彭 艷，姚 建，李正山，張衛(wèi)兵

(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，成都 610065)

公平性與效率性是污染物總量控制中兩個(gè)重要的決策原則。由于效率性原則分配方法片面強(qiáng)調(diào)整體的經(jīng)濟(jì)效益性，忽視了區(qū)域間客觀存在的差異性，導(dǎo)致分配“起點(diǎn)不公”，最終影響到總量控制工作的順利開展［1］。分配允許排放量本質(zhì)上是確定各排污者利用環(huán)境資源的權(quán)力、確定各排污者削減污染物的義務(wù)，因此在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，公平原則是污染物負(fù)荷分配應(yīng)遵循的首要原則［2，3］。

基尼系數(shù)法是依據(jù)公平性原則進(jìn)行污染物總量控制方案制定或評(píng)估的一種方法?；嵯禂?shù) (Gini Coefficient)是經(jīng)濟(jì)學(xué)概念，最初由意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家基尼 (Gini)根據(jù)洛倫茲曲線提出，用來分析國民收入規(guī)模分配格局的方法，特別是用來分析居民戶之間收入分配的均衡性和差異性程度［4］。發(fā)展至今，基尼系數(shù)的應(yīng)用范圍已不僅僅局限于經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，還被應(yīng)用于人口、工業(yè)的地理分布及地震預(yù)測(cè)等領(lǐng)域［5，6］，來描述人口的地理分布集中程度、工業(yè)的地理分布集中程度、專業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的集中程度以及地震活動(dòng)的集中程度等等。

就環(huán)境角度而言，可采用基尼系數(shù)反映單位經(jīng)濟(jì)、社會(huì)或環(huán)境資源指標(biāo)所負(fù)荷污染物排放強(qiáng)度的平等程度，即根據(jù)人口、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境容量等來分配排污權(quán)，保證分配的排污權(quán)和人口、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境容量等規(guī)模相匹配，基尼系數(shù)越小，單位的人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)規(guī)?；颦h(huán)境容量所負(fù)荷的污染物量越平等，分配越公平。但現(xiàn)有基尼系數(shù)法應(yīng)用于大氣污染物負(fù)荷分配中存在如下不足之處:

(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)少，評(píng)價(jià)體系不完善

大氣污染物主要來源于工業(yè)，為推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長，避免限制工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)值高的地方應(yīng)分配相對(duì)較高的排污許可。另一方面，開展污染物總量控制工作一定程度依賴于當(dāng)?shù)卣蚱髽I(yè)的積極性，對(duì)于環(huán)保投資較大，環(huán)保工作成效突出的地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)?shù)胤峙漭^低的削減任務(wù)，形成激勵(lì)機(jī)制，便于調(diào)動(dòng)當(dāng)?shù)卣蚱髽I(yè)的積極性?，F(xiàn)有基尼系數(shù)法應(yīng)用于大氣污染物負(fù)荷分配時(shí)，采取的指標(biāo)主要有:人口、GDP、排污現(xiàn)狀和土地面積，忽略了工業(yè)產(chǎn)值及環(huán)保投資。

(2)環(huán)境容量指標(biāo)代表性弱

基于基尼系數(shù)的大氣污染物負(fù)荷分配在選取代表環(huán)境容量的指標(biāo)時(shí)，大多選擇土地面積，但不同的土地利用類型對(duì)大氣污染物的吸收作用差異較大，簡(jiǎn)單地選取土地面積作為環(huán)境容量的代表指標(biāo)，不能較準(zhǔn)確地反映評(píng)估對(duì)象的實(shí)際情況。

(3)基尼系數(shù)計(jì)算方法誤差較大

現(xiàn)有方法計(jì)算環(huán)境基尼系數(shù)時(shí)，大部分選擇梯形面積法進(jìn)行計(jì)算，即按幾何圖形分塊近似逼近計(jì)算的方法，其所估算的基尼系數(shù)小于實(shí)際值，尤其在數(shù)據(jù)點(diǎn)較少時(shí)，誤差較大。

