“世博”背景下上海經濟與環境的耦合演化

倪 堯，岳文澤，2，*，張云堂，吳次芳

(1.浙江大學土地管理系，杭州 310029;2.國土資源部資源環境承載力評價重點實驗室，北京 101149)

改革開放以來，中國城市化水平從1978年的17.92%激增至2011年的51.3%，城鎮人口從1978年的17245萬人增加到2011年的69079萬人。如此規模巨大的城市化過程，對社會、經濟、生態等各個層面的影響都是前所未有的［1］。自20世紀90年代以來，許多學者從不同角度對城市快速擴張的影響進行過研究，例如，在耕地流失與糧食安全方面，Tan等以京津冀地區為例，分析了由于城市擴張造成大量耕地流失狀況［2］;Chen與Deng等使用統計數據，探討了中國城市快速擴張給糧食安全帶來的巨大壓力［3-4］。在經濟影響方面，姜海與曲福田、張虹鷗等以及杜官印和蔡運龍等學者分別探討了建設用地增長與經濟增長關系，發現快速城市化導致的城市建設用地擴張推動了城市經濟的快速增長［5-7］。而城市化對生態環境的負面影響，可以說是關注度最高的。概括起來，學者們重點關注城市快速擴張造成了大量耕地、園地、林地、牧草地、水域等自然景觀轉化為以不透水面為代表的城市景觀［1-2］，從而進一步導致環境退化，如土壤水分蒸發減少［3］、地表徑流增加［8］、熱島效應增強［9-10］、空氣與水質量下降等［11-12］。

20世紀中期以來，西方國家基本結束了高速城市化階段，開始反思城市化進程中經濟快速發展與環境污染的關系［13-14］。1991年美國經濟學家Grossman和Krueger通過對污染與人均收入的實證分析指出，污染在低收入水平上隨人均國民生產總值(GDP)增加而上升，高收入水平上隨GDP增長而下降［15］。1993年Panayotou借用1955年庫茲涅茨界定人均收入與收入不均等間的倒U型曲線，首次將這種環境質量與人均收入的關系稱為環境庫茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve，EKC)［16］。后來Arrow等以國家為樣本，證實了國家層面上經濟增長與環境退化的關系滿足環境庫茲涅茨曲線規律［17］。在快速城市化的中國，政策制定者對經濟發展與環境保護之間關系的博弈管理也是一個很大挑戰。馬妍和朱曉東及韓貴鋒等針對蘇州和重慶，分別揭示了經濟發展與環境污染水平之間滿足“倒U形”的EKC［18-19］。而曹世雄等則從居民態度角度，證實了居民對環境問題關注程度與經濟收入的關系符合EKC［20］?？梢?，EKC在不同尺度的空間單元上都有所表現。而現有研究大多從國家或自然單元來探索經濟環境的耦合關系，而較少關注城市內部行政單元上經濟與環境的耦合關系［17-19］。在中國城市內部，區級政府是城市經濟發展中，具有獨立決策權的最低行政級別，它可以通過制定相關政策來影響產業、人口、資本、環境保護等方面的空間配置，從而直接影響區域經濟發展與生態環境保護。因此，在城市內部的區級政府層面上探討經濟與環境的耦合關系具有重要的現實意義。

2002年，上海被正式批準為2010年世界博覽會的主辦城市。世博會的大規模投資建設加速了城市空間演化。“世博”背景下的經濟發展與環境演化也引起了相關學者的關注，屈雪蓮與過聚榮探討了世博會對上海經濟增長的拉動效應［21］。徐蕾通過產業分析發現，世博會的舉辦成為上海經濟的助推器，促進了產業結構調整［22］。在環境方面，Yue等發現，2000年后上海市中心城區的熱環境得到明顯改善［23］。周晉等模擬了“世博”前后的環境變化，發現空氣質量、環保投資和人均綠地面積等指標的改善還不明顯［24］。王波和楊小東對上海綠色GDP進行了核算，發現世博會提升了經濟與環境協調的可持續發展能力［25］。上述研究揭示了世博會對經濟發展或環境變化的影響，但都基于城市整體層面，缺乏對城市內部差異及其時空演化特征的研究。

