基于環(huán)境庫茲涅茨曲線的陜西省水環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系分析

劉華晨

(河海大學(xué) 力學(xué)與材料學(xué)院， 江蘇 南京 211100)

0 引言

【研究意義】陜西省位于中國內(nèi)陸腹地，介于105°29′～111°15′E，31°42′～39°35′N，總面積20.56萬km2。作為我國西部重要省份，2000年以來，持續(xù)推進(jìn)西部大開發(fā)戰(zhàn)略，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷取得突破，但長期以來粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和能源化工工業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，造成水資源濫用、水環(huán)境嚴(yán)重污染等問題，逐漸對經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生制約作用[1-2]，也對地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來不利影響。習(xí)近平總書記在陜西考察時強(qiáng)調(diào)，陜西的生態(tài)環(huán)境保護(hù)不僅關(guān)系自身的發(fā)展質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展,而且關(guān)系到全國生態(tài)環(huán)境大局[3]。因此，需要進(jìn)一步協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)增長與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，推進(jìn)地區(qū)綠色發(fā)展。水環(huán)境是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，分析水污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)性，探明經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水環(huán)境的影響，可為經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃布局中加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)提供一定的決策依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】吳陽等[4]通過環(huán)境庫茨涅茨曲線分析陜西省2000—2012年COD、SO2和固體廢棄物與陜西省GDP之間的關(guān)系，結(jié)果表明，陜西省在研究期內(nèi)處于經(jīng)濟(jì)增長而環(huán)境壓力增大階段。趙選民等[2]選取2000—2015年陜西省人均GDP與工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣、工業(yè)廢物排放量指標(biāo)構(gòu)建環(huán)境庫茲涅茨曲線發(fā)現(xiàn)，陜西省廢水排放量在研究期內(nèi)隨人均GDP的增加呈先升后降的變化趨勢，符合環(huán)境庫茲涅茨曲線的倒“U”形假設(shè)。劉燕等[5]利用陜西省商洛市2000—2015年水環(huán)境污染及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)據(jù),分析商洛市水污染和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系得出，商洛市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水污染之間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水環(huán)境效益之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】現(xiàn)有研究選擇的水環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展評價指標(biāo)不同，但對城鎮(zhèn)居民生活廢污水涉及較少；同時，研究期主要截至“十二五”時期，而“十三五”開始后陜西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整[5]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水污染情況也發(fā)生一定變化，但對這一時期陜西水環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】利用陜西省2001—2018年廢水排放數(shù)據(jù)，分析其廢水排放總量、工業(yè)廢水排放量、城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量及人均GDP的變化趨勢，并根據(jù)環(huán)境庫茲涅茨曲線理論，分別建立工業(yè)廢水排放量和城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)模型，分析工業(yè)廢水排放量及城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的相關(guān)性，為提升其經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的水污染治理水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策參考。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2001—2018年陜西省廢水排放總量、工業(yè)廢水排放總量、城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放總量以及人均GDP數(shù)據(jù)來自2001—2018年《陜西省統(tǒng)計年鑒》和《陜西省水資源公報》。

1.2 研究方法

以廢水排放量衡量陜西水污染狀況，人均GDP衡量陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，根據(jù)GROSSMAN等[6]提出的環(huán)境庫茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve，EKC)，分別構(gòu)建工業(yè)廢水排放量與人均GDP，城鎮(zhèn)生活廢污水排放量與人均GDP的EKC模型，分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水環(huán)境污染的影響。線型(Linear)、二次(Quadratic)、三次(Cubic)方程[5]形式的模型如下：

Yi=β0+β1Xi+ui,i=1,2，…,n

Yi=β0+β1Xi+β2Xi2+ui,i=1,2，…,n

Yi=β0+β1Xi+β2Xi2+β3Xi3+ui,i=1,2，…,n

式中，Yi表示廢水排放量，Xi表示人均GDP，μi為隨機(jī)誤差項，β0為常數(shù)項，β1、β2、β3分別為回歸系數(shù)。使用SPSS，采用普通最小二乘法分別對上述模型進(jìn)行參數(shù)估計，計算各模型的R2、Sig值和F值，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果選擇擬合度最佳的模型，并使用MATLAB繪制其擬合曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 2001—2018年陜西省廢水排放量與人均GDP變化趨勢

