重慶主城區社會經濟發展與水環境質量關系的實證分析

陳 虎，呂平毓

（1.重慶交通大學河海學院，重慶400074；2.長江水利委員會長江上游水文水資源勘測局，重慶400014）

生態環境是社會經濟發展的基礎，兩者有著對立統一的關系。人類經濟的高速發展是以犧牲環境質量為代價的。科學技術水平的迅猛發展把人類經濟帶領到一個前所未有的高速增長的階段，同時，嚴峻的環境問題接踵而來，當污染物超過環境容量時，所造成的環境污染又反過來制約社會經濟的發展［1］，環境質量和經濟增長之間的關系問題已經成為一個長期爭論的話題。環境庫茲涅茨曲線（EKC）模型是由美國環境學家Grossman and Krueger［2］和Shafik and Bandyopadhyay［3］提出的。認為一個國家或地區的污染水平在經濟發展到一定程度之前會隨著收入的增加而污染水平上升，以后又會隨著收入的上升而污染水平下降，即為倒“U”型曲線關系。即最初環境質量會隨著人均收入的增加而逐漸惡化，達到一個轉折點之后，環境質量會隨著人均收入的增加得到改善。一些研究結果表明，環境庫茲涅茨曲線不一定呈倒U形，在某一特定階段還可以呈U形、直線形、N形，或者是向后彎曲的形態［4］。張曉等環境經濟學家認為環境庫茲涅茨曲線及其轉折點的估計值僅僅建立在若干跨國數據和時間序列數據的實證分析基礎上，所以該模型只能是對經驗數據的描述而并不能用于預測；環境質量改善并不會自動發生，它有賴于全社會環保意識的提高、環境政策的嚴格實施，以及技術進步的支持［5］。國內EKC研究起步較晚，主要集中在省會、大中城市及各省內部的研究，饒云聰［6］等從排污量、環境質量指標、環境污染治理投入3個角度，考察分析了重慶市經濟規模擴張對重慶本身環境質量變化的影響。這里利用經濟和環境質量統計數據對重慶市主城區經濟增長和產業結構與水環境質量關系進行模擬，以便反映社會經濟發展與水環境質量之間的關系，為評價重慶市環境政策提供依據。

1 研究區域概況

重慶市主城區（主城九區）位于重慶市西部，東經106°14′－106°53′，北緯29°19′－29°57之間，接近全國的幾何中心。在自然地理上，位于四川盆地東部的平行低山丘陵區，又是長江、嘉陵江匯流地帶，主城區依山而建，是著名的山城。研究區范圍覆蓋了重慶市主城9區（渝中區、沙坪壩區、江北區、九龍坡區、大渡口區、南岸區、渝北區、北碚區、巴南區），屬重慶市三大經濟圈中經濟最發達的都市經濟圈，全部轄區共5 473km2，是重慶城市的本體，是全市城鎮體系的核心部分，是國家級歷史文化名城和重要的工業基地，是重慶直轄市黨政機關所在地和全市的交通、通信、文化、科教、金融、商貿中心。

1997年重慶市成為我國最大的直轄市，2009年全市國內生產總值6 530.01億元，比上年增長14.9%，GDP連續12年穩步攀升。主城九區2009年實現國內生產總值2 986.25億元，占全市生產總值的45.73%，與2008年相比增長13.1%。2009年，全市地方財政收入1 535.40億元，占全市生產總值的23.51%，城市居民人均可支配收入17 191.10元，農民人均純收入4 478.35元，比上年分別增長了19.01%，9.44%，8.53%，均高于直轄以來的平均質量增長速度。

重慶市作為老工業城市、抗戰時期國內最大的工業基地，環境污染問題由來已久。由于重慶市地形特點鮮明，以山地丘陵地貌為主，同時長江、嘉陵江橫貫市區，因此主城區建設多沿江而建，沿江兩岸工業布置緊密。兩江是重慶市主要的取水口，也是企業及生活污水排放通道，形成了取水口與排污口沿江交錯排列的格局，使飲用水源受到嚴重的污染，城市景觀受到嚴重的影響［7］。在經濟持續快速增長、人口增加和城市化進程加快的形勢下，重慶市的環境質量不僅影響了主城區的可持續發展，而且還直接影響三峽庫區的生態安全。

2 社會經濟發展與水環境質量關系模型

2.1 指標選取

分析指標分為2類：經濟指標和環境指標，選取2003年至2009年重慶市主城九區人均GDP和第一、二、三產業值代表主城區經濟增長與產業結構水平，以同期長江干流寸灘站和嘉陵江干流北碚站COD，NH3－N，TP，石油類和Pb等5個因子的平均質量濃度作為環境指標，探索主城區經濟發展與水環境演變之間是否存在EKC關系。

