天津市工业“三废”排放的脱钩关系及影响因素研究

苏婷 徐庆娟 姜春然

摘 要：利用天津市2003—2018年工业“三废”排放的相关数据，采用Tapio脱钩模型分析天津市经济增长与工业“三废”排放之间的弹性脱钩关系，并基于扩展的Kaya恒等式将工业“三废”排放的影响因素分解为排污强度、产业结构、经济规模、人口规模四个指标，结合LMDI分解法的加法模型对各个影响因素进行定量分析。结果发现：天津市近15年来，经济增长与工业废水排放之间主要表现为强脫钩状态；经济规模是工业“三废”排放的主要贡献因子，其对工业“三废”排放具有正向促进效应。

关键词：工业“三废”；Tapio脱钩模型；Kaya恒等式；LMDI分解法；天津市

中图分类号：X22文献标志码：A文章编号：1673-9655（2024）02-00-06

0 引言

随着我国经济的快速发展，工业化水平得到了提高，但工业污染问题也随之而来。工业污染主要包括工业废水排放、工业废气排放、工业固体废物排放。天津市作为中国近代工业发展的起源地之一，经济得到发展的同时其工业污染问题也日益严重。在可持续发展战略的背景下，研究天津市工业“三废”排放的脱钩关系及影响因素能为实现经济增长和降污减排提供新的解决思路和方法。

许多学者基于Tapio脱钩模型研究了经济增长与工业污染排放之间的脱钩关系。Tapio脱钩模型[1]

是一种衡量经济增长和环境保护关系的模型，它通过分析环境效率变化的方式来判断经济增长是否与环境质量改善存在脱钩。该模型考虑了不同环境指标之间的权衡关系，可以量化各种环境指标对经济增长的影响，同时考虑了经济增长的内生动态。刘彦花和贾莉[2]基于此模型建立广西北部湾经济区经济发展与环境污染的弹性分析模型，分析了该地区工业三废排放与工业经济增长之间的脱钩关系。钟宇声[3]基于此模型分析了福建省经济增长与工业污染排放之间的脱钩关系，认为福建省经济增长与工业废水和二氧化硫的排放基本实现强脱钩。

也有许多学者基于Kaya恒等式和LMDI分解法研究工业“三废”排放的影响因素。Kaya恒等式[4]

将二氧化碳的排放量与经济、能源、人口等一些相关的因素进行分解，其数学形式简单易懂、影响因素解释力强。LMDI分解法[5]能够在Kaya恒等式的基础上分解环境污染物的影响因素的效应，LMDI分解法因计算过程简洁、分解出来的结果较稳定、能够消除残差、有效处理零值问题在大气污染和能源消耗等方面得到广泛使用。凌立文和张大斌[6]基于Kaya恒等式将广东省工业“三废”排放的影响因素分解成清洁生产技术水平、工业GDP单位能耗、工业经济发展水平和工业人口规模，并结合LMDI分解法分析了这四个影响因素的效应。夏艳清[7]运用LMDI分解法将我国工业能源消费及污染物排放的影响因素分解成经济规模、人口增长、三层产业结构和排污强度。

杨钊和曹广喜[8]将LMDI分解法与Tapio脱钩模型结合起来分析了江苏省经济增长与碳排放总体的弹性脱钩关系和碳排放影响因素的弹性脱钩关系，而结合这两种方法分析经济增长与工业“三废”排放之间的脱钩关系的文献比较少见。

综上，本文采用Tapio脱钩模型分析天津市经济增长与工业“三废”排放之间的脱钩关系，了解其经济增长与工业“三废”排放的演变规律；并基于扩展的Kaya恒等式将工业“三废”排放的影响因素分解为排污强度、产业结构、经济规模、人口规模，结合LMDI分解法分析各影响因素的效应，为减少天津市工业“三废”排放提供解决方案。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文选取天津市2003—2018年工业废水排放总量、工业废气排放总量、工业固体废物产生量、第二产业增加值、地区生产总值、地区年末常住人口等数据进行分析。由于工业固体废物排放量无法收集，故用工业固体废物产生量代替[9]。其中，工业废水排放总量、工业废气排放总量来源于中经网数据库；地区年末常住人口来源于国家统计局官网；其他数据指标均来源于《中国统计年鉴》。

