天山北坡经济带经济发展与污染减排潜力以及工业绿色发展策略

李 宁， 白 璐， 乔 琦， 杨庆榜， 谢明辉*， 周 婵， 张霖琳

1.焦作大学经济管理学院, 河南 焦作 454003 2.中国环境科学研究院， 国家环境保护生态工业重点实验室, 北京 100012 3.中国科学院生态与地理研究所， 新疆 乌鲁木齐 830011 4.中国环境监测总站， 北京 100012

天山北坡经济带是我国西部区域经济规划重点发展的综合经济带，在“西部大开发”重大决策及“一带一路”倡议中，它既是大中华经济圈与中亚经济圈的结合部、中华文化与中亚文化的交汇处，也是向西开放和面向伊斯兰国家市场的商品集散地，是新疆维吾尔自治区最具发展潜力和发展前景的区域. 因此，天山北坡经济带的经济与环境协调发展对于我国西部地区乃至“一带一路”沿线国家的绿色发展都具有重要的示范意义. 然而，长期以来天山北坡经济带粗放式的经济增长方式对生态环境造成的负面影响已严重制约了当地经济的可持续发展[1]. 如果天山北坡经济带继续以石化、煤炭等重化工业为核心的产业集群发展模式，资源和生态环境所承受的压力将十分沉重[2-3]. 在当前生态文明建设已上升到国家战略的背景下，如何统筹好经济发展和生态环境保护的关系，是在天山北坡经济带践行习近平生态文明思想遵循的根本.

目前常用污染减排绩效来表征经济发展过程中的污染减排潜力[4]，通过耦合经济与环境两个系统，即通过经济发展的情景分析来核算污染物排放量，并将其与现状情景进行比对来分析减排潜力，力求污染排放最小化的经济发展情景. 如许亚宣等[5]采用污染物排放及治理水平、环境质量指数等指标通过加权的方式评估环境绩效；吴崇丹等[6]利用熵权法-模糊综合评价法从减排工作完成情况、污染物减排效果、污染物治理等方面构建水和大气污染物总量减排评价体系，对四川省2016年水和大气的污染物减排进行绩效评估；曹宝等[7]采用GDP与污染物排放关联分析的方法构建了PEI(Pollution & Economy Index，污染与经济指标)，对我国30个省(自治区、直辖市)的环境与经济绩效进行了分析与评价. 目前，关于减排潜力评估的研究主要集中在流域尺度(如辽河流域[8-9]、太湖流域[10])、区域尺度(如多省份[11]、城市群[12]、单省份[13])、行业尺度(如火电行业[14]、油气行业[15])和产品尺度(如电热泵[16]、轨道机车[17])，这些研究主要基于时间维度，而对空间维度的产业布局和优化考虑较少.

鉴于此，该文以天山北坡经济带为研究区域，采用污染物排放强度指标(即单位经济产出的污染物排放量)结合情景分析[18]来评估经济发展和污染减排的潜力. 首先采用区位熵[19]的概念从空间维度来识别区域主导行业，然后通过设定不同的发展情景(包括产业结构调整、技术创新、生态工业园等)，从时间维度评估污染减排潜力，最后结合区位布局和产业调整(即基于空间维度、时间维度和产业维度)提出天山北坡经济带的工业绿色发展策略，探索符合区域经济发展定位、以绿色发展为导向的高质量发展新路子，以期为天山北坡经济带工业绿色发展提供决策支持，为“一带一路”沿线国家工业绿色发展提供借鉴.

1 区域概况与数据来源

1.1 区域概况

天山北坡经济带位于全国“两横三纵”城市化战略格局中陆桥通道横轴的西端，涵盖新疆天山以北、准噶尔盆地南缘的带状区域以及伊犁河谷的部分地区，包括乌鲁木齐市、昌吉市、阜康市、呼图壁县、玛纳斯县、石河子市、沙湾县、乌苏市、奎屯市、克拉玛依市、吐哈盆地和伊犁河谷等地区，东西相距超过 1 000 km[20].

