基于物元模型的环境与经济增长协调性评价——以长江中游经济带为例

朱 龙,汤江龙,牛月华,张静敏

(东华理工大学 测绘工程学院，南昌 330013)



基于物元模型的环境与经济增长协调性评价
——以长江中游经济带为例

朱 龙,汤江龙*,牛月华,张静敏

(东华理工大学 测绘工程学院，南昌 330013)

基于物元模型探究长江中游经济带环境与经济增长协调性问题，以促进流域走环境友好型发展道路，加快生态文明建设步伐.结果发现当前及未来一段时间里该流域环境与经济增长协调性较好，经济可持续发展能力较强，生态环境未受到严重破坏.研究结论显示：①工业“三废”对环境的影响致使对经济增长产生负向影响，且这种影响具有长期效应；②污染治理资金的投入有助于缓解环境与经济增长的矛盾，这种投入边际效应在未来一段时间持续为正.

环境；经济增长；发展；工业；污染

当前伴随城镇化与工业化进程的加快，环境污染与经济增长间的矛盾愈演愈烈，随着雾霾现象在全国各地的普遍性出现，对环境与经济增长间协调性的思考愈发为各方关注.对此，诸多学者做了众多有益研究，刘年康等[1]基于差分回归系数法对环境污染与经济增长间的脱钩问题加以研究，研究显示我国绝大多数省份二者处于“绝对脱钩”状态，经济增长依赖于环境污染的客观情况未出现缓解；田志华等[2]通过向量误差修正模型来探究环境污染与经济增长间的协整关系，研究表明二者关系失衡，短期环境政策失效；张成等[3]基于环境库兹涅茨曲线对这一问题加以探索，研究表明环境污染与经济增长的关系具有多种表现形态(U型、倒U型、N型、倒N型等)，以此同时不同经济水平会给不同污染物带来不同的内生性影响；李娟伟等[4]则基于环境退化成本的视觉加以探究环境与经济增长间的冲突问题；韩旭[5]利用时间序列方法来对我国EKC进行实证研究，并未弥补EKC模型中环境影响经济的假设与变量难以量化的不足，运用VAR模型研究二者的动态关系，研究的成果在于从环境质量需求弹性探求出环境对企业生产行为的约束机制，并提出相应政策性建议；李庆华等[6]的研究表明发展经济带来的环境恶化具有滞后性，经济增长的代价是环境污染，且这种交换是一种长期模式，但环境污染带来的经济增长却是短暂的，其动力很快将会消失殆尽并长期反作用于经济增长，以致制约长期发展.前人在这方面的研究可以给予当前研究诸多启示，前人更侧重于基于EKC模型来探索环境与经济增长间的内在机理，但对二者的协调性及协调性范围的探讨上存在一定缺口，文章基于此来探求区域环境与经济增长间的协调性，并对协调性加以评价，进而实现对区域“环境-经济”系统健康程度的把控，籍以为产业机构升级与生态文明建设提供政策参考依据.

1 研究方法

1.1 变量体系构造

文章遵循PSR模型的变量体系构造原则，目标层设置为“压力-状态-响应”三个维度，压力层涵盖环境污染、经济粗放增长、落后产能等方面的变量，状态层涵盖当前环境、经济、社会对研究目标问题的表征，响应层涵盖各地对当前环境污染、经济低效增长的应对状态变量，标量体系如表1所示.

表1 环境与经济增长协调性评价变量体系

1.2 变量释义

压力层涵盖常住人口人均GDP、人口密度、能源生产总量、生活垃圾清运量、工业用水量、工业废水排放量、城镇生活污水排放量、工业废气排放量、一般工业固体废物产生量等变量.文章采用常住人口的概念是源于对当下在研究区生产生活并事关环境与经济状况群体的探查，故而常住人口人均GDP能够更好地反映直接影响环境与经济问题的人口的经济保有状况，此为对黄菁[7]、田志华等[8]、李治国等[9]的研究的改进；人口密度则是对环境承载力与经济发展人力资本量的双重考量[7,10-12]；当前能源生产仍以落后产能粗放生产为主，其对经济增长的贡献以环境污染为代价[7-11]；生活垃圾清运问题、城镇生活污水排放问题则是对城市污染三大来源之一——生活污染问题的探究，以便从均衡视觉来探查环境与经济增长间的协调性问题[7-13]；工业用水量、工业废水排放量则是从工业对水资源消耗和污染方面加以思考，李娟伟等[4]、李庆华等[6]、韩旭[13]等做了诸多有益的探究；工业废气排放量、一般工业固体废物产生量则是从大气、土壤污染视觉来讨论粗放式工业生产所造成的环境问题同经济增长协调性所带来的压力，贺彩霞等[14]、贾彧等[15]曾对此深入探索.

