秦潔瓊，于忠華，孫瑞玲，陸 璐

（1.南京市環(huán)境保護科學研究院，江蘇南京 210013；2.南京市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇南京 210013）

黨的十九大提出：“既要創(chuàng)造更多物質財富和精神財富以滿足人民日益增長的美好生活需要，也要提供更多優(yōu)質生態(tài)產品以滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要。必須堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復為主的方針，形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的空間格局、產業(yè)結構、生產方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗?！彪S著南京市城市化與工業(yè)化的快速推進，環(huán)境問題日益突出，綠色發(fā)展、協調發(fā)展新理念逐漸深入實踐，產業(yè)結構調整成為協調經濟可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的關鍵路徑[1]。目前，在產業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境關系研究領域，專家學者開展了卓有成效的研究。崔鳳軍[2]等利用環(huán)境承載力定量表述了人類社會經濟活動與環(huán)境資源之間的關系，提出了由經濟效益、環(huán)境資源產出率和環(huán)境資源滿足度三因子集組成的評價指標體系和矩陣轉換評價方法。王文哲[3]等運用典型相關分析和時間序列分析研究了各產業(yè)對環(huán)境的影響及產業(yè)結構演變對生態(tài)環(huán)境變化的影響。鄒偉進等[4]基于耦合理論，通過構建產業(yè)結構與生態(tài)環(huán)境綜合評價指標體系及耦合協調度模型，結合主成分分析方法，對我國2000—2013年的產業(yè)結構與生態(tài)環(huán)境協調性進行了定量研究。楊建林等[5]采用2000—2012年呼包銀榆經濟區(qū)的統(tǒng)計數據，運用典型相關法、協整檢驗、脈沖響應函數及方差分解法，在分析呼包銀榆經濟區(qū)與生態(tài)環(huán)境相關性的基礎上，進一步檢驗和分析了經濟區(qū)產業(yè)結構變動對生態(tài)環(huán)境的動態(tài)效應。吳文潔[6]基于1995—2013年的統(tǒng)計數據，比較分析了陜西省陜北、關中、陜南三大區(qū)域產業(yè)結構演替及其生態(tài)環(huán)境效應問題。這些研究從國家、省級、區(qū)域層面描述了產業(yè)結構和生態(tài)環(huán)境的關系，偏重于產業(yè)結構整體對環(huán)境的影響，對產業(yè)結構內部沒有進行細分其對于環(huán)境的影響，對三產結構與污染物排放、環(huán)境質量的相關性研究較少。

南京市位于長江中下游，是“一帶一路”節(jié)點城市、華東區(qū)域中心城市、東部較發(fā)達城市，經濟發(fā)展較快，城市化推進迅速，總面積6 587平方公里，2016年常住人口827萬，常住人口城鎮(zhèn)化率82%，地區(qū)生產總值10 503.02億元，三產比例為2.4∶39.2∶58.4。近年來，南京市大力發(fā)展高新技術產業(yè)，產業(yè)結構不斷調輕調優(yōu)，但仍然存在資源環(huán)境約束瓶頸，環(huán)境質量有待提升等諸多問題。本文以南京市為例，分析了2001—2016年南京市產業(yè)結構的變動情況，深入剖析了三產對于環(huán)境的不同影響；利用Spearman相關法定性分析了不同產業(yè)與大氣環(huán)境之間的關系，采用生態(tài)環(huán)境指數定量研究了產業(yè)結構的生態(tài)環(huán)境效應，并通過產業(yè)高級度和生態(tài)環(huán)境影響指數的相關性分析研究了產業(yè)結構升級的生態(tài)環(huán)境效應。此外，還定性分析了南京市不同區(qū)域的產業(yè)結構對于生態(tài)環(huán)境的影響，以期為推動南京產業(yè)結構轉型升級提供決策參考。