2.2 模型構建

分別以COD，NH3－N，TP，石油類和Pb這5個因子的平均質量濃度作為Y軸，以人均GDP和三次產業值作為X軸，作出樣本序列的散點圖，發現其都不符合線性關系。從散點圖可以看出，經濟指標和環境指標間的關系存在不同形式，故選擇經拓展的三次多項式模型來刻畫重慶市主城區經濟發展與水環境質量的相互關系，即在傳統形式的庫茲涅茨曲線上加上一個三次項，模型具體為：

式中Y表示污染物的濃度；x表示經濟指標；a0及a1，a2，a3表示模型參數。

當a1≠0，a2＝a3＝0時，y和x呈線形性關系；a1＞0，a2＜0，a3＝0時，y和x呈現“倒U”型二次曲線關系；a1＜0，a2＞0，a3＝0時，y和x呈“U”型二次曲線關系；a1＞0，a2＜0，a3＞0時，y和x為三次曲線關系，圖形為“N”型；a1＜0，a2＞0，a3＜0時，y和x為三次曲線關系，圖形為“反N”型；當a1＝0，a2＝0，a3＝0時，表示環境污染不受經濟水平的影響，兩者之間沒有關系。

2.3 曲線模擬

環境庫茲涅茨曲線模擬采用SPSS軟件對選取的環境變量進行模擬，得到各污染因子與人均GDP之間的函數模型擬合曲線圖如圖1所示。

圖1 環境指標與人均GDP函數模型擬合曲線

各污染因子與三次產業值之間的函數模型擬合曲線圖如圖2～圖6所示。

圖2 COD與三次產業值函數模型擬合曲線

圖3 TP與三次產業值函數模型擬合曲線

圖4 石油類與三次產業值函數模型擬合曲線

圖5 NH3－N與三次產業值函數模型擬合曲線

圖6 Pb與三次產業值函數模型擬合曲線

3 模擬結果分析

3.1 主城區經濟增長與水環境質量指標的擬合曲線特征

圖1（a－e）分別是COD，TP，石油類，NH3－N和Pb指標與人均GDP的環境庫茲涅茨曲線圖，COD和NH3－N指標與人均GDP的相關系數平方值均大于0.7，因此得到的擬合模型能夠很好的解釋兩者之間的關系。從圖1中可以看出，2003－2009年重慶市主城區兩江COD濃度與人均GDP呈現“倒U”型曲線的右半段，總體呈現下降趨勢，隨著人均GDP的增長，COD濃度逐漸降低，這是由于隨著科技的進步以及政府對環境治理力度的加強，環境質量出現好轉，由于重慶市政府對環境的整治力度不斷加大，相應環保政策出臺，因此近年來COD濃度逐年呈降低趨勢。NH3－N濃度與人均GDP呈現三次的“倒N”型曲線關系，NH3－N濃度總體呈現下降趨勢，但中間呈現波動狀態；NH3－N隨著人均GDP的增長先呈現下降趨勢，而后增長，之后又下降，但總體變化呈現下降趨勢。從NH3－N的環境庫茲涅茲曲線圖（圖1d）可以看出曲線的第1個轉折點大約為人均GDP處于19 000元，與此對應的時間大約在2005年，也就是說這一段時間出現了“倒N”型環境庫茲涅茲曲線的低谷；曲線的第2個轉折點大約為人均GDP處于36 000元，與此相對應的時間大約在2008年，也就是說這期間出現了“倒N”型的環境庫茲涅茲曲線的高峰。

研究的5個典型環境指標中，TP，石油類和Pb盡管從曲線形狀上看其模型也為三次擬合曲線，圖形分別呈現“倒U”型、“N”型、“倒U”型，但其相關系數平方值均小于0.5，故模型函數對環境庫茲涅茨曲線解釋不夠充分。但從整體上看，3個指標濃度除石油類指標外，TP和Pb均呈下降趨勢。這可能說明，環境庫茲涅茨曲線并不一定代表環境經濟發展的必然趨勢，它只是對發達國家“先污染，后治理”過程的定量描述而已［8］。重慶市主城區環境指標與人均GDP模型模擬結果及變化趨勢見表1。

表1 重慶市主城區環境指標與人均GDP模型模擬結果及變化趨勢

3.2 主城區產業結構與水環境質量指標的擬合曲線特征

經濟增長的過程中伴隨著產業結構的不斷演變，產業結構的狀況，既是社會經濟發展水平的標志，又是社會經濟發展的決定性因素，同時它還是影響環境污染物的重要因素，因此，以產業為切入點研究環境質量時，要使產業發展起到協調經濟發展、社會進步和環境保護的作用［9］。

