中国城市资源环境基尼系数研究

徐道炜,刘金福，洪 伟

（1.福建农林大学 林学院；2福建省高校生态与资源统计重点实验室，福州350002）

0 引言

经济、能源、环境三者相互联系相互制约，经济发展需要能源提供动力支持，能源消耗造成环境污染，环境污染制约经济的发展，造成经济增长的不可持续性。目前，国内已对污染物排放实施总量控制，研究污染物总量分配的公平性受到广泛关注[1-3]。范金等[4]以污染比重为横坐标，居民收入比重为纵坐标建立了环境洛伦兹曲线，构建了环境基尼系数。王金南等[5]以“排放相同比例污染物需要贡献相同比例GDP”为假设条件，将基尼系数引入到资源消耗和污染排放与经济贡献公平性中，构建基于GDP的资源环境基尼系数，提出以绿色贡献系数作为判断不公平因子的依据。张音波[6]等参考王金南构建的资源环境基尼系数，建立广东省资源环境基尼系数评价方法，结果表明：不公平因子主要集中在经济欠发达地区，这些地区需要转变发展模式，实现经济与资源环境协调发展。钟晓青等[7]指出，这种“越富裕越有排污权消耗权”理论与生态容量理论相背离，排放一定比例污染物需要相应比例生态容量来消化其有害影响，构建了基于生态容量的资源环境基尼系数，提出以绿色负担系数作为判断不公平因子依据,结果表明：经济发达城市是主要不公平因子，需要转变经济发展模式，注重经济与环境协调发展。

依据基于GDP的资源环境基尼系数，高GDP地区拥有更多“排污权”或“能源消耗权”的所谓“公平”，实际是对欠发达地区的不公平，不符合经济可持续发展要求，但在衡量区域污染程度与经济发展关系方面具有一定参考和指导意义[7]。完全根据生态容量评估也有些片面，造成限制经济发展，不利于社会生产效率与经济效益提高。本文以中国31个省、自治区、直辖市（不包括台港澳）作为评价对象，选取2009年各地区工业废水、废气、固体废物产生和能源消耗为评价对象，分别构建基于工业GDP和生态容量的资源环境基尼系数评价方法，并将两种方法有机结合综合考察，从“公平和效率”两方面衡量区域环境质量和经济发展关系，对资源消耗和污染物排放更加公平、合理的评价，为全国污染物总量分配提供依据，为衡量各省经济可持续发展提供参考。

1 计算方法

1.1 基尼系数

基尼系数是在洛伦茨曲线基础上提出，也称洛伦茨系数。洛伦茨曲线是将所有对象的收入排列编制组距变量数列，计算各收入组数量占所有对象比重以及每个收入组收入总额占所有收入总额的比重；分别计算两个比重的向上累积比重；以调查对象数量向上累积比重为横坐标，收入向上累积比重为纵坐标作洛伦茨曲线。设洛伦茨曲线和收入分配绝对公平曲线间面积为A，洛伦茨曲线下方面积为B，以A/(A+B)表示收入的不公平程度，该数值称为基尼系数。

基尼系数在0～1取值。基尼系数越大，收入分配越不公平，反之收入分配越平均。一般的，若基尼系数小于0.2，表明收入分配绝对平均；0.2～0.3表示相对平均；0.3～0.4表示较为合理，0.4～0.5表示差距偏大，0.5以上为高度不平均。通常把0.4作为收入分配贫富差距“警戒线”。

1.2 基于工业GDP的资源环境基尼系数

工业生产过程中产生的固体废物、废水、废气等工业垃圾是造成环境污染的最主要来源，假设排放一定比例工业污染物（或消耗一定比例资源）需要贡献相同比例工业GDP，构建基于工业GDP的资源环境基尼系数。

基于工业GDP的资源环境基尼系数反映各个地区工业效益及资源利用率水平差异。如果某个区域工业GDP贡献率低于其工业污染物排放量或资源消耗占全部总量比例，则属于相对低水平工业效益及资源利用率，降低了全国的平均水平，否则是对平均水平的贡献，本文用工业贡献系数（Industry Contribution Coefficient,ICC）作为衡量标准。

