黄河流域生态环境测度水平的区域差异和分布动态

李政大 黄晨雨 马瑜彬

DOI：10.16366j.cnki.10002359.2024.02.06

摘要：黄河流域生态保护和高质量发展已经成为国家战略。本文基于强可持续发展理论，利用黄河流域57个地级市的面板数据，刻画黄河流域生态环境的时空演变轨迹和区域差异。实证研究结果表明，黄河流域生态环境指数呈上升趋势，生态损害和生态建设均持续改善，生态建设指数的提高对黄河流域生态环境改善的影响更大。黄河上游生态环境相对较好，黄河下游生态环境相对较差。黄河流域生态环境总体差异在不断缩小，区域间差异是主要影响因素。黄河流域生态环境的密度分布曲线中心呈小幅度右移趋势，前期生态环境存在两极分化现象，而后期则两极分化现象减弱。黄河流域核密度曲线前期存在左拖尾现象，后期消失，峰度呈现“上升—下降—上升”的变化趋势，均印证黄河流域各地区的生态环境持续改善，差距在不断缩小。同时，黄河流域生态环境呈现出明显的板块化特征，因此，应按照流域特点进行生态环境治理。

关键词：黄河流域；生态环境；区域差异；分布动态；纵横向拉开档次法

作者简介：李政大（1974—），男，河南安阳人，博士，西安建筑科技大学管理学院教授、博士生导师，主要从事绿色发展相关研究。

基金项目：国家社会科学基金西部项目（21XTJ003），陕西省社会科学基金年度项目（2021D015），陕西省自然科学基金一般项目（2022JM-431）

中图分类号：F062.2文献标识码：A文章编号：10002359（2024）02003907收稿日期：20231007

一、问题的提出及文献回顾

黄河流域是中华文明的重要发祥地和生态屏障，黄河流域生态保护和高质量发展已经成为国家战略。习近平总书记指出，要坚持绿水青山就是金山银山的理念，坚持生态优先、绿色发展，共同抓好大保护，协同推进大治理，为黄河流域生态保护和高质量发展提供了根本遵循。正确认识黄河流域生态环境现状，科学分析黄河流域生态环境区域差异和动态演进轨迹，是黄河流域大保护和大治理的前提。

科学认识生态环境首先要构建评价体系，梳理现有文献可将生态环境评价研究分为四类：一是從环境损害角度出发，基于污染物排放量构建生态环境评价体系，有学者认为污染排放越多对生态环境的损害越大，生态环境也就越差。二是从地理学角度出发，基于植被、沙漠、湿地、河流、湖泊等自然资源构建生态环境评价体系，多采用遥感数据分析环境资源的变化情况。三是从人与自然和谐共生的角度，基于命运共同体认知，依据人类宜居、人类活动与生态环境的相互作用关系，构建生态环境评价体系。四是基于有害物质含量等监测类数据，构建生态环境评价体系，通过比较不同时期的监测数据反映生态环境的变化。

生态环境评价的关键在于指标赋权，梳理现有文献，生态环境评价的赋权方法可分为主观赋权法、客观赋权法和主客观组合赋权法三种。主观赋权法包括德尔菲法、环比评分法、层次分析法等，该方法受评价者的主观影响较大，因而评价结果差异较大。客观赋权法包括主成分分析法、熵值法、变异系数法、投影寻踪模型等。还有学者提出了主观与客观相结合的赋权方法。

现有研究为认识生态环境提供了重要的理论依据，但也可以发现基于强可持续发展理论的生态环境研究文献较少。传统的可持续发展理论认为，只要经济发展带来的社会福利大于环境资源的损害，发展就是可持续的。而强可持续发展理论强调资源、环境等关键自然资本的非减性发展，即在经济发展的同时，资源和环境的各自总量也不能下降。该理论认为自然资本无法与其他资本相互替代，因而是不可替代的发展范式。当前，生态优先、绿色发展是黄河流域生态保护和高质量发展的先导性原则，把经济活动限定在资源环境可承受范围内，改变黄河流域生态脆弱现状是亟待破解的关键议题，强可持续发展是必由之路。

二、研究设计

（一）生态环境测度

1.测度指标

环境建设一方面有利于修复生态自然禀赋、增加环境总福利，另一方面通过环境吸收（自净）降低污染物对自然界的影响，进而保证环境资源的非减性发展。本文将生态环境损害和生态环境建设同时纳入生态环境测度指标体系，并按照山水林田湖草综合治理的要求，从大气、水、固体废物、土壤四个维度构建黄河流域生态环境测度指标体系（见表1）。

本文引入基于整体差异的纵横向拉开档次评价方法测度黄河流域生态环境，首先计算生态环境损害指数EP和生态环境建设指数EB，随后参考李政大的做法，将生态环境指数EI定义为：