1.2 数据来源

经济数据主要来自《新疆统计年鉴2016》[21]《中国工业统计年鉴2015》[22]，污染物数据来自《中国环境统计年报2015》[23]和新疆维吾尔自治区环境统计数据.

图1 2015年天山北坡经济带生产总值及其构成Fig.1 Gross domestic product and its proportions in the Northern Tianshan Mountain Economic Zone

1.3 经济发展和污染物排放强度

《新疆统计年鉴2016》数据显示，天山北坡经济带2015年生产总值为 6 462.48×108元，占新疆维吾尔自治区(9 324.80×108元)的69.30%，其中第一产业、第二产业、第三产业总产值分别为671.07×108、2 553.51×108、3 237.90×108元，分别占新疆维吾尔自治区第一、二、三产业产值的43.04%、71.00%、77.66%，是重要的经济增长极. 其中，乌鲁木齐市是天山北坡经济带中生产总值最高的地区，占整个天山北坡经济带生产总值的28.22%.

2014年天山北坡经济带主要污染物排放强度(即单位经济产出的污染物排放量)与新疆维吾尔自治区和全国平均水平的比较见表1.

表1 2014年主要污染物在天山北坡经济带、 新疆维吾尔自治区和全国的排放强度

从表1可以看出，天山北坡经济带主要水污染物(CODCr和氨氮)排放强度低于新疆维吾尔自治区平均水平，但高于全国平均水平，说明天山北坡经济带水污染防治工作力度较大，取得了一定效果；主要大气污染物(SO2和NOx)排放强度高于新疆维吾尔自治区平均水平，且远高于全国平均水平，说明该区域大气污染防控工作还需要加强，这与杨荣金等[24-25]在天山北坡经济带生态文明和空气质量的研究结果相一致.

2 研究方法

该研究主要通过区位熵分析识别主导行业，再结合不同的情景设定来分析不同发展途径下的污染减排潜力.

2.1 区位熵分析

采用区位熵的概念，综合考虑天山北坡经济带行业产值分布、区域内21个地区的工业总产值等信息，筛选和识别出天山北坡经济带主导行业. 采用区位熵来分析主导行业，主要是考虑到该方法对数据的要求不高，仅需要产值数据就可以完成识别，其计算方法：

(1)

式中：LQ为行业i的区位熵；ECi为某区域行业i的工业产值，108元；EC为某区域的工业总产值，108元；TECi为天山北坡经济带行业i的工业产值，108元；TEC为天山北坡经济带工业总产值，108元. LQ>1，可以认为该行业是地区的专业化部门，即主导行业；LQ≤1，则认为该产业是自给性部门，非主导行业.

2.2 情景分析

采用排放强度来分析经济发展与污染减排的关系，并与现状情景进行比对来分析减排潜力. 排放强度越低，意味着污染物排放越少的同时经济发展越好. 此外，如果排放强度降低幅度越大，意味着产出相同经济总量的污染物排放量削减越快或排放相同的污染物带来的经济总量增长越大，即减排潜力越大.

因此，考虑到天山北坡经济带各行业、各地区污染物排放数据的易获取性与准确性，选择以2014年为基准年、2020年为目标年，设计以下4种发展情景.

①情景1(现状情景). 保持当前天山北坡经济带主导行业发展速度，不采取任何措施，情景1的污染物排放量计算如式(2)所示：

(2)

式中：PO为天山北坡经济带在目标年的污染物排放量，t；EOi为行业i在基准年的工业增加值，108元；COi为行业i在基准年的污染物排放强度，kg(104元)；k为目标年和基准年的时间跨度，a；βi为行业i在2012—2014年工业增加值的年均增长率，%.

βi可由式(3)计算：

(3)

式中：EAi为行业i在2014年的工业增加值，108元；EBi为行业i在2012年的工业增加值，108元.

②情景2(产业调整情景). 按照《新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》[26]设定主导行业发展速度，情景2的污染物排放量计算如式(4)所示：

(4)

式中，ri为行业i在“十二五”及“十三五”发展规划中设定的发展速度，%.

