基于EKC曲線的杭州市經(jīng)濟增長與環(huán)境空氣質量的關系研究

，唐偉

(1.浙江聯(lián)強環(huán)境工程技術有限公司，杭州 311200；2.杭州市環(huán)境保護科學研究院，杭州 310014；3.杭州市生態(tài)環(huán)境局蕭山分局，杭州 311200)

1 研究模型

1.1 指標選取和數(shù)據(jù)來源

EKC的研究涉及經(jīng)濟增長和環(huán)境質量兩方面的變量。在經(jīng)濟增長方面，人均GDP作為為發(fā)展經(jīng)濟學衡量經(jīng)濟發(fā)展狀況的指標，是重要的宏觀經(jīng)濟指標之一，比總量更能準確地衡量真實的經(jīng)濟水平。在環(huán)境質量方面，SO2、NO2、PM10和PM2.5等環(huán)境空氣質量指標能夠直接反映環(huán)境空氣的污染程度，但PM2.5指標在2013年才納入國家常規(guī)空氣質量評價標準，數(shù)據(jù)時間序列跨度有限。因此本研究結合國家污染減排考核指標，鑒于相關資料可獲得性，采用人均GDP來衡量經(jīng)濟的發(fā)展水平，選取同時期的城市環(huán)境空氣中3項指標(SO2，NO2，PM10)來表征環(huán)境空氣質量。以上數(shù)據(jù)來自于2001-2016年杭州市環(huán)境質量報告書、杭州市環(huán)境質量狀況公報、杭州市統(tǒng)計年鑒及杭州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

1.2 計量模型的選擇

EKC研究中污染物指標(或空氣質量指標)和經(jīng)濟增長(收入)的一般模型的形式如下：

y=α+β1x+β2x2+β3x3+β4z+ε

(1)

在實際模型構建中，影響收入的其他因素Z項在計算和模擬過程中常忽略不計，國內外學者通常選用的簡化模型有：

y=β0+β1x+β2x2+ε

(2)

y=β0+β1x+β2x2+β3x3+ε

(3)

y=αeβx(4)

lny=β0+β1lnx+ε

(5)

式中,y為大氣污染物指標(或環(huán)境空氣質量指標)；x為收入(一般用人均GDP)；α為常數(shù)；β為系數(shù)；z為除收入之外影響環(huán)境的其他因素；ε為誤差項。在統(tǒng)計分析軟件SPSS中分別對模型(2)、(3)、(4)、(5)進行模擬，并根據(jù)曲線的擬合度及參數(shù)檢驗的顯著性結果來選取模型。

1.3 模擬結果

研究借助SPSS統(tǒng)計軟件，對杭州市2001-2016年各種時間序列的環(huán)境空氣質量指標(SO2，NO2，PM10)數(shù)據(jù)和人均GDP數(shù)據(jù)，采用二次型、三次型及指數(shù)型等多種方式進行擬合試算，回歸擬合結果見表1。對比擬合結果發(fā)現(xiàn)三次回歸曲線能更好地反映杭州市各項環(huán)境指標與人均國內生產(chǎn)總值之間的關系，擬合結果均顯示除NO2外，其他環(huán)境指標的擬合優(yōu)度R2均大于0.8。同時發(fā)現(xiàn)3項環(huán)境指標在三次回歸方程中sig值均小于0.05，說明3項環(huán)境指標均在三次回歸方程中可用且具有統(tǒng)計學的意義，三次模型模擬結果如圖1-3所示。

