污染物排放效率与制造业发展选择:杭州实证

闫兰玲 唐 伟 徐海岚 郑思伟 卢 滨 谷 雨

(杭州市环境保护科学研究院,浙江 杭州 300014)

近年来,国家越来越重视“节能减排”,制造业发展面临着新的挑战和冲突,如果沿袭原有的发展方式,资源环境难以支撑经济的快速发展。产业的发展状况,既是社会发展水平的标志,也是社会经济发展的决定性因素。产业转型发展要从低附加值转向高附加值,从高能耗高污染转向低能耗低污染,从粗放型转向集约型。从污染物减排效率优先角度出发,分析城市制造业发展方向选择问题,寻求环境保护优化经济发展的方式,对在“节能减排”背景下我国城市实现产业转型升级有着积极的意义。

一、杭州市产业发展与环境污染现状

改革开放以来,杭州经济快速增长，产业结构发生重大变化,GDP构成中的第一、二、三产业比例,由1978年的22.3∶59.6∶18.1转变为2012年的3.3∶46.5∶50.2,第三产业占比首超50%,拉动GDP增长4.9个百分点,增长贡献率达54.6%。杭州市三次产业结构实现了“二、一、三”到“三、二、一”的转变(见图1)。2012年,全市文化创意、旅游休闲、金融服务、电子商务、信息软件、先进装备制造业、物联网、生物医药、节能环保与新能源等十大产业实现增加值3 511.85亿元,比上年增长13.6%,占全市生产总值的比重由上年的42.9%提高至45.0%。*数据来源于《杭州市统计年鉴》(1995—2002)。

图1 1978—2012杭州市三次产业演进状况

(一)传统行业占比较大,减排压力加重

杭州市工业产业主导地位和生产性功能依旧突出,仍是带动经济增长的主导产业。杭州市工业经济以制造业为主,主要以化学纤维制造业、化学原料和化学制品制造业、橡胶和塑料制造业、黑色金属冶炼和压延加工业、造纸和纸制品业以及纺织业等为主,属于利润率低的劳动密集型产业,而具有一定或较高科技含量的电气机械和器材制造业、通用设备制造业、汽车制造业、通信设备计算机和其他电子设备制造业等行业在经济总量中所占比例不高。全市工业产业发展仍旧在较大程度上依赖造纸和纸制品业、纺织业等传统产业。

15个主导行业总产值占所有重点调查工业总产值的89.76%,*数据来源于《杭州市2012年统计年鉴》。但是可以看出这些主导行业大部分是属于利润较低的劳动密集型产业,而且属于高污染行业。具有一定或较高科技含量而且污染较低的电气机械和器材制造业、通用设备制造业、汽车制造业、通信设备计算机和其他电子设备制造业等行业在经济总量中所占比例不高。随着区域环境承载能力不断趋于极限,如果继续延续低水平、低附加值与高污染发展模式,必将加重杭州市污染减排压力。

(二)传统产业排污强度大，结构性污染严重

在重点调查工业行业中,2012年杭州市大部分传统产业的废水污染物排放强度位于各行业的前列,如造纸和纸制品业、纺织业、化学原料和化学制品业、医药制造业和化学纤维制造业等均属于污染物排放强度比较大的行业,特别是纺织业和造纸行业,其COD排放强度和氨氮排放强度均在各行业前三位。电力热力生产和供应业作为能源转换行业,其二氧化硫和氮氧化物的排放强度居各行业之首,非金属矿物制品业的氮氧化物排放强度紧跟其后,位于行业第二位。杭州市的造纸和纸制品业、纺织业、化学原料和化学制品业以及化学纤维制造业等传统行业的废气污染物排放强度在各行业排名中仍位于前列。

