City,including improving environmental efficiency,controlling the speed of the socio-economic development,and accelerating the adjustment of key industrial structure.

Suzhou City;environmental pressure;strategy;IPATmodel

X32

A

1001-6929(2010)01-0116-04

2009-05-27

2009-06-24

蘇州市政府項目

羅宏 (1964-),男,湖南桃源人,研究員,博士,主要從事環(huán)境經(jīng)濟與管理研究,luohong@craes.org.cn.

(責任編輯：孫彩萍)