基于环境库茨涅兹理论的兰州市环境保护与经济发展能力评价

王蓉

(兰州理工大学科技处，甘肃 兰州730000)

基于环境库茨涅兹理论的兰州市环境保护与经济发展能力评价

王蓉

(兰州理工大学科技处，甘肃 兰州730000)

自2010年兰州市被科技部确定为全国首批国家创新型试点城市以来，城市建设不断完善。城市经济发展与生态环境状况相互作用的研究方兴未艾，经济发展与生态环境之间的复杂性要求科学、客观评价城市生态环境建设，以便科学地指导城市建设和环境管理。首先，基于社会-经济-自然环境建立生态环境评价指标体系，对2008-2014年间兰州市的生态环境建设进行了综合评估，结果发现，生态环境指数呈逐年上升趋势；其次，分析了三次产业结构；最后，对选取的可吸入颗粒物浓度和人均地区生产总值作为模型指标进行环境库兹涅茨曲线模拟，发现随着人均地区生产总值增长，可吸入颗粒物浓度呈现逐步下降的趋势。

生态环境评价指标体系；三次产业结构；环境库兹涅茨曲线；兰州市

城市数量与规模的爆发式增长，造成了城市自然环境的恶化、生态功能低下。城市生态环境的污染，已经明显的影响着我国城市的健康可持续发展[1]。在过去的发展阶段，注重经济发展的同时没有与环境保护协调发展，事实证明先发展后治理的路径是无益于当前的发展情况。当前，低碳、环保、生态已成为城市文明的主题，“十二五”规划提出的“生态文明”和十八大提出的“美丽中国”要求，说明我国已经开始发现环境保护的重要性。一个美好的城市生态一定是良好的，有学者从城市生态环境质量评价信息系统[2]，城市生态化程度[3]，衡量生态城市各子系统的状态[4]等方面探讨城市生态环境质量；也有学者从生物多样性保护角度[5]提出城市生态环境评价，还有学者在流域基础上探讨环境对社会经济的影响[6]。城市生态建设与城市经济竞争力作为人与自然发展复合系统中的两个重要子系统，它们相互作用、相互影响，共同促进城市的健康、快速及和谐发展[7]，已有以流域为单元开展社会经济发展与水环境变化相互作用的研究[8]，而关于城市经济发展与生态环境状况相互作用的研究方兴未艾。随着习近平总书记在巴黎气候大会开幕式中指出中国把应对气候变化融入国家经济社会发展中长期规划，以及兰州在本次大会荣获“今日变革进步奖”，让各界目光“吸睛”于“兰州蓝”，此时对兰州市生态环境指数和经济发展状况之间关系的研究显得尤为重要。

本研究以兰州市生态环境建设和社会经济发展之间的相互作用为研究目的，首先建立生态环境评价指标体系，对兰州国家创新型试点城市生态环境建设进行评价；进而选取可吸入颗粒物浓度和人均国民生产总值作为模型指标进行环境库兹涅茨曲线模拟，定量分析了2008-2014年间兰州市生态环境和社会经济发展之间的相互关系。本研究对城市建设和环境管理具有指向性作用，对城市健康可持续发展具有重要的意义。

1 城市生态环境评价指标体系

1.1 构建生态环境评价指标体系

城市生态环境是一个复合系统，其核心在于社会-经济-自然环境系统中各组分的和谐进步。因此，考虑到城市生态环境的复杂性与多样性，基于科学性、综合性、简明普适性、数据可获取性、可持续性及动态性原则，并比较已有的研究成果[9～11]，选择城市生态环境建设中最关键、最核心的指标，构建兰州国家创新型试点城市生态环境评价指标体系，见表1。指标数据来源于《甘肃发展年鉴》及《兰州市国民经济和社会发展统计公报》等。

表1 兰州国家创新型试点城市生态环境评价指标体系

1.2 确定指标权重

采用熵权法确定各指标权重。对原始数据进行预处理解决量纲统一的问题；对数值越大越好的正向指标根据式（1）、对数值越小越好的负向指标根据式（2）进行处理。

熵是系统无序程度的一个度量，熵值越小，系统无序度越小，故可用信息熵评价所获系统信息的有序度及其效用。利用熵值法估算指标的权重，其本质是利用指标信息的价值系数来计算，价值系数越高，对评价的重要性就越大。兰州国家创新型试点城市生态环境评价指标体系各指标权重见表2。