近年来,杭州市深入贯彻落实科学发展观,围绕“打造东方品质之城、建设幸福和谐杭州”、大力打造“美丽杭州”等目标,全市经济、文化、社会以及生态文明建设取得了新的显著成效。2012年全市实现国民生产总值7 803.98亿元,比上年增长9%,高于国家7.8%的水平。但是,杭州市经济的快速发展给环境造成了巨大的压力。未来杭州市产业发展将面临资源和环境的双重压力,若要走出一条具有杭州特色的生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,就必须转变传统的经济发展方式,推进经济结构战略性调整,以环境保护优化经济的健康持续发展。

提高污染物减排效率是促进节能减排和产业结构调整的重要抓手。杭州市要完成“十二五”减排目标,必须大力加快产业转型升级和结构调整,不只单方面注重经济效益,更应关注污染物的排放和可持续发展路径。通过提高污染物排放效率,选择资源环境协调发展的优势产业,促进产业转型升级,最终实现环境保护与经济协调发展。

二、污染物排放效率优先的产业选择

就目前国内学者的研究来看,产业选择主要是根据一些基准、指标来对产业进行综合评价。指标的综合评价已经有了一些成熟的方法,如常规评价法、模糊评价法、灰色关联度法及多元统计方法等。但是选取的指标绝大多数都是重视经济因素,忽视了非经济因素,即使考虑环保优先原则,也仅仅是定性分析较多,特别是在节能减排背景下如何进行制造业选择的研究极少。戴忱(2010)以江苏省常熟市为例,*戴忱:《能效优先角度的城市产业发展选择——以江苏省常熟市为例》,2010年城市发展与规划国际大会论文集,第383-388页。从能效优先的角度建立行业能效优选评价模型,从能源利用效率、对地区经济发展贡献度和能效协调度三个方面对制造业发展潜力进行评价,最终对地区制造业发展方向提出假设，这一研究值得借鉴。

(一)研究方法

本研究以污染减排为基准,通过建立能描述单位污染物排放的经济贡献值指标，在环境污染总量控制和社会生产最大化双重目标下设计新型制造业发展选择方式。在经济学中,衡量投入和产出关系常用的指标是“效率”,如果把环境污染的排放当做一种资源,那么可以建立一种新的效率指标——污染物排放效率。污染物排放效率是年行业总产值与污染物排放当量的比值,可以衡量单位污染物排放量所带来的经济效益。本研究借鉴戴忱的能效优先角度产业选择模型,从污染物排放效率优先角度出发,建立制造业污染物排放效率优选评价模型,从污染物排放效率、对地区经济的贡献度和污染物排放效率协调度三个方面对杭州市制造业发展潜力进行评价,最终对地区制造业发展方向提出建议。

(二)评价模型

借鉴戴忱的能效优先角度产业选择模型,建立杭州市制造业污染物排放效率优先角度评价模型。主要有三个评价指标：污染物排放效率、该制造业对地区经济的贡献度和污染物排放效率协调度,三者均较高的制造业就是从污染物排放效率角度判定的该地区适宜发展的产业。优选公式如下:

Qi=(WXi+JGi+WJXi)/3*式(1)至式(13)根据戴忱:《能效优先角度的城市产业发展选择——以江苏省常熟市为例》新创。

(1)

其中:Qi为某制造行业从污染物排放效率角度的优选分值;WXi为污染物排放效率(亿元/吨污染物排放);JGi为对地区经济的贡献度(%);WJXi为污染物排放效率协调度。

计算时三个分量首先进行归一化处理,计算公式为:

X归一=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

其中:X归一为归一化后的值;X为原始值;Xmin为X系列中的最小值;Xmax为X系列中的最大值。

1.污染物排放效率。通过单位GDP污染物排放量来表示,具体计算时常用其倒数,即单位污染物排放量所产生的GDP来计算。这里选取污染物减排的四个指标:二氧化硫、氮氧化物、COD和氨氮，分别按行业计算。

主要污染物排放效率计算公式为:

WXi=1/4WX(COD)i+1/4WX(NH3-N)i

+1/4WX(SO2)i+1/4WX(NOx)i

(3)

WX(COD)i=VAi÷WP(COD)i

(4)