EI=EB×（1-EP）（1）

可以看出EI越大，生态环境越好，反之则越差。

（二）区域差异分析方法

Dagum基尼系数基于静态角度分析空间非平衡，常用来测算区域差异，优点是能够将区域差异分解为区域内差异、区域间差异和超变密度来源及贡献。

（三）分布动态分析方法

为了更好地描绘黄河流域生态环境分布动态和演进轨迹，本文利用核密度估计的方法分析黄河流域生态环境分布动态的位置、态势、延展性以及极化趋势。令f（x）为生态环境指数x的密度函数：

f（x）=1NhΣNi=1K（Xi-x-h）（2）

K（x）=12πexp（-x22）（3）

N是区域样本的个数，Xi是独立分布的观测值，x-是观测值的均值，h是自定义带宽，K（x）是核函数，本文采用高斯函数进行空间核密度估计。

（四）研究样本

本文依据内蒙古、陕西、甘肃、山东、山西、宁夏、青海、四川等8个省份的黄河流域生态保护和高质量发展规划，以及《河南省人民代表大会常务委员会关于促进黄河流域生态保护和高质量发展的决定》，将各省界定的黄河流域71个城市作为研究对象（见表2）。由于济源示范区、杨凌示范区、海东、甘南藏族自治州、甘肃省临夏回族自治州、四川省阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州、青海省海北藏族自治州、黄南藏族自治州、海南藏族自治州、果洛藏族自治州、玉树藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州、内蒙古自治区阿拉善盟14个城市的数据缺失严重，将其剔除。2019年1月莱芜市被撤销，并入济南市，由于合并时间较晚，本文仍将莱芜市作为单独的研究样本。故本文研究对象为57个地级市、州、盟。

（五）研究周期与数据来源

鉴于2003年中国的统计体系发生较大变化，本文将2003-2020年作为研究周期。各项数据来源于《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》以及各省份统计年鉴、水资源公报等。PM2.5数据采用哥伦比亚大学社会经济数据和应用中心基于卫星监测的全球PM2.5浓度年均值的栅格数据，并利用ArcGIS软件，将其解析为2003-2020年中国地级市年均PM2.5浓度的具体数值。由于中国官方并没有公布权威的二氧化碳排放量数据，本文根据的研究方法，将各县二氧化碳排放量加总成市、自治州、盟数据。

三、实证分析结果

（一）生态环境测度结果

1.全流域维度

黄河流域生态环境测度结果如表3所示，研究周期内黄河流域生态环境呈上升趋势，生态环境指数由2003年的0.405上升至2020年的0.703，其中生态损害指数由2003年的0.251降至2020年的0.174，生态建设指数由2003年的0.554上升至2020年的0.849。可以看出，黄河流域生态环境持续改善，是由于生态损害减少和生态建设加强的双重作用，而生态建设水平的不断提高对全流域生态环境的影响更显著。黄河流域生态环境改善的原因，一是加强环境治理投资，生态环境保护督察。党的十八大以来生态安全被视为国家安全的重要组成部分。2017年黄河流域污染治理投资达到3125.4亿元，是2004年的6.3倍，环境污染治理投资占GDP的比例达到1.55%，高出全国1.15%的平均水平0.4个百分点。2017年黄河流域环境治理投资占全国总投资的比例达到32.8%，较2004年的27.2%提高了5.6个百分点。二是国家实施一系列退耕还林、退耕还草工程，进一步提高了黄河流域的生态建设能力。1999-2008年全国累计实施退耕还林4.03亿亩，主要在内蒙古、陕西、山西等黄河流域地区。2017年全国森林生态效益补偿资金共计175.8亿元，其中50%的资金投放在黄河流域地区；草原补助金187.6亿元，黄河流域占96%。这些措施有力地提高了黄河流域生态建设能力，2020年黄河流域森林覆盖率达到26.7%，较2004年的20.98%提高了5.7个百分点。

2.上中下游维度

参照郭晗的划分方法，本文将黄河流域57个城市划分为黄河上游、黄河中游和黄河下游三个区域。从表3可以看出，研究期间，黄河上游生态环境始终处于较高水平，生态环境指数从2003年的0.449上升到2020年的0.743。进一步分析发现，黄河上游生态建设指数并不是最高，但是其生态损害指数最低。黄河上游生态损害指数从2003年的0.140下降到2020年的0.104，经济发展对生态环境的损害明显弱于中游和下游地区。主要原因是上游地区经济发展水平较低，污染排放相对较少：上游地区工业废水、二氧化硫排放量从2003年的57246.36、97.14万吨下降到2020年的29849、25.5万吨；生活垃圾清运量占黄河流域的比例从2003年的30.77%下降到2020年的20.76%，下降10个百分点。研究周期内上游地区平均PM2.5浓度为35.92，分别是中游、下游地区的75%、51%。黄河下游生态环境最差，主要原因是下游地区生态损害最严重：下游工业废水排放量、生活垃圾清运量占全流域的比例从2003年的41.95%、23.18%提高到2020年的50.23%、31.17%，平均PM2.5浓度是上游、中游地区的1.96、1.47倍。值得一提的是下游地区生态建设指数也是最高，从2003年的0.662提高到2020年的0.886，明显优于其他地区，其中工业废弃物综合利用率、生活垃圾无害化处理率、城市污水处理率、建成区绿化覆盖率分别是上游地区的1.36、1.05、1.03、1.24倍，是中游地区的1.52、1.45、1.02、1.1倍。

