河谷型城市消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)及機理研究

摘要：任何一個生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都是由“環(huán)境—資源—生產(chǎn)—消費—環(huán)境”組成的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，在這一物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中消費通過前后向關(guān)聯(lián)，從生產(chǎn)到資源利用和直接向環(huán)境排放廢棄物兩個方向影響著系統(tǒng)環(huán)境。以河谷型大城市蘭州市為研究對象，利用灰色關(guān)聯(lián)度模型來定量研究，探討城市消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)作用機理。

關(guān)鍵詞：消費結(jié)構(gòu)；變動；環(huán)境效應(yīng)；機理；蘭州市

中圖分類號：F014.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

由社會—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，都存在“環(huán)境—資源—生產(chǎn)—消費—環(huán)境”這一循環(huán)過程，其中一定的消費結(jié)構(gòu)反映著人類參與生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)狀態(tài)，表征著它兼有物質(zhì)循環(huán)通道的效能性。消費通過其在時間縱向序列上和內(nèi)部組成橫向序列上構(gòu)成的變動，從生產(chǎn)到資源利用和直接向環(huán)境排放廢棄物兩個方向影響著城市和其腹地環(huán)境。

一、國內(nèi)外研究概述

丹麥學(xué)者M(jìn)ikael Skou Andersen和芬蘭學(xué)者IlmoMassa研究認(rèn)為，環(huán)境的長期預(yù)防法則包括生產(chǎn)和消費模式的長期結(jié)構(gòu)變動，推進(jìn)生態(tài)協(xié)調(diào)根本在于消費結(jié)構(gòu)變化的生態(tài)現(xiàn)代化。Gert Spaargaren認(rèn)為在生產(chǎn)和消費的生態(tài)現(xiàn)代化中要發(fā)展有利于環(huán)境的導(dǎo)向型消費。Harald Payer等以澳大利亞為例，從能源、交通、廢棄物等方面論述了食品消費所帶來的環(huán)境問題，并建立了有益環(huán)境的可持續(xù)食品消費結(jié)構(gòu)。荷蘭HOMES項目提出家庭代謝(Household Metabo—llsm)概念來分析家庭消費活動的環(huán)境影響。syl-via Lorek則以資源流的分析為手段，描述家庭與環(huán)境的相互作用，辨識家庭消費活動對環(huán)境的壓力。

我國學(xué)者從20世紀(jì)90年代開始關(guān)注消費結(jié)構(gòu)與環(huán)境關(guān)系的研究。童鈞耕等對上海能源消費結(jié)構(gòu)與環(huán)境的效應(yīng)作了研究，司金鑾對環(huán)境結(jié)構(gòu)同消費結(jié)構(gòu)相互作用關(guān)系進(jìn)行了分析。劉晶茹、耿莉萍分別對家庭和居民消費的環(huán)境影響做了概述。虞學(xué)群分析了我國家庭汽車消費所產(chǎn)生的環(huán)境問題，提出發(fā)展公共交通消費，解決交通問題。楊艷華等分析了新疆喀什地區(qū)居民生活能源消費結(jié)構(gòu)對喀什地區(qū)荒漠化的影響。總體來看目前國內(nèi)外對消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)研究較少，相關(guān)研究中所選擇的關(guān)鍵目標(biāo)群還有較大的差異。

二、研究區(qū)概況

蘭州市位于黃河中部河谷盆地，是一個典型的東西長、南北窄的狹長沿河帶狀城市。黃河自西向東貫穿蘭州市區(qū)，形成“兩山夾川”的高原河谷地形。蘭州市城市和郊區(qū)用地比僅為1:0.14，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國內(nèi)一般城市1:3—1:7的城郊用地比例，腹地環(huán)境狹小，這不僅使城市發(fā)展后備用地受到很大限制，而且其以封閉性為主要特征的河谷川地地形，還嚴(yán)重削弱了河谷環(huán)境的自凈能力，降低了環(huán)境容量的閾值，使城市這個有機大系統(tǒng)在發(fā)展過程中產(chǎn)生“外部不經(jīng)濟(jì)性”環(huán)境污染效應(yīng)放大、增強。作為典型的河谷型大城市，蘭州市城市生態(tài)環(huán)境受人類生產(chǎn)和消費活動的強烈影響，成為我國乃至世界上污染最為嚴(yán)重的城市之一。

三、蘭州市消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)分析

(一)能源消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

根據(jù)能源消費結(jié)構(gòu)變動對城市環(huán)境的不同影響及資料可得性等實際情況，選取工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)粉塵產(chǎn)生量和工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量等作為城市環(huán)境變量；相應(yīng)的以蘭州市終端能源消費的主要組成為能源消費結(jié)構(gòu)變量：原煤、焦炭、汽油、柴油、燃料油、石油液化氣、熱力和電力。以1990-2004年15年尺度下的灰色關(guān)聯(lián)度分析(文中涉及的灰化因子全部取值0.5)。

