張李楠 唐元冬 王倩

摘要：為探究貴陽經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境之間的關(guān)系，本文在分析貴陽污染物排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用IPAT與DGM（1，1）模型定量分析貴陽市2013～2015年的環(huán)境壓力。

關(guān)鍵詞：貴陽市；環(huán)境壓力；IPAT與DGM（1，1）模型；建議

IPAT模型用于定量分析人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)對(duì)能源消耗的影響，并且能夠?qū)ξ磥砣丝?、?jīng)濟(jì)等發(fā)展情況進(jìn)行模擬分析，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。為了深入研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長與生態(tài)環(huán)境壓力的耦合機(jī)制，本文擬以貴陽市為案例，從經(jīng)典的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)模型——IPAT出發(fā)，通過預(yù)測(cè)貴陽市2013年GDP增長率，討論并計(jì)算貴陽市“十二五”期間環(huán)境壓力，根據(jù)研究結(jié)果為貴陽市減少廢棄物排放量、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。

一、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境壓力模型的構(gòu)建

（一）環(huán)境壓力IPAT模型

環(huán)境問題是經(jīng)濟(jì)社會(huì)問題的綜合表現(xiàn)，世界經(jīng)濟(jì)增長和城市化的過程已經(jīng)消耗了過多的環(huán)境資源。1971年，美國斯坦福大學(xué)著名人口學(xué)家Ehrlich和Holdren在研究人口增長對(duì)環(huán)境的沖擊時(shí)指出，人口增長對(duì)環(huán)境的沖擊不僅與人口總量有關(guān)，而且與社會(huì)的富裕程度及社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的技術(shù)水平有關(guān)，即它主要用于表征環(huán)境壓力與經(jīng)濟(jì)增長之間的定量分析，由此提出了環(huán)境影響的三個(gè)關(guān)鍵因素公式

I=P·A·T（1）

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，I不僅可以表示環(huán)境壓力，還可以指資源、能源消耗或環(huán)境影響狀；富裕度（A）逐漸被認(rèn)同可用人均GDP來表示（即=GDP/P），而技術(shù)（T）則可用單位GDP的環(huán)境壓力來表示，即T=I/GDP。IPAT方程還可寫成

I=P·GDP/P·I/GDP=G·T（2）

式中，G=P·A，也就是GDP。該公式被稱作IGT方程。

設(shè)基年的GDP為G0；基年的單位GDP環(huán)境壓力為T0；基年的環(huán)境壓力為I0；國民生產(chǎn)總值年增長率為g；單位GDP環(huán)境壓力的年下降率為t；第n年的GDP為Gn；第n年的單位GDP環(huán)境壓力為Tn；第n年的環(huán)境壓力為In。由于

G=G0（1+g）n（3）

T=T0（1-t）n（4）

則有

In=Gn·Tn（5）

對(duì)（5）進(jìn)行整理，得

In=G0（1+g）n·T0（1-t）n=G0·T0（1+g-f-fg）n（6）

由式（6）可知，當(dāng)GDP呈指數(shù)增長、單位GDP的環(huán)境壓力呈指數(shù)下降時(shí)，令函數(shù)F（t）=g-t-gt，則以單位GDP環(huán)境壓力下降率t為自變量的函數(shù)為

F（t）=g-（1-g）t（7）

當(dāng)In保持不變時(shí)，F(xiàn)（t）=0為臨界條件。依據(jù)式（7）可以求得單位GDP環(huán)境壓力的年降低率的臨界值，即

tk=g/（1+g）

相應(yīng)的有

F（t）>0，t

G=■-1，（m=2，3，4；n=3，4，5），In逐年下降

當(dāng)t>tk時(shí)，環(huán)境壓力逐年下降，環(huán)境狀況逐年好轉(zhuǎn)；反之，環(huán)境狀況逐年惡化。

（二）DGM（1，1）預(yù)測(cè)模型

DGM（1，1）模型是在GM（1，1）預(yù)測(cè)穩(wěn)定性問題基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。

GM（1，1）模型的離散形式為

x（1）（t+1）=β1x（1）（t）+β2

取x（1）（1）=x（0）（1），則有DGM（1，1）模型

x^（1）（t+1）=β1tx（0）（1）+■β2

由累減x（t+1）=x（t+1）-x（t）生成模擬原始數(shù)據(jù)序列X（0）的序列，即

X（0）={x^（t）|t=1，…，n}

檢驗(yàn)預(yù)測(cè)值，即DGM（1，1）模型的指標(biāo)檢驗(yàn)。對(duì)離散形式的DGM（1，1）模型進(jìn)行精度的檢驗(yàn)。對(duì)于平均相對(duì)誤差，通常情況下殘差估計(jì)不超過5%，則可認(rèn)為模型預(yù)測(cè)精度較好。

二、貴陽市經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境壓力分析

（一）貴陽市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境狀況

1.經(jīng)濟(jì)狀況

2011年，貴陽市實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值1383.07億元，比上年增長17.1%。從產(chǎn)業(yè)來看，第一產(chǎn)業(yè)增加值62.55億元，增長2.8%；第二產(chǎn)業(yè)增加值586.84億元，增長21.3%；第三產(chǎn)業(yè)增加值733.68億元，增長15.2%。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為4.6：42.4：53.0。

2.環(huán)境狀況

一是大氣環(huán)境質(zhì)量狀況。2011年貴陽市大氣環(huán)境中二氧化硫年均值為0.049mg/m3；二氧化氮年均值為0.030mg/m3；可吸入顆粒物年均值為0.079mg/m3。

