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        煙臺市水環(huán)境污染與經濟發(fā)展的關系研究

        2021-03-01 10:01:46徐鵬凡
        四川環(huán)境 2021年1期
        關鍵詞:環(huán)境模型

        徐鵬凡

        (河海大學公共管理學院,南京 211100)

        1 煙臺市經濟發(fā)展與水環(huán)境污染概況

        1.1 煙臺市經濟發(fā)展概況

        山東省煙臺市位于中國東部,毗鄰渤海和黃海[1]。煙臺是山東半島藍色經濟區(qū)的骨干,是國家“一帶一路”戰(zhàn)略的重點港口城市[2]。2018年上半年,中國GDP排名前100的城市中,煙臺市排名第19位。2001~2017年,煙臺市的經濟實現突飛猛進的發(fā)展。

        2017年,煙臺市全年生產總值7 338.95億元,比2001年增長649.25%。其中,第一產業(yè)實現增加值479.90億元,比2001年增長262.90%;第二產業(yè)增加值3 674.35億元,增長630.23%;第三產業(yè)增加值3 184.70億元,增長825.57%。當前,第一產業(yè)增加值占煙臺市的地區(qū)生產總值的比重為6.5%,第二產業(yè)增加值占50.1%,第三產業(yè)增加值占43.4%。根據常住人口年平均計算,煙臺市的區(qū)域人均GDP為103 706元,2001年煙臺市人均地區(qū)生產總值僅為15 060元,17年來增長588.62%[3],如表1所示。

        表1 2001~2017年煙臺市經濟發(fā)展對比

        1.2 煙臺市水環(huán)境污染現狀

        由煙臺市GDP 中三大產業(yè)構成[4]可知,2001~2017年,在煙臺市經濟增長中占比最大的是第二產業(yè),貢獻率最大的也是第二產業(yè);煙臺市第三產業(yè)占比逐年上升,而所占比重呈逐年下降趨勢的則是第一產業(yè)。這恰恰表明,煙臺市在2001~2017年的產業(yè)結構調整和優(yōu)化,取得了階段性的效果[5]。在第二產業(yè)帶來經濟快速發(fā)展的同時,煙臺市也出現了水環(huán)境污染的問題。通過對煙臺市2001~2017年廢水排放總量、工業(yè)廢水排放量、生活污水排放量與人均GDP數據進行統(tǒng)計,如表2、圖2所示,2001~2017年,工業(yè)廢水排放量由7 065萬t增加到7 848萬t,增加了11.08 %;生活污水排放量由10 969萬t增加到24 445萬t,增加了122.86 %。由此可見,處理好經濟發(fā)展和水環(huán)境污染之間的關系意義重大,煙臺市必須堅定可持續(xù)發(fā)展之路。

        表2 2001~2017年煙臺市廢水排放總量、工業(yè)廢水排放量、生活污水排放量與人均GDP統(tǒng)計數據

        圖1 2001~2017年煙臺市廢水排放總量、工業(yè)廢水排放量與生活污水排放量統(tǒng)計數據

        2 理論探析

        2.1 環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)理論

        環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)的曲線關系呈現為倒“U”型關系。對一個國家來說,經濟發(fā)展處于較低水平時,其環(huán)境污染水平也較低,但由于人均收入的增加,其環(huán)境污染也會增加,環(huán)境污染隨著經濟增長而嚴重;經濟增長達到一定發(fā)展程度后,即達到一定臨界點或“轉折點”,環(huán)境污染則由于人均收入的增加而逐漸放緩,從而使環(huán)境質量逐步提高。EKC模型表明,隨著人均收入的增加,環(huán)境污染逐漸上升,到達一定的收入水平后,環(huán)境污染會隨著收入的增加而減少,即環(huán)境和收入是呈現為倒“U”型關系的[6]。

