卜洪運 黃杰

內容摘要：產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調發(fā)展研究對促進經濟和環(huán)境共同發(fā)展至關重要。本文先對產業(yè)結構和環(huán)境質量耦合原理進行分析，然后通過設計京津冀產業(yè)結構綜合評價指標體系和環(huán)境質量綜合評價指標體系，用基于耦合理論的協(xié)調度模型，實證分析了京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量的協(xié)調關系。結果顯示，2000-2008年京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量處于瀕臨失調階段，2009-2015年京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量則上升到勉強協(xié)調。最后通過GM（1，1）與二次指數(shù)平滑相結合的不等權組合預測方法對協(xié)調度預測，結果顯示未來七年協(xié)調度一直在0.59以下，即京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量間將持續(xù)保持勉強協(xié)調。

關鍵詞：產業(yè)結構 環(huán)境質量 熵平衡方程 協(xié)調度

引言

經濟迅速增長的同時，也給社會帶來了嚴重的環(huán)境問題，怎樣持續(xù)保持經濟和環(huán)境質量良性循環(huán)是當前必須面對的難題。經濟發(fā)展通過經濟增長方式，也就是通過產業(yè)結構間接去作用環(huán)境質量，同時環(huán)境質量通過產業(yè)結構調整也間接去反饋經濟發(fā)展，這其中產業(yè)結構充當著聯(lián)結經濟發(fā)展和環(huán)境質量的角色。一方面，從經濟角度來看，產業(yè)結構是各類生產要素的“資源轉換器”；另一方面，從環(huán)境質量角度來看，產業(yè)結構充當著“污染物控制體”的角色。因此，產業(yè)結構系統(tǒng)與環(huán)境質量系統(tǒng)通過彼此間的相互作用連接在一起，經濟與環(huán)境質量的協(xié)調發(fā)展問題轉換為產業(yè)結構與環(huán)境質量的協(xié)調發(fā)展問題。同時由于近年來京津冀經濟和環(huán)境問題嚴峻，研究京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調關系具有重要的現(xiàn)實意義。

相關文獻綜述

早在1992年，Grossman分析經濟與環(huán)境關系時，就認為經濟增長通過結構效應等對生態(tài)環(huán)境產生影響。國內研究從兩方面進行分析。一是關于產業(yè)結構的環(huán)境效應方面。劉宇等對遼寧省、徐君（2015）對呼包銀榆經濟區(qū)運用典型相關分析法，分析了產業(yè)結構演變的環(huán)境效應；徐璐對西安市、黃常輝（2009）等對長株潭三市運用灰色關聯(lián)分析法，分析產業(yè)結構對生態(tài)環(huán)境影響，發(fā)現(xiàn)影響順序是二、一、三產業(yè)；王芳通過進行一元回歸分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境質量對第一、三產業(yè)增長敏感，對第二產業(yè)增長不敏感。二是兩者彼此作用方面。趙雪雁等（2005）通過線性加權平均法建立產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度模型，分析了黑河流域產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調關系；萬永坤等根據(jù)熱力學第二定律對產業(yè)結構調整和環(huán)境質量相互關系進行了理論分析，構建了回歸計量模型，實證分析了甘肅省的情況；通過構建GDP、生態(tài)環(huán)境和產業(yè)結構回歸模型，并進行脈沖響應；王晨旭對河南省、陳燕武對福建省進行了相關研究，認為兩者之間具有正向影響。

以上研究在理論上缺乏對產業(yè)結構與環(huán)境質量內在耦合機理的研究。在實證方法上，大多數(shù)學者主要采用灰色關聯(lián)法、向量回歸模型、典型相關法等，只研究了產業(yè)結構對環(huán)境質量的單向影響，并沒有研究兩者關系是不是協(xié)調；采用協(xié)調度模型對產業(yè)結構與環(huán)境質量相互關系進行研究的學者較少，且研究大多集中于省域及地市范圍，缺乏跨省域范圍的研究。

本文在分析產業(yè)結構與環(huán)境質量內在耦合機理的基礎上，采用基于物理學上耦合理論的協(xié)調度模型，對京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調關系測評并預測，能使相關部門了解京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量目前及未來的協(xié)調關系，進而制定相關產業(yè)的環(huán)境政策促進產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調發(fā)展。

