李 苒，仇立慧，胡 勝，劉 聞，姬巧娟，徐 璐，同勤學(xué)

(1.西安文理學(xué)院文化與旅游學(xué)院，陜西西安 710065;2.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西西安 710127;3.西安市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院課題所，陜西西安 710082;4.西安歐亞學(xué)院金融學(xué)院，陜西西安 710065)

國內(nèi)外的城市發(fā)展歷程表明，城市能夠發(fā)展，必然取決于這個(gè)城市工業(yè)發(fā)展的程度，若工業(yè)發(fā)展落后，城市的經(jīng)濟(jì)是不可能會(huì)穩(wěn)定和持續(xù)快速發(fā)展的。但是，城市環(huán)境質(zhì)量下降的主要原因也是因?yàn)楣I(yè)的發(fā)展。而且，工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響也是較為嚴(yán)重的，因?yàn)楣I(yè)中不同行業(yè)污染物排放的種類和強(qiáng)度都各不相同，所以不一樣的工業(yè)結(jié)構(gòu)必然會(huì)對(duì)城市環(huán)境造成不一樣的環(huán)境影響后果［1-3］。

目前的研究大多是針對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境之間的關(guān)系，很少有研究針對(duì)工業(yè)的結(jié)構(gòu)演變與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系［4-6］，本文以西安市為例，在時(shí)間尺度上運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)演變和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行測(cè)度和分析，以期為其他城市的工業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

西安市行政區(qū)域面積為1.01×104km2，常住人口為846.78萬人，人口密度為834人/km2，總產(chǎn)值為3 241.49億元，人均GDP為38 279元/人，產(chǎn)業(yè)構(gòu)成(即農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)所占比例)為4.3∶43.5∶52.2。西安市工業(yè)體系的門類較為齊全，基于此也成為中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、科研和高等教育的基地。西安市環(huán)境污染物主要來源于工業(yè)過程中產(chǎn)生和排放的“三廢”即廢水、廢氣和固體廢棄物，同時(shí)西安市也是一個(gè)以煤炭消耗為主的能源結(jié)構(gòu)城市。

1.2 研究方法

灰色關(guān)聯(lián)度表示兩種或以上事物發(fā)展的狀態(tài)和趨勢(shì)之間的相互關(guān)聯(lián)的程度?；疑P(guān)聯(lián)分析的基本原理是依據(jù)系統(tǒng)參考序列與比較序列所形成的曲線的形狀的相似程度來判斷兩者之間的聯(lián)系，因而得到序列曲線的關(guān)聯(lián)度。若曲線的形狀越相似，相應(yīng)的關(guān)聯(lián)度越大，聯(lián)系越緊密;反之，關(guān)聯(lián)度就越小，聯(lián)系越不緊密［7-8］。

灰色關(guān)聯(lián)分析法的基本研究對(duì)象是由原始數(shù)據(jù)處理過后的數(shù)據(jù)列，因?yàn)榛疑P(guān)聯(lián)分析有參考數(shù)據(jù)列和比較數(shù)據(jù)列兩類，所以把原始數(shù)據(jù)類也分為兩類，稱作母序列、子序列，參考數(shù)據(jù)列對(duì)應(yīng)的是母序列，比較數(shù)據(jù)列對(duì)應(yīng)的是子序列。采用如下的計(jì)算步驟:

①均值化處理原始數(shù)據(jù)

②計(jì)算序列差

令Δi(k)=|x'0(k)－x'i(k)|，Δi=(Δi(1)，Δi(2)，…，Δi(n));

③計(jì)算兩級(jí)最大差與最小差

④計(jì)算關(guān)聯(lián)度系數(shù)

γi(k)=m+ εM/Δi(k)+ εM，∈ (0，1)，在這里取ε=0.5;

⑤計(jì)算關(guān)聯(lián)度

其中 i=1，2，…，m;k=1，2，…，n。

1.3 數(shù)據(jù)來源

原始數(shù)據(jù)中，工業(yè)的國內(nèi)生產(chǎn)總值以及工業(yè)內(nèi)部各行業(yè)的生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)來源于西安市統(tǒng)計(jì)年鑒(2004—2013);各行業(yè)生產(chǎn)過程中“三廢”排放量和原煤的消耗量的數(shù)據(jù)來源于西安市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(2003—2012)。

