洪 宇

（安徽財經(jīng)大學(xué) 統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院，安徽 蚌埠 233030）

0 引言

霧霾是“霧”和“霾”的統(tǒng)稱，通常指的是一種污染性天氣，它是人類社會活動在特定的自然條件下反應(yīng)產(chǎn)生。目前，我國政府提倡生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護，出臺大氣防治污染條例和環(huán)境保護政策，但是近年來霧霾污染仍頻繁發(fā)生，已經(jīng)嚴(yán)重影響到我國居民的生活起居以及道路交通，霧霾污染問題在我國政府和社會各界廣受關(guān)注。

國內(nèi)外學(xué)者站在環(huán)境角度和社會角度對霧霾的產(chǎn)生原因及污染水平進行了探究。王躍思（2014）[1]認(rèn)為霧霾的產(chǎn)生分為兩個來源：一次來源主要是由社會生產(chǎn)直接排放到空氣中的顆粒物；二次來源主要是因人類活動所排放的氣態(tài)污染物，如氮氧化物、二氧化硫等，在大氣中通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的。孟曉艷（2014）[2]認(rèn)為霧霾是隨著氣溫變暖、空氣濕度增加、顆粒物濃度提高、風(fēng)速較小等原因形成的。因此，我國政府根據(jù)研究結(jié)果，由通過使用大氣中PM2.5濃度對霧霾污染水平進行測度，進一步使用空氣質(zhì)量指數(shù)體系對霧霾污染水平加以衡量。為了提高霧霾污染水平研究的科學(xué)性，國內(nèi)外專家通過不同方法對霧霾污染水平進行測度。Ram（2012）[3]根據(jù)冬季印度恒河平原區(qū)域大氣中因社會生產(chǎn)和道路交通所產(chǎn)生的二次無機氣溶膠和黑炭含量反映霧霾污染水平。于興娜（2012）[4]根據(jù)氣溶膠的光學(xué)特性，量化了霧霾污染的水平。王立平（2016）[5]依據(jù)政策、經(jīng)濟、人口三個方面綜合反映地區(qū)霧霾污染水平。

霧霾污染固然可以通過測定大氣廢氣以及顆粒物濃度來衡量其發(fā)生水平，但歸根結(jié)底仍是地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、居民生活過程中排出的垃圾廢氣所造成的。本文在構(gòu)建霧霾污染評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，應(yīng)用結(jié)構(gòu)方程模型綜合評價方法，根據(jù)我國統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)對各省域霧霾水平進行測度評價，分析其空間變化特征、找出其主要影響因素，進而提出有關(guān)政策建議。

1 指標(biāo)體系構(gòu)建

為了適應(yīng)我國霧霾污染分析的實際需要，并結(jié)合我國國情，本文根據(jù)霧霾的主要成分及社會因素建立一套科學(xué)的指標(biāo)體系。研究表明，在評價霧霾污染程度的過程中，霧霾的影響因素不僅包括可測的指標(biāo)，還包括不可測指標(biāo)，因此在前人的研究基礎(chǔ)上，使用潛在變量指標(biāo)和觀測變量指標(biāo)對研究進行改進，建立霧霾污染指標(biāo)體系過程中必須遵從科學(xué)性、系統(tǒng)性、可比性、可操作性原則。

綜上所述，建立霧霾污染程度指標(biāo)體系，結(jié)果見表1。

表1 霧霾污染程度結(jié)構(gòu)方程模型指標(biāo)