        2.2 EKC的現實解釋力

        然而,受環(huán)境日益更具復雜性及各種不同因素的作用,環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)也會發(fā)生相應的變化。例如,環(huán)境污染和經濟增長會受地區(qū)、政策等因素的影響,導致它們之間的關系發(fā)生變化,有極大的可能使倒“U” 型曲線表現為正“U”型、“N”型、倒“N”型等形態(tài)的曲線[7]。環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)是“環(huán)境——收入”關系的泛化,而實際情況的動態(tài)性和復雜性會顛覆了它的進化路徑,新的現實問題將會使“環(huán)境——收入”關系偏離EKC,表現得更加多樣化。

        2.2.1 現實問題:新技術

        新技術的出現,通常能夠促進生產力的提高,但同時也會出現例如產生新的危險廢物等潛在的風險。傳播新技術伊始,這些副作用很少被人們認知,但當危險出現時,其使用將被限制,且最終被消除,從而被新一代技術代替。同樣地,新一代技術也面臨這樣的循環(huán),每個新技術都必經這一變革的路徑。技術周期、收入增多和環(huán)境污染結合影響制約,形成了不同的關系:倒“U”型、“N”型、倒“N”型和倒“L”型等。

        2.2.2 批評與解釋力

        污染物總是在經濟活動中不可避免地產生,其結構正在發(fā)生變化。污染物排放的單位產量的下降與加強環(huán)境監(jiān)管和技術創(chuàng)新往往相伴而生;然而,廢物混合體發(fā)生轉變,以致污染排放總量依舊很大,人均排放并沒有減少,努力減少其中一類污染物而加劇了其他污染物的污染問題。一個地區(qū)的環(huán)境質量也可能受到鄰近地區(qū)污染狀況的影響,從而將環(huán)境質量與該地區(qū)收入之間的關系淡化了。然而,對EKC的批評并沒有觸及其理論基礎,而是表明了其優(yōu)點和可取之處。它的倒“U”型反映了經濟發(fā)展對環(huán)境改善的有益影響,在考慮污染物流動的短期路徑方面更為有效。如果改進指標的選擇能夠了解新的現實問題對“環(huán)境——收入”關系的影響,并且加強偏離“環(huán)境——收入”關系的理論基礎等,則必將進一步研究這一主題[8]。

        3 方法、數據和變量描述

        3.1 方法:模型構建

        線性回歸模型用于描述給定變量y與若干其他變量x1,…,xp之間的關系。稱特定變量y為因變量,與特定變量相關的其他一些變量x1,…,xp為自變量,將觀測到上述這些變量的n組值:(yi,xi1,…,xip)(i=1,…,n),稱為樣本或數據。

        經典線性回歸模型假定如下:

        yi=β0+β1xi1+…+βpxip+εi(i=1,…,n)

        (1)

        稱方程(1)為因變量對自變量x1,…,xp的線型回歸方程,其中βk(k=0,1,…,p)是待估計的未知參數,εi(i=0,1,…,n)是一個不可觀測的誤差項,需要滿足一定的條件。β0+β1xil+…+βpxip為回歸函數,其中β0為回歸的截距。

        對于本文的樣本數據,則(1)式可變?yōu)椋?/p>

        Yi=B1+B2Xi+ui(i=1,…,n)

        (2)

        Yi=b1+b2Xi+ei(i=1,…,n)

        (3)

        (4)

        由微積分的原理可知,當Q對b1、b2的一階偏導數為0時,Q最小,即:

        (5)

        由(5)可得:

        (6)

        (7)

        綜上,b1、b2就為線性回歸模型Yi=B1+B2Xi+ui(i=1,…,n)的參數B1、B2的普通最小二乘估計量。

        經過SPSS 軟件的多種曲線回歸模擬分析,將sig、R2和F值三項參數進行對比,建立了工業(yè)廢水排放量和人均GDP、生活污水排放量和人均GDP關系的最優(yōu)化模型。其中,回歸方程的通過檢驗證明方式為,代表顯著性水平的sig <0.05,即證明其具有顯著的差異;R2是估計模型對觀測值擬合程度的度量,當R2>0.85時,可以看出回歸曲線擬合較好,相關性較高,回歸方程式具有前性,綜上所述,R2越接近1,模型越符合;F值是用于驗證總體回歸模型的有效性,F值越大,差異越大。

