吉林省产业系统生态效率评价

高迎春 韩瑞玲 佟连军

(1．中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012;2．中国科学院研究生院，北京100049)

吉林省产业系统生态效率评价

高迎春1，2韩瑞玲1，2佟连军1

(1．中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012;2．中国科学院研究生院，北京100049)

将环境效率分解为与产业系统运行过程相对应的源头预防效率、清洁生产效率和末端治理效率，从系统整体协同视角构建整合不同过程效率的生态效率度量模型，并以吉林省为案例进行分析，结果表明:①吉林省在推进产业系统生态效率实践中，末端治理仍是优先选择，其次为清洁生产，最后为源头循环，具有清晰的次序性;②不同类型城市在生态效率路径选择方面存在差异，综合型城市侧重于源头循环，而资源型城市更依赖清洁生产和末端治理;③吉林省产业系统生态效率发展水平从2002年的0．40增长到2008年的0．49，增幅为23．59%，产业发展与环境污染处于脱钩状态;④吉林省产业系统生态效率发展质量指数整体水平较高，而且在波动中趋于上升，增幅为7．19%;⑤吉林省产业系统生态效率从2002年的0．35上升到2008年的0．46，增幅为32．48%，产业系统生态效率发展水平对生态效率进步的贡献度为72．64%，未来应重视提升生态效率发展质量。

生态效率;发展水平;发展质量;产业系统;吉林省

产业发展在丰富、提高人类社会物质生活的同时，也对人类赖以生存的生态环境构成了威胁。随着可持续发展战略的逐步深化，产业系统对环境问题的响应也发生了相应的变化，通过不断调整生态对策来寻求对环境压力较小的发展途径。但是环境改善不会毫无附加成本地出现［1］，生态对策选择需要对经济活动的环境影响和相应收益的消长进行权衡判断［2］。生态效率追求以更小的环境投入获得更多的服务产出［3－4］，强调经济效率和生态效益的统一［5］，反映了社会福利增长与生态环境投入的脱钩关系［6］，其数学表达式为经济产出与生态破坏的比值［7］。生态效率是可持续发展分析工具之一［8］，也是可持续发展理论基础之一［9］，已经成为企业［10］、产业［3］、区域［11－12］、产业系统［13－14］等不同尺度上落实可持续发展目标的切入点［15］。尽管生态效率在促进区域可持续发展方面存在一定的不足［16］，但是包括了可持续发展三维空间中的环境和经济两个方面［8］，从技术层面指向产业系统的可持续发展，较适于产业系统的可持续性评价［15］。对经济价值和环境影响的界定是当前生态效率研究的一个热点［12］，关于二者数值的确定仍然没有统一的方法［15］。尽管单一的特定因子较为简单，但是并不具有综合性，因此整合各式各样的因子形成单一指标也就成为必要［17］。诸大建等［18］基于直接物质输入(DMI)和国内过程输出(DPO)构建生态效率指标:资源效率和环境效率。Zhang Yan等［19］从源头循环(减少原生资源的消耗)和末端循环(减少污染物的产生)角度构建了城市物质代谢生态效率的度量模型。李名升等［20］对资源效率和环境效率采用加权整合的方法计算生态效率，并应用于环境压力和经济价值变化的脱钩分析。将生态效率分解为资源效率和环境效率，构建模型进行发展模式的判别，以及脱钩分析等，丰富了生态效率的内涵，增强了指标的分析解释能力，对发现产业系统薄弱环节和优化产业系统运行具有直接意义，可为区域产业系统生态效率研究提供有益借鉴。但是，现有研究还存在指标内涵不明确，生态效率指标整合理论基础薄弱等不足。在认识资源效率与环境效率联系的基础上，本文将环境效率进一步分解为与产业系统运行过程相适应的源头循环效率、清洁生产效率和末端治理效率三个指标，进而从系统整体协同视角构建整合不同过程效率的生态效率度量模型，对吉林省产业发展模式和发展质量进行分析，以期在理论上丰富充实产业生态效率研究，在实践中为区域产业发展调控提供参考。

1 产业系统生态效率模型

1．1 资源效率和环境效率的联系

资源等物质性生产要素在产业过程中实现了经济产出和环境产出的分离，相应的资源效率R和环境效率P可以表示为产品服务价值V与资源投入量M的比值，以及产品服务价值V与污染物产生或排放量N的比值。资源效率和环境效率分别从源头循环(减少原生资源的消耗)和末端循环(减少污染物的产生或排放)的角度表征产业系统的生态效率。

对环境效率进一步分解，可得:P=V/M×M/N=R×M/N，即环境效率可以通过资源效率与单位资源环境产出的乘积表示，也表明在单位资源环境产出不变的条件下，环境效率同样可以获得与资源效率同样的提升幅度。

