济南市经济发展与环境空气污染水平关系研究

杜亚鲁，刘泽常，郝长瑞，韩道汶

(1.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东 济南 250101;2.济南市环境保护科学研究院，山东 济南 250101)

0 引言

社会经济发展过程，必然要求物质及能源的消耗[1]，同时产生废弃物排入环境中，当污染物超过环境容量后，其造成的环境污染又反过来制约社会经济的发展[2]。据此，Grossman[3]和 Theodore[4]等提出区域人均收人水平与污染物排放量之间存在着一种倒“U”型关系的假说，即库兹涅茨环境曲线(EKC，environmental Kuznets curve)。大量研究表明，库兹涅茨环境曲线普遍适用于发达国家和新兴工业化经济体，美国、日本、西欧、“亚洲四小龙”的经济发展经验均符合库兹涅茨环境曲线的变化特征[5－6]。研究表明发达国家一般是在人均GDP达到8000～10000(美国10000)美元时出现“拐点”，后发达国家(“亚洲四小龙”等)则在人均GDP达到3000～5000美元时出现“拐点”。我国作为一个发展中国家，在经济发展过程中，经济发展与环境污染程度之间的关系也遵循环境库兹涅茨曲线原理。研究结果表明，我国环境库兹涅茨曲线的拐点出现时间较后发达国家更为提前了，如广东在人均GDP约为1703美元时污染排放总量即出现下降的趋势。

本文以济南市为研究载体，借助库兹涅茨环境曲线对济南市2001—2010年经济、能源、大气污染物排放量相关数据进行了分析，探讨了济南市过去十年经济发展、能源消费与改善大气环境之间的内在关系，并提出了协调经济发展、能源消费和改善大气环境之间关系的建议。

1 基于环境库兹涅茨曲线模型的相关数据分析

2000～2010年间济南市经济发展迅速，期间产业结构优化效果显著，总体上呈现第一、二产业比重减少，第三产业比重增加的趋势。济南市能源消费总量从2001年至2009年增幅为121.9%，期间能源消费结构优化发展明显，化石能源比例有所减小，其他能源比例逐渐增大，煤炭消费量增速放缓。

1.1 济南市经济发展与空气污染水平相关性分析

以济南市人均GDP数据代表经济发展水平，空气污染水平包括二氧化硫、氮氧化物、PM10三项浓度指标，为了探索污染物来源与经济发展水平的直接关系并且保证数据的真实可靠，本文选取工业粉尘排放量、工业烟尘排放量和工业二氧化硫排放量三项指标反映济南市空气质量，见表1。

数据显示:济南市人均GDP基本呈平稳递增趋势，增幅较大，2009年达到50219元;工业粉尘排放量浮动较大，基本呈先下降后上升趋势;工业烟尘排放量呈先上升后下降趋势，在2005年达到最高值24691.2t，“十一五”期间逐年下降，2009 年排放量为20146.00t，比2005 年减排18.4%;工业二氧化硫排放量也呈现出先上升后下降的趋势，在2005年达到最大值 90112.70t，2009 年排放量为 65944.00t，比2005年减排26.8%。

表1 济南市经济与空气污染水平数据

图1～3分别为工业二氧化硫排放量、工业烟尘排放量、工业粉尘排放量和人均GDP之间关系折线图及趋势线图。通过Origin软件对济南市人均GDP和工业二氧化硫、工业烟尘排放量、工业粉尘排放量分别进行拟合，结果见表2。