表2 指标权重的计算结果

2 环境库兹涅茨曲线模拟方法

环境库兹涅茨曲线（EKC）的基本涵义为：在经济发展的最初阶段，由于人口的增长，工业技术的落后，资源的无序开发，造成了环境污染的急速加剧，随着经济的发展，以科技进步为标志的产业发展对经济的贡献作用越来越突出，人们控制环境污染的意识、能力和投入逐渐提高，污染物排放逐步趋缓。

本研究将选取可吸入颗粒物浓度与人均地区生产总值数值进行环境库兹涅茨曲线拟合，分析城市环境与经济发展之间的关系。

3 结果与分析

3.1 兰州市生态环境综合指数

2008-2014年间，兰州国家创新型试点城市生态环境指数不断提高，2008年生态环境综合指数为0.247，2010年达到0.358，增长了45.08%，指数向上趋势较好。随着创新型试点城市的建设，城市生态环境指数快速上升，2013年时达到0.733（表3），增长了104.41%；指数在2014年有所下降，为0.686。

表3 2006-2014年兰州国家创新型试点城市生态环境综合指数

评价指标体系各二级指标计算结果如图1a所示，各评价指标变化差异较大。2008-2014年，自然资源指数呈线性增长 （R2=0.5272）， 增幅达154.27%。环境质量对指标体系的影响最大（权重为0.522），其变化呈线性增长（R2=0.9248）趋势，增幅达669.61%，尤其在2011-2014年间增长最为明显。说明在创新型城市建设期间，随着经济的发展，生态环境也越来越得到重视。受GDP增长率的不稳增长，社会经济指数线性增长趋势不明显 （R2= 0.1808），其中2011年为一个明显的增长峰。总体来看，自然资源、环境质量、社会经济三项二级指标中，环境质量的实现程度最好，随着兰州市坚持不懈在南北两山营造绿色林带以及采取一系列措施[13]，有效改善了城市周边生态环境。城市生产布局趋于合理，城市生态环境趋于优良，城市生态系统自维持能力不断加强。另外，如图1b所示，2008-2014年间，生态环境综合指数与人均国民生产总值呈正相关性，2014年人均国民生产总值达5.22万元，是2010年的1.72倍，表明随着兰州国家创新型试点城市的建设，生态环境与经济增长较快，兰州市经济发展与生态环境协调发展。

图1a 各二级指标指数动态变化图；b 兰州市人均国民生产总值与生态环境综合指数关系

3.2 产值情况

3.2.1 GDP发展变化情况

2006年至2014年，兰州市经济高速增长。国内生产总值（GDP）年均增长速率为14.71%；2014年生产总值达1913.5亿元，是2006年的3.0倍，人均生产总值是2006年的2.67倍。三次产业方面，2014年生产总值分别是2006年的2.36、2.86、3.17倍。说明兰州市在发展过程中，三产增长速度较快（如图2所示）。

图2 兰州国家创新型试点城市2006-2014年产业总产值

3.2.2 兰州市产业结构演变情况

对兰州市国民经济三次产业比重变化的观察发现，第一产业的演进可用直线进行拟合，第二产业和第三产业的演进在近年来与前期呈现出不同的变化趋势，则采用二次方程对其进行拟合。

图3 兰州市第一产业比重演变图

图4 兰州市第二产业比重演变图

图5 兰州市第三产业比重演变图

如图3，4，5所示，兰州市第一产业比重呈缓慢下降并保持相对稳定的趋势。第二产业在“十一五”期间呈波动式上升状态，“十二五”期间呈下降状态。说明兰州市意识到工业为代表的第二产业给环境带来较大的污染，政府加强了对第二产业的监督和管理，限制了第二产业的发展。第三产业比重“十一五”期间呈波动式下降状态，兰州国家创新型试点城市建设期间一路以较快势头发展，呈现快速增长状态，其所占比重增加值领先于第一、二产业。“十二五”开局以来，兰州市致力于产业结构调整，大力发展战略新兴产业和现代服务业。经过四年的发展，产业结构进一步优化，2014年第三产业比重达到53.86%，其中战略新兴产业增加值达153亿元，占全市规模以上工业增加值的27%。三次产业的演变趋势基本符合库兹涅茨提出的三次产业结构演变规律，第二产业占国民经济的比重经历了由上升到下降的倒U型变化。

