珠三角地区水环境空间分异及其优化对策研究*

刘小玲，甘建文

(华南农业大学公共管理学院，广东广州 510642)

1 引言

改革开放以来，珠三角实现了社会经济的跨越式发展。2013年珠三角地区生产总值达到53 060．48亿元，占广东省经济总量的79．04%。与此同时水环境却遭受了严重的破坏。据《珠江片水资源公报2010》，珠三角地区I～Ⅲ类水河长占比由2004年的50．5%下降到38．7%。在珠江片水资源二级分区中，珠三角片区的水质最差。

改善人类赖以生存的水环境，特别是破解经济发达地区的水污染难题，已经成为各国学者关注的热点议题。国外学者大多以河流流域为研究范围，侧重水环境生化因子量化评估、生物工程管治措施、管理体制等方面的研究［1］。国内学者则主要从定性角度分析水环境的现状、特点、成因，继而给出了相应的对策建议［2-4］。然而对特定区域城市间水环境劣化现状及劣化成因差异的研究成果不多，对导致该区域水质劣化的主要社会经济成因的定量化研究也相对较少。检索到相关的文献有:珠三角地区区域经济水平的水环境影响研究——基于空间回归模型的实证分析［5］;珠江三角洲经济发展对珠江口水环境的影响［6］;广州市经济发展与水环境污染的关系研究［7］;广州经济发展与水环境的关系［8］。

水环境问题与社会经济发展紧密相关［5］，从经济活动影响环境变化的视角挖掘珠三角地区水环境劣化的深层背景有助于该地区从根本上破解水环境治理实践困局。由于珠三角地区九个城市社会经济发展水平和方式不同，由此导致的工农业生产、居民生活污染状况存在地理空间上的差异，并形成一定特征。空间分异是指物体及与其相关的组成要素在地理空间上的分布状态和特征及其形成过程［9］。文章是在整合影响珠三角地区水环境劣化的社会经济因子的基础上，从定量角度来研究水环境在空间上的分布差异特征，从而客观全面地认识珠三角9个城市水环境劣化的现实困境和过程机理，以期获取政策设计所需的现实信息，提高制度设计的科学性和针对性。

2 研究区域概况

2.1 研究区域范围

根据《珠江三角洲地区改革发展规划纲要 (2008～2020)》，珠三角地区是指广东省三水石龙一线以南至滨海的冲积平原地区，水系主要由珠江水系的西江、北江、东江及其支流潭江、绥江、增江等组成，它包括广州市、深圳市、珠海市、东莞市、中山市、佛山市、江门市以及惠州市的市区、惠阳、惠东、博罗和肇庆市的端州区、鼎湖区、四会和高要。

图1 珠江三角洲地区区位图

2.2 研究区域水环境现状

改革开放后特别是近10年来，珠三角水环境的变化受到农业规模化、工业化与城镇化的联动影响，水环境劣化的问题日益突出。2004～2010年，珠三角I类至Ⅲ类水河长占比由原来的50．5%下降到38．7%，且Ⅳ类至劣V类水河长占比由原来的49．5%上升到61．3%。在被评价的2 398m河长中，没有出现I类水质，I类至Ⅲ类水河长占比仅为38．7%;劣V类河长为556m，占比高达23．2%。据《广东省水资源公报2010》，珠三角流域功能区达标率仅为36．0%，而河流水功能区达标率也仅有48．4%。

图2 2004～2010年珠三角河水水质变化

2010年，深圳市、广州市、东莞市、佛山市的河流水质主要以V类、劣V类为主。深圳市是总体水质最差的城市，该城市的河流断面水质以劣V类为主，其中流经该市的龙岗河河段、坪山河河段、深圳河河段的水质多为劣V类。珠江广州河段猎德、东莞运河、佛山水道横窖等多个监测点的水质均在V类以下。中山市、江门市、珠海市、惠州市、肇庆市以Ⅱ类、Ⅲ类水质为主，但中山市石歧河河段、江门市的江门河段、珠海市前山河河段、惠州市西枝河河段出现了Ⅳ类水质。肇庆市所有河段断面的监测水质均为Ⅱ类水质。