图2 天山北坡经济带六大经济区主导行业区位熵分析结果Fig.2 The location quotient of leading industries in six economic zones of the Northern Tianshan Mountain Economic Zone

③情景3(科技创新情景). 经济增长按照2012—2014年各行业平均增速(βi)，通过科技创新、技术进步实现污染物削减，情景3的污染物排放量计算如式(5)所示：

(5)

式中：RT为科技减排贡献率，%；c为目标年基于基准年的污染物削减目标，%.

④情景4(生态工业园情景). 是以创建生态工业园、发展循环经济为主要措施进行生态工业发展，减少污染物的排放，情景4的污染物排放量计算如式(6)所示：

(6)

式中，REco为生态工业园减排率，%.

3 结果与讨论

3.1 区位熵分析结果

《新疆统计年鉴2016》数据显示，石化、冶金、食品饮料、纺织服装、煤炭、能源供应等行业分别占天山北坡经济带工业总产值的41%、18%、9%、1%、12%、3%，合计84%. 采用空间维度来比较这6个重点行业在天山北坡经济带各区域的分布特征及相对重要程度.

按照《新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》[27]将天山北坡经济带划分成6个经济区，即乌鲁木齐—昌吉经济区(简称“乌—昌经济区”)、吐鲁番—哈密经济区(简称“吐—哈经济区”)、石河子—玛纳斯—沙湾经济区(简称“石—玛—沙经济区”)、奎屯—克拉玛依—乌苏经济区(简称“奎—克—乌经济区”)、伊宁—霍城—察布查尔经济区(简称“伊—霍—察经济区”)、博乐—精河—阿拉山口经济区(简称“博—阿—精经济区”). 根据式(1)分别计算6个重点行业在各经济区的区位熵，分析各重点行业在经济区的产业布局现状(见图2).

由图2可见，目前在主导行业的分布上，能源供应行业集中分布在乌—昌、吐—哈、石—玛—沙、伊—霍—察经济区；纺织服装行业集中分布在石—玛—沙、博—阿—精经济区；冶金行业集中分布在乌—昌、吐—哈、石—玛—沙、伊—霍—察经济区；石化行业集中分布在奎—克—乌、吐—哈经济区；食品饮料行业集中分布在乌—昌、石—玛—沙、伊—霍—察和博—阿—精经济区；煤炭行业集中分布在乌—昌、吐—哈、伊—霍—察经济区. 其中，石—玛—沙、博—阿—精经济区的纺织服装行业，吐—哈、伊—霍—察经济区的煤炭行业，伊—霍—察和博—阿—精经济区的食品饮料行业的区位优势明显. 从主导行业产值和区位熵分布来看，天山北坡经济带目前仍是以资源开发及初级加工利用为主的资源依赖型重化工业产业格局，这种重化工业为主的产业格局意味着高能耗、高污染排放的资源环境现状，亟需开创以工业绿色发展为导向的高质量发展新道路.

3.2 情景分析结果

考虑到4个情景方案中部分污染物的情景参数难以获取(如氨氮和NOx的RT、REco)，因此该文仅涉及CODCr和SO2排放的情景分析，相关参数如表2所示.

表2 情景方案中的主要指标参数

不同情景下天山北坡经济带CODCr和SO2排放结果如图3所示.

图3 不同情景下天山北坡经济带2020年 CODCr和SO2排放量较2014年的变化情况Fig.3 The CODCr and SO2 emissions from each scenario in 2020 of Northern Tianshan Mountain Economic Zone compared with 2014

情景1：如不采取任何措施，到2020年，天山北坡经济带CODCr和SO2排放量将达到5.52×104和75.21×104t，较2014年增长90.86%和194.26%，其中，冶金、石化、纺织服装、煤炭、能源供应、食品饮料行业的污染物排放量较2014年分别增长157.44%、25.44%、26.90%、103.60%、427.78%和217.13%.