2 工業(yè)結(jié)構(gòu)演變與環(huán)境的灰色關(guān)聯(lián)分析

工業(yè)結(jié)構(gòu)涉及到多方因素和多級(jí)層次，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。同時(shí)，在工業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中一些信息是已知的，另一些信息是未知的，也是典型的灰色系統(tǒng)。因此，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，研究工業(yè)產(chǎn)值與環(huán)境資源要素之間的關(guān)聯(lián)程度的動(dòng)態(tài)演變的特征，可以揭示其未來的發(fā)展趨勢(shì)。本文根據(jù)原始數(shù)據(jù)整理出2003—2012年這10年來工業(yè)總產(chǎn)值和13個(gè)行業(yè)的產(chǎn)值，工業(yè)及其內(nèi)部各行業(yè)“三廢”的排放量和原煤的消耗量，分別對(duì)工業(yè)總產(chǎn)值與環(huán)境污染物排放量、工業(yè)內(nèi)部各行業(yè)產(chǎn)值與環(huán)境因素、工業(yè)內(nèi)部各行業(yè)產(chǎn)值與能源消耗作灰色關(guān)聯(lián)分析。

本文根據(jù)國家行業(yè)劃分標(biāo)準(zhǔn)及工業(yè)各行業(yè)生產(chǎn)流程、工藝、產(chǎn)品的近似性，再結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的可得性、統(tǒng)計(jì)的可行性和計(jì)算的簡便性，把西安市原本工業(yè)內(nèi)部涉及到的39個(gè)行業(yè)再進(jìn)一步歸類劃分成為13個(gè)大類。分別為:機(jī)械制造業(yè)(簡稱機(jī)械，下同)，石化工業(yè)(石化)，造紙及印刷業(yè)(造印)，食品、煙草加工業(yè)(食煙)，采掘業(yè)(采掘)，通信計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)(通電)，金屬及非金屬礦物制品業(yè)(金礦)，文體、工藝品及其他制造業(yè)(文工)，紡織及服裝加工業(yè)(紡服)，木材采選及加工業(yè)(木加)，冶金工業(yè)(冶金)，交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)(交通)，電力、燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)(電燃)。

2.1 工業(yè)總產(chǎn)值與環(huán)境污染物排放量的灰色關(guān)聯(lián)分析

根據(jù)收集統(tǒng)計(jì)和計(jì)算歸類出的原始數(shù)據(jù)，以2003—2012年的西安市工業(yè)總產(chǎn)值為母序列，亦即參考數(shù)列，以相同時(shí)間段內(nèi)的工業(yè)“三廢”排放量以及原煤消耗量為子數(shù)列，亦即比較數(shù)列，依據(jù)之前的5個(gè)計(jì)算步驟算出工業(yè)總產(chǎn)值與工業(yè)廢水的排放量、廢氣的排放量、固體廢棄物的排放量和原煤消耗之間的灰色關(guān)聯(lián)度。西安市工業(yè)總產(chǎn)值的增長對(duì)西安市環(huán)境影響程度依次為:廢氣(0.88)、廢水(0.76)、固體廢棄物(0.68)。同時(shí)，西安市的工業(yè)總產(chǎn)值與原煤消耗的關(guān)聯(lián)性也較強(qiáng)，關(guān)聯(lián)度達(dá)到了0.67。

2.2 工業(yè)內(nèi)部各行業(yè)產(chǎn)值與環(huán)境因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

根據(jù)收集統(tǒng)計(jì)和計(jì)算歸類出的原始數(shù)據(jù)，以2003—2012年西安市的原煤消耗、工業(yè)廢氣的排放量、工業(yè)廢水的排放量、工業(yè)固體廢物的排放量分別為母序列，亦即參考數(shù)列，以相同時(shí)間段內(nèi)的13類工業(yè)各行業(yè)為子序列，亦即比較數(shù)列，依據(jù)之前的5個(gè)計(jì)算步驟分別計(jì)算出消耗的原煤數(shù)量與13類行業(yè)的產(chǎn)值之間關(guān)聯(lián)度、工業(yè)廢氣的產(chǎn)生量與13類行業(yè)的產(chǎn)值之間關(guān)聯(lián)度、工業(yè)廢水的產(chǎn)生量與13類行業(yè)的產(chǎn)值之間關(guān)聯(lián)度、工業(yè)固體廢物的產(chǎn)生量與13類行業(yè)的產(chǎn)值之間關(guān)聯(lián)度，見表1。

