基于LMDI的浙江省工业大气污染物排放影响因素分解*

丁 镭

（宁波职业技术学院，浙江 宁波 315800）

重点区域的大气污染控制和减排是“十二五”以来我国大气污染防治工作的一项关键任务[1]。环境质量变化或污染物排放的影响因素研究是环境科学和环境经济学的一个焦点话题。最早从Grossman的环境库兹涅茨曲线（EKC理论）开始[2]，不同学者围绕污染物排放的影响因素和经济增长的关系展开了大量有益的探索。例如，Lin等[3]基于STIRPAT模型解析了人口、经济、城市化、工业化和能源强度等因素对大气污染物排放的影响；Xu等[4]、刁贝娣等[5]运用STIRPAT重点从行业视角分析了省域PM2.5排放的驱动因素；蒋姝睿等[6]借鉴灰色关联度模型，探讨了不同类型工业行业对区域污染物排放的影响；周侃等[7]、王晓硕等[8]则从空间视角出发，利用计量经济手段分析了工业污染排放的社会经济影响因素。此外，有学者利用投入产出模型[9]、一般均衡模型[10]等探讨了产业结构、工业化水平对污染物排放的影响。由于在影响因素分解过程中能减少残差项，准确找出影响指标变化的原因[11-12]，近年来对数平均迪氏指数分解法（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）受到了学者们的青睐，并在环境、能源等相关领域得到了广泛的应用[13-15]。针对大气环境和污染物排放（单一污染物或者多种污染物同时分解），Wang等[16]、Fujii等[17]基于LMDI模型从地区层面和行业层面分解了我国工业SO2排放量变化的影响因素；刘满芝等[18]以SO2和烟尘排放量为研究对象，探讨了末端治理措施、能源结构和能源强度带来的影响；刁贝娣和Ding等[19-20]聚焦NOx的排放，从环保技术、能源效率、产业结构及经济发展4个维度解析了其影响变化程度；文扬等[21]将SO2、NOx、烟粉尘的排放总和作为大气复合污染的排放，重点从能源消耗强度、能源结构和能源排放强度等方面解析了京津冀及周边地区的工业污染物排放影响因子。已有这些研究不管在分解方法探索上还是在解析因素构架上均为区域大气污染物排放的影响因子确定和减排策略制定提供了有益的帮助。同时，从研究区域来看，受限于指标数据的可获得性和完整度，国家层面[15,22]或省级层面[18,23]的大尺度、京津冀[21]和长江经济带[24]等经济圈层面的比较研究受到学者们的青睐，个别省份的实证研究[16,25,26]也开始逐渐受到关注，但较少从城市间、城市群等中观层面进行细分研究。考虑到我国污染物减排的“国家-省区-城市”分级治理体系，从城市角度出发探讨大气污染物排放的时空特征和影响因素，可以为细化和落实大气污染物减排任务和份额以及明晰大气污染物减排的主要驱动力提供依据。

基于此，本文以大气污染防治重点区域之一的沿海经济强省浙江为例，在城市层面以其4种主要工业大气污染物（工业废气、工业二氧化硫、工业氮氧化物和工业烟粉尘）排放量为研究对象，采用改进的LMDI因素分解法解析了“十一五”以来人口规模、经济规模、产业结构、技术水平、能源结构和排放强度等对浙江省11个地级城市工业大气污染物排放的影响，以期为浙江省及长三角地区的大气污染治理提供决策参考。

1 研究方法和数据来源

1.1 基于LMDI的分解模型

结合已有研究思路，参照Kaya恒等式分解法[12,20,27]，本文利用LMDI模型的构建对大气污染物排放总量进行分解，以得出大气污染物排放量对各影响因子的响应程度。大气污染物排放总量可以分解为