状态层涵盖第二产业占GDP比重、第二产业就业人数比重、能源消费总量、森林覆盖率、废水治理设施处理能力、城镇生活污水日处理能力、废气治理设施处理能力、工业SO2排放量、工业COD排放量、工业氮氧化物排放量、工业烟(粉)尘排放量、城镇生活污水中COD排放量、城镇生活污水中氮氮排放量、一般工业固体废物贮存量、一般工业固体废物处置量、一般工业固体废物倾倒丢弃量等变量.第二产业占GDP比重、第二产业就业人数比重变量用以衡量主要污染源产业对经济增长的贡献[16]；能源消费总量是当前环境质量状况的供给侧反映[7-11]；森林覆盖率是对当前环境屏障的描述[11-12]；废水治理设施处理能力、城镇生活污水日处理能力、废气治理设施处理能力是环境吞吐能力变量[6-16]；工业SO2排放量、工业COD排放量、工业氮氧化物排放量、工业烟(粉)尘排放量、城镇生活污水中COD排放量、城镇生活污水中氮氮排放量、一般工业固体废物倾倒丢弃量等变量则是对当前污染物(工业“三废”)排放问题的概述，以度量环境与经济增长的协调性问题[2-3,7,9,11-12,14-15,17-21]；一般工业固体废物贮存量、一般工业固体废物处置量则是对环境隐患与排患的考量[17-21].

响应层涵盖污染治理资金占GDP比重、科技活动经费占GDP比重、贸易开放度、生活垃圾无害化处理率、工业用水重复利用率、一般工业固体废物综合利用率等变量.污染治理资金占GDP比重、科技活动经费占GDP比重是反映经济反哺环境的响应状态[7,14,22]；贸易开放度是对开放市场、引入国际环境标准的响应[6-22]；生活垃圾无害化处理率、工业用水重复利用率、一般工业固体废物综合利用率等变量是对环境改善的处置变量[6-22].

1.3 变量权重确定方法

1) 数据标准化：数据标准化即使变量值无量纲化，其公式为

(1)

2)变量权重计算.变量权重计算公式为：

(2)

1.4 评价模型

本文的评价变量为x={x1,x2,…,x31}，其中:xi=(γi,Vi)为特征元，γi是评价特征，Vi是数量化的量值域，Vi=(αi,βi)(i=1,2,…,31)[23-25].

1) 确定协调性物元.环境与经济增长协调性Z、评价特征γi、特征量值V共同构成环境与经济增长协调性物元，其可表达为

(3)

式中R为31维环境与经济增长协调性物元，即R=(Z,H,V).

2) 经典域与节域.

(4)

其中：Rj为环境与经济增长协调性评价物元，由于本文变量体系选定31个变量，故而模型中的维度为31；Zj为划分的5个环境与经济增长协调性等级(j=1,2,…,5)；Vij分别为Zj关于评价特征γi所规定的量值范围，即经典域且Vij=(αij,βij)；

设R1,…,R5为5个同征物元，则可建立由这5个同征物元R1,…,R5构成的同征物元阵.

节域，即表示评价特征γi的取值范围，其为

(5)

其中:P为危险等级的全体；Vip为评价变量γi处于P所对应的量值范围，即节域.

3) 建立关联函数.基于可拓学中距的定义来构建关联度函数，即

(6)

(7)

(8)

(9)

4) 计算规范关联.为获取最适合的优度，则需将Zj关于各环境与经济增长协调性评价特征的关联度进行规范化以得到规范关联度Kij，其计算式为：

(10)

4) 计算评价等级.环境与经济增长各协调性等级值，即反映待评价对象对于不同协调性等级的接近程度，待评价对象对于Zj的等级可由下式计算，

(11)

其中：K(Zj)为待评价各省份环境与经济增长协调性等级值；wi为变量权重.

2 研究区域与数据来源

2.1 研究区域概况

长江中游经济带涵盖江西、湖北、湖南三省，流域国土总面积56.46万km2，常住人口17 560.49万人(2015年末)，其中江西省是我国重要的有色金属矿产开采与冶炼区、光伏产业区、瓷都；湖北省形成了以汽车制造业为主导，钢铁、石化、食品、电子信息、电力、纺织、装备制造等产业协同发展的产业格局；湖南省形成了工程机械、电子信息及新材料、石油化工、汽车及零部件、铅锌硬质合金及深加工等10个优势产业集群.与此同时该流域三省皆为国家级粮食产区，拥有鄱阳湖平原、江汉平原、洞庭湖平原等地理优势.该流域2015年末GDP高达70 131.17亿元，在中部地区占据比较优势.然而该地区近年来生态环境逐年恶化，原因既源于长期低水平粗放生产，又来自于承接东部高污染工业转移所造成的环境破坏，在当前生态文明建设背景下，流域环境与经济增长间的矛盾日益突出，环境对经济增长的制约不断显现，因此选择这一区域作为研究区域具备一定的典型性意义.

2.2 数据来源

文章中的数据来源于《中国统计年鉴》(2000-2015)、《中国环境统计年鉴》(2000-2015)、《江西省统计年鉴》(2000-2015)、《湖北省统计年鉴》(2000-2015)、《湖南省统计年鉴》(2000-2015)、各省统计公报(2000-2015)、部门专项报告(2000-2015)等.

