濟南市經濟發展與環境空氣污染水平關系研究

杜亞魯，劉澤常，郝長瑞，韓道汶

(1.山東建筑大學市政與環境工程學院，山東 濟南 250101;2.濟南市環境保護科學研究院，山東 濟南 250101)

0 引言

社會經濟發展過程，必然要求物質及能源的消耗[1]，同時產生廢棄物排入環境中，當污染物超過環境容量后，其造成的環境污染又反過來制約社會經濟的發展[2]。據此，Grossman[3]和 Theodore[4]等提出區域人均收人水平與污染物排放量之間存在著一種倒“U”型關系的假說，即庫茲涅茨環境曲線(EKC，environmental Kuznets curve)。大量研究表明，庫茲涅茨環境曲線普遍適用于發達國家和新興工業化經濟體，美國、日本、西歐、“亞洲四小龍”的經濟發展經驗均符合庫茲涅茨環境曲線的變化特征[5－6]。研究表明發達國家一般是在人均GDP達到8000～10000(美國10000)美元時出現“拐點”，后發達國家(“亞洲四小龍”等)則在人均GDP達到3000～5000美元時出現“拐點”。我國作為一個發展中國家，在經濟發展過程中，經濟發展與環境污染程度之間的關系也遵循環境庫茲涅茨曲線原理。研究結果表明，我國環境庫茲涅茨曲線的拐點出現時間較后發達國家更為提前了，如廣東在人均GDP約為1703美元時污染排放總量即出現下降的趨勢。

本文以濟南市為研究載體，借助庫茲涅茨環境曲線對濟南市2001—2010年經濟、能源、大氣污染物排放量相關數據進行了分析，探討了濟南市過去十年經濟發展、能源消費與改善大氣環境之間的內在關系，并提出了協調經濟發展、能源消費和改善大氣環境之間關系的建議。

1 基于環境庫茲涅茨曲線模型的相關數據分析

2000～2010年間濟南市經濟發展迅速，期間產業結構優化效果顯著，總體上呈現第一、二產業比重減少，第三產業比重增加的趨勢。濟南市能源消費總量從2001年至2009年增幅為121.9%，期間能源消費結構優化發展明顯，化石能源比例有所減小，其他能源比例逐漸增大，煤炭消費量增速放緩。

1.1 濟南市經濟發展與空氣污染水平相關性分析

以濟南市人均GDP數據代表經濟發展水平，空氣污染水平包括二氧化硫、氮氧化物、PM10三項濃度指標，為了探索污染物來源與經濟發展水平的直接關系并且保證數據的真實可靠，本文選取工業粉塵排放量、工業煙塵排放量和工業二氧化硫排放量三項指標反映濟南市空氣質量，見表1。

數據顯示:濟南市人均GDP基本呈平穩遞增趨勢，增幅較大，2009年達到50219元;工業粉塵排放量浮動較大，基本呈先下降后上升趨勢;工業煙塵排放量呈先上升后下降趨勢，在2005年達到最高值24691.2t，“十一五”期間逐年下降，2009 年排放量為20146.00t，比2005 年減排18.4%;工業二氧化硫排放量也呈現出先上升后下降的趨勢，在2005年達到最大值 90112.70t，2009 年排放量為 65944.00t，比2005年減排26.8%。

表1 濟南市經濟與空氣污染水平數據

圖1～3分別為工業二氧化硫排放量、工業煙塵排放量、工業粉塵排放量和人均GDP之間關系折線圖及趨勢線圖。通過Origin軟件對濟南市人均GDP和工業二氧化硫、工業煙塵排放量、工業粉塵排放量分別進行擬合，結果見表2。

圖1 濟南市工業二氧化硫排放量與人均GDP關系

圖2 濟南市工業煙塵排放量與人均GDP關系

圖3 濟南市工業粉塵排放量與人均GDP關系

表2 曲線分析結果

1.2 濟南市能源消費與空氣污染水平相關性分析

濟南市是典型的化石能源依賴型城市，雖然近年來煤炭消費量占能源消費總量的比重逐年下降，煤炭消費仍然是能源消費的主體，且煤炭消耗對二氧化硫、煙塵排放量貢獻較大。因此本文借助庫茲涅茨環境曲線的模式，對濟南市煤炭消費總量及煤炭消費造成的相關大氣污染物排放量進行分析，作為濟南市庫茲涅茨環境曲線的擴展形式。選取2001—2009年濟南市煤炭消費總量為能源指標，選取二氧化硫、煙塵排放總量為空氣污染物指標，對濟南市煤炭消費量與主要空氣污染物排放量的關系進行分析。數據見表3。

表3 濟南市煤炭消費及相關污染物排放量數據

數據顯示，濟南市煤炭消費總量基本呈平穩遞增趨勢，近幾年增幅有所減小，2009年煤炭消耗量為1703.49萬t;二氧化硫排放總量和煙塵排放總量均呈現先上升后下降的趨勢，兩個指標均在2005年達到峰值，“十一五”期間逐漸好轉。

圖4 濟南市二氧化硫排放總量與煤炭消費總量關系

圖5 濟南市煙塵排放量與煤炭消耗量關系

圖4、圖5分別為通過Origin軟件做出的濟南市二氧化硫排放總量、煙塵排放總量和煤炭消費總量之間關系及趨勢線圖。分析結果見表4

表4 曲線分析結果

2 結果與討論

研究表明，在工業化進程中，尤其是在發展中國家未達到高度工業化的階段，經濟增長與環境污染水平之間的關系可能呈現多種形式。本文參照西方學者在研究相關問題時采用的環境經濟計量模型建立了以下三次方的非線性計量模型，來反映環境曲線的多種變化形式，然后進行分析。