式中：Pt为t时期大气污染物排放总量；为t时期i地区的人口数量，用以诠释t时期i地区的人口效应；为t时期i地区的生产总值；为t时期i地区的工业增加值；为t时期i地区的工业能源消耗量；为t时期i地区的工业煤炭消耗量；为t时期i地区的大气污染物排放量；，为t时期i地区的人均生产总值，用以诠释t时期i地区的经济水平；，为t时期i地区工业增加值占地区生产总值的比重，用以诠释t时期i地区的产业结构；，为t时期i地区单位产值的能源消耗量，用以诠释t时期i地区的技术水平，反映各地区工业增加值对能源的依赖程度，这一比值越小，说明地区工业发展对能源的依赖程度越低；，为t时期i地区能源消耗中煤炭所占比重，用以诠释t时期i地区的能源结构；，为t时期i地区单位工业煤炭消费的大气污染物排放量，Chen等[28]通过研究指出，煤炭是造成大气污染的主要能源，我国二氧化硫和烟粉尘排放中的90%和70%来自于煤炭的使用，这一比值越低，反映了煤炭的利用效率越高，大气污染物的排放强度越低，故在此用其来诠释大气污染物的排放强度效应。基于此，t时期内大气污染物排放总量的变化可以分解为

式中：ΔPQ，ΔPY，ΔPI，ΔPT，ΔPS和ΔPF分别代表人口效应、经济水平、产业结构、技术水平、能源结构和排放强度的变动对大气污染物排放水平的影响。

在此基础上，利用LMDI-I型的强度分解公式，得出各因素对大气污染物排放强度贡献度的计算公式为

最后分解的结果若是正值表示该指标的变化导致大气污染物排放总量增加，负值则表示该指标是大气污染物减排的驱动因素。

1.2 数据来源

本研究所需的浙江省人口、GDP、工业增加值等相关社会经济数据主要来自2007—2018年的《浙江省统计年鉴》和各个地级城市的统计年鉴、统计公报等；工业污染物排放相关数据主要来自2007—2018年的《浙江自然资源与环境统计年鉴》《浙江省环境质量报告书（2006—2010）》《浙江省环境质量报告书（2011—2016）》，以及浙江省和各城市的历年环境质量公报等。

2 结果与分析

2.1 浙江省大气污染物排放总量变化影响因素分解

根据2006—2017年浙江省大气污染物排放量的分解结果，从工业废气排放总量的视角来看，浙江省工业废气排放总量增加1 321.21×1010标m3，其中，人口效应272.24×1010标m3，经济效应2 177.57×1010标m3，产业结构效应-472.26×1010标m3，技术效应-1 291.02×1010标m3，能源结构效应-121.32×1010标m3，排放强度效应756.00×1010标m3，对整体工业废气排放量变化的贡献度分别为20.61%，164.82%，-35.74%，-97.72%，-9.18%和57.22%。经济效应、人口效应和排放强度效应共同推动造成了工业废气排放量的增加。与产业结构效应和能源结构效应相比，除个别年份（2008—2009年、2014—2015年）外，技术效应与工业废气排放负相关，是减排的主要驱动力，抑制了工业废气排放量的增加。近年来，产业结构与能源结构的减排作用日益凸显，并于2008—2009年、2012—2013年、2014—2015年、2016—2017年超过技术效应，成为当年工业废气减排的主要驱动力。随着2016年《浙江省生态环境保护“十三五”规划》《浙江省工业污染防治“十三五”规划》及2017年《浙江省大气污染防治“十三五”规划》和年度《浙江省大气污染防治实施计划》的出台，浙江省以最佳可行性技术为支撑，切实形成以行业管理为主导的工业污染管控模式，有效推进了技术效应在大气污染物减排中的作用发挥。