(4)未對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配

基于基尼系數(shù)進(jìn)行的大氣污染負(fù)荷分配是一個(gè)多指標(biāo)體系，不同指標(biāo)對(duì)于該評(píng)價(jià)體系公平性分配的重要性及影響程度不同，現(xiàn)有大氣污染負(fù)荷分配基本是按不同指標(biāo)同等權(quán)重處理，未進(jìn)行差異化處理，與實(shí)際情況不符。

本文針對(duì)存在的問題，對(duì)現(xiàn)有基尼系數(shù)法進(jìn)行了改良，并應(yīng)用到“十二五”西部地區(qū)SO2總量控制方案的合理性評(píng)估工作中。

1 大氣污染物總量控制基尼系數(shù)法改良

本文針對(duì)現(xiàn)有基尼系數(shù)法存在的不足，進(jìn)行了如下幾方面改良:

1.1 新增工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)用地面積、降雨強(qiáng)度及環(huán)保投資4個(gè)指標(biāo)，完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(1)工業(yè)產(chǎn)值:工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是點(diǎn)源污染物產(chǎn)生的主要源頭，也是我國污染物總量控制規(guī)劃中調(diào)整和削減的主要對(duì)象。本文選取工業(yè)產(chǎn)值這個(gè)能夠反映工業(yè)生產(chǎn)水平的典型指標(biāo)，評(píng)價(jià)工業(yè)領(lǐng)域污染負(fù)荷分配的公平性。

(2)農(nóng)用地面積:農(nóng)用地包括耕地、林地、草地、農(nóng)田水利用地、養(yǎng)殖水面等，是土地類型中吸收大氣污染物的主要部分，可較為準(zhǔn)確地反映環(huán)境大氣容量的一方面。

(3)降雨強(qiáng)度:降雨強(qiáng)度是反映大氣環(huán)境容量的另一個(gè)因子，降水強(qiáng)度對(duì)大氣系統(tǒng)中污染物的降解和清除能力有顯著影響，降水強(qiáng)度越高，大氣系統(tǒng)對(duì)SO2等污染物的降解、清除能力越強(qiáng)。

(4)環(huán)保投資:區(qū)域差異性不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境等客觀條件上，也反映在對(duì)待環(huán)境保護(hù)重視的程度上。單位環(huán)保投資負(fù)荷強(qiáng)度高，說明當(dāng)?shù)丨h(huán)保投入較少;單位環(huán)保投資負(fù)荷強(qiáng)度低，說明當(dāng)?shù)丨h(huán)保投入較多。為鼓勵(lì)各地區(qū)加大環(huán)保投入，對(duì)于單位環(huán)保投資負(fù)荷強(qiáng)度低的地區(qū)應(yīng)該適當(dāng)降低削減任務(wù)量。

改良后基尼系數(shù)法的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由人口、GDP、工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)用地面積、降雨強(qiáng)度、現(xiàn)狀排放量、環(huán)保投資7個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，相對(duì)全面地反映了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源和管理等多個(gè)領(lǐng)域，且都是典型的、數(shù)據(jù)信息相對(duì)容易采集的評(píng)價(jià)指標(biāo)，是關(guān)系到公平分配的基礎(chǔ)因子。

1.2 科學(xué)界定環(huán)境基尼系數(shù)合理范圍

在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，由于社會(huì)發(fā)展的局限性，人均收入的分配不可能完全均衡，因此基尼系數(shù)在0～0.2之間的可能性很小，故基尼系數(shù)的合理范圍為0.2～0.4［7］。但在環(huán)境問題中，如果區(qū)域間沒有環(huán)境資源沖突，沒有不平等的前提，基尼系數(shù)有可能趨于0，吳悅穎等［8］在對(duì)7大流域水污染物總量分配方案評(píng)估中就把基尼系數(shù)的合理范圍界定為0～0.2。如果區(qū)域間有跨境污染，交叉污染情況復(fù)雜，而且尚未建立區(qū)域環(huán)境沖突協(xié)調(diào)機(jī)制，存在不平等的前提，基尼系數(shù)應(yīng)允許適當(dāng)放大［9～11］。大氣污染物常存在跨境污染，交叉污染情況復(fù)雜，且國內(nèi)環(huán)境沖突協(xié)調(diào)機(jī)制尚未成熟，因此，本文將大氣污染物環(huán)境基尼系數(shù)的合理范圍界定為0～0.3。