WX(NH3-N)i=VAi÷WP(NH3-N)i

(5)

WX(SO2)i=VAi÷WP(SO2)i

(6)

WX(NOx)i=VAi÷WP(NOx)i

(7)

其中：WXi为某制造业行业的污染物排放效率(亿元/吨废水污染物排放量);VAi为行业生产总值(亿元);WX(COD)i为COD排放效率(亿元/吨);WX(NH3-N)i为氨氮排放效率(亿元/吨);WX(SO2)i为SO2排放效率(亿元/吨);WX(NOx)i为NOx排放效率(亿元/吨);WP(COD)i为COD排放量(吨)，WP(NH3-N)i为氨氮排放量(吨);WP(SO2)i为SO2排放量(吨);WP(NOx)i为NOx排放量(吨)。

2.对地区经济发展的贡献度。通过对某制造业行业生产总值占制造业行业生产总值的比例来表示。计算公式为:

JGi=VAi÷VA总×100

(8)

JGi为某制造业行业对地区经济的贡献度(%);VAi为某制造业行业的生产总值(亿元);VA总为该地区总的制造业生产总值(亿元)。

3.污染物排放效率协调度。通常通过某制造业行业生产总值占整个制造业行业生产总值比重和其污染物排放量占整个制造业行业总污染物排放量比重之比来表示。

主要污染物排放效率协调度计算公式为:

WJXi=1/4WJX(COD)i+1/4WJX(NH3-N)i

+1/4WJX(SO2)i+1/4WJX(NOx)i

(9)

WJX(COD)i=JGi÷WG(COD)i

(10)

WJX(NH3-N)i=JGi÷WG(NH3-N)i

(11)

WJX(SO2)i=JGi÷WG(SO2)i

(12)

WJX(NOx)i=JGi÷WG(NOx)i

(13)

其中，WJXi为主要污染物排放效率协调度;WJX(COD)i为COD排放效率协调度;WJX(NH3-N)i为氨氮排放效率协调度;WJX(SO2)i为二氧化硫排放效率协调度;WJX(NOx)i为氮氧化物排放效率协调度;JGi为对地区经济的贡献度;WG(COD)i为某制造业行业COD排放量占整个制造业COD排放量的比重;WG(NH3-N)i为某制造业行业氨氮排放量占整个制造业行业氨氮排放量的比重。WG(SO2)i为某制造业行业二氧化硫排放量占整个制造业行业二氧化硫排放量的比重;WG(NOx)i为某制造业行业氮氧化物排放量占整个制造业行业氮氧化物排放量的比重。

三、杭州市制造业发展选择实证

结合杭州市能源转换行业的必要性、各行业产值占杭州市整个工业行业总产值比重大小、污染物排放多少以及杭州市环统数据的可获得性,选择杭州24大类工业行业(扣除黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业、非金属矿采选业、烟草制品业、纺织服装服饰业、家具制造业、印刷和记录媒介复制业、其他制造业、废弃资源综合利用业、电力、热力生产和供应业),计算从污染物排放效率优先角度的各行业综合发展潜力得分。主要包括纺织业、造纸和纸制品业、化学原料和化学制品制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业、塑料制品业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼和压延加工业、通用设备制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械和器材制造业、通信设备、计算机和其他电子设备制造业等24个制造行业。计算从污染物排放效率优先角度的各行业综合发展潜力得分,如表1所示。

表1 24大类制造业行业污染物排放效率优先角度的发展潜力得分表*表1数据源于《杭州市2012年环境统计年鉴》,经作者整理而得。

1.制造业主要污染物排放效率。24大类制造业行业中,铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业,仪器仪表制造业,汽车制造业,电气机械和器材制造业,石油加工、炼焦和核燃料加工业污染物排放效率较大,分别为22.590亿元/吨、21.173亿元/吨、20.632亿元/吨、19.379亿元/吨、14.924亿元/吨。纺织业,造纸和纸制品业,化学原料和化学制品制造业,医药制造业,农副食品加工业污染物排放效率很小,分别为0.197亿元/吨、0.201亿元/吨、1亿元/吨、1.022亿元/吨、1.05亿元/吨。另外，橡胶和塑料制品业,有色金属冶炼和压延加工业，皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,酒、饮料和精制茶制造业,黑色金属冶炼和压延加工业污染物排放效率也较小,分别为3.923亿元/吨、3.663亿元/吨、3.207亿元/吨、2.953亿元/吨、2.455亿元/吨(见图2)。