从工业二氧化硫排放总量的视角来看，2006—2017年，浙江省工业二氧化硫的排放总量逐年下降，由2006年的82.80万t到2017年的18.23万t，下降了64.57万t，减排效果显著。其中，人口效应5.66万t，经济效应45.25万t，产业结构效应-9.81万t，技术效应-26.83万t，能源结构效应-2.52万t，排放强度效应-76.31万t，对整体工业二氧化硫排放量变化的贡献度分别为8.77%，70.08%，-15.20%，-41.55%，-3.90%和-118.19%。经济效应始终是浙江省工业二氧化硫排放总量增加的主要影响因素；人口效应始终保持与工业二氧化硫排放的正相关，促进了污染物排放量的增加，但整体影响较小。除个别年份外，产业结构效应、技术效应、能源结构效应以及排放强度效应均作为工业二氧化硫减排的驱动力，抑制了污染物的排放，其中，由于注重省内煤炭使用过程中二氧化硫的排放，例如对所有燃煤锅炉均采取脱硫除尘措施，因此能源排放强度效应作为二氧化硫减排的主要驱动力，长期抑制了由经济效应和人口效应所带来的污染物排放总量的增长，是促使工业二氧化硫排放总量维持逐年下降趋势的主要原因。

从工业氮氧化物排放总量的视角来看，2006—2017年，浙江省工业氮氧化物的排放总量下降24.67万t，其中，人口效应4.23万t，经济效应33.81万t，产业结构效应-7.33万t，技术效应-20.05万t，能源结构效应-1.88万t，排放强度效应-33.44万t，对整体工业氮氧化物排放量变化的贡献度分别为17.14%，137.08%，-29.73%，-81.27%，-7.64%和-135.58%。经济效应始终是浙江省工业氮氧化物排放总量增加的主要原因，但近年来作用程度逐渐减弱；人口效应虽然同样推动了工业氮氧化物排放总量的增加，但是总体影响较小。除个别年份外，技术效应、产业结构效应以及能源结构效应长期作为工业氮氧化物减排的重要影响因素，共同抑制了工业氮氧化物排放总量的增加；排放强度效应和工业氮氧化物排放总量的变动趋势基本一致，以2010年为转折点，由促进排放量的增加向减排驱动因素转变，并逐渐成为工业氮氧化物减排的主要驱动力。

从工业烟粉尘排放总量的视角来看，2006—2017年，浙江省工业烟粉尘的排放总量下降17.74万t，其中，人口效应2.77万t，经济效应22.14万t，产业结构效应-4.80万t，技术效应-13.13万t，能源结构效应-1.23万t，排放强度效应-23.49万t，对整体工业烟粉尘排放量变化的贡献度分别为15.60%，124.78%，-27.06%，-73.98%，-6.95%和-132.39%。经济效应作为浙江省工业烟粉尘排放总量增加的主要原因，和人口效应共同推动了工业烟粉尘排放总量的增加，但人口效应的整体影响程度较小，且近年来经济效应对污染物排放的推动程度也呈现出逐年递减的趋势。除个别年份外，技术效应、产业结构效应以及能源结构效应长期作为工业烟粉尘减排的重要影响因素，共同抑制了工业烟粉尘排放总量的增加；排放强度效应经历了“正-负”的交替变化过程，作为工业烟粉尘排放的重要影响因素，其变动趋势和工业烟粉尘排放总量的变动趋势基本一致，其数值大小直接影响当年工业烟粉尘的排放数量。

综合来看，经济效应和人口效应是促使浙江省工业污染物排放增加的主要因素，除了能源排放强度效应对工业废气排放总量有促进作用外，能源排放强度效应、技术效应是实现工业二氧化硫、氮氧化物和烟粉尘减排的主要动力，其次是产业结构效应和能源结构效应的削减作用。

2.2 各城市大气污染物排放量变化影响因素分解及差异

从2006—2010年、2011—2017年大气污染物排放变化量的变动趋势来看，“十一五”期间，除湖州和丽水的工业废气排放，杭州、温州、嘉兴以及台州和丽水的工业烟粉尘排放呈现减少趋势外，其他城市的大气污染物排放均呈现出增加之势；相比之下，“十二五”以来，各城市的工业二氧化硫、工业氮氧化物、工业烟粉尘等污染物排放量呈现出显著的减少趋势，且杭州、金华和衢州的工业废气排放同样呈现出减少之势，反映出此期间各城市的大气污染状况明显改善，但需要注意的是，嘉兴、湖州、绍兴、丽水4个城市工业废气排放的变化量在2011—2017年明显增加，区域内工业废气的污染问题仍需引起重视。为更好地诠释城市内部大气污染物排放量变化的现状，本文从各影响因素对污染物排放量变化的作用程度出发探讨人口、经济、产业结构、技术、能源结构以及排放强度对各城市大气污染物排放量变化的影响。