由表1知，我國霧霾污染程度指標(biāo)的構(gòu)建應(yīng)綜合考慮地區(qū)發(fā)展情況、居民生活因素以及空氣污染因素。其中，“空氣污染”作為最直接影響霧霾污染的形成原因，因把空氣污染作為直接影響潛在指標(biāo)，可由“二氧化硫”、“氮氧化物”、“煙（粉）塵”的排放量三個可測指標(biāo)綜合反映；而“地區(qū)發(fā)展”和“居民生活”作為間接形成霧霾污染的原因，因此把這兩種因素作為間接影響潛在指標(biāo)，可分別由“地區(qū)生產(chǎn)總值”、“第二產(chǎn)業(yè)增加值”、“城市面積”、“居民電力消費量”、“民用汽車數(shù)量”、“地區(qū)人口”六個可測指標(biāo)綜合反映。

因此，我國霧霾污染水平的構(gòu)成因子應(yīng)由上述指標(biāo)所組成的指標(biāo)體系進行分析研究得出。

2 分析方法

結(jié)構(gòu)方程模型又可稱為SEM（Structure Equation Modeling）模型，其本質(zhì)在于運用廣義線性方程來表示潛變量以及顯變量之間因果關(guān)系的統(tǒng)計方法。其中，顯變量又可稱為可測變量，往往表示分析對象的客觀本質(zhì)因素；潛變量又可稱為不可測變量，由于社會經(jīng)濟生活中有許多指標(biāo)不可以被量化，但又客觀存在，根據(jù)這些性質(zhì)引入潛變量的概念，對不可測指標(biāo)變量具體化，表示分析對象的潛在因素，符合現(xiàn)實經(jīng)濟社會研究的客觀性，提高實際分析中的準(zhǔn)確性和全面性。結(jié)構(gòu)方程模型的優(yōu)勢在于，模型引入了潛變量和顯變量的概念，能夠?qū)Σ豢蓽y變量模型進行分析；并且能夠研究變量間的內(nèi)生性以及可能存在的路徑依賴性。非常適合對霧霾污染這種多方面、復(fù)雜的自然現(xiàn)象進行探究和分析。

3 實證分析

3.1 模型設(shè)定

根據(jù)結(jié)構(gòu)方程模型選取變量并設(shè)定假定條件：

（1）“地區(qū)發(fā)展”、“居民生活”和“空氣污染”是結(jié)構(gòu)方程模型的潛在變量。其中，“地區(qū)發(fā)展”和“居民生活”是造成霧霾污染的內(nèi)生潛變量，二者之間相互影響，并共同影響“空氣污染”，因此后者是結(jié)構(gòu)方程模型的外生潛變量。

（2）“地區(qū)生產(chǎn)總值”、“第二產(chǎn)業(yè)增加值”、“城市面積”、“居民電力消費量”、“民用汽車數(shù)量”、“地區(qū)人口”、“二氧化硫”、“氮氧化物”和“煙（粉）塵”排放量九個指標(biāo)是結(jié)構(gòu)方程模型的觀察變量。其中，“二氧化硫”、“氮氧化物”和“煙（粉）塵”是外生顯變量，并直接決定著霧霾污染的污染程度，而其他六個觀察變量是結(jié)構(gòu)方程的內(nèi)生顯變量，間接影響著霧霾污染的發(fā)生程度。

本文把霧霾污染結(jié)構(gòu)方程模型指標(biāo)體系進行分組，評價目的分別為“地區(qū)發(fā)展對霧霾污染的影響”、“居民生活對霧霾污染的影響”、“綜合影響”三個方面，對應(yīng)著相應(yīng)的顯變量、潛變量指標(biāo)，結(jié)果見表2。