1.2 Tapio脱钩模型

Tapio脱钩模型主要用于研究环境污染物与经济增长之间的弹性脱钩关系，根据得到的弹性脱钩指数划分成3个大类8种脱钩状态[10]，分别为负脱钩：增长负脱钩，强负脱钩，弱负脱钩；脱钩：弱脱钩，强脱钩，衰退脱钩；连接：增长连接，衰退连接。本文采用Tapio脱钩模型，建立天津市经济增长与工业“三废”排放的弹性分析模型：

式中：和—分别表示天津市工业“三废”排放和地区生产总值的变化量；w、g、s—分别代表废水、废气、固废；上标t和t-1—分别表示期末和期初。

1.3 Kaya恒等式

日本教授Yoichi Kaya在1989年提出Kaya恒等式，用于研究二氧化碳排放量的影响因素。其公式如下：

式中：C、E、GDP、P—分别代表二氧化碳排放量、一次能源消耗总量、国内生产总值、人口规模；、、—分别表示能源结构、能源效率、人均GDP。

凌立文和张大斌[6]应用Kaya恒等式研究工业“三废”排放的影响因素。本文运用扩展的Kaya恒等式为：

式中：IW—天津市工业“三废”排放量；IND—天津市第二产业增加值；GDP—天津市地区生产总值；POP—天津市地区年末常住人口。反映工业“三废”排放的排污强度；反映第二产业的产业结构；反映经济规模；POP反映人口规模。

1.4 对数平均迪氏（LMDI）分解法

LMDI分解法经常在Kaya恒等式的基础上分析污染物排放的影响因素的作用程度。在公式（3）的基础上，LMDI加法分解公式为：

式中：—工业废水、工业废气、工业固废排放的总效应；上标t和t-1—分别表示期末和期初；、 、—分别表示由各个影响因素引起的工业“三废”排放的变动。LMDI对各影响因素分解后的公式如下所示：

2 实证分析

2.1 天津市工业“三废”排放量分析

通过天津市2003—2018年工业“三废”排放量的折线图，可以了解工业“三废”排放量的变化趋势，如图1所示。

由图1可以看出，天津市工业废水排放总量整体呈现两个阶段。第一个阶段为2003—2005年，表现为工业废水排放总量上升阶段，相比于2003年，2005年增长率为39.23%；第二个阶段为2004—2018年，表現为工业废水排放总量平缓下降阶段，可能由于2004年《天津市水污染防治管理办法》的实施，行政主管部门对工业废水排放总量实施统一监督管理并且效果显著。工业废气排放总量尽管在2004、2006、2013年存在拐点，但是始终呈现出波动式上升的趋势，天津市在快速发展工业的同时可能对工业废气排放缺乏与之对应的管控力度。而工业固体废物排放量呈现“倒U形”态势，在2003—2010年大致为线性增长阶段，而2010—2018年其排放量逐渐稳定波动。

2.2 天津市Tapio脱钩状态分析

根据公式（1）计算出天津市经济增长和工业“三废”排放的弹性脱钩指数，其脱钩状态的划分方法[11]如表1所示。

划分出天津市经济增长与工业“三废”排放的脱钩状态如表 2所示。

“十五”时期以来，天津市着力实现经济社会协调发展，加速推进滨海新区的开发开放。为了构建集约型、节约型、生态型的发展模式，天津市大力发展高新技术产业，同时持续改造传统产业，采用高新技术和先进适用技术推动传统产业高新技术化，从而形成了经济增长与工业废水排放基本实现强脱钩，而与工业废气排放和工业固废排放交替出现强脱钩、弱脱钩、增长连接、增长负脱钩的情况。