本文選擇上海市轄區作為基本空間單元，探索“世博”背景下，區級行政單元上經濟、環境的時空差異及其耦合演化特征，旨在為優化城市經濟發展與環境保護關系上提供更具建設性的政策建議。

1 研究區與研究方法

1.1 研究單元劃分

上海地處中國東部沿海。2011年末常住人口2347萬人，總面積6340.5 km2。依靠長江三角洲廣闊腹地，上海作為中國經濟中心已達一個世紀之久，在制造業、商業和國際貿易中一直處于領先地位。在計劃經濟時期(1949—1978年)，上海重點發展制造業，服務業及城市生活設施配套建設相對滯后。改革開放以來，特別是浦東新區成立后，上海經歷了高速的經濟增長和快速的城市擴張［1］。2002年后的8a時間，圍繞世博會，上海開啟了大規模城市建設，推動了城市新一輪的高速發展，這段時期也成為上海經濟、環境空間重構最為劇烈的階段。2009年前上海市轄18區1縣(圖1)，2009年進行了行政區劃調整，南匯并入浦東，為了保持研究單元的一致性，采用調整前的行政單元。對于2010年南匯區的人口、經濟數據，采用調查和趨勢外推法，從浦東新區中分離出來。為分析經濟差異構成特征，將主要分布在外環線內的區劃分為主城區，包括黃浦、盧灣、靜安、徐匯、長寧、閘北、普陀、虹口、楊浦和浦東;其余為郊區。

1.2 數據和研究方法

1.2.1 數據

研究采用不同類型與來源的數據，主要包括人口及地方財政收入的統計數據;環境監測數據等，例如，空氣污染指數(API)。其中，人口以及地方財政收入數據均來自2001—2012年《上海統計年鑒》，通過地方財政收入與戶籍人口計算了人均財政收入。而空氣污染指數則是從上海市環保局的空氣質量每日報道網站中獲取，其是從分布于各區縣環境監測站，現場監測的5種大氣污染源(SO2、NO2、PM10、CO、O3)計算得到的綜合指數。

1.2.2 變異系數變異系數(CV)是揭示區域差異的一個常用指標，可以反映不同區域之間差異的總體程度，公式為:

圖1 上海市行政區劃圖(2008年)Fig．1 Administrative map of Shanghai(2008)

式中，N為區縣數，ˉx為各區縣人均財政收入均值，而xi為各區縣人均財政收入。CV越大，表示各區縣間經濟差異越大。

1.2.3 錫爾系數

錫爾系數又稱錫爾熵，最早是由錫爾(Theil)于1967年提出［26］。公式為:

式中，N為區縣數，yi表示第i個地區收入占區域總收入的比重，pi表示第i個地區人口數占研究區總人口的比重。T越大，表示經濟差異越大;反之，差異越小。

錫爾系數可分解，整體差異(Td)可進一步分解為地區內差異(TWR)和地區間差異(TBR)，公式如下:

式中，Y為各地區收入總和，Yi是第i個地區的收入，而Yij是第i個地區中第j個單元的收入;P是總人口，而Pi是第i個地區的人口，而Pij是第i個地區中第j個單元的人口。正如Fan和Sun總結的那樣，與變異系數相比，錫爾系數最大優點是總體差異可分解為組內差異和組間差異［27］。

1.2.4 環境庫茲涅茨曲線(EKC)

EKC是以經濟指標為橫軸，環境污染指標為縱軸的“倒U型”的曲線［15-16］。在研究中常把以經濟指標為自變量的環境指標函數作為EKC的擬合模型，常見的擬合模型包括二次和三次多項式，不同國家或地區的情況不同，擬合模型不是固定的，往往應用多種形式進行回歸分析，找到適合的擬合模型。本文以人均財政收入作為經濟指標，以平均API作為環境污染程度指標，在各區縣單元上擬合了經濟發展與環境污染的耦合關系，驗證其是否滿足EKC規律。