表2 霧霾污染評價目的

根據(jù)上述假定以及評價目的，建立如下模型分析霧霾污染水平：

其中，式（1）表示霧霾污染水平外生變量的測量方程，x是“二氧化硫”、“氮氧化物”和“煙（粉）塵”組成的顯變量集合，ξ表示“空氣質(zhì)量”向量集，Λx表示x在ξ上的因子載荷矩陣，δ是外生變量測量方程的誤差。式（2）表示霧霾污染水平內(nèi)生變量的測量方程，y是“地區(qū)生產(chǎn)總值”、“第二產(chǎn)業(yè)增加值”、“城市面積”、“居民電力消費量”、“民用汽車數(shù)量”、“地區(qū)人口”組成的顯變量集合，η表示“地區(qū)發(fā)展”、“居民生活”組成的向量集，Λy表示y在η上的因子載荷矩陣，ε是內(nèi)生變量測量方程的誤差。式（3）描述了結(jié)構(gòu)方程模型中的內(nèi)生潛變量和外生潛變量間的因果關(guān)系，根據(jù)上述條件，Β是表示內(nèi)生潛變量η之間相互影響的關(guān)系矩陣，而Γ是表示外生潛變量ξ對內(nèi)生潛變量η影響的關(guān)系矩陣，ζ表示方程不能夠解釋的部分。

3.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文數(shù)據(jù)來源于《中國年統(tǒng)計年鑒—2017》，全國共31個省份的2016年數(shù)據(jù)，使用Amos 24軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

3.3 模型擬合結(jié)果

（1）地區(qū)發(fā)展對霧霾污染影響

綜上所述，構(gòu)建地區(qū)發(fā)展對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程模型，結(jié)果如圖1所示。

圖1 地區(qū)發(fā)展對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程模型

地區(qū)發(fā)展影響空氣污染的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)為0.73，影響程度較大且影響方向為正，符合結(jié)構(gòu)方程模型的假定條件（1），即地區(qū)發(fā)展是地區(qū)霧霾污染的影響因素之一。而地區(qū)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、城市面積影響地區(qū)發(fā)展的路徑系數(shù)分別為0.98、1.00、0.73，影響力都較大，符合結(jié)構(gòu)方程模型假定條件（2）。表3為地區(qū)發(fā)展對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程的參數(shù)估計。

表3 地區(qū)發(fā)展對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程參數(shù)估計

以上結(jié)果說明，地區(qū)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、城市面積盡管會對一個地區(qū)的經(jīng)濟社會起著促進作用，但同樣會給地區(qū)帶來環(huán)境污染。

（2）居民生活對霧霾污染影響

構(gòu)建居民生活對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程模型，結(jié)果如下頁圖2所示。

圖2 居民生活對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程模型

居民生活影響空氣污染的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)為0.83，影響程度較大且影響方向為正，符合結(jié)構(gòu)方程模型的假定條件（1），即居民生活是地區(qū)霧霾污染的影響因素之一。而居民電力消費量、民用汽車數(shù)量、地區(qū)人口影響居民生活的路徑系數(shù)分別為0.95、0.99、0.91，影響力都較大，符合結(jié)構(gòu)方程模型假定條件（2），即居民電力消費量、民用汽車數(shù)量、地區(qū)人口都是影響地區(qū)霧霾污染的影響因素。表4為居民生活對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程的參數(shù)估計。

表4 居民生活對霧霾污染影響結(jié)構(gòu)方程參數(shù)估計

以上結(jié)果說明，居民電力消費量、民用汽車數(shù)量、地區(qū)人口是一個地區(qū)經(jīng)濟社會繁榮的重要標(biāo)志，但同樣會給地區(qū)帶來環(huán)境污染。

（3）綜合影響

為了考慮到地區(qū)發(fā)展和居民生活之間可能會相互影響，因此需構(gòu)建綜合影響結(jié)構(gòu)方程模型，對霧霾影響因素綜合分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 綜合影響結(jié)構(gòu)方程模型

根據(jù)模型修正指數(shù)對模型進行優(yōu)化，最優(yōu)模型結(jié)果很好的反映了構(gòu)成霧霾影響因素綜合情況。地區(qū)發(fā)展影響空氣污染的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)為0.67，居民生活影響空氣污染的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)為0.86，影響程度較大且影響方向為正，符合結(jié)構(gòu)方程模型的假定條件（1）。而間接影響因素的路徑系數(shù)都在0.7以上，影響力都較大，符合結(jié)構(gòu)方程模型假定條件（2）。表5為地區(qū)發(fā)展、居民生活對霧霾污染綜合影響結(jié)構(gòu)方程的參數(shù)估計。