協(xié)調度模型構建

（一）產業(yè)結構與環(huán)境質量交互耦合機制

產業(yè)結構與環(huán)境質量耦合的概念。廣義上耦合是指兩個及以上系統(tǒng)經過互相作用形成彼此影響的現(xiàn)象。產業(yè)結構和環(huán)境質量耦合是指產業(yè)結構和環(huán)境質量系統(tǒng)通過彼此組成元素互相產生作用和影響。一方面，產業(yè)結構系統(tǒng)作為關鍵經濟社會活動方式，其構成決定資源配置方式和消耗，進而影響環(huán)境質量，即產業(yè)結構對環(huán)境質量有直接作用。另一方面，環(huán)境質量的變化通過改變經濟活動成本進而使資源發(fā)生轉移，影響產業(yè)結構，即環(huán)境質量對產業(yè)結構具有反饋作用。

產業(yè)結構與環(huán)境質量耦合機制。產業(yè)結構系統(tǒng)通過直接作用即社會活動，時刻和生態(tài)環(huán)境互換能量，具備開放性，且其本身是不能達到均衡狀態(tài)、內部因素彼此不規(guī)則作用的系統(tǒng)，所以說產業(yè)結構系統(tǒng)具備明顯的耗散結構。

按照熱力學第二定律，產業(yè)結構系統(tǒng)遵循熵平衡方程：dP=dPi+dPe，其中，dPi代表產業(yè)結構系統(tǒng)內部熵流，dPi≥0；dPe代表產業(yè)結構系統(tǒng)和環(huán)境質量系統(tǒng)熵交換產生的熵流，其值為任意數(shù)，正熵流表示產業(yè)結構系統(tǒng)從環(huán)境質量系統(tǒng)獲得了消極的反饋作用，負熵流表示產業(yè)結構系統(tǒng)從環(huán)境質量系統(tǒng)獲得了積極的反饋作用；dP代表產業(yè)結構系統(tǒng)的熵變。從系統(tǒng)發(fā)展看，熵P是時間積累且滿足∫Pdt=∫（Pe+Pi）dt，所以產業(yè)結構熵變的外在表現(xiàn)就是在時間Δt內產業(yè)結構因環(huán)境質量演變所引發(fā)的可能軌跡。其軌跡可以用熵變定律得到解釋：第一，當dP=dPi+dPe<0，即dPe<0且dPi<|dPe|時，說明產業(yè)結構系統(tǒng)從環(huán)境質量系統(tǒng)獲得負熵流，抵消了產業(yè)結構系統(tǒng)內部產生的正熵流后還有剩余，表明產業(yè)結構因環(huán)境質量演變帶來的積極反饋作用變得有條不紊，它的軌跡如圖1中持續(xù)上升的曲線A。第二，當dP=dPi+dPe=0，即dPi=|dPe|時，說明產業(yè)結構系統(tǒng)從環(huán)境質量系統(tǒng)獲得負熵流正好抵消了產業(yè)結構系統(tǒng)內部正熵流，表明產業(yè)結構因環(huán)境質量演變沒有變化，它的軌跡如圖1中平穩(wěn)曲線B。第三，當dP=dPi+dPe>0，有兩種情況，一是dPe>0，說明產業(yè)結構系統(tǒng)從環(huán)境質量系統(tǒng)獲得了消極反饋作用，即獲得了正熵流；二是dPe<0且dPi>|dPe|，說明產業(yè)結構從環(huán)境質量獲得負熵流無法完全抵消產業(yè)結構內部正熵流。兩種情況表明產業(yè)結構系統(tǒng)發(fā)展的有序度降低，產業(yè)結構發(fā)展表現(xiàn)為圖1中下降的曲線C。

環(huán)境質量系統(tǒng)通過反饋作用和產業(yè)結構系統(tǒng)交換能量，同樣具有開放系統(tǒng)的特性，并且其本身是一個不能達到均衡狀態(tài)、內部因素彼此作用的系統(tǒng)，所以說環(huán)境質量系統(tǒng)同樣為明顯的耗散結構。根據(jù)熱力學第二定律，環(huán)境質量系統(tǒng)同樣遵循熵平衡方程，能使環(huán)境質量水平變化軌跡如圖1所示：a曲線表示環(huán)境質量水平隨時間好轉，環(huán)境質量系統(tǒng)熵變dP<0；b曲線表示環(huán)境質量水平隨時間保持基本不變，環(huán)境質量系統(tǒng)熵變dP=0；c曲線表示環(huán)境質量水平隨時間惡化，環(huán)境質量系統(tǒng)熵變dP>0。

（二）產業(yè)結構和環(huán)境質量指標體系設計及數(shù)據(jù)處理

指標評價體系設計。本文根據(jù)產業(yè)結構和環(huán)境質量內涵及其耦合機制，參考其它文獻中產業(yè)結構與環(huán)境質量的常用指標，結合京津冀三地指標標準的異同，設計產業(yè)結構和環(huán)境質量相關指標體系，如表1所示。所有相關原始數(shù)據(jù)都出自于2000-2015年京津冀三地統(tǒng)計年鑒。