3 过程与结果

3.1 主成分分析指标体系构建

珠江三角洲水系为珠三角地区的工农业生产、居民生活提供了丰富的水资源，同时也是该地区工农业废水和生活废水的承载体［10］。从用水结构角度看，根据《广东省第一次水利普查公报》，2011年广东省居民生活和工农业生产用水共占总用水量的92．7%。一般来说，用水量越多，排放的废污水量就会越多，造成的水污染越严重［11］。从污染源角度看，该地区污染物主要超标项目为粪大肠菌群、氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、溶解氧、总磷、亚硝酸盐氮、有机物、石油类等。城市水体无机污染与有机污染并存，污染源呈现农业、工业、生活污染的多样化、复合型特点。在农业生产污染方面，由于耕地保护和粮食生产压力越来越大，农业生产方式向规模化经营、掠夺型生产、粗放式管理发展，同时农业生产结构向着不可持续的方向发展，导致农业面源污染日益严重［12］。在工业生产污染方面，在盲目追求工业化速度的同时，单位产值能耗居高不下、外商投资利用效益不高、工业规模不合理、工业结构和布局不科学等问题日益凸显，工业污水治理难题仍未得到有效破解。在居民生活污染方面，随着城市人口增加和城市生活现代化，加上第三产业特别是特色旅游业发展迅速，使得居民生活消费的规模越来越大，由此导致的生活污水数量多且分布广。所以，农业生产、工业生产、居民生活都给水环境造成了较大的压力。总结导致水环境劣化的社会经济成因，大多数学者将其归纳为农业生产污染、工业生产污染和居民生活污染三大方面［13-15］。

从农业生产规模角度看，固定资产投资总量过多、增长过快，致使生产产能过剩，加大环境保护压力［16］，农业固定资产投资的过度往往带来非理性规模化经营，使得农业污染集聚，污染物难以利用水体的自净能力来净化;农业经济规模扩大往往是有限理性的农业主体盲目追逐最大经济利益的结果，农业经济规模的扩大意味着农业面源污染排放增多［17］，同时，在其他条件一定的情况下，农业经济规模扩大意味诸如农业机械、化肥等投入要素的增加，从而使产生水污染的源头更多［18］;从农业生产结构角度看，根据种植业和养殖业的农学特征，不同的农业生产结构产生的废水排放量不同［19］。

从工业生产规模角度看，能源的生产和消费都会产生危害水体的有害物质，单位工业增加值能耗越大，向水体排放的污染强度越大［20］;外商投资利用增加的同时带来了严重的环境污染问题，外商投资规模对生态环境产生负面影响效应［21］;随着城市化进程的推进，建筑行业在珠三角的经济发展中起到了关键作用，由于生产程序的复杂性和生产链的延长，建筑业消耗了42%的水，而且40%的工业水污染来自于建筑业［22］;未达标的工业生产废水大量排放到水体里面，水体净化效果不理想，对水环境造成直接的损害。从工业结构角度看，重工业企业排放的污水量多且集中，难以处理，由于治污成本高而违规排污成本低，导致经营者缺乏治污积极性。

社会零售品销售总额可以指示社会上生活消费的规模，当居民消费商品的种类和数量增加时，相关的废弃物品、生活垃圾等也会增多［23］;如果一个地区人口规模增大，人口密度提高，意味着该地区与环境污染相关消费活动也越多，所造成的固体污染物和生活污水排放量也会越多且密度越大;收入的提高影响消费的水平和规模，收入增加在一定程度上意味着消费总量增加，同时意味着消费方式和类型也在改变，诸如农家乐等对农村水环境影响较大的娱乐性消费越来越普遍;珠三角地区旅游产业发展很快，且多数旅游项目与水环境、旅游消费有关，不和谐的旅游消费行为严重破坏了旅游地生态环境的平衡;城镇生活污水COD和NH3-N排放总量会直接导致水体中的有机物含量增加，增大水体的污染净化压力。