3.城市维度

研究周期内庆阳、铜川、武威、乌兰察布、固原、银川、平凉、天水、延安、吴忠十个城市生态环境均值处于前列，而德州、阳泉、济宁、聊城、淄博、滨州、新乡、焦作、运城、郑州位于较低位置。可以看出生态损害是影响各地区排名的主要因素，这也从另一个侧面反映出本文构建的生态环境测度体系既能够表征人类改造自然的主观努力程度，又能够凸显污染排放成为现阶段中国环境问题集中涌现的真实原因。位居前列的主要是上游城市，这些地区经济发展相对较弱，工业废水等污染物排放较少；位居后列的主要是中下游城市，这些地区经济较好，污染物排放也较多。以郑州和庆阳为例，研究周期内郑州年均工业废水排放量、工业二氧化硫排放量、生活垃圾清运量、二氧化碳排放量分别为11583、9.98、171.5、21.8万吨，是庆阳的48.1、24.4、14.7、2.4倍。黄河上游是生态涵养区，生态环境提升最为明显的是呂梁、运城、乌海、忻州、晋中、白银、鹤壁、渭南、西宁、阳泉，乌海和阳泉，生态环境的改善得益于生态损害指数快速下降，分别从2003年的0.247、0.331下降到2020年的0.179、0.106。吕梁、运城、忻州、晋中、白银、鹤壁、渭南、西宁生态环境的改善得益于生态建设指数的快速提高。以吕梁和运城为例，两市生态建设指数分别从2003年的0.267、0.265提升到2020年的0.896、0.793。生态环境改善最明显的10个地区中，山西省有四个城市入围，说明山西天然林保护、京津风沙源治理和“三北”防护林等工程取得明显效果，“两山七河一流域”生态修复治理和能源产业转型也初见成效。

（二）黄河流域生态环境区域差异

表4列示了黄河流域生态环境的Dagum基尼系数及其分解。

均值 0.101 0.029 28.62% 0.047 48.41% 0.024 22.97%从表4可以看出，研究周期内黄河流域Dagum基尼系数在不断下降，从2003年的0.144下降到2020年的0.058，说明黄河流域生态环境差异在不断缩小。黄河流域生态环境差异缩小的主要原因是上中下游区域内各城市之间生态环境差异在不断缩小。黄河流域区域内差异从2003年的0.045下降到2020年的0.017，对总差异的贡献度从2003年的31.51%下降到2020年的28.94%。黄河流域上中下游之间的生态环境差异已经成为影响黄河流域生态环境整体差异的主要因素。虽然区域间差异指数从2003年的0.052下降到2020年的0.027，但是其对总体差异的贡献却从2003年的36.01%提高到2020年的45.84%，提高了9.8个百分点。说明黄河流域生态环境呈现出明显的板块化特征，也验证了按照流域推进生态环境治理的科学性。超变密度贡献度由2003年的32.49%下降到2020年的25.22%，超变密度的下降也意味着分组造成的交叉差异现象在减少。

（三）黄河流域生态环境分布动态

黄河流域生态环境空间分布动态见图1。从分布位置看，2003-2007年黄河流域生态环境的密度分布曲线中心呈小幅度左移趋势，2007-2020年密度分布曲线中心开始向右移动，这意味着该段时间内黄河流域生态环境整体呈“先抑后扬”趋势。从形态来看，黄河流域生态环境核密度曲线在2003年为单峰形态，2007、2011年为双峰形态，主峰与侧峰的距离较小，侧峰高度低于主峰，说明黄河流域内部生态环境存在两极分化现象，2015年后两极分化现象减弱，呈收敛态势。延展性方面，黄河流域2007年、2011年核密度曲线存在明显的左拖尾现象（如2007年运城生态环境指数为0.227，明显低于流域内其他城市生态环境指数），2015年之后拖尾现象减弱，说明生态环境指数低的城市与生态环境指数高的城市差距在逐渐缩小。从峰度来看，黄河流域生态环境在2003-2020年间出现了“上升—下降—上升”的变化趋势，波峰宽度逐渐变窄，表明各城市生态环境的差距在不断缩小。