一般来说，在保证经济增长的前提下，更少量的物质投入必将进一步缓解污染物排放带来的环境压力，物质减量化也是改进环境效率的间接途径，资源效率提高将带动环境效率的改善。资源效率提高不仅可以降低资源负荷，同时还能够削减环境负荷，这也从另一个侧面说明了源头循环的重要性，节约资源的收益会远远超过我们的期望。可见，环境效率的提高快于资源效率具有一定的必然性，环境效率的提高包含了资源效率的进步，二者存在重叠的生态效率部分。在实践中如果不加区别地对比资源效率和环境效率，就会较为规律地出现较高资源效率伴随较高环境效率［13］的分析结论，以及研究案例从传统经济发展模式到末端治理模式，再到循环经济发展模式［19－21］的发展路径判断，从而影响研究的严谨性和科学性。

1．2 环境效率指标分解

从产业过程来看，资源投入、清洁生产、末端治理都是影响污染物最终排放的重要环节，实现产业系统污染物排放最小化的关键是不同生产环节生态效率的协同进步。环境效率可以同时反映资源负荷和环境负荷的变化，通过区分污染产生量和排放量，进一步从源头循环、清洁生产和末端治理三个层面表征区域产业系统生态效率水平，有利于发现进一步改进生态效率的方向，满足产业系统分析和评价的要求。对环境效率进一步分解可得:

P=V/N″=V/M ×M/N'×N'/N″ (1)

式中N'、N″分别表示污染产生量和污染排放量;P、V、M同上。

令 α =V/M，β =M/N'，λ =N'/N″，可得:

P=α×β×λ (2)

式中α为源头循环效率，表示单位资源的经济产出，数值越大，物质减量效果越强;β为清洁生产效率，表示单位污染产生量对应的资源投入大小，数值越大，清洁生产水平越高;λ为末端治理效率，表示单位污染排放量对应的污染产生量大小，数值越大，末端治理效果越好。

1．3 产业系统生态效率模型

直接采用环境效率指标进行产业发展质量评价，虽然可以综合不同生产环节的生态效率信息，但是不能帮助我们深入认识生态效率变化机制，即在环境效率相同的情况下，不能进一步区别各生产环节生态效率对产业系统生态效率的贡献程度。Nieuwlaar等［22］在计算不同环保项目投入组合对环境改善的边际效益时发现，投资100万欧元，可以实现80%的环境效益，而其余20%的环境效益则需要成倍的资金投入。前端生产环节的生态效率将直接影响下一环节削减污染的压力，次级环节虽然可以同样减少环境影响，但是需要高于上级环节更大的成本。不同生产环节提高生态效率表现出一定的优先次序，即源头循环优于清洁生产，而清洁生产又优于末端治理。尽管不同生产环节降低环境影响存在成本差异，但是单一环节也不能完全实现环境目标。源头循环、清洁生产和末端治理既存在相互联系，又具有一定的独立性，各生产环节也可以独立发挥改善产业系统生态效率的积极作用，三者之间相互补充，协同发展，共同构成促进产业系统生态效率提高的完整链条。因此，区域产业系统生态效率的度量可以从生态效率发展质量和发展水平两个方面来构建。

区域产业系统生态效率主要由源头循环、清洁生产和末端治理三个生产环节的生态效率α、β和λ来决定。由于存在量纲差异，α、β和λ不能直接进入区域产业系统生态效率度量模型。为了使不同生产环节生态效率具有可比性，选用计算值与相应生产环节生态效率最大值比值的方法对原始值进行标准化，表示各生产环节生态效率实际水平达到最优效率水平的程度。数学表达式如下:

式 3、4、5 中，α'i、β'i、λ'i分别为 αi、βi、λi的标准化值;αi、βi、λi分别为i研究单元在源头循环、清洁生产和末端治理生产环节的生态效率原始值;i为研究单元序号;n为研究单元总数。由 αi＞0、βi＞0、λi＞0 可知 α'i、β'i、λ'i的取值范围为(0，1］。

区域产业系统生态效率发展水平主要从不同生产环节降低环境影响的独立性方面反映源头循环效率、清洁生产效率和末端治理效率的总体发展水平。这里采用算术平均值的方法表示，数学表达式为:

式中，Li为i研究单元产业系统生态效率发展水平为i研究单元 α'i、β'i、λ'i三者的算术平均值。Li越大说明产业系统生态效率发展水平越高，产业运行带来的环境影响越小。

对于区域产业系统生态效率发展质量的关注主要集中在不同生产环节生态效率优先次序和相互联系方面，侧重于α'i、β'i、λ'i之间协调性的鉴别，反映从传统发展模式到循环经济发展模式最优发展路径的接近程度。借用数理统计中的变异系数原理，同时考虑α'i、β'i、λ'i之间的集中性与离散性，采用综合值来判定评价指标之间的统计特征［24］，衡量产业系统生态效率的发展质量，具体函数模型［23］如下:

式中，Qi为i研究单元产业系统生态效率发展质量;Si为i研究单元 α'i、β'i、λ'i三者的标准差同上。变异系数(即 Si与的比值)越大表示数据的差异性大于相似性的程度越强，说明 α'i、β'i、λ'i三者的协调性越差，产业系统生态效率发展质量越低。反之，变异系数越小，Qi值越大，表示产业系统生态效率发展质量越高，而Qi为1时，表示系统发展质量最高。

区域产业系统生态效率度量模型可以最终表示为:

式中，ISEE表示区域产业系统生态效率。Li为生态效率发展水平，Qi为生态效率发展质量。

2 结果分析

采用工业生产总值(2002年不变价)表示产业系统的经济产出，以能源消费量表示产业系统运行带来的资源负荷，选用工业二氧化硫、工业烟尘、工业粉尘、工业废水中化学需氧量四类污染物的环境影响表征产业系统运行带来的环境负荷，以吉林省全省和九个市州为研究单元，对2002－2008年吉林省产业系统生态效率的变化进行分析。不同污染物环境影响总量通过排污费计算方法取得，具体参考我国《排污费征收标准管理办法》附件《排污费征收标准及计算方法》制定的折算系数和当量收费标准，分项计算四类污染物污染当量数，并按照各类污染物当量收费标准换算为排污费后再加和汇总。而污染物产生量采用加和污染物去除量和排放量的方法来测算。基础数据来源于相应年份的《吉林统计年鉴》。

表1 产业系统生态效率及其构成Tab．1 Industrial eco-efficiency and its components

根据整理后的数据计算环境效率，并进行分解，标准化后得到不同生产环节效率指数和环境效率指数。将不同生产环节效率指数代入产业系统生态效率度量模型可得吉林省产业系统生态效率指数(见表1)。

2．1 不同生产环节生态效率分析

除2004－2005年外，吉林省环境效率在研究期内其他时段呈持续增长趋势，但是源头循环效率、清洁生产效率和末端治理效率之间表现出较大差异，而且在变化幅度和波动趋势等方面与环境效率也有着较大差别，从多方面进一步显化了环境效率变化的影响因子。具体来说，源头循环效率指数波动幅度较小，表现较为平稳，而清洁生产效率指数和末端治理效率指数变化较大，规律性较差，在生产实践中具有更强的活力。对比各指数大小可以发现，历年源头循环效率指数都要小于其他二者，清洁生产效率指数在2004－2007年期间大于末端治理效率指数，投资拉动战略下产业快速扩张过程中末端治理具有一定的滞后性，而其余年份低于后者，也说明吉林省在推进产业系统生态效率实践中，末端治理仍是优先选择，其次为清洁生产，最后为源头循环，具有清晰的次序性。

图1 不同生产环节生态效率变异系数对比Fig．1 The coefficient of variation of different efficiency indicators

进一步计算各市州在时间方向上的变异系数(见图1)，发现区域内资源型城市，即白山市、松原市和辽源市在清洁生产效率和末端治理效率指标上的变异系数都较高，而区域内综合型城市，如长春市、白城市、延边州，在源头循环效率指标上的变异系数分值较为突出，说明不同类型城市的发展路径选择存在较大差异，综合型城市倾向于提高资源要素生产率使经济变“轻”，资源型城市受自身产业结构的限制更侧重于污染产排环节使经济变“清”。可见，区域产业系统可持续发展要根据自身优势选择适合产业特点的生态效率推进组合模式，刻意追求从传统经济发展模式直接跃进到循环经济发展模式是片面的。

2．2 生态效率发展水平分析

产业系统生态效率发展水平反映了区域产业发展过程中不同生产环节环境影响的总体水平，有助于判断产业发展在建设资源节约型和环境友好型社会中的积极作用。由表1可知，2002－2008年吉林省产业系统生态效率发展水平表现出与环境效率一致的变化轨迹，即除2004－2005年外，其余时段呈稳定增长态势，产业系统生态效率发展水平从2002年的0．40增长到2008年的0．49，增幅为23．59%，产业发展与环境污染处于脱钩状态。

从空间分异来看，研究期间吉林省各市州产业系统生态效率发展水平波动幅度存在较大差异，增长幅度较大的地区波动幅度较小，如白城市呈线性增长，而松原市为“峰—谷—峰—谷”变化，其他地区波动幅度介于二者之间。