1.3 利用洛倫茲曲線擬合方程計(jì)算基尼系數(shù)

為更準(zhǔn)確地描述洛倫茲曲線和精確地估計(jì)基尼系數(shù)，本文采用謝?。?2］提出的洛倫茲曲線擬合方程進(jìn)行基尼系數(shù)的計(jì)算，該方程經(jīng)多次實(shí)踐證明，擬合效果好，具有較高的準(zhǔn)確性。擬合方程表達(dá)式為:

洛倫茲曲線方程:

式中:Xm為按地區(qū)分組的m指標(biāo)累計(jì)值占總量的比例，0≤Xm≤100%，m指標(biāo)分別為:人口、GDP、工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)用地面積、年均降水量、現(xiàn)狀排放量、環(huán)保投資;Ym為Xm對(duì)應(yīng)的污染物分配排放量，0≤Ym≤100%;A、α、β為系數(shù)。根據(jù)Ym和Xm的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用最小二乘法便可估計(jì)出參數(shù)A、α、β

根據(jù)基尼系數(shù)定義，有:

式中:A為45°對(duì)角線與洛倫茲曲線之間的面積;B為對(duì)角線與折線之間面積(如圖1所示)。結(jié)合(1)式，則:

式中:Β(1+α，1+β)是參數(shù)為1+α，1+β的 Β函數(shù)。Β函數(shù)可表示成Γ函數(shù)形式:

即基尼系數(shù):

圖1 SO2分配排放量洛倫茲曲線Fig.1 SO2emissions lorenz curve

1.4 對(duì)各指標(biāo)權(quán)重差異化處理

大氣污染負(fù)荷分配涉及到若干個(gè)指標(biāo)，而不同指標(biāo)對(duì)分配的重要性和影響程度不盡相同，為此，本文考慮采用采用熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)信息熵原理，指標(biāo)的信息熵越小，表明指標(biāo)值的變異程度越大，提供的信息也越多，則其權(quán)重應(yīng)越大，相反則權(quán)重越?。?3～15］。假設(shè) xi表示第i個(gè)分區(qū)內(nèi)分配的污染物排放量，zij表示第i個(gè)分區(qū)內(nèi)第j個(gè)指標(biāo)的實(shí)際值，則第i個(gè)分區(qū)內(nèi)第j個(gè)指標(biāo)的單位負(fù)荷污染物量表示為:yij=xi/zij。由此，得到y(tǒng)ij。式中 pij表示第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)分區(qū)值在該指標(biāo)所占比重。于是，有

式中:ej表示第j個(gè)指標(biāo)單位負(fù)荷污染物量的信息熵于是，得到

式中:wj表示第 j個(gè)指標(biāo)權(quán)重，j=1，2，…，m。在此，m表示指標(biāo)數(shù)目(m=7)。

2 西部地區(qū)SO2總量控制方案合理性評(píng)價(jià)

根據(jù)《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，到2015年，西部地區(qū)SO2排放總量控制在771.3萬噸，比2010年的811.6萬噸下降4.97%，“十二五”西部各地區(qū)的總量控制方案見表1。

表1 “十二五”各地區(qū)SO2排放總量控制計(jì)劃Tab.1 The 12th Five－Year Plan of Regional sulfur dioxide total emission control scheme (萬噸)

2.1 技術(shù)路線

利用改良基尼系數(shù)法評(píng)價(jià)SO2總量控制方案合理性的基本思路是:(1)整理相關(guān)指標(biāo)及SO2總量控制方案等基礎(chǔ)數(shù)據(jù);(2)繪制各指標(biāo)的洛倫茨曲線，繪制時(shí)應(yīng)按單位指標(biāo)的SO2分配排放量對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行由低到高排序;(3)計(jì)算各指標(biāo)的基尼系數(shù);(4)對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配;(5)計(jì)算多指標(biāo)體系總的基尼系數(shù)，判斷SO2總量控制方案的合理性。