图1 济南市工业二氧化硫排放量与人均GDP关系

图2 济南市工业烟尘排放量与人均GDP关系

图3 济南市工业粉尘排放量与人均GDP关系

表2 曲线分析结果

1.2 济南市能源消费与空气污染水平相关性分析

济南市是典型的化石能源依赖型城市，虽然近年来煤炭消费量占能源消费总量的比重逐年下降，煤炭消费仍然是能源消费的主体，且煤炭消耗对二氧化硫、烟尘排放量贡献较大。因此本文借助库兹涅茨环境曲线的模式，对济南市煤炭消费总量及煤炭消费造成的相关大气污染物排放量进行分析，作为济南市库兹涅茨环境曲线的扩展形式。选取2001—2009年济南市煤炭消费总量为能源指标，选取二氧化硫、烟尘排放总量为空气污染物指标，对济南市煤炭消费量与主要空气污染物排放量的关系进行分析。数据见表3。

表3 济南市煤炭消费及相关污染物排放量数据

数据显示，济南市煤炭消费总量基本呈平稳递增趋势，近几年增幅有所减小，2009年煤炭消耗量为1703.49万t;二氧化硫排放总量和烟尘排放总量均呈现先上升后下降的趋势，两个指标均在2005年达到峰值，“十一五”期间逐渐好转。

图4 济南市二氧化硫排放总量与煤炭消费总量关系

图5 济南市烟尘排放量与煤炭消耗量关系

图4、图5分别为通过Origin软件做出的济南市二氧化硫排放总量、烟尘排放总量和煤炭消费总量之间关系及趋势线图。分析结果见表4

表4 曲线分析结果

2 结果与讨论

研究表明，在工业化进程中，尤其是在发展中国家未达到高度工业化的阶段，经济增长与环境污染水平之间的关系可能呈现多种形式。本文参照西方学者在研究相关问题时采用的环境经济计量模型建立了以下三次方的非线性计量模型，来反映环境曲线的多种变化形式，然后进行分析。

三次非线性函数模型:

式中:Ei代表环境污染水平;Y表相关因子水平;ε代表误差项;α代表常数项;β代表解释变量系数。根据β的不同可得到不同趋势:

(1) β1＞ 0，β2=0，β3=0，表示随着经济的增长，环境质量急剧下降;

(2) β1＜0，β2=0，β3=0，表示经济增长水平与环境质量状况是相互促进的和谐关系，随着经济增长，环境质量得到相应改善;

(3) β1＜0，β2＞0，β3=0，表示经济增长水平与环境质量状况之间存在着“U”型关系，是与环境库茨涅兹曲线完全相反的趋势;

(4) β1＞0，β2＜0，β3=0，表示经济增长水平与环境质量状况之间存在着倒“U”型关系，是典型的环境库茨涅兹曲线，当经济发展到一定程度以后，经济增长将有助于环境质量的改善;

(5) β1＞0，β2＜0，β3＞0，表示经济增长水平与环境质量状况之间的关系为“N”型，在经济增长的前一段时期与倒“U”型关系相似，随着经济进一步发展，环境质量随经济增长而恶化;

(6) β1＜0，β2＞0，β3＜0，表示经济增长水平与环境质量状况之间的关系为倒“N”型，在经济增长的前期，环境质量得到改善，但经济增长到一定水平时，环境质量恶化，以后环境质量又得到改善;

(7) β1=0，β2=0，β3=0，表示经济增长与环境质量之间没有关系。

实际研究表明，限于我国现阶段的经济发展水平，能够得出完全符合倒“U”型曲线的区域较少，研究结果往往呈现多种形式。借助此模型对济南市工业二氧化硫排放量与人均GDP(E1)、工业烟尘排放量与人均GDP(E2)、二氧化硫排放量与煤炭消费量(E4)、烟尘排放量与煤炭消费量(E5)关系趋势线分别进行分析，结果见表5。

表5 模型分析

经分析知以上四种关系模型的Ei曲线均呈现倒“N”型趋势:E1、E2表明在济南市经济增长的早期，工业二氧化硫排放量和工业烟尘排放量呈现先降低，经济增长到一定程度时，又会逐步升高，达到峰值后又逐渐降低的趋势;E4、E5随着济南市煤炭消费总量的不断增大，二氧化硫排放量和烟尘排放量也呈现先降低，煤炭消费量增长到一定程度时，又会逐步升高，达到峰值后又逐渐降低的趋势。