2.2.1 人口效应的城市差异

根据人口效应对大气污染物排放量变化的贡献程度（见第59页表1），2006—2010年，除衢州外，其他城市的人口效应均为正值，作为促使4种不同大气污染物排放量增加的影响因素，城市人口规模的扩大增加了污染物的排放；2011—2017年，各城市污染物排放量变化的人口效应均为正值，促进了大气污染物排放总量的增加。此外，从各个城市的比较结果来看，除衢州和丽水的人口效应有上升之势外，其他城市各污染物的人口效应均呈现出下降趋势，反映出“十二五”规划实施以来，人口效应对区域内大气污染物排放总量增加的推动作用已经开始日益减弱。从单个城市的纵向变化来看，杭州和宁波的人口增排效应最明显，温州、嘉兴、绍兴的人口增排效应次之，并且在2011年以后得到了显著的减弱。

表1 人口效应对大气污染物排放量变化的贡献程度

2.2.2 经济效应的城市差异

与人口效应相似，在两个研究时段，作为促使4种不同大气污染物排放量增加的影响因素，城市经济规模的扩大增加了污染物的排放（见表2）。其中，2011—2017年经济效应对工业废气排放的加剧作用大于2006—2010年，而其他3种大气污染物的增排效应得到了一定的控制和减缓。因此，各城市亟需正视经济增长的方式和规模，同时要重视工业生产活动中废气排放总量的控制。从单个城市的纵向变化来看，杭州和宁波的经济增排效应最明显，嘉兴、湖州、绍兴、衢州、台州的经济增排效应次之，并且在2011年以后工业废气排放有了显著的增加。如何实现经济发展和工业废气排放总量的减排控制，这依然是浙江省面临的严峻挑战。

表2 经济效应对大气污染物排放量变化的贡献程度

2.2.3 产业结构效应的城市差异

不同时期、不同城市的产业结构效应略有不同（见第60页表3）。2006—2010年，宁波、衢州、舟山、丽水4个城市的产业结构对大气污染物排放有着增强促进作用，而其他7个城市的产业结构对大气污染物的排放有着减排作用，并且工业废气的减排量明显高于其他3种污染物。而到了2011—2017年时段，所有城市的产业结构对大气污染物的排放均起着减排抑制作用，减排量和减排效果均比前一时段更为显著。这意味着“十二五”以来浙江省的产业结构转型和升级在污染物减排控制方面取得了积极有效的成果，继续加大资本技术投入、调整优化产业结构、加快淘汰落后产能是各城市经济转型发展的关键选择[29]。从单个城市的纵向变化来看，杭州的产业结构调整减排效应最明显，温州、台州、宁波、衢州的产业结构调整减排效应次之。

表3 产业结构效应对大气污染物排放量变化的贡献程度

2.2.4 技术效应的城市差异

与产业结构效应相似，不同时期、不同城市的技术效应对大气污染物排放的影响略有一些不同（见表4）。2006—2010年，除了金华和台州以外，其余9个城市的技术效应均对大气污染物的排放起到了减少和抑制作用，并且工业废气的减排量明显高于其他3种污染物；到了2011—2017年，有的城市技术进步减排效应明显增强，例如宁波、金华、台州，有的城市技术进步减排效应则有变弱趋势，例如嘉兴、湖州等，此外温州、舟山两个城市的技术效应还出现了污染物增排的结果，说明不同城市通过技术进步和技术改造所带来的污染物控制效果存在一定的差异和不稳定性，需要持之以恒加强推进。从单个城市的比较来看，杭州、湖州、绍兴、宁波的技术进步减排效应最明显（尤其是宁波在2011年的技术进步减排效果达到了最佳），嘉兴、衢州、丽水的技术进步减排效应次之。作为实现大气污染物减排的重要途径，近年来，浙江省不断通过加强企业技术革新来实现对污染物排放的控制，例如持续推进燃煤发电和热电机组烟气超低排放技术改造，开展重点工业行业（水泥、钢铁、玻璃等）废气清洁排放改造等。