從表1看出，截止2018年，陜西省廢水排放總量達(dá)12.592億t，相較于2001年的10.982億t增長14.67%，2001—2018年期間整體上處于小幅波動增長過程。工業(yè)廢水排放量變化在此期間分為2個階段，2001—2015年呈波動下降趨勢，2015年達(dá)最小值，為4.06億t，減少約46.07%；2015—2018年，排放量逐年增加，增長31.53%。研究期內(nèi)城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量整體上呈持續(xù)增加趨勢，2003—2009年排放量由2.677億t增長至4.501億t，增長約68.14%，增長速率較快；2009—2018年，由4.501億t增長至5.352億t，增長約18.91%，增長較緩慢。

表1 2001—2018年陜西省廢水排放總量、工業(yè)廢水排放量、城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP

陜西省人均GDP自2001年起呈指數(shù)級增長，由2001年的5 506元至2018年的6 347 7元，增長率高達(dá)1 052.87%。

2.2 廢水排放量與人均GDP的相關(guān)性

2.2.1 工業(yè)廢水排放量與人均GDP的相關(guān)性 從表2可知，3個方程的Sig值均為0.000(<0.050)，均通過檢驗(yàn)。Quadratic和Cubic方程的R2分別為0.880和0.884，均大于Linear方程的0.777，而Quadratic方程的F值為55.123，大于Cubic的35.558，表明Quadratic方程的擬合結(jié)果更優(yōu)，因而以其作為工業(yè)廢水排放量與人均GDP的EKC模型擬合方程。

表2 工業(yè)廢水排放量與人均GDP的模型模擬結(jié)果

如圖1所示，工業(yè)廢水排放量與人均GDP的二次回歸曲線與傳統(tǒng)的倒“U”形環(huán)境庫茲涅茨曲線相反，呈正“U”形，即工業(yè)廢水排放量隨人均GDP的增加呈先降后升的變化趨勢。結(jié)合表1數(shù)據(jù)看，2001—2015年，陜西省工業(yè)廢水排放量逐年下降，人均GDP逐年上升；2015年后，工業(yè)廢水排放量與人均GDP均逐年上升。究其原因，由于陜西地處我國中西部，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較東部沿海省份較為緩慢，三大產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)仍處于調(diào)整階段，逐步由低級向高級演進(jìn)[4]，自2000年起，工業(yè)廢水排放量逐年下降；2015年后，由于陜西省為我國西部大開發(fā)的重點(diǎn)省份，工業(yè)、建筑業(yè)逐步發(fā)展，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整[5]，工業(yè)廢水排放量開始增加。因此，不可忽略工業(yè)快速發(fā)展帶來的環(huán)境污染，需要制定完善的管理政策、加大廢污水排放治理力度，保證工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展與水環(huán)境安全的協(xié)調(diào)共進(jìn)[6]。

圖1 工業(yè)廢水排放量與人均GDP的二次回歸曲線

2.2.2 城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的相關(guān)性 從表3可知，3個方程的Sig值均<0.050，均通過檢驗(yàn)。Quadratic和Cubic的R2均為0.828且大于Linear方程的0.826，而Quadratic方程的F值為36.152，大于Cubic方程的22.498，表明Quadratic方程的擬合結(jié)果更優(yōu)，因而以其作為城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的EKC模型擬合方程。

表3 城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的模型模擬結(jié)果

如圖2所示，模型的擬合曲線呈倒“U”形(由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的有限性，僅顯示出曲線的左半側(cè))，與傳統(tǒng)的環(huán)境庫茲涅茨曲線符合。雖然城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量隨人均GDP的增加而增加，但其增長趨勢逐步減小，并將隨人均GDP的增加達(dá)到峰值。之后，按照倒“U”形曲線的右半側(cè)判斷，未來城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量將隨人均GDP的增加逐漸減少，即在理論上可通過經(jīng)濟(jì)增長加強(qiáng)對城鎮(zhèn)居民生活廢污水處理的相關(guān)投入，進(jìn)而為水環(huán)境保護(hù)提供更好的支持[2]。