        3.2 工業(yè)廢水排放量與人均GDP數據和變量描述

        用表2的數據并結合上文描述的數學模型,工業(yè)廢水排放量和人均GDP的模型參數數據是通過將數據導入SPSS軟件獲得的,得到的相關模型參數數據是關于線性(Linear)、二次(Quadratic)、三次(Cubic)的,其數值如表3所示。第一步,查看sig值,由于在SPSS軟件模擬時設置sig=0.05,因此計算值必須小于0.05才能通過檢驗,而三者sig值均為0.000,表明3種擬合曲線均通過檢驗。第二步,查看,因為當時表明曲線擬合度比較好,而0.643<0.690<0.85<0.936,所以三次回歸曲線擬合度最優(yōu)。第三步,三種回歸曲線F值15.615<27.048<63.589,Cubic的差異性最顯著,也表明三次回歸曲線擬合情況更好。

        綜上,工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間三次回歸曲線擬合度最優(yōu),為了更顯著的查看其曲線走勢,繪制圖2。

        表3 工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間的模型模擬結果

        圖2即為工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間的環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC),之后結合表2數據,我們可以得到相關擬合方程:y=9 422.15-0.21x+5.034×10-6x2-3.018×10-11x3,其曲線形狀為倒“N”型,這與傳統(tǒng)的倒“U”型環(huán)境庫茲涅茨曲線完全不符。經過對圖2的分析可得,存在兩個拐點,當人均GDP在25 059元與30 923元之間的時候,出現極小值點;當人均GDP在80 358元與85 795元之間的時候,出現極大值點。即2005年以前,工業(yè)廢水排放量隨著人均GDP的增加而降低,兩者呈現反比關系;2005~2013年,隨著人均GDP的增加,工業(yè)廢水排放量也逐漸增加,兩者呈現正比關系;在2013年至今,工業(yè)廢水排放量又開始隨著人均GDP的增加而減少,呈現反比關系。目前來看,煙臺市處于轉折點的右側,[9]所以未來幾年煙臺市的工業(yè)廢水排放量大趨勢下會隨著人均GDP 的提高而逐漸減少,因此,我們更應嚴格做好相關措施,繼續(xù)促進經濟發(fā)展和水環(huán)境的良性互動,避免反彈。

        圖2 工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間的回歸曲線

        3.3 生活污水排放量與GDP數據和變量描述

        使用同樣的方法,通過導入數據到SPSS軟件,得到生活污水排放量與人均GDP之間關于線性(Linear)、二次(Quadratic)、三次(Cubic)的相關模型參數數據,其數值如表4所示。第一步,查看sig值,3種模擬曲線的sig值均為0.000,表明3種擬合曲線均通過檢驗。第二步,查看R2,0.812<0.820<0.85<0.879,所以三次回歸曲線擬合度最優(yōu)。第三步,查看3種回歸曲線F值30.704<31.990<64.770,Linear的差異性最顯著,但其R2<0.85,因此不作選取,又因為Quadratic和Cubic的F值相差不大,通過綜合比較,三次回歸曲線擬合情況更好。