表5 綜合影響結(jié)構(gòu)方程參數(shù)估計

綜合（1）和（2）結(jié)論，地區(qū)發(fā)展規(guī)模和居民生活中都可能造成霧霾污染，同時也考慮到二者之間可能互相影響，并有可能產(chǎn)生副產(chǎn)物共同作用于霧霾污染。因此，對于霧霾污染的復(fù)雜性和多方面性，需要綜合地區(qū)發(fā)展以及居民生活兩個方面。

3.4 霧霾水平綜合評分

根據(jù)結(jié)構(gòu)方程模型擬合結(jié)果，可以對我國全國各省霧霾污染狀況進行建模，結(jié)果如下：

其中，上式方程是各組評價目的所對應(yīng)的霧霾污染評價綜合指數(shù)，fji(i=1，2，3;j=1，2，3)是各顯變量的權(quán)重系數(shù)，wji(i=1，2，3;j=1，2，3)是各潛變量的權(quán)重系數(shù)。

對數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)結(jié)構(gòu)方程模型擬合結(jié)果，并結(jié)合霧霾污染水平綜合評價目的，為了得到霧霾水平評價標(biāo)準(zhǔn)，可以通過專家評分法，對地區(qū)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、城市面積、居民電力消費量、民用汽車數(shù)量、地區(qū)人口、二氧化硫、氮氧化物和煙（粉）塵九個分量按照輕度污染、中度污染、重度污染三個評價標(biāo)準(zhǔn)進行標(biāo)準(zhǔn)化分值：

輕度污染—中度污染：（0.5，-1.5，-0.5，0.0，-0.5，0.5，-1.5，-1.5，-1.5）

中度污染—重度污染：（0.5，1.0，0.5，0.0，1.5，1.0，1.0，1.0，1.0）

其中，評分以0.0為中間程度，正向為程度越大，反之越小。

綜上所述，根據(jù)結(jié)構(gòu)方程評價模型，并結(jié)合各組變量的權(quán)重歸一化結(jié)果，分別計算地區(qū)發(fā)展、居民生活和綜合影響對霧霾污染水平的評分，并對三種評分結(jié)果進行平均得到最終評分結(jié)果和全國各省霧霾污染水平綜合排名。參照全國各省份空氣質(zhì)量達到及大于2級的天數(shù)，進行排序，將結(jié)構(gòu)方程模型對全國各省霧霾污染水平綜合排名與實際空氣質(zhì)量水平進行對比。根據(jù)霧霾污染水平結(jié)構(gòu)方程評價標(biāo)準(zhǔn)和各組的權(quán)重系數(shù)，計算得到輕度污染—中度污染的界定標(biāo)準(zhǔn)為-0.22，中度污染—重度污染的界定標(biāo)準(zhǔn)為0.29，進一步對霧霾污染水平進行分組，結(jié)果見表6。

表6 全國各省霧霾污染水平綜合評分和污染程度

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論分析

結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果顯示，居民生活和地區(qū)發(fā)展對霧霾污染的影響都是正向的，說明居民生活和地區(qū)發(fā)展過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染均能產(chǎn)生霧霾污染。

結(jié)合實際，居民生活過程中產(chǎn)生的垃圾廢氣等會對環(huán)境造成破壞，進而形成霧霾污染。居民生活造成霧霾污染主要分為三個方面：（1）居民的用電需求越高，對地區(qū)的發(fā)電水平要求也相對越高，而我國各地區(qū)發(fā)電站仍以火力發(fā)電為主，大量的電力需求將會對大氣造成嚴(yán)重的污染。（2）隨著我國居民生活質(zhì)量不斷提升，民用汽車的使用量也在不斷增加，不僅造成了城市交通負(fù)擔(dān)，也造成了嚴(yán)重的霧霾污染。（3）隨著大量的人口涌入經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，不僅產(chǎn)生了大量的社會問題，同時給地區(qū)的環(huán)境造成了較大的負(fù)擔(dān)。故而，因居民生活所造成的環(huán)境污染不可忽視。