三次非線性函數模型:

式中:Ei代表環境污染水平;Y表相關因子水平;ε代表誤差項;α代表常數項;β代表解釋變量系數。根據β的不同可得到不同趨勢:

(1) β1＞ 0，β2=0，β3=0，表示隨著經濟的增長，環境質量急劇下降;

(2) β1＜0，β2=0，β3=0，表示經濟增長水平與環境質量狀況是相互促進的和諧關系，隨著經濟增長，環境質量得到相應改善;

(3) β1＜0，β2＞0，β3=0，表示經濟增長水平與環境質量狀況之間存在著“U”型關系，是與環境庫茨涅茲曲線完全相反的趨勢;

(4) β1＞0，β2＜0，β3=0，表示經濟增長水平與環境質量狀況之間存在著倒“U”型關系，是典型的環境庫茨涅茲曲線，當經濟發展到一定程度以后，經濟增長將有助于環境質量的改善;

(5) β1＞0，β2＜0，β3＞0，表示經濟增長水平與環境質量狀況之間的關系為“N”型，在經濟增長的前一段時期與倒“U”型關系相似，隨著經濟進一步發展，環境質量隨經濟增長而惡化;

(6) β1＜0，β2＞0，β3＜0，表示經濟增長水平與環境質量狀況之間的關系為倒“N”型，在經濟增長的前期，環境質量得到改善，但經濟增長到一定水平時，環境質量惡化，以后環境質量又得到改善;

(7) β1=0，β2=0，β3=0，表示經濟增長與環境質量之間沒有關系。

實際研究表明，限于我國現階段的經濟發展水平，能夠得出完全符合倒“U”型曲線的區域較少，研究結果往往呈現多種形式。借助此模型對濟南市工業二氧化硫排放量與人均GDP(E1)、工業煙塵排放量與人均GDP(E2)、二氧化硫排放量與煤炭消費量(E4)、煙塵排放量與煤炭消費量(E5)關系趨勢線分別進行分析，結果見表5。

表5 模型分析

經分析知以上四種關系模型的Ei曲線均呈現倒“N”型趨勢:E1、E2表明在濟南市經濟增長的早期，工業二氧化硫排放量和工業煙塵排放量呈現先降低，經濟增長到一定程度時，又會逐步升高，達到峰值后又逐漸降低的趨勢;E4、E5隨著濟南市煤炭消費總量的不斷增大，二氧化硫排放量和煙塵排放量也呈現先降低，煤炭消費量增長到一定程度時，又會逐步升高，達到峰值后又逐漸降低的趨勢。

由濟南市庫茲涅茨曲線可知:選取的濟南市大氣污染物排放拐點出現在人均GDP為4000美元左右，這與后發達國家人均GDP3000～5000美元時出現拐點很接近。在2005年人均GDP達到31095元人民幣(3887美元)時污染物排放量開始下降，工業二氧化硫的峰值為90112.70t，工業煙塵的峰值為24691.02t。這與濟南市“十一五”期間節能減排力度和環保投入是密不可分的。

通過分析濟南市煤炭消費總量和二氧化硫排放總量、煙塵排放總量的關系得出:2005年濟南市煤炭消費總量達到1400.40萬t后，二氧化硫排放量和煙塵排放量均出現拐點，分別為108247.70t和3317.02t。“十一五”期間濟南市加大空氣質量治理力度。通過淘汰落后產能、關停小火電廠、加大脫硫除塵力度及提高集中供熱普及率等措施，雖然煤炭消費量繼續增長，但二氧化硫和煙塵排放量等空氣污染物指標開始下降并趨于穩定。

3 結論

通過對濟南市環境庫茲涅茨曲線及其擴展形式的分析，為了協調今后濟南市經濟發展、能源消費與大氣環境之間的關系，得出以下四點結論:

(1)借助此模型對濟南市工業二氧化硫排放量與人均 GDP(E1)、工業煙塵排放量與人均 GDP(E2)、二氧化硫排放量與煤炭消費量(E4)、煙塵排放量與煤炭消費量(E5)關系分析，顯示以上四種關系模型的Ei曲線均呈現倒“N”型趨勢。

(2)濟南市環境庫茲涅茨曲線及其擴展形式的研究分析表明:濟南市已經度過了隨著經濟的高速發展空氣環境不斷惡化的庫茲涅茨環境曲線的初期階段，在2005年左右大氣污染物排放量達到峰值后，逐步開始下降。

(3)今后經濟發展過程中應著力改變經濟發展模式，加大節能減排力度。雖然2001—2010年濟南市庫茲涅茨環境曲線表明濟南市在經濟發展過程中已經度過了大氣污染物排放量峰值點，并呈持續下降趨勢，但并不意味著濟南市已經度過了工業化初期階段。只能說明在最近10年經濟發展過程中，濟南市大氣污染物排放得到一定的控制，在一定程度上改變了過去粗放型經濟增長模式，與進入后工業化階段的發達國家甚至我國發達地區還有較大差距，在協調經濟發展與大氣環境之間關系方面還有較大空間。

(4)繼續優化產業及工業結構，大力發展第三產業，大力發展高新技術產業，降低傳統工業在濟南市產業結構中占有的比重。

(5)改進能源消費結構，大力促進新能源利用，降低煤炭等化石能源在能源消費總量中的比重，以風能、太陽能和生物燃料取而代之。

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