我国生态环境质量的变化与地区差异分析

吕雄鹰

(湖南商学院 经济与贸易学院，长沙410079)

0 引言

目前中国整体的生态环境质量是提高了还是降低了？中国各地区的生态环境质量水平又是如何变化？地区间生态环境质量变化是一致的，还是存在明显差异？对于以上问题的分析，不仅能够让我们了解我国生态环境质量的现实状况，还能为全面理解我国生态环境质量变化过程提供一个新的视角。

本文从经济合作与发展组织(OECD)和联合国环境规划署(UNEP)的压力—状态—响应模型(Pressure-State-Response，简称PSR)出发，构建一个包含16个基础指标的生态环境质量指标体系，并采用主成分分析法对我国以及各地区1997～2010年间的生态环境质量水平进行测算并做出分析。

1 我国生态环境质量指标体系构建

生态环境质量不是一个简单的环境指标，而是一系列因素的综合反映，测度生态环境质量必须是多方面、多指标所构成的一个指标体系。目前，生态环境质量指标体系的框架比较多，其中，压力—状态—响应模型是研究环境质量问题常用模型之一。20世纪70年代，加拿大统计学家David Rapport和Tony Friend提出压力—状态—响应模型，并用于生态系统健康评价问题的分析。随后，经济合作与发展组织(OECD)和联合国环境规划署(UNEP)将其发展，并用于生态环境质量问题的研究。压力—状态—响应模型采用“原因—效应—响应”的思路，体现了人类与生态环境间的相互作用关系，从而更好地对生态环境质量这一复杂系统进行评价。因此，压力—状态—响应模型能够较全面地衡量一个地区的生态环境质量水平。依据压力—状态—响应模型，我国生态环境质量指标体系应该包含3个二级指标，即生态环境质量压力指标，生态环境质量状态指标，生态环境质量响应指标。其中，生态环境质量压力指标用来说明人类活动对生态环境造成的负担与产生的潜在负向影响；生态环境质量状态指标用来说明在压力下自然资源和生态系统要素的变化状态；生态环境质量响应指标则用来说明面对环境压力时人类处理环境问题的能力与采取的措施（韩峰，玉琢卓，2010）。依据我国全国层面和区域层面已有的统计数据，本文选取人均工业废气排放量(吨/人)、人均工业废水排放量(亿标立方米/万人)、人均工业固体废弃物产生量(吨/人)、人口密度(人/平方公里)、人均生活用水(吨/人)、化肥施用强度(%)、人均工业二氧化硫排放量(吨/人)等7个指标作为生态环境质量压力指标；选取森林覆盖率(%)、万人拥有厕所(座)、人均水资源拥有量(立方米/人)、自然保护区占辖区比重(%)、人均公共绿地面积(平方米/人)等5个指标作为生态环境质量状态指标；选取工业废水排放达标率(%)、工业废气处理率(%)、工业固体废弃物综合利用率(%)、工业三废综合利用产值(万元)等4个指标作为生态环境质量响应指标，见表1。

2 数据来源与测算方法选择

本文选择1997～2013年我国30个省份、自治区和直辖市（不包括西藏）省际面板数据以及全国层面的数据，个别缺失数据采用上下年均值估测得出。全文共包括三大类指标，生态环境质量压力指标有7个基础指标，生态环境质量状态指标有5基础指标，生态环境质量响应指标有4个基础指标，一共16个指标。

（1）生态环境质量压力指标。人均工业废气排放量、人均工业固体废弃物的产生量、人均工业二氧化硫排放量通过当期总量除以当期期末口总数计算获得，原始数据来源于历年各省市统计年鉴与历年《中国统计年鉴》。化肥施用浓度等于化肥施用量除以有效耕地面积，化肥施用量与有效耕地面积数据来源历年各省市统计年鉴和历年《中国统计年鉴》。人口密度等于区域人口总数除以行政区域面积，原始数据来源历年各省市统计年鉴和历年《中国统计年鉴》。人均日生活用水数据直接自历年各省市统计年鉴和历年《中国统计年鉴》。

表1 我国生态环境质量指标体系

（2）生态环境质量状态指标。森林覆盖率、人均公共绿地面积、自然保护区占辖区比重、万人拥有厕所等数据来源各省市统计年鉴和历年《中国统计年鉴》。人均水资源拥有量等于水资源总量除以人口总数，其中，全国水资源总量1997～1999年数据参照国家水利部1997、1998、1999年水资源公报，2000～2013年数据来自于历年《中国统计年鉴》，各省市水资源总量1997～2003年数据来源于历年各省市统计年鉴。

（3）生态环境质量响应指标。工业废气处理率、工业废水排放达标率、工业固体废弃物综合利用率、工业三废综合利用产值等数据来源历年各省市统计年鉴和历年《中国统计年鉴》。