由表1數(shù)據(jù)可知:西安市近10年來工業(yè)原煤消耗量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間關(guān)聯(lián)度按由大到小的排序依次為:金礦、石化、造印、紡服、食煙、機(jī)械、通電、交通、電燃、木加、采掘、冶金、文工。

西安市近10年來工業(yè)廢氣排放量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間的關(guān)聯(lián)度按由大到小的排序依次為:造印、金礦、紡服、石化、機(jī)械、通電、食煙、電燃、木加、交通、采掘、冶金、文工。

西安市近10年來工業(yè)廢水排放量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間的關(guān)聯(lián)度按由大到小的排序依次為:造印、石化、金礦、紡服、機(jī)械、食煙、通電、電燃、木加、采掘、交通、冶金、文工。

西安市近10年來工業(yè)固體廢棄物排放量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間的關(guān)聯(lián)度按由大到小的排序依次為:造印、石化、金礦、紡服、機(jī)械、食煙、通電、電燃、木加、采掘、交通、冶金、文工。

對(duì)比13類行業(yè)與“三廢”排放量之間的關(guān)聯(lián)度，可以看到，各行業(yè)與工業(yè)廢氣排放的關(guān)聯(lián)度是最大的，也就是說工業(yè)廢氣排放量的大小直接影響著西安市的環(huán)境質(zhì)量，也是環(huán)境污染的主要因素。

表1 工業(yè)各行業(yè)產(chǎn)值與環(huán)境資源要素的關(guān)聯(lián)度Tab．1 Industrial output value of industry and environmental resources correlation factor

2.3 工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的定量分析

根據(jù)表1的計(jì)算結(jié)果與工業(yè)“三廢”與經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)度的大小，對(duì)廢水、廢氣、固體廢棄物的關(guān)聯(lián)度賦以權(quán)重，其中廢水的關(guān)聯(lián)度權(quán)重為0.33，廢氣的關(guān)聯(lián)度的權(quán)重為0.49，固體廢棄物的關(guān)聯(lián)度的權(quán)重為0.18，從而可以得到13類工業(yè)各行業(yè)對(duì)環(huán)境影響的綜合關(guān)聯(lián)度，見表2。

由表2中的數(shù)據(jù)可知:

西安市近10年來工業(yè)“三廢”排放量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間的關(guān)聯(lián)度按由大到小的排序依次為:造印、金礦、紡服、石化、通電、食煙、機(jī)械、電燃、冶金、交通、木加、采掘、文工。

由表1中的數(shù)據(jù)可知:

西安市近10年來工業(yè)原煤消耗量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間的關(guān)聯(lián)度按由大到小的排序依次為:金礦、石化、造印、紡服、食煙、機(jī)械、通電、交通、電燃、木加、采掘、冶金、文工。

由表1和表2的數(shù)據(jù)可得西安市近10年來工業(yè)“三廢”排放量和原煤消耗量與工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值之間關(guān)聯(lián)度與13類行業(yè)產(chǎn)值的關(guān)聯(lián)度大小基本呈一致態(tài)勢(shì)。

表2 工業(yè)各行業(yè)產(chǎn)值與環(huán)境的綜合關(guān)聯(lián)度Tab．2 Consolidated correlation industrial output value of the industry and the environment

結(jié)合以上西安市近10年來工業(yè)內(nèi)部13類行業(yè)的產(chǎn)值與工業(yè)“三廢”排放量和工業(yè)原煤消耗量之間的關(guān)聯(lián)度排序，將這13類行業(yè)對(duì)西安市環(huán)境質(zhì)量的影響進(jìn)行劃分，共分為3類，分別為重度、中度、輕度環(huán)境影響行業(yè)。對(duì)環(huán)境影響程度較輕的3類行業(yè)中，文體、工藝品及其他制造業(yè)和木材采選及加工業(yè)由于其生產(chǎn)工藝過程的特點(diǎn)對(duì)環(huán)境影響較小，采掘業(yè)通常情況下都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。但是，對(duì)西安環(huán)境影響較小的原因主要是其在西安工業(yè)構(gòu)成中的比例非常低。