1 南京市產業(yè)結構變動規(guī)律分析

1.1 三次產業(yè)結構演變軌跡

“十五”以來，南京城市化不斷推進，經濟發(fā)展迅速，GDP從2001年的1 218.51億元增長到2016年的10 503.02億元，年均增長率為15.4%，三次產業(yè)的年均增長率分別為10.2%、14.4%、17.5%。研究時段內南京市產業(yè)結構經歷一次轉型（圖1）。第一階段為2001—2007年的“二三一”結構形態(tài)，第二階段為2008—2016年的“三二一”結構形態(tài)，產業(yè)結構優(yōu)化升級，符合克拉克定理。南京市第一產業(yè)在GDP中所占比重呈逐年下降趨勢，第二產業(yè)呈波浪形緩慢上升后逐年降低趨勢，第三產業(yè)在GDP中所占比重則呈現為波動中逐年上升趨勢。三次產業(yè)產值比例的變動幅度不一，第三產業(yè)變動幅度最大，第二產業(yè)次之，第一產業(yè)變動幅度最小，表明全市產業(yè)結構處于羅斯托增長理論中的向成熟推進發(fā)展階段。

南京市產業(yè)結構的高級度是指地區(qū)產業(yè)結構重心由第一產業(yè)向第二產業(yè)和第三產業(yè)轉移，以及第二產業(yè)向第三產業(yè)轉移的過程，代表產業(yè)結構從低水平向高水平發(fā)展的情況。本研究利用三次產業(yè)比重向量與對應坐標軸的夾角會隨著產業(yè)比例的變化而變化來構造產業(yè)結構高級度指數 G[7]。G = α1＋α2，α1表示第一產業(yè)向第二、第三產業(yè)轉移的程度，α2表示第二產業(yè)向第三產業(yè)轉移的程度，α1= π－β1－β2，β1、β2為向量（α1，α2，α3）與向量（0，1，0）、（0，0，1）的夾角，α1、α2、α3為一、二、三產業(yè)增加值占 GDP的比重。α2= π/2－γ，γ為向量（α2，α3）與向量（0，1）的夾角。二維和三維向量夾角公式為：

最終構造的G = α1＋α2中，α1綜合度量了第二、第三產業(yè)相對第一產業(yè)比重上升的高級化效應，α2度量了第三產業(yè)相對第二產業(yè)上升的高級化效應。G值越大，表明產業(yè)結構高級化的水平就越高。由圖2可看出南京市的產業(yè)結構高級度指數在2003年最低，為2.28，這與圖1中該年第二產業(yè)比重最高，第三產業(yè)比重16年間最低的現象相吻合；2004年起總體保持穩(wěn)步上升趨勢，到2016年達到最高水平，為2.55，這與圖1中該年度第三產業(yè)比重最高、第二產業(yè)比重次之、第一產業(yè)比重最低相一致。

1.2 產業(yè)內部演進特征

2001年以來，南京市第一產業(yè)產值比重下降幅度較大，從最初的5.1%下降到2016年的2.4%，總體比重大小呈現為農業(yè)＞漁業(yè)＞牧業(yè)＞林業(yè)。從產業(yè)內部分析，農業(yè)在第一產業(yè)內部占據首要地位，2016年占比為65%；漁業(yè)所占比重略有上升，從2001年的17.6%升至2016年的22.0%；牧業(yè)呈現逐年弱化的趨勢，產值比重從2001年的17.0%降至7.3%；林業(yè)產值比重逐年減少，直至2014年稍有回升，2016年占比為5.5%。2001—2016年南京市第一產業(yè)內部結構變化見圖3。

2016年第二產業(yè)比重相比2001年降低了8.4%，為39.2%，由于歷史原因，工業(yè)重型化特征仍然明顯，重輕工業(yè)的比重為77.1∶22.9。由于商事制度改革、大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新等工作積極推進，民營經濟發(fā)展活力增強，第三產業(yè)快速發(fā)展，服務業(yè)主體地位得到強化，2016年服務業(yè)增加值占全市地區(qū)生產總值的比重達到58.4%，比2001年增長11.1%。2001—2016年南京市產業(yè)產值結構比重構成見圖4。