2．3 生态效率发展质量分析

由表1可知，研究期内吉林省产业系统生态效率发展质量整体水平较高，而且在波动中趋于上升，增幅为7．19%，指标分值和增幅都普遍高于各市州水平，说明受产业结构、技术、规模等方面发展不均衡的影响，区域整体在各地区的非线性相互作用下涌现出新的特征，从侧面反映了产业系统生态效率发展质量指标的空间尺度特征。对比之下，吉林省各市州产业系统生态效率发展质量指数离散程度较大，而且除白山市外其他地区增幅均小于全省水平，白城市、长春市、吉林市和辽源市均出现不同程度的负增长，缩减环境负荷相对成本呈上升态势，也说明各地区在面对发展机遇平衡经济和环境过程中的环境滞后性，区域发展表现出较强的“经济发展型”特征。

2．4 产业系统生态效率分析

由表1可知，吉林省产业系统生态效率从2002年的0．35 上升到2008 年的0．46，增幅为 32．48%，呈现稳步上升态势，产业发展可持续性进一步增强。其中，生态效率发展水平提高了23．59%，对生态效率进步的贡献度为72．64%，生态效率发展质量上升了 7．19%，贡献度为22．14%，二者的协同贡献度为5．22%。可见，吉林省产业系统生态效率进步仍然为生态效率发展水平驱动型，在未来发展实践中应重视生态效率发展质量的提升，以实现产业的更快更好发展。从地区差异来看，吉林省各市州产业系统生态效率发展并不平衡。以九个市州为样本对产业系统生态效率变化趋势进行聚类发现，长春市为一类，吉林市和松原市为一类，其余地区可归为一类，各地区在生态效率水平和变化趋势等方面都存在较大差异。

3 结论

(1)吉林省在推进产业系统生态效率实践中，源头循环效率指数波动幅度较小，而清洁生产效率指数和末端治理效率指数变化较大，在生产实践中具有更强的活力，末端治理仍是优先选择，其次为清洁生产，最后为源头循环，具有清晰的次序性。

(2)吉林省不同类型城市在发展路径选择方面存在差异，综合型城市侧重于源头循环，而资源型城市更依赖清洁生产和末端治理，各地区在实现环境目标过程中更倾向于在自身优势领域寻求突破。

(3)产业系统生态效率发展水平指标反映了区域产业发展过程中不同生产环节环境影响的总体水平。吉林省产业系统生态效率发展水平从2002年的0．40增长到2008年的0．49，增幅为23．59%，产业发展与环境污染处于脱钩状态。

(4)产业系统生态效率发展质量指标反映了不同生产环节生态效率组合模式在实现环境目标方面的相对成本差异。研究期内吉林省产业系统生态效率发展质量指数整体水平较高，而且在波动中趋于上升，增幅为7．19% 。

(5)6年间吉林省产业系统生态效率呈稳步上升态势，增幅为32．48%，产业系统生态效率发展水平对生态效率进步的贡献度为72．64%，生态效率进步仍然为生态效率发展水平驱动型，未来发展中应重视对生态效率发展质量的提升。

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Evaluation of Industrial Eco-efficiency in Jilin Province

GAO Ying-chun1，2HAN Rui-ling1，2TONG Lian-jun1
(1．Northeast Institute of Geography and Agroecology，Chinese Academy of Sciences，Changchun Jilin 130012，China;2．Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China)

Environmental efficiency index was decomposed into three components including source prevention efficiency，clean production efficiency and end-of-pipe treatment efficiency to indicate eco-efficiency in different industrial production stages，and a model of industrial system eco-efficiency was proposed through integrating the quantity and quality aspects of environmental performance in the production process，which was applied to calculate the industrial system eco-efficiency in Jilin Province．The results are as follows:①End-of-pipe treatment was preferential，followed by and clean production and source prevention in realizing industrial environmental goals in Jilin Province from 2002 to 2008．②Different cities took different preferential choices to prevent environmental deterioration in Jilin Province．Comprehensive cities，such as Changchun City and Baicheng City，preferred to source prevention more than others，while resource-based cities including Songyuan City，Baishan City and Liaoyuan City mainly depended on clean production and end-of-pipe treatment．③The development level of industrial eco-efficiency increased from 0．40 in 2002 to 0．49 in 2008，showing a decoupling relationship between industrial development and environmental deterioration．And the development quality of industrial eco-efficiency also showed an ascending tendency with relatively high scores，indicating the environmental treatment cost was decreasing．④Industrial eco-efficiency improved steadily from 0．35 in 2002 to 0．46 in 2008，increased by 32．48%;a contribution of 72．64%was made by the development level，so the development quality should be strengthened further to realize a quicker and better development in regional industry．

eco-efficiency;development level;development quality;industrial system;Jilin Province

X22

A

1002－2104(2011)11－0106－06

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.11．018

2011－05－16

高迎春，博士生，主要研究方向为资源环境与区域发展。

佟连军，研究员，博导，主要研究方向为环境与发展。

国家自然科学基金项目(编号:41071086);中国科学院知识创新工程重要方向项目(编号:kzcx2－yw－342－2)。

(编辑:刘呈庆)