图2 24大类制造业行业污染物排放效率分布图

从污染物排放效率的角度分析,杭州市对纺织业,造纸和纸制品业,化学原料和化学制品制造业,医药制造业,农副食品加工业,橡胶和塑料制品业,有色金属冶炼和压延加工业，皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,酒、饮料和精制茶制造业,黑色金属冶炼和压延加工业等污染物排放效率较小的行业,应加快升级改造,推行清洁生产和循环发展;鼓励发展铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业,仪器仪表制造业,汽车制造业,电气机械和器材制造业等污染物排放效率高的制造业。

2.制造业对地区经济发展的贡献度。24个

制造业行业中,化学原料和化学品制品制造业,化学纤维制造业,橡胶和塑料制品业,纺织业,黑色金属冶炼和压延加工业对地区经济贡献度较大,五个行业对地区经济贡献度占24个行业的48.15%。仪器仪表制造业,木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业,文教、工美、体育和娱乐用品制造业,皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,石油加工、炼焦和核燃料加工业对地区经济贡献度很小,五个行业对地区经济贡献度占24个行业的3.01%。另外,造纸和纸制品业、电气机械和器材制造业、通用设备制造业、金属制品业以及汽车制造业等行业对地区经济贡献度占中等比重(见图3)。

图3 24大类制造业行业对地区经济贡献度分布图

从对地区经济贡献度角度分析,对杭州经济发展起到重大贡献的行业主要有:化学原料和化学品制品制造业、化学纤维制造业、橡胶和塑料制品业、纺织业、黑色金属冶炼和压延加工业,这些行业是杭州的支柱产业。经济贡献度较小的行业有:仪器仪表制造业,木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业,文教、工美、体育和娱乐用品制造业,皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,石油加工、炼焦和核燃料加工业。

3.主要污染物排放效率协调度。某行业工业总产值占总的行业总产值比重，大于该行业污染物排放量占总的行业污染物排放量比重,就说明该行业的污染物排放效率是协调的,前者大于后者越多说明协调度越高。杭州市仪器仪表制造业,电气机械和器材制造业,铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业,汽车制造业,通用设备制造业的污染物排放效率协调度明显高于其他行业;而木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业,食品制造业,皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,医药制造业,农副食品加工业的污染物排放效率协调度明显较小,协调度较差(见图4)。

图4 24大类制造业行业污染物排放效率协调度分布

4.杭州市重点调查工业产业综合发展潜力及选择。综合以上三个评价指标,得出杭州市24大类制造业行业从污染物排放效率优先角度的发展潜力得分。由图5可知,污染物排放效率综合发展潜力积分排名前五位的行业为:仪器仪表制造业,电气机械和器材制造业,铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业,汽车制造业以及通用设备制造业,从污染物排放效率优先角度来看,这些行业是杭州未来应该鼓励发展的行业。

图5 24大类制造业行业污染物排放效率优先角度的综合发展潜力得分分布

排名后五位的行业为:木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业,食品制造业,皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,医药制造业以及农副食品加工业,从污染物排放效率优先角度看,这些行业是杭州未来应该限制发展的行业。

排名处于中间的行业为:化学原料和化学制品制造业、化学纤维制造业、纺织业以及造纸和纸制品业,结合杭州实际,这些行业大多处于饮用水源上游,对饮用水安全造成较大的隐患,且这些行业整体生产工艺及附加值不高,是杭州未来需要加快淘汰改造、提升工艺水平、推进产业集聚、调整产品结构的行业。