根據(jù)《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，西藏、甘肅、青海及新疆四個(gè)省“十二五”期間無SO2削減任務(wù)，故本文評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的西部地區(qū)總量控制方案不包含上述四個(gè)省。

2.2 西部地區(qū)“十二五”SO2分配排放量公平性分析

本文以2010年為基準(zhǔn)年，基尼系數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括:人口、GDP、工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)用地面積、降雨強(qiáng)度、現(xiàn)狀排放量、環(huán)保投資7個(gè)指標(biāo)。根據(jù)《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2011》和《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案及各省目標(biāo)》，計(jì)算得到西部各地區(qū)的7項(xiàng)指標(biāo)值占各指標(biāo)總量的比例和各地區(qū)分配SO2排放量占總分配排放量的比例，見表2。

表2 2010年西部地區(qū)各項(xiàng)指標(biāo)比例Tab.2 Proportion of the indicators of the western regions in 2010 (%)

分別計(jì)算各單位指標(biāo)負(fù)荷的SO2分配排放量，并將結(jié)果按由小到大的順序?qū)?個(gè)地區(qū)進(jìn)行排序。依據(jù)排序，以人口、GDP、工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)用地面積、降雨強(qiáng)度、現(xiàn)狀排放量、環(huán)保投資的累計(jì)百分比作為橫坐標(biāo)，累計(jì)SO2分配排放量作為縱坐標(biāo)，繪制相應(yīng)的洛倫茨曲線。各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的洛倫茨曲線見圖2。

根據(jù)洛倫茨關(guān)系曲線，由式 (1)、(2)計(jì)算出西部地區(qū)各指標(biāo)的SO2分配排放量基尼系數(shù)Gj，見表3。

表3 西部地區(qū)各指標(biāo)SO2分配排污量的基尼系數(shù)GjTab.3 The Gini coefficient of SO2emission distribution of each indicator in western

根據(jù)式 (3)、(4)計(jì)算出各指標(biāo)信息熵權(quán)重，見表4。

表4 西部地區(qū)各指標(biāo)信息熵權(quán)重Tab.4 The information entropy weights of each indicator in western

圖2 西部地區(qū)各指標(biāo)SO2分配排放量洛倫茨曲線Fig.2 Lorenz curve of SO2emission distribution of each indicator in western area

由上述計(jì)算結(jié)果可知，西部地區(qū)“十二五”SO2總量分配方案總的基尼系數(shù)為0.33。

3 分析與討論

由表3可知，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中GDP－SO2分配排污量基尼系數(shù)、工業(yè)產(chǎn)值－SO2分配排污量基尼系數(shù)、現(xiàn)狀排污量－SO2分配排污量基尼系數(shù)均低于0.3，屬于合理范圍內(nèi)，西部各地區(qū)SO2的排放量分配方案基于經(jīng)濟(jì)規(guī)模及現(xiàn)狀排放量較為公平。這主要由于“十二五”西部各地區(qū)SO2的分配排放量與GDP、工業(yè)產(chǎn)值及現(xiàn)狀排污強(qiáng)度的順序大致對(duì)應(yīng)，其中四川、內(nèi)蒙古、陜西3個(gè)地區(qū)GDP占西部地區(qū)評(píng)價(jià)范圍GDP的55.69%，工業(yè)產(chǎn)值占西部地區(qū)評(píng)價(jià)范圍的48.83%;現(xiàn)狀排放量占西部地區(qū)評(píng)價(jià)范圍的48.82%，SO2分配排放量占西部地區(qū)評(píng)價(jià)范圍的48.89%。同時(shí)，根據(jù)表4可知，7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中現(xiàn)狀排放量的信息熵權(quán)重低至0，即SO2的分配排放量與現(xiàn)狀排放強(qiáng)度相符性最高，“十二五”西部各地區(qū)SO2排放量分配方案中受現(xiàn)狀排放量影響最為明顯。