數(shù)據(jù)處理。第一，原始數(shù)據(jù)的標準化處理。因為指標單位有所差別，所以為了全面、準確評價相關系統(tǒng)，需將指標間單位差別去除，以提高評價效果，那就需要把不同指標單位差別數(shù)值無量綱化，變成不含量綱標準化值。本文通過歸一化法將原始數(shù)據(jù)無量綱化，計算思路為：

（1）

式（1）中，xij為原始值，minxij、maxxij為第j個指標的最小、最大值。

第二，確定各評價指標的權重系數(shù)。為了保證指標權重的準確性，本研究中采用熵權法確定各指標權重，計算結果見表1，熵值法的計算步驟及公式如下：

計算第j項指標，第i個經過標準化值比重：

（2）

計算第j項指標的熵值：

（3）

計算差異系數(shù)gj：

gj=1-ej （4）

計算第j項指標權重：

（5）

第三，計算相關綜合評價指數(shù)。用標準值和指標權重加權平均：

（6）

用式（6）計算產業(yè)結構和環(huán)境質量綜合指數(shù)。

（三）協(xié)調度評價方法

耦合度模型。耦合度是測度系統(tǒng)間彼此影響程度，可以用來進行系統(tǒng)間交互耦合機理的定量分析，運用物理學耦合系數(shù)模型適當調整模型，去測度京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量耦合度。產業(yè)結構與環(huán)境質量的耦合度模型如下：

（7）

式（7）中，P表示產業(yè)結構和環(huán)境質量耦合度，F(xiàn)（x）和F（y）分別代表產業(yè)結構綜合指數(shù)和環(huán)境質量綜合指數(shù)。P∈（0，1），當P靠近0，意味著兩個系統(tǒng)彼此影響程度逐漸變小；當P靠近1時，意味著兩個系統(tǒng)彼此影響程度逐漸變大。

協(xié)調度模型。由于耦合度只能夠表明產業(yè)結構與環(huán)境質量之間彼此作用強弱，沒有實質性作用，無法真正體現(xiàn)產業(yè)結構與環(huán)境質量之間協(xié)調關系水平，故在此基礎上通過調整耦合度模型，使之變?yōu)閰f(xié)調度模型，以方便準確評價產業(yè)結構和環(huán)境質量關系水平。構建協(xié)調度模型計算公式為：

（8）

式（8）中，R代表產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調度，P代表產業(yè)結構和環(huán)境質量耦合度，Q為產業(yè)結構和環(huán)境質量系統(tǒng)整體綜合指數(shù)，Q∈（0，1），R∈（0，1），α、β分別代表產業(yè)結構和環(huán)境質量權重。就目前京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量狀況相對重要性而言，將目前京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量平等對待，所以本文賦值α=β=0.5。

本文通過結合袁丹丹等（2016）、張浩（2016）的協(xié)調度等級劃分標準對協(xié)調度劃分等級，能更直觀地說明京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量的協(xié)調程度，具體等級見表2。

實證結果與評價

基于京津冀三地產業(yè)結構和環(huán)境質量2000-2015年相關整體數(shù)據(jù)，運用以上各種方法計算的綜合評價指數(shù)、耦合度、協(xié)調度如表3所示。

（一）協(xié)調度時序演變

如圖2和表3所示，在研究期內，京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度變化相對穩(wěn)定，從2000年開始大體呈現(xiàn)緩慢增長，2013年增長到最大值0.5319，隨后協(xié)調度開始下降。2000-2008年協(xié)調度類型一直是瀕臨失調；從2009年變?yōu)槊銖妳f(xié)調，并一直持續(xù)到2015年。近兩年的協(xié)調度下降是因為2014年開始京津冀一體化的提出，導致產業(yè)轉移，進而影響產業(yè)結構的短時波動，再加上環(huán)境質量日益嚴峻，使得最終京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量整體協(xié)調度下降。產業(yè)結構綜合評價指數(shù)在2000-2004年高于環(huán)境質量綜合評價指數(shù)，表明在此時間段內京津冀為環(huán)境滯后性發(fā)展；2005-2015年產業(yè)結構綜合評價指數(shù)低于環(huán)境質量綜合評價指數(shù)，表明在此時間段內京津冀為產業(yè)結構滯后性發(fā)展。