圖1 2001—2016年南京市三次產業(yè)比重演變趨勢

圖2 2001—2016年南京市產業(yè)結構高級度

圖3 2001—2016年南京市第一產業(yè)內部結構變化

2 不同產業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境影響

2.1 第一產業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境影響

南京第一產業(yè)主要以農業(yè)為主，大量施用化肥農藥，使用農膜和農用柴油，對生態(tài)環(huán)境造成了一定影響（表1）。根據南京市統(tǒng)計年鑒和環(huán)境統(tǒng)計資料，2016年南京市每公頃耕地面積使用化肥312.48kg、農藥7.01kg，均比2001年大幅降低；但是2016年農膜使用量每公頃為21.52kg，比2001年略有增加；2016年農用柴油使用量為100.4kg/hm2，比2001年增加了13.92%。農藥、化肥等的使用造成了一定的農業(yè)面源污染，具體排放量見圖5，其中農業(yè)面源COD和氨氮排放從2011—2015年基本呈現比較平穩(wěn)的趨勢，分別保持在1.8萬t和0.2萬t左右，分別占排放總量的15.85%和11.17%左右（COD和氨氮排放主要來源是城鎮(zhèn)生活源）。直到2016年，南京市提高了規(guī)?；B(yǎng)殖的門檻，農業(yè)面源污染大幅降低，農業(yè)面源COD和氨氮排放量分別降為0.14萬t和0.004萬t，占比分別降為1.5%和0.35%。因此總體來說，農業(yè)面源污染比較有限。

表1 2001—2016年南京市耕地農業(yè)化學品使用水平單位：kg/hm2

2.2 第二產業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境影響

圖4 2001—2016年南京市產業(yè)產值結構比重構成

圖5 農業(yè)面源COD、氨氮排放量及其占比

表2 2001—2016年南京市工業(yè)發(fā)展的資源環(huán)境利用效率

第二產業(yè)的生產是通過消耗大量的自然資源和能源來實現的，因而帶來的污染物對自然生態(tài)環(huán)境形成脅迫效應。由表2可知，2016年南京市工業(yè)污染物排放強度相比2001年均大幅下降，資源環(huán)境的利用效率不斷提高，但是工業(yè)污染物排放量仍然可觀。2016年，南京市工業(yè)源SO2排放量為2.86萬t，占全市排放總量的99.31%，工業(yè)源NOx排放總量為6.38萬t，占全市排放總量的64.97%，工業(yè)源煙粉塵排放量為4.86萬t，占全市排放總量的94.74%（圖6）。由此可見，第二產業(yè)是工業(yè)污染排放的主要貢獻者。

圖6 工業(yè)源COD、SO2、NOx、煙粉塵排放量及其占比

圖7 機動車NOx排放量及其占比

2.3 第三產業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境影響

第三產業(yè)對環(huán)境資源的依賴很小，但是交通運輸業(yè)等行業(yè)的發(fā)展仍然會產生污染物的排放。南京2016年民用車輛擁有量239.87萬輛，是2001年的7.4倍，且每年還在以20多萬輛的速度增加。隨著機動車數量的快速增長，其排放的污染物如NOx、VOCs、CO、煙粉塵等不斷增加，2016年，南京市機動車產生的NOx排放量為3.40萬t，占到NOx排放總量的34.62%；機動車產生的VOCs排放量為1.76萬噸，占到VOCs排放總量的34.11%（圖 7）。

3 產業(yè)結構與生態(tài)環(huán)境的關系

3.1 產業(yè)結構與生態(tài)環(huán)境的相關性分析

為了研究產業(yè)結構與生態(tài)環(huán)境之間的關系，本文采用Spearman相關法對兩者的相關性進行研究，利用2006—2016年產業(yè)結構和環(huán)境數據，分別用X1、X2、X3表示第一產業(yè)、第二產業(yè)和第三產業(yè)產值占比，用Y1、Y2、Y3表示SO2排放量、NOx排放量、SO2年均濃度。運用SPSS 19.0軟件對數據進行Spearman相關性分析，得出相關系數矩陣（表3）。