圖 2 城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均 GDP的二次回歸曲線

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

2001—2018年，陜西省廢水排放總量整體上小幅波動增長，工業(yè)廢水排放量呈先降后升的變化趨勢，城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量持續(xù)上升但增長緩慢。從工業(yè)廢水排放量和城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的關(guān)系曲線模型分別得出，研究期內(nèi)陜西省工業(yè)廢水排放量與其人均GDP的關(guān)系曲線呈正“U”形，并非傳統(tǒng)的倒“U”形環(huán)境庫茨涅茲曲線；城鎮(zhèn)居民生活廢污水排放量與人均GDP的關(guān)系曲線呈倒“U”形，與傳統(tǒng)的倒“U”形環(huán)境庫茨涅茲曲線相符。分階段看，在2015年前，陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展中工業(yè)的發(fā)展相對較慢，工業(yè)廢水排放量并未隨人均GDP的增加而增加；此后，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水排放量與人均GDP呈現(xiàn)相同的增長趨勢。城鎮(zhèn)生活廢污水排放量則在研究期內(nèi)持續(xù)隨人均GDP的增加而增加。綜合看，研究期內(nèi)陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展增大了對水環(huán)境的壓力，水污染狀況隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展而加劇。與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的省份[7]相比，陜西省仍處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的調(diào)整和轉(zhuǎn)型時期，尚未進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動環(huán)境治理，為環(huán)境治理提供更多經(jīng)濟(jì)支持的階段。

水環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)發(fā)展受各種因素影響，單一的水環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)可能對構(gòu)建的環(huán)境庫茲涅茨曲線模型造成影響[8]。本研究由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的有限性，對水環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r之間關(guān)系的分析存在一定局限性。今后需結(jié)合多種因素，利用更多不同層面的水環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入和系統(tǒng)的分析。

3.2 建議

1) 摒棄“污染在先，治理在后”的傳統(tǒng)觀念，加強(qiáng)生態(tài)文明法制建設(shè)。完善管理系統(tǒng)以及環(huán)境立法，發(fā)揮制度優(yōu)勢，制定相應(yīng)的獎懲機(jī)制及水污染防治政策，并健全各項法律法規(guī)和政策的實(shí)施。同時，將減排環(huán)保任務(wù)下分至各個市縣，對排放超標(biāo)的市縣加征超標(biāo)排污費(fèi)；對超額完成減排任務(wù)的市縣給予獎勵補(bǔ)貼，調(diào)動各地區(qū)的環(huán)保積極性。各地政府要發(fā)揮引領(lǐng)作用，帶領(lǐng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整、升級改造，減少廢水排放。

2) 提高生產(chǎn)工藝，改進(jìn)污水處理技術(shù)[9]。在工業(yè)生產(chǎn)中推進(jìn)生產(chǎn)工藝改善，升級生產(chǎn)線，提高原材料利用率，對具有嚴(yán)重污染性的原材料物盡其用，減少或盡量不使用非必須材料，同時，嚴(yán)格把控生產(chǎn)過程中、過程后的排污情況，提高水資源重復(fù)利用率，不僅可降低生產(chǎn)成本，也可減少污水排放。另外，改進(jìn)污水處理技術(shù)，發(fā)展高效污水處理系統(tǒng)，如對城鎮(zhèn)居民生活廢污水可在傳統(tǒng)的A/O法、SBR法或氧化溝法等水污染處理方法上進(jìn)一步研發(fā)和應(yīng)用更有效的污水處理技術(shù)。

3) 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動低碳發(fā)展。陜西省作為西部大開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)之一，應(yīng)加強(qiáng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實(shí)現(xiàn)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的硬約束，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級[2]，大力發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)[10]，使用可再生新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)煤炭、石油。同時，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行綠色改造，以科技發(fā)展帶動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，形成人與自然和諧共處的健康發(fā)展格局。

4) 加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，提高居民環(huán)保意識。對工業(yè)廢水最主要排放單位的企業(yè)，環(huán)保部門應(yīng)積極引導(dǎo)企業(yè)建立綠色環(huán)保企業(yè)文化；對于居民，作為城鎮(zhèn)居民生活廢污水的主要產(chǎn)生群體，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)保宣傳，增強(qiáng)居民參與環(huán)保的意識，引導(dǎo)其積極主動參與政府環(huán)保工作的實(shí)施。另外，針對陜西省生態(tài)環(huán)境相對脆弱的現(xiàn)實(shí)，引導(dǎo)居民形成綠色消費(fèi)的意識，自覺進(jìn)行綠色消費(fèi)，踐行低碳生活。