表1杭州市環(huán)境EKC曲線的回歸結果

圖1 杭州市2001-2016年人均GDP與SO2年均 濃度擬合曲線圖

圖2 杭州市2001-2016年人均GDP與NO2年均 濃度擬合曲線圖

圖3 杭州市2001-2016年人均GDP與PM10年均 濃度擬合曲線圖

2 分析與討論

2.1 EKC模擬結果分析

2.1.1 環(huán)境空氣SO2濃度與人均GDP

圖1為2001-2016年人均GDP與SO2年均濃度擬合曲線圖，擬合優(yōu)度R2為0.813，擬合效果比較理想，整體呈現(xiàn)出倒“U”型，即隨著人均GDP的增長，SO2年均濃度是先上升的，到達一定的經(jīng)濟水平，SO2年均濃度又開始出現(xiàn)下降趨勢，這與國內研究者[11-13]對南京、廣州和深圳等城市的研究結果類似。圖1顯示，SO2年均濃度拐點位于2007年，即在人均GDP達到61 315元以前，SO2年均濃度呈上升趨勢，人均GDP達到61 315元以后，隨著經(jīng)濟的增長，SO2年均濃度逐步下降。

2.1.2 環(huán)境空氣NO2濃度與人均GDP

圖2為2001-2016年人均GDP與杭州市NO2年均濃度擬合曲線圖，基本呈現(xiàn)倒“U”型，NO2年均濃度在2007-2009年出現(xiàn)過顯著下降，但隨后又急劇上升，并于人均GDP達到111 758元時(2012年)達到峰值，之后逐步下降。該曲線擬合優(yōu)度R2僅為0.480，F(xiàn)檢驗值也較低，擬合效果較差，這意味著典型的EKC理論對杭州市NO2濃度變化趨勢的解釋力不足。

“十五”“十一五”時期，第二產(chǎn)業(yè)成為杭州市經(jīng)濟增長的主要推動力量，能源消費結構中煤炭占比較大?！笆濉逼陂g，國家總量控制中大氣污染物只有二氧化硫(SO2)，氮氧化物(NOx)尚未進行總量控制，杭州市未針對大氣污染物NOx采取減排措施，NO2排放量的持續(xù)增加導致環(huán)境空氣中NO2濃度的不斷攀升。“十一五”，杭州市開始了城市“禁燃區(qū)”工程，但大氣污染仍以煤煙型污染為主。鑒于SO2和NO2的主要排放源為燃煤鍋爐，具有同根同源性，NO2排放量增長趨勢隨SO2同步放緩，在杭州市SO2年均濃度達峰的2007年，NO2年均濃度亦出現(xiàn)顯著下降。然而，NO2年均濃度在經(jīng)歷了短暫的下降后，又開始顯著上升，主要原因在于2010年前后杭州市NO2另一排放源——機動車全社會擁有量呈爆炸式增長(從2007年的132.7萬輛增至2011年的207.8萬輛)，且交通擁堵十分嚴重，機動車尾氣排放的NO2量占比越來越高。“十二五”期間，氮氧化物(NOx)也被列入為國家總量控制指標，杭州市開展試點，將電力、水泥行業(yè)的降氮脫硝工程作為改善大氣環(huán)境質量行動的工作重點，下發(fā)一系列文件，全市電廠、水泥廠在“十二五”期間批完成了脫硝改造工程。與此同時，杭州市采取多措并舉推進機動車尾氣污染防治，如：嚴格新增車輛和轉入車輛的環(huán)保管理，全面執(zhí)行機動車尾氣排放國Ⅳ標準，實施機動車總量控制和錯峰限行政策。以上措施使得杭州市大氣NO2年均濃度從2012年開始持續(xù)下降。

2.1.3 環(huán)境空氣PM10濃度與人均GDP

圖3為2001-2016年人均GDP與PM10年均濃度擬合曲線圖，擬合優(yōu)度R2為0.809，擬合效果比較理想，整體上單調遞減，略顯倒“N”的特征，即隨著人均GDP的增長，PM10年均濃度基本處于下降態(tài)勢，但并不穩(wěn)定，中間略有上漲趨勢，這與國內研究者[13]對深圳PM10的研究結果類似，與民眾的“霧霾”感知也比較一致[14]。圖3顯示，在人均GDP達到86 691元(2010年)之前，PM10年均濃度呈下降趨勢，此后略有上漲趨勢，但在人均GDP達到129 448元(2014年)以后，隨著經(jīng)濟的增長，PM10年均濃度又再次下降。