二是水質(zhì)狀況。2011年，貴陽市地表水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為95.83%，城市主要河流受到不同程度污染，污染特征主要以生化需氧量為主的有機(jī)污染。其中，廢水中主要污染物化學(xué)需氧量排放量為（COD）4.43萬噸，氨氮（NH3+N）排放量為0.52萬噸

三是固體廢物情況。2011年，貴陽市工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為1141.4萬噸，綜合利用量為646.35萬噸，處置量為471.35萬噸，貯存量為26.47萬噸，排放量為0.042萬噸，處置利用率為97.68%；市區(qū)生活垃圾產(chǎn)生總量為75.75萬噸，無害化處理總量為70.99萬噸，無害化處理率為93.71%。

（二）經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景預(yù)測(cè)

1.統(tǒng)計(jì)情景

根據(jù)IPAT模型計(jì)算2013～2015年貴陽市GDP（按2011年可比價(jià)格計(jì)算），見表1。

根據(jù)2013～2015年貴陽市GDP預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以2011年GDP為基準(zhǔn)值運(yùn)用IPAT模型，即

G=■-1，（m=2，3，4；n=3，4，5）

式中，G2013、G2014、G2015和G2011分別為貴陽市2013、2014、2015年和2011年的GDP，由該式得到貴陽市2013～2015年GDP的年均增長率為14.6%、15.5%、15.9%。

2.規(guī)劃情景

參照《貴陽市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》，貴陽市“十二五”規(guī)劃目標(biāo)的GDP年均增長率為15.0%。

（三）經(jīng)濟(jì)增長對(duì)環(huán)境壓力的影響分析

在貴陽市2013～2105年及“十二五”規(guī)劃的GDP年均增長率預(yù)測(cè)值與規(guī)劃值分別為14.6%、15.5%、15.9%和15.0%的兩種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，分別計(jì)算各年單位GDP環(huán)境壓力年下降率tk，得到t13，t14，t15和t規(guī)劃分別為12.7%、13.4%、13.7%和13.0%。

以2011年為基準(zhǔn)年，根據(jù)t取值計(jì)算2013～2015年貴陽市環(huán)境壓力：（1）t=0，即單位GDP環(huán)境壓力不變；（2）t=tk，即環(huán)境壓力（I）不變；（3）滿足“十二五”期間COD和SO2總量削減目標(biāo)條件下的t值。分析結(jié)果見表2。

由表2可知，單位GDP的環(huán)境壓力年下降率（t）為0時(shí)，貴陽市2013～2015年的環(huán)境壓力最大。t=tk臨界值時(shí)，即分別取12.7、13.4、13.7%和規(guī)劃臨界值13%（對(duì)應(yīng)GDP年增長率分別為14.6%、15.5%、15.9%和15.0%），雖然環(huán)境壓力不變，但單位GDP環(huán)境壓力呈下降趨勢(shì)，GDP年增長率越高，其下降越快。

三、結(jié)果分析與建議

當(dāng)單位GDP的環(huán)境壓力年下降率（t）相同時(shí)，GDP年增長率越高，污染物排放量越高，環(huán)境壓力越大，即經(jīng)濟(jì)增長給環(huán)境帶來的負(fù)面效應(yīng)。在相同GDP年增長率條件下，單位GDP的環(huán)境壓力年下降率與污染物排放量，根據(jù)前面所推導(dǎo)的關(guān)系式基本呈線性關(guān)系。污染物排放量（SO2和COD）隨單位GDP的環(huán)境壓力年下降率的增大而降低，當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)t=0，環(huán)境壓力將趨于穩(wěn)定；如果污染物排放量繼續(xù)增大，超過臨界值，則環(huán)境壓力增大。2013～2015年伴隨貴陽市GDP年增長率分別為14.6%、15.5%、15.9%和規(guī)劃值15.0%，相應(yīng)地單位GDP的環(huán)境壓力年下降率分別達(dá)到15.8%和16.2%、16.7%和16.5、17.2%和16.8%時(shí)，環(huán)境壓力將順利穿越“環(huán)境高山”，才能實(shí)現(xiàn)貴州市“十二五”削減目標(biāo)，但相應(yīng)要求環(huán)境效率分別提高1.24倍和1.25倍、1.24倍和1.27倍、1.26倍和1.29倍，實(shí)現(xiàn)削減目標(biāo)的壓力很大。

當(dāng)單位GDP的環(huán)境壓力年下降率在GDP預(yù)測(cè)值與規(guī)劃值的不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度下相同時(shí)，GDP年增長率越高，污染物排放量越高，環(huán)境壓力越大。也就是說，貴陽市經(jīng)濟(jì)增長會(huì)導(dǎo)致環(huán)境壓力的攀升，但環(huán)境壓力的增加并不必然帶來經(jīng)濟(jì)的增長。

預(yù)測(cè)模型計(jì)算結(jié)果與貴陽市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境壓力變化呈現(xiàn)較好的復(fù)合性關(guān)系，接近于實(shí)際情況，說明以IPAT模型為基礎(chǔ)建立的貴陽市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境壓力之間的關(guān)系，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)庫茲涅茨曲線（EKC）拐點(diǎn)的情景。

根據(jù)本文研究結(jié)果，建議在“十二五”期間內(nèi)貴陽市GDP增長率應(yīng)控制在16%以下，環(huán)境壓力下降率應(yīng)控制在16%～18%；加強(qiáng)水域、大氣污染防治，對(duì)污染源進(jìn)行限期治理，提高綜合利用和無害化處置水平；加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高能源利用效率，推行清潔生產(chǎn)，嚴(yán)格控制對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染；著力發(fā)揮科技創(chuàng)新在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長與降低環(huán)境壓力方面的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的作用。

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（作者單位：貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院）