工业贡献系数（ICC）＝污染排放量比率（能源消耗比率）/工业GDP贡献率。即：

式中：Pi、Gi分别表示各地区污染物排放量（能源消耗量）与地区工业GDP；P、G分别表示全国污染物排放总量（能源消耗总量）与全国工业GDP。

若ICC＜1，则某地区污染物排放率或能源消耗率小于工业GDP贡献率，表明该地区工业经济效益及资源利用率水平相对较高，体现较高生产力；若GBC＞1，表明某地区污染物排放率或能源消耗率大于工业GDP贡献率，体现较为落后的高污染、高耗能生产力。

1.3 基于生态容量的资源环境基尼系数

生态容量是指环境或生态系统的功能与结构不受难以恢复的破坏或损害，所能消化的最大污染物负荷量。本文用耕地、森林、湿地以及农用地面积近似生态容量，构建基于生态容量的资源环境基尼系数。

基于生态容量的资源环境基尼系数反映了资源消耗和污染排放分配内部公平性。如果某个区域生态容量占有率低于其资源消耗或污染物排放量占全部总量比例，则属于消耗其他区域分配公平性，否则是对其他区域公平性贡献。用绿色负担系数（Green Burden Coefficient,GBC）[7]作为评价依据。

绿色负担系数（GBC）＝污染排放量比率（能源消耗比率）/生态容量占有率。即：

式中：Pi、Gi分别表示各地区污染物排放量（能源消耗量）与地区生态容量；P、G分别表示全国污染物排放总量（能源消耗总量）与全国生态容量。

若GBC＜1，表明某地区污染物排放率小于生态容量占有率，发展相对较公平，体现“协调发展模式”；若GBC＞1，表明某地区污染物排放率大于生态容量占有率，区域生态容量负担消化污染物量大，面临较大环境压力，经济处于不可持续发展状态。

1.4 资源环境基尼系数计算方法

依据基尼系数内涵，按照全国各省、自治区、直辖市（不包括台港澳）污染物排放量（或能源消耗）占全国比重与该地区工业GDP或生态容量占全国比重的比值进行排序，以污染物排放量（或能源消耗）累计比率为纵坐标，以工业GDP或生态容量累计

比率作为横坐标，作资源环境洛伦茨曲线，计算资源环境基尼系数。资源环境基尼系数计算采用估算面积的定积分方法[8]：

式中：G为基尼系数，G(x)为洛伦茨曲线。G(x)可用曲线拟合法近似求得。

2 结果与讨论

2.1 基于工业GDP的资源环境基尼系数与工业贡献系数分析

作中国2009年工业废气排放、工业固废产生、工业废水排放和能源消耗洛伦茨曲线，见图1。运用定积分方法得到四项基于工业GDP的资源环境基尼系数评价指标分别为0.2826、0.4246、0.2316、0.4319。计算得到各地区污染物工业贡献系数，见表1。

图1 污染物排放（能源消耗）洛伦茨曲线

2009年全国工业废气和废水排放资源环境基尼系数分别为0.2826和0.2316，处于比较平均水平。由表1可得废气和废水的工业贡献系数平均值分别为1.2921和1.1577，处于略大于1的水平，表明各地区单位工业GDP所排放的工业废气和废水大致相当。工业固废产生和能源消耗资源环境基尼系数分别为0.4246和0.4319，处于大于0.4的差距偏大状态，其工业贡献系数平均值分别为1.3638和1.9246，表明各地区单位工业GDP所排放的工业固废差异较大，能源利用率差异悬殊。

表1 各地区4项指标工业贡献系数

由表1知，各地区四项指标的平均工业贡献系数相差不大，可分三类。其中，宁夏、西藏为一类，宁夏四项指标的工业贡献系数均大于2，平均值为3.24，表明该地区污染物排放率及能源消耗率大于其工业GDP贡献率，体现较为落后的高污染、高耗能生产力。西藏平均工业贡献系数为3.1，能源工业贡献系数达10.07，表明西藏的能源利用率非常低。其次贵州、山西、云南、青海、新疆、甘肃、内蒙古、广西、河北、陕西、海南、江西、安徽、辽宁、黑龙江、重庆、福建、四川、吉林为一类，这19个地区平均工业贡献系数均在1～3之间，表明这些地区单位工业GDP产生污染物量较大，是造成全国平均工业经济效益较低的主要因子。以上21个地区应该积极引进先进生产力，提高能源利用效率，转变经济增长模式，减少污染物的排放，减少环境压力。湖南、湖北、河南、天津、山东、浙江、江苏、上海、北京、广东归为一类，这10个地区平均工业贡献系数都小于1，表明污染物排放比率或能源消耗率小于工业GDP占有率，这些地区单位工业GDP所产生的污染物或消耗的能源比其他地区相对较低，是先进生产力的代表。