情景2：根据《新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》[26]中“建设国家大型煤炭煤电煤化工基地”“大力发展纺织服装产业”“积极发展农产品精深加工业”等促进产业转型升级的重点内容，对主导行业的发展速度进行设定，设定冶金、石化、纺织服装、煤炭、能源供应、食品饮料行业发展速度分别为3.00%、5.00%、30.00%、15.00%、20.00%、15.00%，到2020年，天山北坡经济带CODCr和SO2排放量将达到4.81×104和47.28×104t，虽然较2014年增长了66.48%和84.97%，但较情景1下2020年CODCr和SO2分别减排0.71×104和27.93×104t.

情景3：在目前的发展速度下，通过科技创新和技术进步，促进清洁生产、污染治理以及管理效率的提升. 到2020年，天山北坡经济带CODCr和SO2排放量将达到4.12×104和54.63×104t，虽然较2014年分别增长42.34%和113.77%，但较情景1下2020年CODCr和SO2分别减排1.40×104和20.57×104t.

情景4：在目前的发展速度下，积极开展生态工业示范园区建设工作，到2020年，天山北坡经济带CODCr和SO2排放量将达到2.65×104和2.33×104t，较2014年分别下降8.39%和8.77%，是唯一实现污染物排放下降的情景，同时，较情景1下2020年CODCr和SO2分别减排2.87×104和51.89×104t，减排效果显著.

综上，情景2和情景3虽然到2020年污染物排放量较2014年有所增长，但相比不采取任何措施发展情景，还是可以减少污染物排放量，其中，情景2对SO2减排效果较好，情景3对CODCr减排效果较好. 情景4通过生态工业园区建设可以直接实现在2020年污染物排放量低于2014年，这得益于生态工业园区依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求，综合运用技术、经济和管理等措施，通过有效共享基础设施、能源、物质、水、信息及自然栖息地等资源，将生产过程中剩余和产生的能量和物料传递给其他生产过程使用，形成园区内、企业内或企业间能量和物料高效传输与利用的协作链网，形成产业共生体系，从而在总体上提高整个生产过程的资源和能源利用效率、降低废物和污染物产生量，实现经济发展、环境质量、社会发展的均衡提升[31]. 2000年，原国家环境保护总局开始在国内推进国家生态工业示范园区建设工作，并逐步形成了“有标准可依，依标准建设，据标准考核，示范试点带动，建立长效机制”的发展格局[32-33]. 截至2019年3月，我国已批复开展国家生态工业示范园区创建的有93家工业园区，其中51家已经达到标准并被授牌. 中国环境科学研究院对2016年已授牌园区的调研结果显示：国家生态工业示范园区的人均工业增加值平均水平为43.4×104元，远超我国工业园区3.2×104元的平均水平；单位工业增加值新鲜水耗中值水平为3.15 m3(104元)，比2006年降低64.6%；单位工业增加值综合能耗中值水平为0.14 t(104元)(以标准煤计)，比2006年降低70.2%，在经济发展的同时也降低了资源、能源消耗，实现了经济、环境双赢.

图4 情景2、情景3、情景4与情景1的 污染物排放比较Fig.4 Emissions from scenario 2, 3 and 4 in the Northern Tianshan Mountain Economic Zone compared with Scenario 1

以情景1即不采取任何措施的发展模式下2020年的污染物排放量为基准，情景2、情景3、情景4对应的减排比例如图4所示. 从图4可以看出，在CODCr减排方面，情景4的减排效果最佳，较情景1减少52.00%；其次是情景3和情景2，依次减排25.42%和12.79%. 在SO2减排方面，同样是情景4的减排效果最佳，较情景1减少69.00%；其次是情景2和情景3，分别减排37.14%和27.35%. 生态工业示范园区的建设对于污染物减排效果最为明显，中国环境科学研究院对2016年已授牌园区的调研结果显示：开展国家生态工业示范园区建设的园区中有76.1%的园区都实现了污染物排放总量的负增长，污染物减排趋势明显，CODCr、氨氮、SO2和NOx这4种污染物排放的综合弹性系数中值水平为-0.50(即3年内实现负增长). 因此，国家生态工业示范园区建设应作为未来天山北坡经济带经济发展中减排的重要抓手.