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中人口－SO2分配排污量基尼系數(shù)、農(nóng)用地面積－SO2分配排污量基尼系數(shù)、降雨強(qiáng)度－SO2分配排污量基尼系數(shù)均高于0.3，超出了合理范圍，西部各地區(qū)SO2的排放量分配方案基于人口、大氣環(huán)境容量及環(huán)保投資出現(xiàn)一定程度的不公平。這主要因?yàn)椤笆濉蔽鞑扛鞯貐^(qū)SO2的分配排放量與以上各指標(biāo)的排序有一定出入，較為典型的有:內(nèi)蒙古人口比例占西部地區(qū)評(píng)價(jià)范圍的8.12%，農(nóng)用地面積比例占41.03%，年均降水量比例占5.99%，內(nèi)蒙古具有人口規(guī)模較小，降雨量較少但農(nóng)用地面積較多的特點(diǎn)，根據(jù)分配原則，人口規(guī)模小、降雨量較少的地區(qū)應(yīng)該分配較少的允許排放量，但農(nóng)用地面積多的地區(qū)應(yīng)該分配較多的允許排放量。內(nèi)蒙古地區(qū)分配到了21.47%的SO2排放量，與人口規(guī)模、降雨量及農(nóng)用地面積比例都存在較大出入，這與內(nèi)蒙古自身的地域特點(diǎn)有關(guān)。由表3可知，西部地區(qū)代表人口規(guī)模和大氣環(huán)境容量的基尼系數(shù)的超出合理范圍的程度不高于10%，同時(shí)由于部分地區(qū)的地域特點(diǎn)復(fù)雜，故人口及環(huán)境容量的基尼系數(shù)可近似合理，無須較大調(diào)整。

環(huán)保投資－SO2分配排污量基尼系數(shù)為0.43，遠(yuǎn)超出“警戒線”0.3。這主要是由于“十二五”西部各地區(qū)SO2排放量分配方案制定中，未對(duì)各地區(qū)的環(huán)保投資情況加以重視，陜西廢氣治理的環(huán)保投資比例占西部地區(qū)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的39.65%，而分配到的SO2排放量僅為13.94%。環(huán)保投資基本不受地區(qū)的地域特點(diǎn)限制，故環(huán)保投資基尼系數(shù)屬于相對(duì)容易調(diào)整的指標(biāo)，西部地區(qū)“十二五”SO2總量分配方案的總基尼系數(shù)為0.33，超出合理范圍，要降低總的基尼系數(shù)，可優(yōu)先考慮環(huán)保投資并結(jié)合各地區(qū)實(shí)際情況，對(duì)分配方案進(jìn)行基尼系數(shù)進(jìn)行一定的調(diào)整。

4 結(jié)論

(1)為提高大氣污染負(fù)荷分配結(jié)果的公平性，利用農(nóng)用地面積、降雨強(qiáng)度代替土地面積作為環(huán)境容量的代表指標(biāo)，新增工業(yè)產(chǎn)值及環(huán)保投資2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，使得評(píng)價(jià)指標(biāo)體系更為全面。評(píng)價(jià)指標(biāo)信息熵權(quán)的引入，體現(xiàn)了不同指標(biāo)在公平分配過程中重要性程度的差異，使得評(píng)價(jià)體系更符合實(shí)際情況。西部地區(qū)的SO2總量控制方案的合理性評(píng)估實(shí)例的研究，證明了該指標(biāo)體系的有效性、合理性。

(2)根據(jù)大氣污染物的特點(diǎn)，將基尼系數(shù)的合理范圍界定為0～0.3，更符合大氣污染物負(fù)荷分配的實(shí)際情況，提高了基尼系數(shù)合理性判斷依據(jù)的科學(xué)性。

(3)利用擬合性較高的洛倫茲曲線方程計(jì)算基尼系數(shù)，有效地克服了梯形面積法誤差較大的弊端，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(4)“十二五”西部各地區(qū)SO2排放量分配方案的基尼系數(shù)超出了合理范圍，存在一定的不公平，降低基尼系數(shù)，可優(yōu)先考慮針對(duì)西部各地區(qū)環(huán)保投資情況，對(duì)分配方案進(jìn)行基尼系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

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