從關(guān)聯(lián)度大小來看，以原煤、熱、電力和燃料油的消費對蘭州市環(huán)境污染的影響最大，以汽油和焦炭影響最小，這也是與其在能源消費結(jié)構(gòu)中所占的重要比重所分不開的，以煤、油為主的能源結(jié)構(gòu)，其能源結(jié)構(gòu)的變化將直接對蘭州市環(huán)境產(chǎn)生影響，表現(xiàn)在廢棄物產(chǎn)生和構(gòu)成比例上。總體來看，目前蘭州市能源消費結(jié)構(gòu)中各種能源的消費量與污染物的排放量的關(guān)聯(lián)度大部分是偏大的，對環(huán)境影響也比較顯著。

蘭州地區(qū)能源消費結(jié)構(gòu)以煤、油為主，因此，煤煙型污染是蘭州市區(qū)大氣污染的主要類型。筆者以三種主要污染物SO₂、NO_x和TSP作為環(huán)境變量，分別與能源消費結(jié)構(gòu)組成做同期15年尺度下的灰色關(guān)聯(lián)度分析。

從關(guān)聯(lián)度大小來看原煤、燃料油和石油液化氣是影響蘭州市主要大氣污染物濃度的關(guān)鍵因素。另外從每種能源消費對大氣污染物的影響力度來看，原煤在消費結(jié)構(gòu)中的比例對主要大氣污染物影響力度逐次為TSP、SO₂和NO_x；燃料油則對TSP影響較大，其次為SO₂和NO_x；而石油液化氣則主要影響NO_x，其次為TSP和SO₂。

總之，以煤、油為主的能源消費結(jié)構(gòu)，特有的地形地貌及其形成的特殊的氣象條件，再加上工業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理所造成的污染源分布和能源消費結(jié)構(gòu)的不合理，是影響蘭州市環(huán)境質(zhì)量的重要因素。

(二)交通消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

1．交通消費結(jié)構(gòu)變動的尾氣污染效應(yīng)

利用灰色關(guān)聯(lián)度模型，以CO、HC、NO，和SO_x等四種主要尾氣污染物排放量作為環(huán)境變量，以貨車、客車、摩托車及其他車輛等組成蘭州市交通’消費結(jié)構(gòu)變量，以1990-2004年相關(guān)數(shù)據(jù)做灰色關(guān)聯(lián)度分析。

通過關(guān)聯(lián)度分析來看，按照大小排序均為：客車＞貨車＞其他車輛＞摩托車，并且車輛構(gòu)成對四種主要污染物的關(guān)聯(lián)力度規(guī)律一致，客車對污染物影響力度最大，其次為貨車、其他車輛，最后為摩托車。其主要原因在于隨著城市化快速發(fā)展，人們生活水平提高，出行方式和出行機會增多，加之城市流動人口增多，導(dǎo)致客車出行和使用頻率提高所致。總之，機動車輛數(shù)和組成其結(jié)構(gòu)的各類車輛數(shù)對各種污染物的排放量起到?jīng)Q定性作用，特別是交通消費結(jié)構(gòu)組成的變化情況直接影響到污染物排放量的多少。

2．交通消費結(jié)構(gòu)變動的噪聲污染效應(yīng)

利用歷史數(shù)據(jù)通過分析比較混合車流中大、中、小型車所占比重，大型車比重對Leq和L₁₀值影響較大，呈正相關(guān)關(guān)系，而小型車，諸如出租車，標(biāo)準(zhǔn)營運車輛等則對背景噪聲值L₉₀的貢獻(xiàn)率較大，隨著蘭州市車輛消費結(jié)構(gòu)組成趨于小型化變化的情況，蘭州市交通噪聲逐漸趨于穩(wěn)定，但背景噪聲值L₉₀卻一直保持較高水平，呈上升趨勢。

(三)水資源消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

1．地表水污染的環(huán)境效應(yīng)

黃河蘭州段是流經(jīng)蘭州市區(qū)唯一的地面水源，也是蘭州市用水的主要來源，由于蘭州市區(qū)分布沿河呈狹長帶狀，因此，沿岸人口密集，工業(yè)集中，大量生活及生產(chǎn)廢水排入黃河，污染嚴(yán)重，是突發(fā)性水污染事件的多發(fā)河段。