3.3 工业绿色发展策略

根据情景分析结果，特别是生态工业园情景下的减排潜力，结合目前天山北坡经济带6个经济区主导行业发展现状，从空间维度、时间维度和产业维度提出天山北坡经济带的工业绿色发展策略.

a) 积极开展国家生态工业示范园区创建工作. 目前天山北坡经济带仅有乌鲁木齐经济技术开发区开展了国家生态工业示范园区创建工作，其余园区都未开展. 因此应积极推动国家生态工业示范园区建设工作，新疆维吾尔自治区生态环境厅综合业务处应探索建立自治区级生态工业示范园区创建机制，考核标准可低于国家标准，在国家级工业园区完成自治区级生态工业示范园区创建后，择优推荐开展国家生态工业示范园区创建工作，并在环境政策、商务激励、科技扶持等方面给予政策倾斜.

b) 积极推进循环经济. 从企业、园区、市(县、区)多层面扩大循环经济示范试点范围，加快开展园区循环改造、城市矿产示范基地、餐厨废弃物资源化利用、资源节约与资源综合利用示范基地等重点工程，构建绿色低碳循环发展产业体系. 充分利用天山北坡经济带各产业间上下游产品特点，通过构建的循环发展产业体系，推动吐—哈经济区和伊—霍—察经济区的煤炭、能源供应等主导行业循环链对接，形成以煤炭深加工为核心的循环经济产业链，实现资源、能源在产业间的有效配置和高效利用.

c) 加快产业结构调整. 以市场为导向，以新技术、新工艺、新装备加快产业结构调整，延伸产业链，提高附加值，实现传统产业的转型升级、提质增效：①在博—阿—精经济区内加快优化污染物排放强度较大的石化行业，由原来的仅生产原材料等上游产品、粗加工产品，向生产下游产品、精加工产品方向转变，增加附加值，降低污染物排放强度；②在石—玛—沙经济区以纺织服装产业集聚区建设为重点，积极采用国际先进的工艺技术装备，高标准承接中东部产业转移，重点发展投资少、见效快、就业容量大的服装服饰、家纺、针织、地毯等终端消费品产业.

d) 积极开展技术创新. 在主导行业污染物排放强度相对较低的奎—克—乌经济区，积极推进科技进步和技术创新，发挥产业政策的引导，强化企业在技术创新中的主体地位和主导作用，强化人才、技术、资金等要素的科技人才队伍建设，从而引导企业加大投入，突破关键技术、核心技术；强化生态环境保护领域的基础性研究和综合整治技术开发，适时在天山北坡经济带集成建设一批环境科技示范项目；推进环境治理、环境管理的现代化、信息化、精准化建设，积极探索环保物联网、智慧环保、环境领跑者、绿色供应链等一系列创新管理体系，倒逼企业绿色转型升级.

4 结论与展望

a) 采用区位熵结合情景分析的方法，在识别主导产业的基础上，分析不同经济发展情景下的污染减排潜力，有针对性地提出工业绿色发展策略，以天山北坡经济带为例进行了应用研究. 结果显示：开展生态工业园创建的污染减排潜力最大，到2020年，该发展情景下的CODCr和SO2排放量较2014年将下降8.39%和8.77%，同时，从建设生态工业园、发展循环经济、调整产业结构、开展技术创新等方面提出了天山北坡经济带的工业绿色发展策略.

b) 现有的分析方法需要一定的数据基础作为支撑，对于环境统计数据薄弱和产业经济数据统计不完善的国家和地区，要加强统计工作，包括环境统计和经济统计的精细化管理.

c) 下一步要尽量简化情景分析相关指标，建立区域化的“一国一数”指标参数，如区域化的科技减排贡献率和生态工业园减排率等，以提高其在“一带一路”沿线国家的适用性.