表4 技术效应对大气污染物排放量变化的贡献程度

2.2.5 能源结构效应的城市差异

不同时期、不同城市的能源结构效应对大气污染物排放的影响有着较大的不同（见第61页表5）。2006—2010年，宁波、温州、绍兴、台州4个城市的能源结构对大气污染物的排放有着增强促进作用，而其他7个城市的能源结构对大气污染物的排放有着积极的减排作用，并且工业废气的减排量明显高于其他3种污染物；到了2011—2017年，温州、衢州、舟山3个城市的能源结构对大气污染物的排放依然有着增强促进作用，说明不同城市通过能源结构调整所带来的污染物控制效果存在一定差异和不稳定性，尤其是温州，亟需扭转能源结构带来污染物排放增加的不利趋势。从单个城市的比较来看，杭州、嘉兴的能源结构减排效应更为显著，湖州、金华、丽水等城市次之，而绍兴和台州等在“十二五”时期后成功实现由增排效应到减排效应的转变。因此，未来大气污染物排放不稳定和转向增排的城市（例如温州、衢州、舟山等）需要加快能源结构调整，严格控制煤炭消费总量，全面实施煤炭减量替代，发展清洁能源等。

表5 能源结构效应对大气污染物排放量变化的贡献程度

2.2.6 排放强度效应的城市差异

与能源结构效应相似，不同时期、不同城市的排放强度效应对大气污染物排放的影响有着较大的不同（见表6）。2006—2010年，仅有金华、舟山、丽水3个城市的煤炭排放强度效应降低了工业废气排放量，其他城市还处于增排阶段；到了2011年之后，杭州、温州、金华、衢州、舟山5个城市在煤炭排放强度效应上实现了工业废气的总量减排。对于其他3种污染物，2006—2010年，不少城市依然是煤炭排放强度加剧大气污染物增排，而到了2011年之后，全部实现了污染控制减排的目标，说明“十二五”以后浙江省的煤炭利用效率得到了提升，例如全力推进脱硫脱硝和除尘设施建设，推动燃煤发电和热电机组开展超低排放改造，率先在国内建成国际领先的超低排放燃煤机组，有效降低了工业二氧化硫、氮氧化物和烟粉尘的排放量。

表6 排放强度效应对大气污染物排放量变化的贡献程度

3 结论与讨论

1）200 6—2017年，浙江省不同大气污染物的排放量存在显著的变化差异。其中，工业废气的排放总量增加了1 321.21×1010标m3，工业二氧化硫、工业氮氧化物和工业烟粉尘的排放总量分别降低了64.57万t、24.67万t和17.74万t，基本实现了对主要工业大气污染物总量减排控制的目标。

2）LMDI分解结果表明，经济效应和人口效应是促使浙江省工业污染物排放增加的主要因素，除了能源排放强度效应对工业废气排放总量有促进增排作用以外，能源排放强度效应、技术效应是实现工业二氧化硫、工业氮氧化物和工业烟粉尘减排的主要动力，其次是产业结构效应和能源结构效应的削减作用。

3）浙江省不同城市的不同大气污染物减排作用效果存在一定差异。整体来看，杭州的产业结构调整、技术进步、能源结构和能源排放强度的减排效应较明显，嘉兴、湖州、温州、舟山等城市在企业技术进步的减排落实上有待进一步强化，衢州、舟山等城市在能源结构减排上存在困难或效应有反复，需要改善。未来，浙江省需要围绕合理控制人口、实现经济绿色发展，调整产业布局、继续优化产业结构，依托技术进步、降低区域污染负荷，优化能源结构、加强能源清洁利用等4个维度切实加强大气污染物的减排控制。