2.2 影響因素分析

2.2.1 產(chǎn)業(yè)結構

產(chǎn)業(yè)結構的變遷標志著經(jīng)濟發(fā)展的水平、階段特征和方向變化。產(chǎn)業(yè)結構的結構性差異，一定程度上，決定了自然資源消耗的差異，也決定了污染物排放水平和特征的差異，進而決定了對環(huán)境質量影響的差異。2001年以后，杭州市經(jīng)濟呈現(xiàn)出強勁的增長趨勢，三次產(chǎn)業(yè)結構比例由2001年的4.8∶47.7∶47.5調整為2016年的1.4∶38.6∶60.0，其中在2008年第三產(chǎn)業(yè)占比首次超過50%。綜觀三大產(chǎn)業(yè)變化，第一、二產(chǎn)業(yè)比例逐漸回落，而第三產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)增長，“十五”到“十一五”期間的絕大部分時期第二產(chǎn)業(yè)雖然占比下降，但對經(jīng)濟增長仍起著舉足輕重的作用，直到“十一五”中期，杭州市第三產(chǎn)業(yè)比例超過50%，成為服務業(yè)主導型城市，產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化趨于合理。因此，雖然杭州市經(jīng)濟增長指標與3項污染物之間基本呈現(xiàn)倒“U”型EKC曲線或單調遞減，但仍存在一定不確定趨勢。未來，杭州市資源環(huán)境約束日益趨緊的嚴峻形勢下，要實現(xiàn)污染減排及環(huán)境空氣質量達標的目標，就需要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，進一步提升第三產(chǎn)業(yè)比重；加大重污染、高能耗行業(yè)污染減排技術研究，著重抓結構減排；加大新型戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)扶持力度，切實改變經(jīng)濟發(fā)展方式等。

2.2.2 環(huán)保政策

近年來，為打好節(jié)能減排攻堅戰(zhàn)，杭州市實施的一系列環(huán)境治理政策舉措，如：全面落實差別電價和差別排污費政策，積極探索實行節(jié)能減排與用地指標、財政補貼掛鉤機制；強化目標考核，嚴格執(zhí)行節(jié)能減排工作問責制和“一票否決制”，將環(huán)境保護作為評價政府工作、考核領導干部政績的一項重要內容。2002年杭州市實施了“禁燃區(qū)”工程，推進全市能源結構調整，成立了市大氣污染綜合正式協(xié)調小組和辦公室，與市有關部門和區(qū)、縣(市)政府簽訂了目標責任書，并由市環(huán)保局制定了《杭州市大氣環(huán)境污染綜合整治方案》、《杭州市大氣污染綜合整治實施意見》等多項大氣污染綜合治理相關政策，將環(huán)境保護作為評價政府工作、考核領導干部政績的一項重要內容。2007年杭州市政府成立市減排工作領導小組，與各區(qū)、縣(市)政府簽訂減排目標責任書，并由市有關部門先后出臺《關于切實加強污染物減排工作的實施意見》《關于進一步加大杭州市污染減排工作力度實施方案》和《杭州市主要污染物排放總量控制配額分配方案》等文件。2013年杭州市成立大氣污染整治工作領導小組，制定實施《2013-2017年杭州市大氣污染防治行動計劃》，2015 年編制了大氣“西湖藍”行動方案，進一步明確了杭州市大氣空氣質量改善的各項工作任務。2016年圍繞G20峰會環(huán)境質量保障，以“五氣共治”為重點，全面實施和推進大氣污染整治工作，使杭州市率先成為無鋼鐵生產(chǎn)基地、無燃煤火電機組、基本無黃標車的“三無”城市。近年來，杭州市加大大氣污染防治力度，致使環(huán)境質量有新的突破，這與環(huán)境庫茲涅茨曲線的分析結果是一致的，說明分析結果合理、可信。