3 长江中游经济带环境与经济增长协调性评价实证研究

3.1 变量权重核算

基于式(1)对文章中各个变量值进行数据标准化，然后通过式(2)获取表1中31个变量的权重，如表2所示.

表2 长江中游经济带环境与经济增长协调性评价变量权重

3.2 划分协调性等级

基于文献研究而将评价变量x={x1,x2,…x31}的协调性划分为五级，即一级((90,100)，环境与经济增长协调性良好，经济走可持续发展道路，实现环境友好型发展)、二级((80,90)，环境与经济增长协调性较好，经济可持续发展能力较强，生态环境未受到严重破坏)、三级((70,80)，环境与经济增长协调性一般，经济可持续发展能力较弱，生态环境尚且稳定)、四级((60,70)，环境与经济增长协调性较差，经济可持续发展能力弱，生态环境遭到破坏)、五级((0,60)，环境与经济增长协调性差，经济可持续发展能力低下，生态环境遭到严重破坏)[26-27].

3.3 构造物元评价模型

1)评价特征打分.本文所涉及的范围即江西、湖北、湖南等三省，最终评价特征分值取三省均值.打分方法即德尔菲法，以无领导小组的方式请10位来自地理信息科学、人文地理学方面的专业人士基于上文中所列变量的面板数据进行打分，分别进行三轮，而获得分值分别为86、80、86、84、89、85、87、80、83、88、88、71、83、89、87、85、87、87、86、80、86、84、89、85、87、80、83、88、88、71、83.

2)评价量化.据前述环境与经济增长协调性评价等级划分，构造长江中游经济带环境与经济增长协调性评价物元经典域：一到五级分别对应R1～R5，并且构造节域Rp为评价环境与经济增长协调性物元做铺垫.

根据式(6)～(9)关联函数，再根据式(10)计算规范关联，最后根据式(11)计算评价等级，如表3所示.

表3 等级评价表

由计算结果可知，K(Z1)=-0.40、K(Z2)=-0.11、K(Z3)=-0.3、K(Z4)=-0.93、K(Z5)=-0.27，即

∃K(Z2)>K(Z5)>K(Z3)>K(Z1)>K(Z4)，

则：

∃K(Z)=max{K(Zj)}=K(Z2)=0.11，

表明长江中游经济带环境与经济增长协调性等级处于二级，即当前及未来一段时间里该流域环境与经济增长协调性较好，经济可持续发展能力较强，生态环境未受到严重破坏.

4 结论

通过上述实证研究发现，长江中游经济带环境与经济增长协调性处于相对占优状态，然而在评价中亦暴露出一些潜在性问题，综上研究，故而可作出如下结论：

1)工业“三废”对环境的影响致使对经济增长产生负向影响，且这种影响具有长期效应.工业“三废”的肆意排放致使流域环境持续恶化，这种蔓延是面源性的，造成水源性污染、土壤污染、大气污染(如当前的雾霾)，伴随环境的恶化，资源(含农业资源)的边际产量下滑，以至于在长期出现供给侧的匮乏，使之在长期形成不易治理的负向效应.

2)污染治理资金的投入有助于缓解环境与经济增长的矛盾，这种投入边际效应在未来一段时间持续为正.污染治理资金是缓解当前污染问题的重要支撑，与此同时，这种资金上的投入不仅仅是资金上的鼓舞，更能带动各方对治污的热情，激发各方加快“去产能”步伐，加快产业结构升级速率，促进走环境友好型、可持续性经济发展道路，促使污染治理资金投入的边际效应在未来一段时间持续为正.

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责任编辑：高 山

Evaluation on Coordination of Environment and Economic Growth Based on Matter Element Model——Taking the Economic Belt of the Middle Reaches of the Yangtze River as an Example

ZHU Long,TANG Jianglong*,NIU Yuehua,ZHANG Jingmin

(Faculty of Geomatics, East China University of Technology, Nanchang 330012, China)

Based on the matter element model,this paper explores the coordination between the environment of the economic belt of the middle reaches of the Yangtze River and the economic growth in order to promote environmental friendly development in river basin,accelerate the pace of the construction of ecological civilization.The results show that currently and in a period of time in the future the environment and economic growth are well coordinated,the sustainable economic development capacity is strong, and the ecological environment is not and will not be seriously damaged.The conclusion of the study shows that:Firstly,the effect of industrial "three wastes" on the environment has a negative effect on economic growth,and this effect is long-standing;secondly,the investment on pollution control helps to alleviate the conflict between environment and economic growth,and marginal effect from the investment will continue to be positive for some years to come.

environment;economic growth;development;industry; pollution

2017-02-10.

朱龙(1993-)，男，硕士生，主要从事地理信息系统方面的研究;*

汤江龙(1964-)，男，博士，教授，主要从事土地资源管理与应用的研究.

1008-8423(2017)02-0235-06

10.13501/j.cnki.42-1569/n.2017.06.028

X820.2; P951

A