筆者采用綜合指數(shù)法和污染負(fù)荷系數(shù)法，參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn)，對1990-2002年間黃河蘭州段常年例行監(jiān)測的20種水污染物質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：大腸菌群負(fù)荷比占第一位，為86.97％，其次排在前7位的污染物依次是：揮發(fā)酚、PH值、石油類、COD、非離子氨、高錳酸鉀指數(shù)和總鎘，上述8種污染物負(fù)荷比占總負(fù)荷比的95.35％。由此說明上述污染物是近年來影響黃河蘭州段水質(zhì)量的主要污染物。從不同污染類型來看，生物類負(fù)荷比占總負(fù)荷比的86.97％，說明生物污染相當(dāng)嚴(yán)重。在化學(xué)類污染物中，有機類負(fù)荷比占化學(xué)污染總負(fù)荷比的52.63％，無機類無毒污染物占30.06％，無機類有毒污染物占17.31％。顯見，有機類污染也比較嚴(yán)重，無機類無毒污染物次之，無機類有毒污染物較輕。

2．地下水污染的環(huán)境效應(yīng)

地下水開采量逐年增加，使得地面沉降，水質(zhì)逐漸惡化。馬灘、崔家大灘和迎門灘(簡稱“三灘”)，是蘭州唯一地下水源地，由于補給不足，“三灘”水源地每年超采地下水827萬m³，而地下水的連年超采，致使地下水位大面積、大幅度下降。例如在開采最不利的1988年，“三灘”水源地地下水位降落漏斗的總面積達(dá)7145km²，其下降10m以上的面積為7.8km²，地下水最大累計下降幅度為15.93m。到目前迎門灘的10眼井由于水位下降，其中4眼井的取水深度已由50m降至120m；另外“三灘”水源地超采發(fā)生沉降的同時水質(zhì)也正在惡化，如迎門灘4、5、9、10號井在1985年總硬度為110mg/L、118 mg/L、156 mg/L和136 mg/L，到了2001年四口井分別為539 mg/L、488 mg/L、502 mg/L和483 mg/L，均超出GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的450mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。同時超量開采地下水，地下水位下降，為地表污水滲入地下提供了有利條件。“三灘”地下水源地均已受到污染，主要污染物有酚、油、氰化物、鉛、硝酸鹽氮等，其檢出率均超過50％。由于水質(zhì)污染，截至目前，“三灘”可開采的井群數(shù)由68眼減少到27眼。

(四)家庭消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

近年來隨著蘭州市城市化的快速發(fā)展和城市居民生活質(zhì)量的快速提高，恩格爾系數(shù)已從1990年的56.8％下降 2004年的37.8％。消費結(jié)構(gòu)正由溫飽型向享受型、發(fā)展型轉(zhuǎn)型，相應(yīng)消費內(nèi)容也發(fā)生了改變，繼而通過“環(huán)境—資源—生產(chǎn)—消費—環(huán)境”的連鎖反應(yīng)而作用于相對脆弱的城市生態(tài)系統(tǒng)，對城市環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。

1．住房消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

城市居民選擇住房對“市區(qū)中心區(qū)位”的認(rèn)同，使得市區(qū)中心住房林立，建筑密度高，人口密度增大，加劇了交通擁擠、住房緊張、熱島效應(yīng)等環(huán)境問題。在最近對消費群體購房意向的調(diào)查中，回答“希望在什么地段購買住房”的問卷選項時，有55.81％的人選擇城關(guān)區(qū)(這里的“城關(guān)區(qū)”不包含雁灘和東崗)，七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)加上雁灘和東崗總計才有44.19％，說明了人們對城區(qū)中心區(qū)位的依賴。由此大量居民涌入市中心，城區(qū)人口密度2004年比1990年增加了8.26倍，城市人口密度的增加，在蘭州市特定的地理條件限制下，城區(qū)建設(shè)密度高，基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)荷沉重，土地后備資源嚴(yán)重不足，給蘭州市的發(fā)展造成諸多不良環(huán)境影響。

家庭住宅消費過程還產(chǎn)生大量建筑垃圾污染環(huán)境。大量住房的翻建、新建產(chǎn)生大量城市建筑垃圾。根據(jù)資料顯示，經(jīng)對磚混結(jié)構(gòu)、全現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)等建筑類型的施工材料統(tǒng)計分析，每1萬m²的建筑工程中，會產(chǎn)生500-600m³建筑垃圾，按此推算，蘭州市每年將會產(chǎn)生18-22萬m³建筑垃圾，這些垃圾絕大部分未經(jīng)任何處理，便運送郊外露天堆放或填埋，加重了垃圾“圍城”，給環(huán)境污染治理造成很大的壓力。