2.2 基于生态容量的资源环境基尼系数与绿色负担系数分析

作中国2009年工业废气排放、工业固废产生、工业废水排放和能源消耗洛伦茨曲线，见图2。运用定积分方法得到四项基于生态容量的资源环境基尼系数评价指标分别为0.4983、0.4523、0.5687、0.3585。计算得到各地区污染物绿色负担系数，见表2。

图2 污染物排放（能源消耗）洛伦茨曲线

2009年全国工业废气排放和工业固废产生资源环境基尼系数分别为0.4983和0.4523，均显著高于0.4的“警戒线”，表明各地区工业废气排放和工业固废产生不公平，不同地区环境压力差异很大；能源消耗的资源环境基尼系数为0.3585，处于比较合理的区间，区域分配比较平均；工业废水排放资源环境基尼系数为0.5687，处于大于0.4的悬殊状态，表明各地区工业废水排放差异巨大，表现出极大区域分配不公平性。

由表2知，各地区绿色负担系数差异较大，可分为4类。其中上海、天津为一类，这两个地区平均绿色负担系数较高，分别为11.56、9.96，两个地区工业废气、工业废水、能源消耗的绿色负担系数都很高，尤其是天津的能源消耗绿色负担系数高达23.10，表明两个地区的生态容量负担污染物量大，环境面临巨大压力。其次北京、江苏、山西、河北、山东、辽宁、宁夏、浙江为一类，这8个地区的平均绿色负担系数在2到4之间，环境压力小于上海、天津这两个城市，但是生态容量压力还是不容小觑，这10个地区是引起不公平的主要因子。河南、重庆、广东、福建、安徽、湖北这6个地区的平均绿色负担系数在1～2之间，说明这些地区污染物排放（或能源消耗）略大于生态容量占有率，环境压力相对较小，也是引起不公平的因子。以上16个地区应该大力扩大生态容量的规模，提高资源利用效率，转变经济增长模式，减少环境压力。陕西、广西、江西、湖南、贵州、四川、吉林、内蒙古、甘肃、新疆、云南、海南、黑龙江、青海、西藏为一类，这15个地区的平均绿色负担系数都小于1，说明这些地区污染物排放（或能源消耗）小于生态容量占有率，是公平性重要贡献因子。

表2 各地区4项指标绿色负担系数

2.3 综合分析

从基于工业GDP的工业贡献系数来看，不公平因子主要集中于中西部经济落后地区，这些地区需转变“高投入、高能耗、高污染、低效益”的不可持续发展模式，提高资源利用率，减少污染排放。从基于生态容量绿色负担系数来看，不公平因子主要集中经济发达地区，而中西部地区整体上仍然是“生态容量大于污染排放量”。看似对立的两个结论其实并不矛盾，分别是基于经济和环境两个角度进行考察。将两个方面割裂开来分析都是片面的，应该从区域环境质量和经济发展的“公平和效率”的全新视角进行分析，才能得出准确的结论。

本文以基于生态容量的平均绿色负担系数为横坐标，以基于工业GDP的平均工业贡献系数为纵坐标，以平均绿色负担系数为1的直线和平均工业贡献系数为1的直线将坐标轴分成四个象限，把31个地区分为四类，见表3。由表1的平均工业贡献系数和表2平均绿色负担系数得到不同地区分类情况，见图3.