由表 2可知，从整个区间上看，天津市经济增长与工业废水排放基本处于脱钩状态，并且大多表现为强脱钩状态，伴随着少量的弱脱钩状态，说明经济增长速度基本大于工业废水排放增长速度，经济增长和工业废水排放处于理想状态。天津市经济增长与工业“三废”排放的脱钩状态是阶段性变化的。在2005—2009年，经济增长与工业废水排放呈现强脱钩状态，这可能是天津市出台了一系列环境保护政策和法规，强化了企业环保责任，加强了废水排放标准的执行力度，导致工业废水排放下降。同时，通过实施创新政策，支持新能源、高技术产业的发展，促进了经济增长速度的持续上升。在2009-2011年，经济增长与工业废水排放呈现弱脱钩状态，在天津市产业结构中重工业占比较高，这类产业的生产过程中会产生大量工业废水，导致经济增长的同时工业废水排放的增加，且工业废水排放增长速度低于经济增长速度。在2011—2013年，经济增长与工业废水排放呈现强脱钩状态，这期间天津市服务业和高新技术产业比重增加，而传统工业的比重下降，产业结构的变化可能使得工业废水排放下降，而经济增长速度持续上升，导致出现了强脱钩现象。在2014—2016年，经济增长与工业废水排放呈现强脱钩状态，天津市大力推进清洁能源和新能源的应用，减少对传统能源的依赖，使得工业废水排放得到进一步的有效控制。与此同时，新能源的应用也带动了新兴产业的发展，推动了经济增长的加速。

经济增长与工业废气排放交替出现强脱钩、弱脱钩、增长连接、增长负脱钩四种状态，且大多表现为强脱钩和增长负脱钩状态，这种现象可能是天津市的工业以重工化为主，工业基础深厚，产业结构失衡导致的。在2004—2006年表现为增长负脱钩，经济增长的同时工业废气排放增加，而且工业废气排放增长速度高于经济增长速度。天津市的工业结构可能更侧重于高能耗、高污染的传统产业，这些产业在经济增长的同时，也导致了工业废气排放的增加。

经济增长与工业固废排放也呈现与工业废气排放相同的四种脱钩状态，且四种脱钩状态的数量相差不大，其演变规律不太明显。在2006—2009年表现为弱脱钩状态，经济增长的同时工业固废排放增加，工业固废排放增长速度低于经济增长速度，天津市重工业和制造业的发展促进了经济快速增长，但对工业固废排放也造成了一定的影响。在2014—2016年表现为强脱钩状态，经济增长的同时工业固废排放下降，天津市出台了一系列环保政策措施，如推进清洁生产、加强污染源减排等，加大清洁生产技术的推广力度，进而减少了工业固废排放。

在2013—2014年，天津市经济增长与工业废水排放呈现弱脱钩状态，经济增长与工业废气排放、工业固废排放呈现增长连接状态。天津市积极响应国家政策，大力推动新型城镇化，加速推进城市化建设，产业结构进一步升级，促进经济快速增长，而工业“三废”排放也会随之增加。在2016—2017年，天津市经济增长与工业废水排放、工业固废排放呈现弱脱钩状态，经济增长与工业废气排放呈现增长负脱钩状态。这与当时天津市积极推动工业和城市化进程，承接北京非首都功能疏解工程，加快海河治理工程、推进“三大品牌”建设等有关，城市建设和工业生产等领域导致大量废水、固体废物的排放。此外，《天津市大气污染防治工作方案》的出台，加强了环保治理和监管、监测和执法力度，加大了处罚力度，使得一些企业在环保压力下不得不停产或者减产，在一定程度上经济增长速度放缓，而工业废气排放没有相应减少，从而导致经济增长与工业废气排放呈现增长负脱钩状态。