表3 產業(yè)結構與環(huán)境相關系數矩陣

由表3可知，第一產業(yè)、第二產業(yè)產值占比與SO2排放量、NOx排放量、SO2年均濃度均呈正相關關系，且第二產業(yè)產值占比與SO2排放量、SO2年均濃度相關性極為顯著。此外，第三產業(yè)產值占比與SO2排放量、NOx排放量、SO2年均濃度均呈負相關關系，且第三產業(yè)產值占比與SO2排放量、SO2年均濃度相關性極為顯著。SO2、NOx的排放主要來源于工業(yè)源，圖6可以看出，SO2、NOx工業(yè)源排放占比分別在為98%和60%以上，因此第二產業(yè)占比和SO2和NOx排放量、SO2年均濃度成正比關系；近年來，南京市大力發(fā)展現代服務業(yè)、旅游業(yè)、金融業(yè)等導致第三產業(yè)占比逐年增高，與此同時，南京市大力開展石化、鋼鐵、電力、水泥等行業(yè)的脫硫脫硝工程和超低排放，大力淘汰黃標車等工作，SO2、NOx排放量逐年降低，因此，所以第三產業(yè)占比與SO2、NOx排放量、SO2年均濃度呈現出負相關關系。

3.2 產業(yè)結構變動的生態(tài)環(huán)境效應

（1）依據各產業(yè)類型相應的生態(tài)環(huán)境影響系數對其產值比例進行加權求和，得到區(qū)域產業(yè)結構的總體生態(tài)環(huán)境影響指數，以表征一定產業(yè)結構對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的總體影響和干擾狀態(tài)[8]。其計算式如下：

式中：ISE表示區(qū)域產業(yè)結構的總體生態(tài)環(huán)境影響指數；ISi表示i產業(yè)的產值比例；Ei表示i產業(yè)的生態(tài)環(huán)境影響系數。

不同產業(yè)類型的生態(tài)環(huán)境影響指數見表4。

表4 不同產業(yè)類型的生態(tài)環(huán)境影響指數

根據ISE指數計算方法，本文利用2001—2016年南京市產業(yè)經濟和環(huán)境保護資料，計算出南京市不同時期的ISE指數（圖8），結合ISE指數分級標準（表5），評價南京市2001年以來產業(yè)結構的生態(tài)環(huán)境效應。由圖8可以看出，研究時段內南京市ISE指數總體處于中等水平，演變軌跡呈現波浪形，形成的波峰出現在2003年（ISE=3.07）、2005年（ISE=3.03） 和 2010年（ISE=2.86），波谷出現在2004年（ISE=2.98）、2009年（ISE=2.82），最低值出現在2016年（ISE=2.52）?！笆濉逼陂g，南京市經濟發(fā)展迅速，制定并實施了市區(qū)縣長環(huán)境保護目標責任制、建設項目環(huán)境影響評價與“三同時”管理等一批環(huán)境管理制度，并開展了環(huán)境污染的初步治理，使經濟與環(huán)境之間高度失衡的狀態(tài)得到初步遏制，但經濟快速發(fā)展所導致的資源巨量消耗以及“三廢”污染物排放持續(xù)增加，仍然給環(huán)境保護和生態(tài)建設構成極大的威脅，因此ISE指數呈現明顯的波動狀態(tài)?！笆晃濉逼陂g，南京確立了污染減排目標，大力開展工程減排、結構減排、管理減排，主要污染物排放大量削減，ISE指數總體下降，波動較小；“十二五”期間，特別是黨的十八大以后，生態(tài)文明建設得到空前重視，隨著經濟社會向工業(yè)化后期的快速推進，單位GDP能耗與污染水平均出現了不同程度的下降，經濟與環(huán)境之間的矛盾趨向緩和，因此ISE指數呈現出穩(wěn)定下降的良好態(tài)勢。

