于肖肖，馬民濤，謝 超

(北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100124)

1 引言

1991年 Crossman等［1］在研究北美貿(mào)易的NBER報(bào)告中首次提出，污染物 (SO2和煙塵)與人均收入之間存在倒“U”型曲線關(guān)系。即在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較低階段，因科技水平、工業(yè)發(fā)展落后，環(huán)境污染水平也較低;但隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技水平、工業(yè)進(jìn)度加快、資源消耗，環(huán)境污染水平逐漸上升，繼而在上升到某一高度后，隨經(jīng)濟(jì)再度發(fā)展和科技水平提高、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)改善、可持續(xù)發(fā)展實(shí)施，環(huán)境污染又會呈現(xiàn)出改善趨勢。1993年 Theodore［2］首次提出了環(huán)境庫茲涅茨曲線。即:在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，存在人均收入提高，環(huán)境質(zhì)量先惡化、后改善的情況。而后，Crossman和Krugger將庫茲涅茨曲線引入到環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系的研究中，發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)增長也呈倒“U”型關(guān)系，由此提出環(huán)境庫茲涅茨曲線 (Environmental Kuznets Curve，EKC)。

國內(nèi)外不少學(xué)者對不同時(shí)期不同區(qū)域的EKC進(jìn)行過實(shí)證檢驗(yàn)。Selden和Song(1994)［3］利用了30個(gè)國家1973年～1984年間的數(shù)據(jù)，通過分析發(fā)現(xiàn)SO2，CO2，NO2和懸浮顆粒與人均GDP之間呈現(xiàn)倒“U”型的對應(yīng)關(guān)系［4］。我國EKC研究開始于20世紀(jì)末，在實(shí)證研究方面也做過多方面研究。因我國東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境數(shù)據(jù)比較齊全，使得我國EKC研究多集中于沿海地區(qū)和城市［5～7］。

目前對于描述西部地區(qū)環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的EKC研究相對較少。但隨西部城市社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其社會、經(jīng)濟(jì)與其環(huán)境間的矛盾日益加劇，利用EKC研究西部地區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境間協(xié)調(diào)發(fā)展，對特定西部城市群具重要宏觀指導(dǎo)意義。但僅用EKC對區(qū)縣范圍研究，因所選擇對象數(shù)據(jù)類型與計(jì)量方法不同，倒“U”規(guī)律并不明顯。為豐富我國西部經(jīng)濟(jì)崛起城市集群社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)同發(fā)展科學(xué)宏觀指導(dǎo)依據(jù)，本文先以重慶市為研究對象，選取1990年～2011年共22年的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境數(shù)據(jù)，利用二次函數(shù)、三次函數(shù)、對數(shù)函數(shù)3種曲線分析方法，進(jìn)行多元線性回歸分析，得到重慶市經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境排放之間的KEC模型，為我國西部重要城市群及重點(diǎn)城市的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境宏觀調(diào)控和決策提供科學(xué)參考依據(jù)。

2 重慶市環(huán)境庫茲涅茨曲線檢驗(yàn)

2.1 函數(shù)模型建立

描述EKC函數(shù)模型通常采用線性函數(shù)、二次多項(xiàng)式、三次多項(xiàng)式、對數(shù)函數(shù)和指數(shù)函數(shù)等［4］。最常用的3種模型假設(shè)有二次函數(shù)、三次函數(shù)［8］以及對數(shù)函數(shù)關(guān)系3種，計(jì)量模型分別為:

式中:Et為某個(gè)地區(qū)在t時(shí)刻的環(huán)境污染指標(biāo);

Yt為人均GDP;Ct為系數(shù);