目前，在测算环境类综合指数中，主成分分析法是非常普遍和常用的一种方法。因此，本文也采用主成分分析法来测算我国全国层面和区域层面生态环境质量综合指数。

在进行主成分分析时，如果指标系统中各子指标变化方向与系统的总体方向存在差异，即有些指标是体现生态环境质量的正向发展，而有些指标则体现生态环境质量负向发展，如果不对指标进行相应处理，就不能判定最终生态环境质量综合指标数值增大是反映生态环境质量的提高，还是降低。因此，这需要采用一定的方法对部分子指标进行处理。本文参考钞小静等(2011)的处理方法，对表1中所有逆指标均进行倒数化处理，从而使所有指标对生态环境质量的作用力都是一样的。另外，各指数量纲不同可能会带来变量取值分散的影响，若直接采用原始数据进行分析还会造成主成分向较大方差或较大数量级指标偏倚，因此做主分成分析前还对各指数数据进行标准化处理。

3 我国生态环境质量综合指数的测算与分析

3.1 各级指数的统计特征

主成分分析的基本思想就是降维，从众多的原始变量中合成少数的主变量，用主变量替代原始变量。各主成分的权数（贡献率）能科学客观的对多变量进行综合分析，可以代表研究事物的特征。主成分分析基本步骤是：首先，将数据进行标准化；接着，求出相关系数矩阵、特征根、特征向量和贡献率等；其次，依据相关原则提取主成分因子(一般选取前m个主成分累积贡献率超过85%的指标定义为主成分)；第三，计算主成分；最后依据主成分的相应权重计算综合指数。所得结果见表2。

表2描述了我国生态环境质量综合指数、生态环境质量压力指数、生态环境质量状态指数、生态环境质量响应指数的统计特征。由表2可以发现，压力指数第一成分方差贡献率为78.105%，第一、二成分的累计方差贡献率91.626%；状态指数第一成分方差贡献率为72.219%，第一、二成分的累计方差贡献率88.483%。依据提取主成分因子的原则(累积贡献率超过85%)，压力指数和状态指数采用第一、二成分来确定相应权重具有较强的合理性。同理，根据这一原则，响应指数采用第一成分来确定相应权重，生态环境质量综合指数采用第一、二、三成分来确定相应权重。

表2 各级指数的统计特征

3.2 我国全国层面生态环境质量的测度结果

根据图1可以发现：自1997年以来我国整体层面的生态环境质量水平基本上呈现下滑的态势，其中1997～1999年这一阶段生态环境质量水平基本保持平稳，下滑的幅度很小，2000～2007年这8年生态环境质量水平处于一个快速下滑的阶段，2008年生态环境质量水平有小幅度回升，2009年又出现较大幅度的下滑，而2010～2013年则基本保持平稳，没有出现明显的下滑。我国整体层面生态环境质量呈现这样的变化其主要原因在于：近年来我国人均工业废气排放、人均工业固体废弃物、人口密度等变量出现快速上升的趋势，人均工业废水排放、化肥施用浓度等变量也出现一定幅度的上涨，环境压力很大，而且这些压力类基础指标在计算主成分又占有较大比重，所以最后导致我国整体层面生态环境质量出现下滑趋势。从图1也可以看到，1997～1999年生态环境质量压力指数变化不大，在1999年以后，该指标呈现出明显的下滑趋势，其变化趋势基本与生态环境质量综合指数保持一致。另外，1997～2013年我国生态环境质量状态指数及响应指数则基本呈现出上升的趋势。这表明，虽然我国在环境问题治理方面付出了很多努力，但是效果并不十分明显，其原因在于人们为了社会发展施加给生态环境太多的压力，最终导致我国生态环境质量水平处于下滑的状态。

图1 我国1997～2013年我国生态环境质量测算

3.3 我国区域生态环境质量的测度结果

表3描述代表性年份我国各地区生态环境质量综合指数的变化趋势。根据表3可以发现，我国各地区生态环境质量综合指数变化存在很大差异，大致呈现出4种不同的变化趋势：

第一种是呈现先上升后下降的变化趋势，例如，北京、天津、重庆、四川、贵州、陕西、甘肃、青海、宁夏等9个地区，它们的生态环境质量开始在波动中上升，然后出现下降的趋势。其中，转折点大概都出现在2007年左右，具体而言，北京、天津、重庆、四川、贵州、陕西、甘肃是在2008年后环境质量水平开始出现下滑，青海、宁夏是在2007年后环境质量水平开始出现下滑。由于2008年北京要举办奥运会，因此政府非常重视北京及其周边地区的生态环境治理，因此在1997～2008年之间北京、天津地区的生态环境质量基本处于一个上升阶段，而在2008年后，缺乏外界压力和监督，生态环境质量开始出现下滑。除北京、天津两省外，其他省份均属于经济较为落后的西部地区，工业经济并不发达，因此环境压力并不大，所以出现生态环境质量上升的趋势。但是，近年来，随着东部沿海地区经济出现饱和，许多工业产业开始向西部转移，从而导致这些地区环境压力增大，出现生态环境下滑的趋势。