2.3 天津市工业“三废”排放影响因素分解效应分析

运用扩展的Kaya恒等式和LMDI分解法计算得到排污强度、产业结构、经济规模、人口规模对天津市工业“三废”排放的效应值，分析各影响因素的作用程度。由于篇幅限制，对工业“三废”排放的效应值进行描述性统计分析，结果见表3。

由表 3可知，在研究期间，对于天津市工业“三废”排放的四个影响因素来说，排污强度效应值均为负值，说明排污强度的提高使得工业“三废”排放减少；且其平均效应值最小，说明排污强度对工业“三废”排放的抑制作用最大；排污强度效应值的标准差最大，说明排污强度对工业“三废”排放影响的波动程度最大。产业结构效应值均为负值，说明第二产业结构的比重下降使得工业“三废”排放减少；产业结构效应值的标准差较大，说明第二产业结构对工业“三废”排放影响的波动程度较大。经济规模效应值均为正值，说明经济规模的提高使得工业“三废”排放增加；且其平均效应值最大，说明经济规模对工业“三废”排放的促进作用最大。人口规模效应值均为正值，说明人口规模的提高使得工业“三废”排放增加；人口规模效应值的标准差最小，说明人口规模对工业“三废”排放影响的波动程度最小。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）天津市工业废水排放总量呈现出两个阶段，第一个阶段为上升阶段，第二个阶段为平缓下降阶段。工业废气排放总量呈现波动式上升趋势，而工业固体废物排放量呈现“倒U形”态势。这表明天津市对工业废水排放实施统一监督管理并且效果显著，但对工业废气排放和工业固体废物排放的管控力度还需要加强。

（2）天津市经济增长与工业废水排放基本实现了强脱钩，经济增长与工业废气排放和工业固废排放出现了强脱钩、弱脱钩、增长连接、增长负脱钩四种状态。这表明天津市在经济发展过程中，通过推进产业结构升级、技术创新和环保治理等措施，取得了一定的成效，使得经济增长与工业废水排放实现了强脱钩，但工业废气排放和工业固废排放仍面临一定的挑战。

（3）工业“三废”排放影响因素的影响程度不同。经济规模是主要的贡献因子，其对工业“三废”排放具有正向促进效应。经济规模是降低工业“三废”排放的关键。

（4）排污强度对工业“三废”排放的影响程度也较大，其对工业“三废”排放具有负向抑制效应。

3.2 建议

（1）第一，在工业发展的同时，天津市应加强对废气和固体废物的排放和处理的管理和监督力度，确保工业发展的可持续性。第二，天津市政府應制定更加严格的废气和固体废物的排放标准和措施，加强企业的环保意识和责任感，推动实现减量、分类和资源化利用。与此同时，加强对废气和固体废物排放的政策宣传和推广，提高企业对环保法律法规的认知和遵守意识，加强环保文化建设。第三，在工业废气和固体废物处理方面，天津市应加大科技创新力度，提高废气和固体废物处理的效率和质量，减少环境污染。

（2）首先，天津市要积极推进产业结构升级，加快发展高新技术产业和服务业等清洁产业，降低传统工业对环境的影响，实现经济增长与工业废气、固废排放的强脱钩。其次，加强环保技术创新和应用，提高企业环保治理水平，加强监管执法力度，控制工业废气、固废排放量，实现经济增长与工业废气、固废排放的强脱钩和弱脱钩。最后，加强区域协调发展，促进经济社会协调发展，避免区域经济发展不均衡，造成环境污染的转移和增加。

（3）天津市应该在保证经济增长的同时，加强环保管理和监管。通过推进节能减排、清洁能源等措施来控制工业“三废”排放的增长，实现经济发展和环境保护的双赢。同时，加大对小微企业的支持力度，推广节能环保技术。

（4）天津市应该进一步加强环保政策的执行力度。在减少污染物排放方面，应该继续加大环境保护的投入力度，推进清洁生产和循环经济的发展，加强对工业企业的监管力度，推动企业加强环境管理，采取更加清洁、高效的生产工艺，降低工业“三废”排放的强度。

参考文献：

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