依据指标选取系统性、代表性、可操作性的原则，构建的主成分分析指标体系如表1所示。

表1 主成分分析指标体系

3.2 总方差解释及主成分选取

该文采取的原始数据来自《广东统计年鉴2011》、《广东农村统计年鉴2011》、《肇庆统计年鉴2011》、《惠州统计年鉴2011》、《龙门统计分析2011》及相关环保部门的专项调查数据①由于原始数据涉及县一级的统计数据，受到数据公布时限的滞后性影响，到论文完稿为止，最新且全面的数据只搜集到2010年底。从现实情况来看，珠三角各城市间近些年的经济发展、环境质量的横向对比格局总体变化不大，因而选取到2010年的数据可以说明珠三角各城市经济发展差异产生的水环境空间分布特征问题。。将原始数据无量纲化处理后的结果输进SPSS17．0进行主成分分析。对数据进行KMO and Bartlett’s检验，KMO的值为0．758，显著性水平Sig．值为0．002，证明适合进行主成分分析。主成分分析的输出结果显示，原始数据被重新组合成8个主成分，对应表2的第一至第八主成分。根据主成分选择原则，所选取主成分的累计方差贡献率一般要达到85%以上，而且特征根一般要大于1。由表2可知，第一、二、三、四主成分的特征根大于1，且它们的累计贡献率达86．662%。因此，该文选取前4个主成分。

表2 主成分分析的总方差解释

3.3 各主成分的实际含义

为了清晰地解释主成分的实际意义，该文采用最大方差法旋转原来的主成分矩阵，旋转后的主成分矩阵如表3所示。由表3可以看出，在第一主成分中，系数绝对值的大小排在前3位的分别是城镇生活COD和NH3-N排放总量、社会零售品销售总额、年末常住人口数量，均在居民生活子系统中，且同处在生活子系统中的接待游客总数和在岗平均工资额的系数也达到了0．735和0．565。另外，实际利用外商投资额、建筑业企业总产值、工业废水不达标排放量在第一主成分中的系数也比较大，分别是0．834、0．766、0．745，表明第一主成分主要刻画居民生活和工业生产规模情况。在第二主成分中，系数绝对值的大小排在前3位的分别是农业机械总动力、农用化肥施用量、第一产业产值，均在农业生产子系统，表明第二主成分主要刻画农业生产规模情况。在第三主成分中，系数绝对值的大小排在前两位的是牧渔业产值占农业总产值比重、重工业产值占工业产值比重，这两个指标主要是用来刻画生产结构的指标，前者用来表示农业结构，后者用来表示工业结构，所以第三主成分主要刻画工农业生产结构。在第四主成分中，农林牧渔业固定资产投资额的系数为0．972，远远大于其它指标的系数，所以第四主成分主要刻画农业投资情况。

表3 旋转后的主成分矩阵

根据各主成分的贡献率以及各主成分的实际含义，可以总结出:总体上，居民生活是影响珠三角地区水环境空间分异的主导因子，其中城镇生活COD和NH3-N排放总量指示着城镇生活污水排放量，是影响水环境质量的直接主导因子。工农业生产规模对该区域的水环境产生重要影响，是该区域水环境空间分异的重要影响因子。其中，工业生产规模对该区域水环境的影响程度较大，仅次于居民生活因子对该区域水环境的影响程度;农业生产规模对水环境的影响程度则要比工业生产规模要低。另外，工农业生产对水环境的影响不但反映在数量规模上，也反映在结构水平上。工农业生产的结构水平对各城市水环境质量的高低产生了较大影响，是该区域水环境空间分异的次要影响因子。另外，农林牧渔业固定资产投资额差异对水环境空间分异也产生了一定的影响。

3.4 各城市的得分结果

选取加权求和综合评分法计算各个城市综合得分情况，4个主成分的得分函数中的系数根据主成分分析输出的每个主成分中各个指标的权重进行确定，9个城市的综合得分则根据各主成分的贡献率和它们各自在4个主成分上的得分进行加权求和得到。在主成分分析输出结果中，可以得到如表4所示的各主成分的得分矩阵。

根据如表4所示的主成分得分矩阵表及回归方式得出各主成分的得分函数:

F1=-0．212X11-0．652X12-0．105X13-0．596X14-0．594X15-0．351X21+0．128X22+0．825X23+0．857X24+0．689X25+0．892X31+0．74X32+0．749X33+0．83X34+0．655X35

F2=0．008X11+0．665X12+0．095X13+0．695X14+0．688X15-0．256X21-0．754X22+0．391X23+0．145X24+0．565X25+0．278X31+0．307X32-0．093X33-0．124X34+0．653X35

F3=0．367X11+0．272X12-0．858X13+0．244X14+0．347X15+0．745X21+0．579X22+0．825X23-0．125X24-0．288X25+0．026X31+0．301X32-0．069X33+0．273X34+0．285X35

F4=0．899X11+0．055X12+0．322X13-0．217X14+0．114X15+0．022X21+0．024X22-0．013X23+0．38X24+0．099X25+0．026X31+0．035X32-0．224X33+0．07X34-0．182X35

表4 主成分得分矩阵

根据被选取的主成分贡献率得到城市水环境综合评价得分函数:

F=0．41601F1+0．20037F2+0．16883F3+0．08141F4

根据以上函数，得到如表5所示的珠三角九市水环境的各因子得分和综合得分表。由表5可以看出，珠三角9个城市在各个主成分和综合得分上均有较大的差异，说明各个城市水环境劣化的机理存在较大分异。水环境综合评价由劣到优的城市分别是深圳市、广州市、东莞市、佛山市、中山市、江门市、珠海市、惠州市、肇庆市。

表5 珠三角各城市得分情况

4 结论与对策

4.1 主要结论

(1)从宏观角度看，珠三角内圈层中的深圳市、广州市、佛山市、东莞市水环境评价得分比区域内其它城市低，形成“环境滞后型”区域。

由图3可以看出，水环境评价得分较低的深圳市、广州市、东莞市、佛山市，位于珠三角地区的内圈层［24］。内圈层是指经济发展水平高，第二、三产业发达，集中了珠三角大部分基础设施的地区。深圳市、广州市、佛山市、东莞市工业化和城市化水平高、资本要素高度集中、工业生产规模大、居民消费水平高，但水环境质量较差，是典型的先发展经济后治理污染的“环境滞后型”区域①经济发展与水环境的协调关系是个相对概念，该文提到的“环境滞后型”、“经济环境协调型”、“经济滞后型”是指在该文研究区域范围内各城市之间的相对称谓，不具备全国性的意义。。这4个城市在第一和第三主成分上的得分以及综合得分均为负值，且第一主成分的得分均为最低。说明该区域居民生活排污水量过多、工业生产规模不合理、工业结构不科学等问题非常突出，特别是由于人口密集和消费水平高所带来的水污染问题异常明显。

环境评价得分较高的肇庆市、惠州市、珠海市、江门市、中山市总体位于珠三角地区的外围。这些城市发展速度相对较慢，工业化和城市化水平较低，农业生产占比高，但水环境质量较好。这5个城市在第一主成分上的得分都是正值，较低分主要出现在第二、四主成分，说明居民生活和工业生产规模对这些城市的水环境影响相对较小，主要存在农业生产规模不合理和农业固定资产投资利用不科学问题。

图3 珠三角各城市水环境空间分异

(2)从微观角度看，水环境评价西北岸比东南岸好;河流梯度效应明显，较上游比下游好;“珠中江”自成协调型组团，西翼比东翼好。

内圈层中位于河流东南岸的深圳市、东莞市水环境得分低于位于河流西北岸的广州市和佛山市。东南岸处于东江三角洲区域，该区域土地面积小且常住人口多、自然资源禀赋差且要素投入高度密集、城市发展强度大但资源环境承载能力低;西北岸处于西北三角洲区域，河网密布，面积相对广阔，人口密度均远低于深圳市、东莞市，且环境的纳污能力较强。