Ut為隨機(jī)擾動項(xiàng)。

環(huán)境壓力與經(jīng)濟(jì)增長呈現(xiàn)出幾種可能的曲線關(guān)系［2］:(1)公式 (1)中，如果，C2＞0，C3＜0，為到U型EKC關(guān)系，反之為U型曲線關(guān)系;(2)公式 (2)中，如果，C1＞0，C2＜0且C3＞0，則為正N型曲線關(guān)系，反之為倒N型曲線關(guān)系;(3)在對數(shù)函數(shù)模型中:若C2＜0，C3＞0，且C4=0，則環(huán)境污染程度曲線呈“U”型曲線，反之為倒“U”型曲線;如果C2＞0，C3＜0，C4＞0，則環(huán)境污染程度曲線呈“N”型，反之為倒“N”型。

2.2 指標(biāo)選取

基于 EKC 假說以及國內(nèi)外學(xué)者研究［9，10］，本文件選取人均GDP來衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平;環(huán)境污染排放則分別選取:工業(yè)廢水排放量 (E1)、工業(yè)SO2排放量 (E2)、工業(yè)煙塵排放量 (E3)和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量 (E4)為環(huán)境指標(biāo)來表示環(huán)境壓力。研究數(shù)據(jù)來自各城市的環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒以及城市統(tǒng)計(jì)年鑒，如表1。

表1 重慶市1995～2011年人均GDP與工業(yè)三廢排放量Tab.1 Data of GDP per capita and pollution emission of Chongqing in 1995 ～2011

續(xù)表1

分別采用二次函數(shù)、三次函數(shù)和對數(shù)函數(shù)進(jìn)行模擬，從中選擇最佳的擬合方程。

3 模擬結(jié)果分析

對重慶市1990年～2011年共22年的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境數(shù)據(jù)，利用多元回歸方法進(jìn)行曲線擬合分析，回歸擬合結(jié)果見表2.

表2 重慶市EKC的擬合結(jié)果Tab.2 EKC regression results of Chongqing

圖1 重慶市人均GDP與工業(yè)廢水排放量擬合曲線Fig.1 Fitting curve of industrial waste water discharge in relation to GDP per capita in Chongqing

由表2結(jié)果分析可知，從回歸擬合度上看，3種函數(shù)中三次函數(shù)模擬效果最好;故本文采用3次函數(shù)對重慶市1990年～2011年環(huán)境污染數(shù)據(jù)與人均GDP進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1～圖5。

3.1 重慶市人均GDP與工業(yè)廢水排放量的關(guān)系

根據(jù)表1所提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)多元回歸得到工業(yè)廢水排放量與人均GDP進(jìn)行3次函數(shù)曲線模擬，結(jié)果如圖1。

由圖1分析可知，曲線R2=0.566，擬合度較高，可信，重慶市工業(yè)廢水排放量與人均GDP呈現(xiàn)出較為明顯的倒“U”型曲線關(guān)系。拐點(diǎn)大致出現(xiàn)在人均GDP為10982元，對應(yīng)時(shí)間為2005年，其工業(yè)廢水處理率已經(jīng)達(dá)到93.7%。該曲線預(yù)示著重慶市人均GDP的工業(yè)廢水排放量已經(jīng)開始下降，出現(xiàn)了好轉(zhuǎn)的趨勢，說明從2005年起，工業(yè)廢水排放量已經(jīng)達(dá)到了EKC轉(zhuǎn)折點(diǎn)的工業(yè)化中期水平。

圖2 重慶市人均GDP與工業(yè)SO2排放量擬合曲線Fig.2 Fitting curve of industrial SO2discharge in relation to GDP per capita in Chongqing

3.2 重慶市人均GDP與工業(yè)SO2排放量的關(guān)系

從圖2給出的結(jié)果中，工業(yè)SO2排放量與人均GDP曲線的擬合度R2=0.661。該曲線呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，人均GDP在10982元，即2005年時(shí)，下降趨于平緩，到27596元時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這表明，重慶市工業(yè)SO2的環(huán)境庫茲涅茨曲線已達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)后的工業(yè)化中期水平。重慶市的工業(yè)SO2排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良性協(xié)調(diào)期比廢水排放晚了5年才出現(xiàn)。