2．家庭交通消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

城市化快速發(fā)展，居民購買能力的提高，為私人轎車進(jìn)入家庭提供了必要條件。據(jù)蘭州市車管所數(shù)據(jù)顯示，2004年蘭州市機動車保有量為16萬輛，其中60％為私人所有。交通消費結(jié)構(gòu)的變化引發(fā)了一系列環(huán)境問題。首先，機動車數(shù)量的增長與停車位短缺的矛盾日益突出。2004年蘭州市機動車保有量和泊車位的比例約為6：1，機動車車位嚴(yán)重不足，致使路邊停車占用自行車道和人行道現(xiàn)象嚴(yán)重，給原本擁擠城市交通增加了新的困難；其次私人汽車交通效率低，擁有量過多，容易引發(fā)交通堵塞。特別是私人小汽車與公共汽車、電車、自行車等交通工具相H：，其占路面積大，運載人數(shù)少。小汽車運載一人所需道路面積為自行車的4倍，公交車的30倍，是步行的40倍，在道路網(wǎng)不完善的河谷型城市蘭州市，小汽車數(shù)量增加，提高了交通擁擠發(fā)生概率。

3．居民日用品消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)

筆者選擇了1990-2004年間食品、衣著、醫(yī)療保健和家庭設(shè)備用品消費總支出等四項指標(biāo)作為家庭日用品消費結(jié)構(gòu)組成，以生活污水和生活垃圾產(chǎn)生量為環(huán)境變量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析。

通過關(guān)聯(lián)度分析表明衣物洗滌與家庭食品消費過程中產(chǎn)生的污水是城市生活污水的最主要來源，這既有家庭衣物購買量上升帶來的衣物洗滌量上升的原因，更主要的原因則是近年來蘭州市城市居民普遍使用耗水量高的洗衣機代替人工洗滌造成的。同時，還分析了生活垃圾產(chǎn)生量的主要關(guān)聯(lián)因子，認(rèn)為蘭州市生活垃圾產(chǎn)生量與城市居民的食品消費和家庭設(shè)備用品消費具有最強的關(guān)聯(lián)度，即家庭食品消費和家庭設(shè)備用品消費是生活垃圾的最主要來源，而衣著消費與醫(yī)療保健消費過程中垃圾產(chǎn)生量較少。另外城市居民的消費方式逐漸由“生存型”消費向“享受型”轉(zhuǎn)變。消費結(jié)構(gòu)、方式的改變，正一步步擴大對能量的消耗，過度的消耗就會引起環(huán)境財產(chǎn)的過度貶值。除上述消費結(jié)構(gòu)對環(huán)境造成的影響外，還包括居民使用交通工具造成的含有SO₂：鉛化合物等污染物質(zhì)的尾氣污染以及噪聲污染、無線通訊和家用電器產(chǎn)生的電磁污染等都會對城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。

四、結(jié)論

為了形象地表征出消費結(jié)構(gòu)變動對環(huán)境產(chǎn)生的影響，筆者以消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)作用機理。

城市是由社會—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境三個部分交織而成的一個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，城市化過程是伴隨社會—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境三個子系統(tǒng)同步發(fā)展升級的一個過程，其中如果任何一個子系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)和功能在時間、空間尺度上發(fā)生阻滯或者代謝紊亂都會引起整個生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系上的錯位和失諧。城市化過程中消費結(jié)構(gòu)變動的環(huán)境效應(yīng)其實質(zhì)是社會行為在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境利益上的沖突和無序，導(dǎo)致的人與自然關(guān)系的生態(tài)問題。社會行為的改變、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平通過對環(huán)境產(chǎn)生不同的影響而與環(huán)境發(fā)展息息相關(guān)。而消費結(jié)構(gòu)，從廣義來看，是一定社會經(jīng)濟(jì)條件下人們不同消費的構(gòu)成狀態(tài)；從狹義來看，是人們消費不同的消費資料的比例關(guān)系及其構(gòu)成狀態(tài)。但不管是社會宏觀消費結(jié)構(gòu)還是居民家庭消費結(jié)構(gòu)，都隨著社會的發(fā)展，不斷提升消費水平、改變消費模式和觀念，最終通過消費結(jié)構(gòu)組成上物化表現(xiàn)出來，使得越來越多的物質(zhì)進(jìn)入消費領(lǐng)域，從而使得物質(zhì)代謝呈現(xiàn)多樣化，排放到環(huán)境中的有毒、有害、不易降解、不易凈化和處理的物質(zhì)的不斷增多，使“三廢”污染成分越來越復(fù)雜，處理難度和處理成本巨增。而所有這些過程，都在蘭州市以封閉式為主要特征的特殊地理環(huán)境的背景值下被疊加放大，加重了對城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響。