黄河上游生态环境的密度分布曲线在观测期内呈现“单峰—多峰—单峰”的分布形态，总体表现为峰值右移，高度上升，宽度缩小，左拖尾现象消失，说明2003-2020年黄河上游生态环境呈上升趋势，绝对差异呈缩小趋势，生态环境差的城市逐渐减少。

黄河中游核密度曲线2003-2020年呈右移趋势，说明生态环境逐年改善。峰度经历了“上升—下降—上升”“宽峰—尖峰”的演变趋势，说明黄河中游生态环境差距呈缩小趋势。波峰为单峰形态，无两极分化现象；2003-2015年左拖尾现象逐渐变长，说明区域内生态环境较差的城市与生态环境较好的城市间差距逐渐变大（例如：2003年宝鸡生态环境在中游区域最好，生态环境指数为0.542，运城生态环境最差为0.183，两者差距为0.359。2015年生态环境指数最高的铜川为0.780，生态环境指数最低的郑州为0.327，两者差距为0.453），2020年左拖尾现象减弱，说明城市间生态环境差异在缩小（例如：2020年生态环境指数最高的铜川和生态环境指数最低的运城两者差距下降到0.238）。

黄河下游核密度曲线在研究期间呈先左移后右移的趋势，2003年为双峰形态，主峰与侧峰距离较大，侧峰高于主峰，说明这一时期存在显著的两极分化现象。2007年及之后为单峰形态，说明两极分化减弱。研究周期内不存在拖尾现象，表明黄河下游的生态环境不断改善。波峰高度呈上升趋势，宽度变窄，说明下游生态环境绝对差异在不断缩小。

四、研究结论与启示

（一）研究结论

研究周期内黄河流域生态环境呈上升趋势，生态损害和生态建设均持续改善，而生态建设水平的不断提高对黄河流域生态环境的影响更大。黄河上游生态环境始终处于较高水平，主要是其生态损害最小。黄河下游地区生态环境最差，主要原因是下游地区生态损害最严重。庆阳、铜川、武威、乌兰察布、固原、银川、平凉、天水、延安、吳忠十个城市生态环境位居前列。黄河流域Dagum基尼系数在不断下降，说明黄河流域生态环境差异在不断缩小，主要原因是上中下游各区域内生态环境差异在不断缩小。上中下游之间的生态环境差异已经成为影响黄河流域生态环境整体差异的主要因素，进一步说明黄河流域生态环境呈现出明显的板块化特征，按照流域特点进行生态环境治理具有现实意义。

黄河流域生态环境的密度分布曲线中心呈小幅度右移趋势，前期生态环境存在两极分化现象，后期两极分化现象减弱。黄河流域核密度曲线前期存在左拖尾现象，后期消失，峰度呈现“上升—下降—上升”的变化趋势，都印证黄河流域各地区生态环境持续改善，差距在不断缩小。

（二）研究启示

1.发挥比较优势，因地制宜推进黄河流域生态保护和高质量发展。本文的研究结果显示，黄河流域上中下游生态环境呈现板块化特征，所以应按照区域生态禀赋制定不同的生态保护政策。黄河上游地区经济发展相对落后，但是具有较大的生态比较优势，适合发展生态产品，因此上游地区应该限制实施大规模、高强度、密集化的经济开发活动和城镇化开发，鼓励这些地区提供更多的生态产品。中游地区生态环境指数高于下游但低于上游，是我国重要的能源基地，应转变经济发展方式，建立产业准入负面清单，及时关闭高污染的“五小”企业，淘汰落后产能，大力推动产业结构调整，改变“黑、粗、重、硬”的产业特征。黄河下游生态优势不明显，但是经济发展实力较强，应积极引进先进技术和设备，构建资源节约型、环保型生产体系，在加大环境治理的同时鼓励其承担更多的经济发展功能，以提供更多的经济产品。

2.警惕高污染产业向黄河上游流域的迁移。本文在研究中发现黄河上游工业二氧化硫排放量占全流域的比例从2003年的24.09%快速提升到2020年的36.19%，二氧化碳排放量占全流域的比例从2003年的22.4%大幅提高到2020年的33.97%，其中一个重要的原因就是东部地区高污染高耗能产业向黄河上游地区转移。黄河上游塑料、硫碱、化学农药、水泥、化肥生产量占全国的比例从2003年的2.72%、4.8%、0.8%、3.8%、7.4%上升到2020年的14.35%、10.1%、5.4%、4.8%、18.92%。这些高耗能高污染产业的发展容易对黄河上游生态环境造成破坏，建议中央政府在制定产业转移目录时，对生态涵养区的产业转移制定“红线”或者负面清单，对实施产业转移的企业征收生态补偿基金。

［责任编校陈浩天］