3 結束語

對杭州市人均GDP與城市環(huán)境空氣中3項主要污染物(SO2，NO2，PM10)指標進行擬合的結果表明，2001-2016年杭州市不同的環(huán)境污染指標得到的EKC 曲線形狀不盡相同，環(huán)境空氣中SO2濃度與人均GDP之間存在明顯的三次曲線特征，呈現(xiàn)出倒“U”型；NO2濃度與人均GDP之間模型擬合度并不高，但總體上仍呈現(xiàn)倒“U”型；PM10濃度與人均GDP之間呈現(xiàn)單調遞減，略顯倒“N”的特征?？梢?，經(jīng)濟增長并不會自動導致環(huán)境質量的改善，環(huán)境污染的路徑并非確定不變，這種不確定性主要來自于產(chǎn)業(yè)結構調整、污染治理投入和環(huán)境政策等因素的綜合作用結果。雖然EKC曲線的可靠性受樣本空間、模型選取以及數(shù)據(jù)精度等多方面的影響，但EKC曲線所呈現(xiàn)的狀態(tài)說明杭州市大氣環(huán)境質量問題并非隨著經(jīng)濟增長可以自然而然地得到解決，它在一定程度上反映了當?shù)卣畬Υ髿猸h(huán)境問題的認識程度和在大氣污染方面的治理力度。

杭州市的大氣環(huán)境質量逐步改善且與經(jīng)濟發(fā)展之間日益協(xié)調，但仍存在一些問題，大氣污染尚未根本改善，霧霾天氣時有發(fā)生，細顆粒物組分復雜，臭氧污染問題逐步凸顯等?！笆濉逼陂g，杭州市的環(huán)保工作仍將以改善環(huán)境空氣質量為核心，文中提出如下政策建議：①持續(xù)加強空氣污染治理力度，實施精細化和科學化的大氣環(huán)境管理。通過大氣污染物源清單研究，對杭州市大氣環(huán)境關鍵問題進行診斷，對環(huán)境空氣超標指標進行來源解析，制定科學的治理對策，針對重點地區(qū)、重點污染源和重點污染時段實施精準治理，在秋冬重污染時段，堅持科學經(jīng)濟的企業(yè)錯峰生產(chǎn)和錯峰運輸，堅持重點區(qū)域的重點行業(yè)企業(yè)實行差異化錯峰生產(chǎn)。②加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)結構和能源結構。在產(chǎn)業(yè)布局方面，通過三線一單(生態(tài)保護紅線、環(huán)境質量底線、資源利用上線和環(huán)境準入負面清單)約束，制定嚴格的行業(yè)準入條件，推進產(chǎn)業(yè)布局的優(yōu)化；在產(chǎn)業(yè)結構方面，以國家、省出臺的“散亂污”綜合整治行動和工業(yè)企業(yè)全面達標為切入點，倒逼產(chǎn)業(yè)結構調整，淘汰落后產(chǎn)能，為杭州市經(jīng)濟發(fā)展騰出環(huán)境容量空間；在能源結構方面，加大天然氣供應能力和電力供給保障力度，以降低煤炭消費占比和提升非化石能源占比為重點，通過持續(xù)推進“無燃煤區(qū)”建設，燃煤鍋爐淘汰改造，拓展天然氣利用渠道，推進可再生能源開發(fā)應用，不斷優(yōu)化杭州市能源消費結構。③政府、企業(yè)、社會共同努力，協(xié)同作戰(zhàn)打好大氣污染防治攻堅戰(zhàn)。政府嚴格落實環(huán)境保護“黨政同責”“一崗雙責”，全力以赴抓好大氣污染防治任務落實；加強企業(yè)主體責任意識，強環(huán)境管理，確保達標排放，落實特殊時段停產(chǎn)限產(chǎn)等措施；通過出臺價格、稅收、補貼等經(jīng)濟政策，培育公眾形成簡約適度、綠色低碳的生活方式，推進自覺履行大氣環(huán)境保護義務，對環(huán)境違法行為進行輿論監(jiān)督和社會監(jiān)督。④只有堅持經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護相協(xié)調，全面構建空氣質量持續(xù)改善的長效機制，才能真正打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，從根本上實現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益與社會效益的多贏。