        表4 生活污水排放量與人均GDP之間的模型模擬結果

        綜上所述,生活污水排放量與人均GDP之間的三次回歸曲線得到了最優(yōu)擬合,為了更清楚地了解這條曲線的發(fā)展情況,繪制圖3。

        圖3 生活污水排放量與人均GDP之間的回歸曲線

        圖3即為生活污水排放量與人均GDP之間的環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC),之后結合表3數據,我們可以得到相關擬合方程:y=15 833.518-0.44x+1.25b×10-5x2-7.479×10-11x3,其曲線形狀為倒“N”型。然而通過查看圖3我們可以看到,其回歸曲線有輕微倒“N”型趨勢,但更接近倒“U”型,這與傳統(tǒng)的倒“U”型環(huán)境庫茲涅茨曲線較為符合。當人均GDP小于91 979元時,即在2001~2015年之間,生活污水排放量隨著人均GDP的增加而增加,兩者呈現正比關系;當人均GDP大于91 979元時,即在2015年之后,生活污水排放量開始與人均GDP呈現反比關系,隨著人均GDP的增加,生活污水排放量開始減少。通過圖3可以看出煙臺市的生活污水排放量與人均GDP之間的關系曲線已經達到EKC的倒“U”型的拐點并有回落趨勢。目前,生活污水排放量隨著經濟發(fā)展已持續(xù)上升到較高點,雖有下降趨勢,并在未來幾年可能都將呈現反比關系;但是,如果繼續(xù)不采取有效措施,未來幾年生活污水帶來的污染仍會存在較高風險,煙臺市水環(huán)境污染的狀況仍然堪憂[10]。為了持續(xù)對污水排放進行防治,煙臺市必須采取相應的水環(huán)境保護措施。

        從上述模型構建可得,煙臺市經濟發(fā)展與水環(huán)境污染之間的曲線關系與EKC描述的呈倒“U”型關系不同[11],且其原因是多方面的。這恰恰豐富了“環(huán)境-收入”關系的研究,進而從理論角度闡述了經濟發(fā)展與水環(huán)境質量之間關系的復雜性和多樣性。

        4 結 論

        經過EKC曲線模型的計算和分析,水環(huán)境管理和經濟發(fā)展密不可分且相互促進、制約。因此,煙臺市既要反對以犧牲水環(huán)境為代價來發(fā)展經濟,又要反對以保護水環(huán)境為借口而放棄經濟發(fā)展。針對當前煙臺市的實際狀況,要尤其強化水環(huán)境保護在煙臺市經濟發(fā)展中的重要性地位,在行動方案的編制和地方經濟和社會發(fā)展計劃的修訂方面,要求煙臺市政府必須充分考慮保護和平衡水環(huán)境的要求,做好統(tǒng)籌安排。

        4.1 綜合預防與治理,全方位合理規(guī)劃布局

        為了控制煙臺市的水環(huán)境污染,在對遺留下來的水環(huán)境污染進行積極治理的同時,尤其要重視對新污染的預防。煙臺市需采取一定的預防行為,把水環(huán)境的污染控制在維持煙臺市生態(tài)平衡和居民健康的限度之內[12]。另外,煙臺市進行水環(huán)境全方位規(guī)劃,不僅要將煙臺市水環(huán)境的預測、區(qū)劃、保護目標及保護方案等方面的政策制定得更具可操作性[13];且必須與煙臺市的經濟社會發(fā)展規(guī)劃相結合相統(tǒng)一。同時,新項目建設的進行、煙臺市城市的改造和工業(yè)的調整,其參考性指標都應該以水環(huán)境影響評價為重。

        4.2 落實水環(huán)境保護責任制,將水環(huán)境管理法制化

        不僅要以落實污染主體責任為基礎,將造成水環(huán)境污染的單位報相關主管部門批準搬遷、轉產。還要把水環(huán)境管理同經濟個體的管理相結合,并融入生產經營活動當中。煙臺市可以將國家法律的原則性規(guī)定落實得更加具體化,通過對煙臺市水環(huán)境治理實際需要的分析,制定煙臺市水環(huán)境方面的法規(guī)、規(guī)章。根據自身實際狀況,以法律手段將煙臺市中不同活動主體在水環(huán)境保護上的責任和義務等有關事宜確定好[14]。

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