路徑分析結(jié)果顯示，居民生活造成的霧霾污染相較于地區(qū)發(fā)展所造成的霧霾污染更加嚴(yán)重，這說明了：（1）發(fā)展規(guī)模較為發(fā)達的地區(qū)，可能會更注意環(huán)境的保護，對霧霾污染的防治工作做得更加充分。（2）相比地區(qū)整體規(guī)模，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可能會是造成霧霾污染的重要因素，因此一些以第二產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)地位省份的霧霾污染水平相對較高。（3）隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，城市化得到加強，城市建筑面積進一步擴大，但也造成了嚴(yán)重的建筑揚塵，加重了霧霾污染程度。因此，地區(qū)發(fā)展規(guī)模也是造成霧霾污染的重要因素之一。

全國霧霾污染水平分布狀況顯示，我國重度霧霾的省份有河南、陜西、河北、山東、四川，這五個省份主要集中在我國的中部地區(qū)。這些地區(qū)的共同點一般都是第二產(chǎn)業(yè)所占比重較大，人口密度比較稠密，城鎮(zhèn)化發(fā)展比較迅速，所造成的霧霾污染程度也相對較高。

4.2 政策建議

上述結(jié)論揭示了居民生活和地區(qū)發(fā)展均會給環(huán)境造成較重的負(fù)擔(dān)，加深了霧霾污染程度，同時也為政府及相關(guān)部門的防治霧霾污染工作提供了政策啟示。具體建議如下：

（1）居民生活建議。各地區(qū)政府需要對居民宣傳節(jié)能環(huán)保意識，推廣使用耗電量較小的家用電器，節(jié)約用電，同時應(yīng)減少公共設(shè)施用電的預(yù)算。建議居民選擇乘使公共車輛，選擇步行或騎行單車，減少私家車的使用，增強居民的減排意識。我國應(yīng)繼續(xù)支持發(fā)展我國西北部地區(qū)，提高人員待遇，吸引外來人員，使我國地區(qū)人口均衡發(fā)展。

（2）地區(qū)發(fā)展建議。各地區(qū)要在保護環(huán)境的前提下發(fā)展經(jīng)濟，長期“防霾”、“治霾”，應(yīng)進一步將生態(tài)環(huán)境問題作為評價全方面發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)。霧霾污染水平較高的省份應(yīng)合理優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，縮減第二產(chǎn)業(yè)增加值，或制定節(jié)能減排政策，減少因工業(yè)所造成的污染。各省市應(yīng)合理規(guī)劃城市建筑面積，優(yōu)先植樹，保持并逐步增加地區(qū)森林覆蓋面積，減少對綠色植物的破壞。我國中部地區(qū)需要依托現(xiàn)有基礎(chǔ)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，要以核心技術(shù)研發(fā)為著力點推進工業(yè)化和城鎮(zhèn)化，努力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高資源節(jié)約和綜合利用水平，降低霧霾水平，做到生態(tài)、經(jīng)濟齊頭并進發(fā)展。

（3）經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)發(fā)展并不是矛盾的，全國各地區(qū)需要在盡量減少生態(tài)環(huán)境破壞的前提下謀求發(fā)展，在確保生態(tài)壞境的基礎(chǔ)上檢驗地區(qū)發(fā)展水平。因此，各地區(qū)要加大科技研發(fā)的投入力度，以核心技術(shù)研發(fā)為著力點，努力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。先進的科學(xué)技術(shù)，是發(fā)展經(jīng)濟，同時也是降低霧霾水平的有效手段。