圖3 重慶市人均GDP與工業(yè)煙塵排放量擬合曲線Fig.3 Fitting curve of industrial smoke discharge in relation to GDP per capita in Chongqing

3.3 重慶市人均GDP與工業(yè)煙塵排放量的關(guān)系

由圖3給出的結(jié)果分析可知，人均GDP與工業(yè)煙塵排放量之間呈現(xiàn)出明顯的正“U”關(guān)系，其拐點(diǎn)在人均GDP 18025元，對應(yīng)為2008年。該曲線表明，2008年開始，重慶市工業(yè)煙塵排放量隨著人均GDP的增加呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢。

3.4 重慶市人均GDP與工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的關(guān)系

圖4 重慶市人均GDP與工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量擬合曲線Fig.4 Fitting curve of industrial solid waste discharge in relation to GDP per capita in Chongqing

由圖4給出的結(jié)果分析可知，重慶市人均GDP工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量一直呈明顯上升趨勢，參考EKC曲線國際經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)人均GDP到達(dá)10000美元(大約為62408元)時(shí)，污染物排放水平會下降。根據(jù)2011年重慶市人均GDP增長率大于16.4%，人均GDP達(dá)到10000美元時(shí)［11］，大概為2015年。

圖5 重慶市人均GDP與工業(yè)“三廢”排放量擬合曲線Fig.5 Fitting curve of industrial“three wastes”discharge in relation to GDP per capita in Chongqing

3.5 重慶市人均GDP與工業(yè)“三廢”排放量的關(guān)系

由于1990年～2004年工業(yè)煙塵排放量無數(shù)據(jù)記載，因此本圖選取的是1995年～2011共17年的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境數(shù)據(jù)。由圖5可知，重慶市人均GDP與工業(yè)“三廢”排放量之間呈現(xiàn)出明顯的EKC關(guān)系，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約在人均 GDP為12457元，即2006年。2006年以后，隨著人均GDP的增加，工業(yè)“三廢”排放量不斷減少，2011年時(shí)，工業(yè)“三廢”排放量趨于平緩。由此也說明，重慶市工業(yè)“三廢”排放量有明顯好轉(zhuǎn)的趨勢。

4 結(jié)論及政策建議

重慶市在1990年～2011年間的經(jīng)濟(jì) (以人均GDP)增長與環(huán)境污染 (水、氣、固)關(guān)系的實(shí)證分析說明，工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間存在著顯著的EKC關(guān)系，已經(jīng)達(dá)到EKC的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。工業(yè)廢氣排放量隨著人均GDP的增加，有明顯的下降趨勢，于2005年趨于平緩，而隨著人均GDP的增加，工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量和煙塵排放量有所增加，處于上升趨勢。

總體上看，重慶市雖已經(jīng)開始將要進(jìn)入經(jīng)濟(jì)與環(huán)境基本協(xié)調(diào)的時(shí)期，但仍存在著許多問題，其中煙塵排放量與工業(yè)固體排放量一直處于增長的趨勢。因此，重慶市政府以及企業(yè)應(yīng)該在繼續(xù)保持人均GDP與工業(yè)廢水、廢氣良好協(xié)調(diào)性的前提下，繼續(xù)加強(qiáng)消煙除塵的力度，控制煙塵排放量，加大政策扶持，大力引導(dǎo)資源綜合利用，拓寬工業(yè)固體廢棄物綜合利用的途徑和步伐，鼓勵(lì)、引導(dǎo)和督促有關(guān)企業(yè)對工業(yè)固體廢棄物進(jìn)行綜合利用，從而使人均工業(yè)煙塵以及固體廢物排放量下降，以達(dá)到良性協(xié)調(diào)階段。進(jìn)一步加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，使粗放型增長模式向集約式增長模式發(fā)展，立足于本市的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)狀況，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，走可持續(xù)發(fā)展道路，為緩解該市經(jīng)濟(jì)與有限資源的矛盾。在追求經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，要不斷加大環(huán)境保護(hù)投資力度。

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