表3 综合考察平均工业贡献系数和平均绿色负担系数划分不同地区

图3 中国31个地区分类情况

由图3可知，绝大部分地区都集中在第I、II、IV象限。其中山西、河北、辽宁、宁夏、重庆、福建、安徽这7个地区处于第I象限，这些地区生态容量相对较小，经济效益和能源利用率相对较低，生态容量负担消化的污染物量大，是主要的不公平因子，处于不可持续发展状态。陕西、广西、江西、贵州、四川、吉林、内蒙古、甘肃、新疆、云南、海南、黑龙江、青海、西藏这14个地区处于第II象限，这些地区整体上工业比较落后，污染物排放相对较多，但生态容量较高，污染物排放（或能源消耗）小于生态容量占有率，生态环境压力较小。这些地区应该在保持生态容量的基础上，努力引进先进生产力，提高资源利用率，减少污染物排放，使经济和生态环境能够协调发展。湖南处于第III象限，整体表现为“协调发展模式”，但其平均工业贡献系数为0.92，表明其工业经济效益只是稍高于全国的平均水平，究其原因主要是废水排放率较高，应进一步提高生产力，减少废水等污染物排放。上海、天津、北京、江苏、山东、浙江、河南、广东、湖北这9个地区处于第IV象限，这些地区是中国先进生产力的代表，经济效益和能源利用率相对较高，产生单位经济效益所排放的污染物较少，但污染物总量较大，而且这些地区生态容量较小，面临较大环境压力。

3 结论

2009年基于GDP的全国工业废气和废水排放资源环境基尼系数分别为0.2826和0.2316，处于比较平均区间，各地区产生单位工业GDP所排放的工业废气和工业废水大致相当；工业固废产生和能源消耗资源环境基尼系数分别为0.4246和0.4319，处于大于0.4差距偏大状态，各地区产生单位工业GDP所排放的工业固废差异较大，能源利用率处于差异悬殊状态。

2009年基于生态容量的全国工业废气、固废和废水排放资源环境基尼系数分别为0.4983、0.4523、0.5687，均显著高于0.4的“警戒线”，表明各地区工业废气、废水排放和工业固废产生很不公平，不同地区环境压力差异巨大；能源消耗的资源环境基尼系数为0.3585，处于比较合理的区间，区域分配比较平均。

山西、河北、辽宁、宁夏、重庆、福建、安徽这7个地区和上海、天津、北京、江苏、山东、浙江、河南、广东、湖北这9个地区生态容量都较小，是引起污染物排放不公平的因子，但产生原因不同。山西、河北、辽宁、宁夏、重庆、福建、安徽这7个地区主要是由于生产力落后导致资源利用率较低，产生污染物量大，处于不可持续发展状态，应积极引进先进生产力，节能减排潜力巨大。上海、天津、北京、江苏、山东、浙江、河南、广东、湖北这9个地区工业发达，生产力先进，庞大的工业产生大量污染物，节能减排压力巨大，必须进行产业调整，转变经济增长模式，才能缓解环境面临的巨大压力。

陕西、广西、江西、贵州、四川、吉林、内蒙古、甘肃、新疆、云南、海南、黑龙江、青海、西藏这14个地区是公平性重要贡献因子，主要是依赖其巨大的生态容量，但整体工业比较落后，容易造成局部地区严重污染，应积极引进先进生产力，节能减排潜力巨大。

基于工业GDP和生态容量的资源环境基尼系数评价方法从经济发展和生态环境两个方面为污染物总量控制分配的公平性提供科学依据，能够正确地反映资源消耗和污染物排放与经济、环境之间的关系，为经济的可持续发展提供生态经济学的理论支持。

[1]吴悦颖,李云生,刘伟江.基于公平性的水污染物总量分配评估方法研究[J].环境科学研究,2006,19(2).

[2]刘耀,吴仁海,廖瑞雪.大气污染物总量分配公平性评价研究[J].环境科学与管理,2007,32(9).

[3]王媛,牛志广,王伟.基尼系数法在水污染物总量区域分配中的应用[J].中国人口.资源与环境,2008,18(3).

[4]范金,胡汉辉.环境Kuznets曲线研究及应用[J].数学的实践与认识,2002,32(6).

[5]王金南,逯元堂,周劲松等.基于GDP的中国资源环境基尼系数分析[J].中国环境科学,2006,26(1).

[6]张音波,麦志勤,陈新庚等.广东省城市资源环境基尼系数[J].生态学报,2008,28(2).

[7]钟晓青,张万明,李萌萌.基于生态容量的广东省资源环境基尼系数计算与分析——与张音波等商榷[J].生态学报,2008,28(9).

[8]刘颖,谢萌,丁勇.对基尼系数计算方法的比较与思考[J].统计与决策,2004,(9).