（二）協(xié)調度空間比較

如圖3和表4所示，北京市產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調度大體上呈現(xiàn)持續(xù)下降態(tài)勢，產業(yè)結構和環(huán)境質量關系于2004年以前達到勉強協(xié)調狀態(tài)，2004-2009年則退步到瀕臨失調狀態(tài)，2010-2015年則進一步退到輕度失調狀態(tài)，說明產業(yè)結構和環(huán)境質量越來越不協(xié)調；河北省則大體呈現(xiàn)持續(xù)上升態(tài)勢，從2000年處于輕度失調階段，持續(xù)上升到勉強協(xié)調階段，說明由于相關調整，河北省產業(yè)結構與環(huán)境質量越來越協(xié)調；天津市2007年前協(xié)調程度不斷變化，2007-2013年協(xié)調程度持續(xù)下滑，2014-2015年開始有所上升，在2007年前天津市產業(yè)結構和環(huán)境質量關系類型變動頻繁，之后一直是瀕臨失調狀態(tài)。與北京市相比，河北省在2008年前產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度一直低于北京市，從2008年開始則持續(xù)高于北京市；與天津市相比，河北省在2009年前持續(xù)低于天津市，從2009年開始持續(xù)高于天津市；與北京市相比，天津市在2004年前持續(xù)低于北京市，從2004年開始則持續(xù)高于北京市。

未來協(xié)調度預測

京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度的預測，有利于了解京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量未來的協(xié)調關系發(fā)展趨勢，進而使相關部門能提前制定相關政策應對。由于協(xié)調度是時間序列數(shù)據(jù)，所以本文采用GM（1，1）和二次指數(shù)平滑相結合的不等權組合預測對京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度預測，以便更好地提高預測精度。DPS統(tǒng)計軟件，是目前在技術上相當成熟、國內統(tǒng)計分析功能最全的統(tǒng)計分析軟件，操作起來簡單方便。因此，本文借助DPS統(tǒng)計軟件對京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度進行GM（1，1）預測與二次指數(shù)平滑預測。

不等權組合預測，是指將每一模型得出數(shù)據(jù)依照差別權重加權求和。對于運用不等權組合預測法預測中兩模型權重確定問題，本文利用方差倒數(shù)法計算兩模型權重。它的基本思路是：對誤差小的模型賦予較大權重，誤差大的模型賦予較小權重。按照方差倒數(shù)法，為GM（1，1）求得權重0.4226、二次指數(shù)平滑權重是0.5774。預測結果見表5。

由組合預測結果可以看出，京津冀產業(yè)結構與環(huán)境質量未來幾年內的協(xié)調發(fā)展情況總體上有所改善，處于持續(xù)上升階段，但上升幅度很小，這與京津冀近兩年的產業(yè)結構調整是分不開的。

結論與建議

通過運用協(xié)調度模型，從時間及空間兩個方面研究京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調狀況，進一步通過采用GM（1，1）和二次指數(shù)平滑相結合的不等權組合預測對2016-2022年京津冀產業(yè)結構和環(huán)境質量協(xié)調度預測。結果顯示：從時間上看，京津冀整體產業(yè)結構與環(huán)境質量協(xié)調度大體呈現(xiàn)上升趨勢；從空間上看，京津冀三地發(fā)展不均，北京市協(xié)調度大體上呈現(xiàn)持續(xù)下降態(tài)勢，天津市協(xié)調度不斷變化，河北省協(xié)調度則大體呈現(xiàn)持續(xù)上升態(tài)勢；從預測結果來看，京津冀整體上未來幾年的協(xié)調度將穩(wěn)步上升，但上升速度不明顯。

以目前及預測狀況看，要達到京津冀產業(yè)結構系統(tǒng)與環(huán)境質量系統(tǒng)互相促進、協(xié)調發(fā)展仍需較長時間。這就要求京津冀在未來發(fā)展中，著力突破自身主導限制性因素，樹立京津冀整體大局觀念，使產業(yè)結構和環(huán)境質量同步發(fā)展、整體提升，進而有利于京津冀經濟和環(huán)境健康發(fā)展。具體建議有：第一，加強科研院所和創(chuàng)新企業(yè)合作，讓科技創(chuàng)新推動京津冀傳統(tǒng)第二產業(yè)優(yōu)化升級，大力推進無污染或少污染新興綠色低碳行業(yè)，以此提高環(huán)境質量；第二，京津冀三地要發(fā)揮自身優(yōu)勢，進行產業(yè)錯位發(fā)展，避免由于產業(yè)發(fā)展過度重復，造成資源浪費和環(huán)境污染；第三，加強《京津冀區(qū)域環(huán)境保護率先突破合作框架協(xié)議》和環(huán)保法執(zhí)行力度，對于違反情況嚴格懲處；第四，加強政府調節(jié)和監(jiān)督作用，加大企業(yè)污染稅征收強度及無污染和少污染企業(yè)獎勵強度，倡導企業(yè)主動減少污染。

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