表5 產業(yè)結構生態(tài)環(huán)境影響指數分級

圖8 2001—2016年南京市產業(yè)結構的生態(tài)環(huán)境效應變化

表6 2013—2016年南京市產業(yè)結構和環(huán)境質量情況

南京市生態(tài)環(huán)境影響指數演變呈現以下特征：①產業(yè)結構變動軌跡與產業(yè)轉型引起的生態(tài)環(huán)境效應軌跡在變化趨勢上存在一致性；②產業(yè)變動引起的生態(tài)環(huán)境變化要滯后于產業(yè)結構轉型，第一次產業(yè)轉型出現在2008年，其引起的生態(tài)環(huán)境效應的波谷卻出現在2009年；③產業(yè)結構變動初期的生態(tài)環(huán)境影響波動周期不穩(wěn)定、幅度較小，有反彈趨勢，但“十三五”以來ISE呈現穩(wěn)定下降趨勢。

（2）產業(yè)結構升級的生態(tài)環(huán)境效應。本文利用SPSS19.0統(tǒng)計軟件將南京市產業(yè)結構高級度G和生態(tài)環(huán)境影響指數ISE進行Spearman相關性分析，發(fā)現兩者呈現顯著負相關，相關系數為－0.988，說明產業(yè)結構高級度的提高、產業(yè)結構升級的加速，會改善當前的生態(tài)環(huán)境，減少污染。這一結論與表6中2013—2016年隨著產業(yè)結構優(yōu)化、環(huán)境質量持續(xù)改善的情況以及圖5、圖6顯示的COD、SO2、NOx排放量逐年減少的情況相一致。

3.3 不同區(qū)域的產業(yè)結構對生態(tài)環(huán)境的影響分析

根據南京市的產業(yè)結構空間布局特征，按照文獻[9]，將南京11區(qū)分成三大區(qū)域：宜居環(huán)境維護區(qū)、生態(tài)功能保育區(qū)、產業(yè)結構優(yōu)化區(qū)（見表7）。宜居環(huán)境維護區(qū)包括鼓樓、玄武、秦淮、建鄴四區(qū)，第一產業(yè)比重為零，工業(yè)比重較低，第三產業(yè)占比在90%以上，現代服務業(yè)發(fā)達，經濟發(fā)展處于領先水平，生態(tài)環(huán)境質量較好。生態(tài)功能保育區(qū)包括江寧、浦口、高淳、溧水四區(qū)，第二產業(yè)和第三產業(yè)占比相當，第一產業(yè)占比較低，城市建成區(qū)和農村地區(qū)均有分布，工業(yè)化進程較快，但主要以高新技術產業(yè)為主，污染物排放量較低，且自然擴散條件好，四區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量與宜居環(huán)境維護區(qū)相差不大，其中高淳和溧水為南京遠郊區(qū)，以農村地區(qū)為主，工業(yè)不發(fā)達，人口密度小，生態(tài)環(huán)境質量甚至超過宜居環(huán)境維護區(qū)。產業(yè)結構優(yōu)化區(qū)包括棲霞、雨花臺、六合三區(qū)，工業(yè)占比很高，第三產業(yè)次之，第一產業(yè)占比最低，該區(qū)域是南京市重化工業(yè)集聚區(qū)，集中了全市污染排放大戶梅鋼、南鋼、揚子石化、金陵石化等“兩鋼四化”，生態(tài)環(huán)境質量相對較差。

通過宜居環(huán)境維護區(qū)和產業(yè)結構優(yōu)化區(qū)的對比可以看出，第二產業(yè)尤其是重化工產業(yè)，對城市的綠色發(fā)展影響很大，對于環(huán)境質量改善具有負效應；對比生態(tài)功能保育區(qū)中的高淳、溧水區(qū)與宜居環(huán)境維護區(qū)可以看出，第三產業(yè)并不發(fā)達的農村地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量反而好于第三產業(yè)占比最高的市區(qū)，說明產業(yè)結構優(yōu)化并不是影響生態(tài)環(huán)境質量的唯一因素，良好的自然稟賦、較高的綠化覆蓋率、較小的人口密度等有利于城市生態(tài)環(huán)境質量改善。