由济南市库兹涅茨曲线可知:选取的济南市大气污染物排放拐点出现在人均GDP为4000美元左右，这与后发达国家人均GDP3000～5000美元时出现拐点很接近。在2005年人均GDP达到31095元人民币(3887美元)时污染物排放量开始下降，工业二氧化硫的峰值为90112.70t，工业烟尘的峰值为24691.02t。这与济南市“十一五”期间节能减排力度和环保投入是密不可分的。

通过分析济南市煤炭消费总量和二氧化硫排放总量、烟尘排放总量的关系得出:2005年济南市煤炭消费总量达到1400.40万t后，二氧化硫排放量和烟尘排放量均出现拐点，分别为108247.70t和3317.02t。“十一五”期间济南市加大空气质量治理力度。通过淘汰落后产能、关停小火电厂、加大脱硫除尘力度及提高集中供热普及率等措施，虽然煤炭消费量继续增长，但二氧化硫和烟尘排放量等空气污染物指标开始下降并趋于稳定。

3 结论

通过对济南市环境库兹涅茨曲线及其扩展形式的分析，为了协调今后济南市经济发展、能源消费与大气环境之间的关系，得出以下四点结论:

(1)借助此模型对济南市工业二氧化硫排放量与人均 GDP(E1)、工业烟尘排放量与人均 GDP(E2)、二氧化硫排放量与煤炭消费量(E4)、烟尘排放量与煤炭消费量(E5)关系分析，显示以上四种关系模型的Ei曲线均呈现倒“N”型趋势。

(2)济南市环境库兹涅茨曲线及其扩展形式的研究分析表明:济南市已经度过了随着经济的高速发展空气环境不断恶化的库兹涅茨环境曲线的初期阶段，在2005年左右大气污染物排放量达到峰值后，逐步开始下降。

(3)今后经济发展过程中应着力改变经济发展模式，加大节能减排力度。虽然2001—2010年济南市库兹涅茨环境曲线表明济南市在经济发展过程中已经度过了大气污染物排放量峰值点，并呈持续下降趋势，但并不意味着济南市已经度过了工业化初期阶段。只能说明在最近10年经济发展过程中，济南市大气污染物排放得到一定的控制，在一定程度上改变了过去粗放型经济增长模式，与进入后工业化阶段的发达国家甚至我国发达地区还有较大差距，在协调经济发展与大气环境之间关系方面还有较大空间。

(4)继续优化产业及工业结构，大力发展第三产业，大力发展高新技术产业，降低传统工业在济南市产业结构中占有的比重。

(5)改进能源消费结构，大力促进新能源利用，降低煤炭等化石能源在能源消费总量中的比重，以风能、太阳能和生物燃料取而代之。

[1]何文晶，李沛，刘雅梅.济南市可再生能源建筑应用规划研究[J].山东建筑大学学报，2011，26(3):251 －254.

[2]王西琴，李芬.天津市经济增长与环境污染水平关系[J].地理研究，2005，24(5):834 －842.

[3]GROSSMAN G M，KRUEGER A B.Environmental impacts of North American free trade agreement，the US-Mexico free trade agreement[M].P Garber Cambridge，MA:MITPress，1993.

[4]THEODORE P A.Empirical tests and policy analysis of environmental degradation at different stages of economic development，ILO[M].Geneva:Technology and Employment Programme，1993.

[5]李红莉，王艳，葛虎.山东省库兹涅茨曲线的检验与分析[J].环境科学研究，2008，21(4):210 －214.

[6]王宜虎，崔旭，陈雯.南京市经济发展与环境污染关系的实证研究[J].长江流域资源与环境，2006，15(2):142 －146.

[7]舒海静，李永安，李绍济，等.济南地区太阳能风能发电潜力分析与实施方案[J].制冷与空调，2010，24(8):20－23.