从河流沿岸城市水质变化看，位于河流较上游城市的水环境评价得分比下游的好。西江在珠三角先后流经肇庆市、佛山市、广州市，与珠江汇流，东江在珠三角先后流经惠州市、东莞市、深圳市。由此可见，河流河段与沿岸城市水环境的梯度效应明显，越往下游水环境越差。位于较上游的城市多山地丘陵地貌，社会经济发展较慢，原生态资源保护好，而下游的城市多平原，人类活动剧烈，社会经济发展水平高，加上上游及周边城市的影响，所以下游城市的水环境状况比较上游城市的差。

由图3可以看出，珠海市、江门市、中山市形成一个组团，这3个城市的综合评价得分排列第三、第四、第五位。该组团原始生态环境条件好，工农业生产规模和结构相对科学，人口密度相对合理，社会经济发展强度与资源、环境基本相协调，是“经济环境协调型”的组团。分居珠三角地区东西两翼的惠州市和肇庆市综合评价得分位列第二和第一，这2个城市人口密度低、农业资源禀赋好且均位于区域内河流上游，但是资金、市场、政策等要素投入不足，产业结构处于较低的发展阶段，社会经济发展水平与其它城市存在较大差距，2个城市形成“经济滞后型”双翼。

4.2 对策建议

4．2．1 健全激励与约束机制，推广绿色生活方式

该文研究结果显示，居民生活是导致珠三角水环境劣化的主导因子，因而引导居民生活方式由环境破坏型向绿色环保型转变成为该区域水环境优化治理的关键路径。这要求地方政府灵活运用“胡萝卜”和“大棒子”两种政策手段，健全居民绿色生活的激励和约束机制。一方面，政府在培育居民绿色生活意识的同时，可以通过依靠市场机制和经济手段来调动消费者的积极性，加大利益引导。通过创新财税补贴等激励性的政策安排，促使绿色环保消费成为居民生活的自觉行为。另一方面，政府要落实对水环境污染行为的强制措施，通过“负面清单”的方式界定破坏水环境的个人负面行为，并出台处罚细则，以此来约束不合理的生活行为，促使个体有限理性向集体理性综合，实现帕累托最优。

4．2．2 优化政策工具，重点治理内圈层的水环境问题

内圈层中的深圳市、广州市、东莞市、佛山市面临巨大的水环境管治压力，根源于经济发展要素的高度集中。因此，政府要通过优化金融、财税、户籍等政策工具实现资源在空间上的科学配置，促使要素向区域外围、河流西北岸、流域较上游特别是两翼城市合理有序流动，以此来帮助超、特大城市的经济发展强度向科学理性收敛，缓解人口、资本过度密集带来的环境压力。另外，政府要重点破解“环境滞后型”城市水环境问题，在严格执行《环境保护法》等相关法律制度的基础上，完善城市水环境专项整治政策体系。注重组织落实和责任监管，加大对有关官员的责任追究力度，实行“一票否决制”和“终身责任制”。

4．2．3 运用差异化思维，实现城市“边发展，边管治”

“珠中江”组团的实践表明，经济发展和水环境保护是可以相生相长的。这3个城市都充分利用自身独特的资源禀赋和发展条件开展社会经济活动，城市发展异质性较好。因而，区域内各城市应该注重发展个性，挖掘发展潜力，积极参与到区域分工合作中去。地方政府在发展经济的同时必须优先考虑水环境承载能力，加强对项目的环境评价和事后监督，用差异性思维管治水环境，做到因城而异、因地制宜。环境保护政策要针对不同城市水环境劣化机理来科学设计，一一比照、对症下药，既要综合治理，又要抓住重点。

4．2．4 构建共享与补偿机制，增强经济与环境协调性

省级政府应该努力实现区域发展利益共享，关键是构建财税分成与水环境保护绩效挂钩机制。对经济发展程度高但水环境保护差的城市实行“高征高提”，同时加大对水环境保护绩效好的城市的财政资金横向转移支付力度。珠三角区域内水环境质量与经济发展水平之间的分离，正是经济活动环境成本外部性的表现。为此，政府要构建流域统筹的水环境生态补偿机制，对生态服务提供者进行合理补偿，从而实现成本分摊和利益共享。在坚持“污染者自付”、“治理者受益”的原则下，合理界定补偿主体在流域水环境生态补偿中的地位和责任［25］，构建有梯度的补偿机制。

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