表7 南京市不同區(qū)域的產業(yè)結構（2016年）

4 結論與建議

本文以南京市為例，分析了2001—2016年產業(yè)結構演進軌跡和高級度水平變化，闡述了不同產業(yè)對生態(tài)環(huán)境的具體影響。在此基礎上采用Spearman相關分析法定性描述了三產比重對生態(tài)環(huán)境的影響，利用生態(tài)環(huán)境影響指數定量分析了產業(yè)結構的生態(tài)環(huán)境效應。另外，還研究了產業(yè)結構升級的生態(tài)環(huán)境效應和不同區(qū)域的產業(yè)結構對生態(tài)環(huán)境的影響。

（1）研究時段內全市產業(yè)結構變動較大，總體經歷了一次產業(yè)結構轉型，產業(yè)結構從2001—2007年的“二三一”結構形態(tài)，調整為2008—2016年的“三二一”結構形態(tài)，產業(yè)結構高級度總體呈現逐年上升趨勢；從產業(yè)內部變化來看，研究時段內第一產業(yè)內部產值比重由大到小依次為農業(yè)、漁業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)；第二產業(yè)工業(yè)重型化特征仍然明顯，重輕工業(yè)的比重為77.1∶22.9；第三產業(yè)快速發(fā)展，服務業(yè)主體地位得到強化。

（2）第一產業(yè)、第二產業(yè)產值占比與SO2排放量、NOx排放量、SO2年均濃度均呈正相關關系，第三產業(yè)產值占比與SO2排放量、NOx排放量、SO2年均濃度均呈負相關關系。全市產業(yè)結構的生態(tài)環(huán)境影響屬于中等，ISE指數呈現波浪形變化，產業(yè)結構變動軌跡與產業(yè)轉型引起的生態(tài)環(huán)境效應軌跡在變化趨勢上存在一致性；產業(yè)變動引起的生態(tài)環(huán)境變化要滯后于產業(yè)結構轉型；產業(yè)結構變動初期的生態(tài)環(huán)境影響波動周期不穩(wěn)定，幅度較小，有反彈趨勢，但“十三五”以來ISE呈現穩(wěn)定下降趨勢；隨著產業(yè)結構高級度的提高，產業(yè)結構升級的加速，會減少污染物的排放，改善生態(tài)環(huán)境質量。

（3）南京市的重化工產業(yè)對環(huán)境質量改善具有負效應，因此，一方面要降低重化工產業(yè)比重，調輕調優(yōu)產業(yè)結構；另一方面要進一步減少重化工產業(yè)污染物排放量，提高污染排放標準，加大環(huán)境治理和管理力度。此外，還需提高綠化覆蓋率，嚴守生態(tài)紅線，控制城市人口規(guī)模，進一步提升城市生態(tài)環(huán)境質量。

產業(yè)結構變化對于生態(tài)環(huán)境的影響機制復雜，在今后的研究過程中應重視以下方面：建立長時間尺度統(tǒng)計數據，以便研究產業(yè)結構的長期演變趨勢，分析其與生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律；空間尺度上，還應進一步收集南京市各區(qū)（園區(qū)）乃至各行業(yè)發(fā)展的數據，更深層次地研究產業(yè)結構對環(huán)境的影響。此外，產業(yè)結構并不是影響生態(tài)環(huán)境質量的唯一因素，本文僅從產業(yè)結構角度來闡述其對生態(tài)環(huán)境的影響，未來研究還需考慮地理位置、自然稟賦、環(huán)境管理制度、人口因素、交通建設等因素對城市環(huán)境的綜合影響。