3.3 环境库兹涅茨曲线模拟

考虑到兰州市的现实情况以及韩君[12]的研究结果发现工业粉尘、烟尘排放量估计的环境库兹涅茨曲线稳定性相对较好等原因，选用可吸入颗粒物浓度值作为环境指标，经济增长指标用人均GDP表示，对环境与经济增长间的关系进行EKC曲线模拟，得到可吸入颗粒物与人均GDP之间的拟合方程。如图6所示，兰州市人均收入与环境污染间存在环境库兹涅茨曲线的倒U关系，但不是典型EKC曲线倒U型特征。随着人均GDP的持续提高，可吸入颗粒物浓度降低，污染随着收入的增加减少。

图6 兰州市可吸入颗粒物浓度与人均GDP关系

拟合结果表明：可吸入颗粒物浓度随着人均GDP增长，总体呈先上升，再下降的状态，经历上升、下降、再上升、再下降的阶段。随着人均GDP增长，吸入颗粒物浓度呈现逐步下降的趋势，但下降趋势不大。结合兰州市空气质量监测数据，综合分析原因，可吸入颗粒物浓度一直都是兰州市环境空气的首要污染物，且其污染成因复杂，根据高鸿欣等的研究结果[13]，其35.38%来自于燃煤，33.49%来自于扬尘，18.26%来自于燃油和工业污染，12.84%来自于建材及其他，并且受到自然环境条件制约明显，为多种因素相互作用的共同结果。因此，治理可吸入颗粒物污染是兰州市环境空气质量改善的关键所在。另一方面，社会经济发展带动了技术进步和产业结构的转变，资源利用率提高，减少了生产污染；工业生产对环境影响较大，服务业对环境影响较小，在服务业占比不断提高的过程中，环境污染便会逐渐减少，环境质量随之改善，环境压力和经济增长间出现分离，两者进入环境库兹涅茨曲线的双赢局面。

4 结论与讨论

1）兰州国家创新型试点城市生态环境指数呈逐年上升趋势。开展城市生态环境质量评价，明确城市生态环境质量现状，可为城市规划的制定、城市的未来发展和城市生态环境管理提供重要基础；可为城市生态环境质量的改善、城市生态环境质量治理措施的制定提供科学依据。根据本研究结果，兰州市生态环境指数在逐年提升，尤其在创新型城市建设期间增长更快，但为了防止反弹，要保持现有生态环境管理强度，大力推进节能减排政策的实施，严格控制城市机动车尾气排放量[14]。

2）兰州市经济发展与生态环境协调发展。协调经济发展与环境保护，一方面要通过采用措施提高GDP增长率等经济指标实现发展力水平的改善，另一方面通过增加建成区绿化覆盖率等环境质量指标促进生态环境指数的提高；通过探索生态建设与产业协调发展模式，提高资源利用效率，不以牺牲生态环境换取一时发展；建立城市经济发展与生态环境保护协同机制，促进城市生存空间向更有序、更稳定的方向发展；增加生态环境保护的投入，引进国外先进环境技术，培育环境自我更新率，提高资源利用与污染处理效率，进一步加强生态环境保护的宣传，实现人和自然的和谐共生。

3）三次产业结构逐年优化。经济增长不仅包含经济总量的增加，还包含经济结构的转变、优化和升级[15]，Kuznets通过对经济增长的研究认为经济增长的10%是由产业结构变动造成的[16]。我国第三产业发展更多的是附属于城市化进程，这就是说，第三产业的发展需要更多的以第二产业的不断完善作为基础[17]。从研究结果可以看出，目前，兰州市第一产业比重呈缓慢下降并保持相对稳定的趋势，第二产业占国民经济的比重经历了由上升到下降的倒U型变化，第三产业的经济贡献度已经超过第二产业，三次产业符合“三-二-一”的最优结构，带来了更多的经济增长。

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