第二种是呈现波动中上升的变化趋势，例如，河北、上海、福建、广东等4个地区。其中，河北在刚开始还出现略微下降的变化，2000年后才出现上升的趋势，目前上升幅度并不大，2013年生态环境质量综合指数保持在2.115。广东开始呈现快速上升的过程，而在2004年后生态环境质量基本保持稳定，上海、福建则一直基本保持平稳上升趋势。这些地区经济基础良好，社会环保意识强烈，环境污染防治投资力度很大，因此生态环境质量较好。

第三种是呈现波动中下降的变化趋势，例如，山西、吉林、内蒙古、新疆、辽宁、安徽、黑龙江、江西、云南、湖北、山东、湖南、河南、广西、海南等15个地区。这些地区在经济发展和污染治理方面表现不均衡，比如山西、内蒙古等地区经济不算发达，但是作为资源大省在源源不断向外输送资源的同时，环境质量也承受着巨大压力。另外，近年来，安徽、江西、河南、湖北、湖南等一些中部地区经济出现快速，工业企业数量增加，工业“三废”污染现象严重，导致环境质量出现下滑。

第四种是呈现先下降后上升的变化趋势，例如，江苏和浙江2个地区。虽然江苏和浙江生态环境质量水平目前是处于上升阶段，但是其上升幅度都并不大，与1997年相比，它们的生态环境质量水平还是下降的。这说明，近年来，在经济快速发展的同时，江苏和浙江已经开始真正重视环境问题，加大对环境污染的治理。

表3 代表性年份我国各地区生态环境质量综合指数的变化趋势

3.4 我国地区生态环境质量的差异

图2 我国地区生态环境质量的差异

由图2可以发现，1997～2013年σ系数波动呈现出“V”型变化，1997～2003年呈下降趋势，2004～2013年呈上升趋势。这说明，1997～2003年我国地区生态环境质量差异在减小，而在2004～2013年我国地区生态环境质量差异在增大。σ系数波动呈现出“V”型变化其主要原因在于，1997～2013年我国有些地区的生态环境质量水平是在提高的，例如，河北、上海、福建、广东，还有北京、天津、重庆、四川、贵州、陕西、甘肃、青海、宁夏等地区也算是生态环境质量水平在整体上是有所提高的，而有一些地区的生态环境质量水平是在下降的，例如，山西、内蒙古、吉林、辽宁、云南、安徽、黑龙江、新疆、山东、江西、湖北、河南、广西、湖南、海南。

4 结论

经济的快速增长虽然大幅度地提高了人们收入和生活水平，但是其背后隐藏的环境问题也不容忽视，人们也越来越关注环境问题。本文依据经济合作与发展组织(OECD)和联合国环境规划署(UNEP)发展的压力—状态—响应模型，构建一个包含16个基础指标的生态环境质量指标体系，并运用主成分分析法来测算我国全面层面和区域层面的生态环境质量水平。其研究结果表明：（1）虽然我国在环境问题治理方面付出了很多努力，但是人们为了社会发展施加给生态环境太多的压力，最终导致我国生态环境质量水平处于下滑的状态，即，1997～2013年我国全面层面的生态环境质量呈现下降趋势。（2）我国地区间的生态环境质量变化并不相同，呈现4种变化趋势，例如，先上升后下降的变化趋势，波动中上升的变化趋势，波动中下降的变化趋势，先下降后上升的变化趋势。（3）衡量地区间生态环境质量水平差异的σ系数呈现“V”型的变化形态，即，1997～2013年我国地区生态环境质量差异呈现先下降后增大的变化趋势。

[1]钞小静，任保平.中国经济增长质量的时序变化与地区差异分析[J].经济研究,2011，(4).

[2]高珊，黄贤金.基于PSR框架的1952～2008年中国生态建设成效评价[J].自然资源学报,2010,(2).

[3]管卫华，孙明坤，陆玉麒.1986～2008年中国区域环境质量变化差异研究[J].环境科学,2011,(3).

[4]郭天配.中国环境质量与经济发展阶段性关系的实证研究[J].财经问题研究,2010,(4).

[5]韩峰，玉琢卓.产业结构变迁对生态环境质量的影响研究——以湖南省为例[J].科技与经济,2010，(4).

[6]李晓秀.北京山区生态环境系统稳定性评价模型初步研究[J].农村生态环境,2000，(1).

[7]刘耀彬.江西省城市化和生态环境关系的动态计量分析[J].资源科学,2008，(6).

[8]梅卓华，方东，宋永忠.南京城市生态环境质量评价指标体系研究[J].环境科学与技术,2005，(3).