圖2－圖6分別是COD，TP，石油類，NH3－N和Pb指標與三次產業值的環境庫茲涅茨曲線圖。從這些圖中可以看出，各環境指標與三次產業值之間模擬圖形呈現不同形式。重慶市主城區環境指標與三次產業模型模擬結果及變化趨勢見表2。由表2可以看出COD和NH3－N指標與第二產業、第三產業值的R2大于0.7，擬合度較好。COD指標與第一產業值之間擬合度較差，R2值僅為0.66，但總體看來，2003－2009年COD濃度與三次產業之間整體呈現下降趨勢，模擬曲線能夠較好地擬合第一、第二、第三產業結構與COD指標的關系。NH3－N與第二、第三產業均呈現三次的“倒N”型曲線關系，從圖5中可以看出第二、第三產業的第1個轉折點大約為產值處于600萬元，第2個轉折點大約為產值處于1 250萬元和1 100萬元。從整體來看，NH3－N指標除與第一產業值之間呈遞增變化外，其余均呈現下降趨勢。與人均GDP類似，TP，石油類和Pb指標與三次產業之間的擬合關系仍不顯著，R2小于0.5，但總體變化趨勢明顯，這些具體的模擬曲線可為我們在協調經濟發展和環境保護之間作決策時參考。

從重慶市主城區的產業結構來看，2003－2009年主城區三次產業結構呈現第二、第三產業交替占據主導地位，2003，2006，2009年主城區三次產業結構比重分別為5.14：49.79：45.07，3.68：45.18：52.04，2.28：50.33：44.55，產業結構類型在二三一和三二一之間轉換，我們可以看出，第一產業比重在不斷地下降，第二、三產業比重在不斷地上升，產業結構日趨優化，工業對經濟增長的推動作用增強，產業結構的調整已產生了明顯環境經濟效益。

表2 重慶市主城區環境指標與三次產業模型模擬結果及變化趨勢

續表2

4 結論與對策建議

4.1 結論

（1）研究結果表明，重慶市主城區經濟增長和環境污染水平之間不完全符合一般的環境庫茲涅茨曲線特征。COD和NH3－N指標與人均GDP，三次產業之間擬合較好，模型能夠很好的解釋兩者之間的關系。COD濃度與經濟指標之間呈現“U”型曲線的右半段，總體呈現下降趨勢，NH3－N濃度與經濟指標之間呈現三次的“倒N”型曲線關系，轉折點對應時間大約在2005年和2008年。

（2）通過對重慶市主城區環境庫茲涅茨曲線的模擬可以看出，TP、石油類和Pb指標的模擬結果并不理想。這可能說明，環境庫茲涅茨曲線并不一定代表環境經濟發展的必然趨勢，它只是對發達國家“先污染，后治理”過程的定量描述而已，重慶市環境質量變化情況仍然不穩定，不能盲目樂觀地認為環境保護工作與城市經濟發展進入了協調發展階段。由于經濟、環境發展狀況的不同，因而經濟發展與環境污染之間可以表現出多種復雜的類型。

（3）環境庫茲涅茨曲線的假設條件是環境質量的改善僅受經濟發展的影響，并不受到其他因素的作用，這使庫茲涅茨理論具有一定的局限性。環境質量的改善不僅受到社會經濟發展的影響，而且與人口因素、科技發展水平、環境政策等等都有密切的關系，各因素在經濟發展過程中集體作用于環境質量，對環境質量產生影響。

4.2 建議

（1）優化產業結構，發展循環經濟。企業必須堅持可持續性發展戰略，推行清潔生產、加快產業結構調整和技術進步。結合污水處理設施建設，對區內現有取、排水口進行優化調整并實施整治，遷建不合理的排污口。嚴格控制耗水量大的企業規模，激勵節水型和耗水量少的企業發展；鼓勵企業使用節水設備、運用節水技術和工藝，降低耗水量；鼓勵企業和城區開展中水回用，提倡循環經濟。

（2）推動科技進步［10］。科技水平的提高帶來的生產力的高速發展，為環境污染治理提供了新技術，新技術在環保中的有效應用，也為解決環境問題提供了有效的途徑，推動廢物的回收再利用，提高資源生產率。

（3）加大對環境保護和污染治理的投資力度。重慶市目前處于經濟高速發展階段，隨著工業化進程的不斷加快，污染物排放量還會繼續加大，所以要使總體的環境質量不斷改善，特別是工業污染物的控制，重慶市應在經濟發展的同時，繼續加大環境保護投資的力度。

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