對(duì)環(huán)境影響程度居中的6類行業(yè)中，交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、通信計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)、食品、煙草加工業(yè)等行業(yè)在西安市一直都發(fā)展勢(shì)頭較好，也因此打下了良好的基礎(chǔ)，很多行業(yè)都建成了一定規(guī)模的研發(fā)生產(chǎn)基地。這些行業(yè)大都是技術(shù)密集型，行業(yè)發(fā)展必然促使新技術(shù)的產(chǎn)生，從而帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，在西安工業(yè)發(fā)展中起著重要的作用。但是，也正是基于此，在這些行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，不能忽視其對(duì)西安市環(huán)境造成的影響，否則，一旦造成影響，會(huì)有嚴(yán)重的后果，不利于行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

對(duì)環(huán)境影響程度嚴(yán)重的4類行業(yè)中，紡織及服裝加工業(yè)雖然造成的影響比較嚴(yán)重，但是其在西安的工業(yè)構(gòu)成比例中呈下降趨勢(shì)，主要是做好生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污染物的后期處理凈化;隨著西安市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求也越來越大，石油化工行業(yè)因此在工業(yè)結(jié)構(gòu)中所占的比例也越來越大，因積極研發(fā)新技術(shù)應(yīng)用與其生產(chǎn)和工藝的過程中，減少污染物的產(chǎn)生和排放;造紙印刷業(yè)和金屬非金屬礦物制品業(yè)能源消耗比較大，產(chǎn)生的工業(yè)“三廢”量也很大，且在工業(yè)構(gòu)成中的比例也很大，所以應(yīng)該適當(dāng)限制其在西安的發(fā)展。

3 結(jié)語

近10年來，西安市工業(yè)總產(chǎn)值的增長對(duì)西安市環(huán)境影響程度依次為:廢氣、廢水、固體廢棄物?？梢?，各行業(yè)與工業(yè)廢氣排放的關(guān)聯(lián)度是最大的。13類工業(yè)各行業(yè)對(duì)環(huán)境影響的綜合關(guān)聯(lián)度最大的行業(yè)為造紙及印刷業(yè)，關(guān)聯(lián)度最小的是采掘業(yè)和文體、工藝品及其他制造業(yè)。

可見，西安市環(huán)境質(zhì)量和其工業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系非常密切。所以，要提高環(huán)境質(zhì)量就必須調(diào)整西安市的工業(yè)結(jié)構(gòu)。使工業(yè)的發(fā)展主要依靠技術(shù)、知識(shí)和高素質(zhì)的人力資源，在工業(yè)生產(chǎn)過程中推行低碳環(huán)保、清潔生產(chǎn)的工藝，從而達(dá)到工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

［1］ 于法穩(wěn)，劉永濤.重慶市工業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境、資源灰色關(guān)聯(lián)分析［J］.重慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1998，15(3):21-23.

［2］ 周景博.北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及其對(duì)環(huán)境的影響分析［J］.統(tǒng)計(jì)研究，1999，25(8):40-44.

［3］ 李文君，楊明川，史培軍，等.唐山市資源型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其環(huán)境影響分析［J］.地理研究，2002，21(4):511-518.

［4］ 徐璐.西安市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的環(huán)境影響研究［D］.西北大學(xué)，2007.

［5］ 黃常輝.長株潭地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響研究［D］.湖南大學(xué)，2009.

［6］ 劉宇，黃繼忠.遼寧省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變的環(huán)境效應(yīng)分析［J］.資源與產(chǎn)業(yè)，2013(2):110-116.

［7］ 劉思峰，郭天榜.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，1999.

［8］ 梁楓，沙英.金融機(jī)構(gòu)貸款灰色預(yù)測(cè)GM(1，1)模型研究［J］.經(jīng)濟(jì)問題，2014(1):58-61.