2 結果

2.1 上海區域經濟差異演化

圖2顯示了上海各區縣2002年和2010年人均財政收入的變化。在世博建設周期內，上海的經濟發展水平有大幅提高;同時，各區縣間的經濟差異迅速拉大。2002年只有浦東新區和靜安區的人均財政收入達到5000元，而到2010年，則有10個區的人均財政收入達到了10000元。在差異上表現更明顯，例如原來排名第一的浦東新區被市中心的靜安、黃浦和盧灣區所超越，靜安區的人均財政收入幾乎是楊浦區的7倍。單純從對比的角度可以看出，“世博”周期內上海經濟發展迅速，但是區域差異也愈加嚴重。

CV的變化定量揭示了2002—2010年各區縣的經濟差異演化。從圖3可以發現，上海各區縣的經濟差異大幅度上升，CV值從2002年的0.4上升到2010年的0.75左右。從差異演化來看，從2002—2006年之間，變化不大，且有所波動;2006年以后，“世博”的投資效應開始顯現，差異快速上升，尤其2008年后，上升幅度和速率都是最大的。

圖2 上海市各區縣人均財政收入變化Fig．2 The change of per capita revenue of districts in Shanghai

圖3 上海各區縣經濟差異演變(2002—2010年)Fig．3 The economic differential change of districts in Shanghai

利用錫爾系數可分解的優勢，將總體差異分解為主城區內部差異、郊區內部差異及主城區與郊區間差異3個部分，結果如圖4和表1。

圖4和表1顯示，2002年，各區縣總體差異的構成中，主城區內部差異貢獻最大，占到58.56%;郊區內部次之，為38.10%;而主城區與郊區間差異貢獻則非常小，只有3.34%，與很多國家在快速城市化階段所呈現的城鄉收入差距不斷拉大的規律不同。主要原因與上海長期發展模式密切相關。改革開放以來，市場在資源配置中發揮越來越重要的作用，并強化了城市功能分區，上海原來沿黃浦江與蘇州河分布的工業逐漸外遷，在郊區建立了鋼鐵、汽車、航天及石化等大型工業基地，工業布局模式在主城區與郊區之間發生了顛倒。而2000年左右，工業仍然是國民經濟產出的最大貢獻者，制造業的空間重構導致了主城區與郊區之間的經濟差異被拉平。

圖4 經濟差異的錫爾系數構成Fig．4 Theil decomposition of overall economic inequality

表1 上海經濟差異的錫爾系數Table 1 Theil decomposition of overall economic inequality in Shanghai

值得關注的是，3個部分對總體差異貢獻率的變化。雖然經歷了波動，但是主城區內部差異的貢獻趨于擴大，2010年比重上升到72.99%;郊區內部差異的貢獻下降到16.01%;而主城區與郊區間的差異貢獻則拉大到11.00%。這揭示了上海各區縣產業結構演變的規律。主城區，隨著退二進三的完成，一些區利用基礎、區位以及政策優勢，形成以商貿、辦公、金融等高端服務業為核心的主導產業，例如黃浦、靜安等;而有些傳統工業區，隨著制造業的外遷，支柱產業發育緩慢，增長明顯放緩、甚至停滯不前，例如楊浦、閘北和普陀等，導致主城區內部差距不斷拉大。特別在2006年以后，世博會的大規模建設投資開始發揮效用，世博園區附近的黃浦、盧灣、靜安、浦東等抓住機遇，強化經濟升級，加速增長。而在郊區內部，隨著工業從近郊區向遠郊區的擴散和基礎設施的互通，郊區內部各區縣的差異不斷縮小。特別2006年后，主城區利用區位優勢，抓住世博會機遇，總體發展水平有較大提升，與郊區差異趨于擴大。

2.2 環境質量演變

上海市政府高度重視世博會前及世博會期間的大氣環境質量的保障工作，通過產業結構調整、加強污染治理等措施，不斷改善環境質量。以空氣質量為優或良的天數占全年比率為指標，由2000年的80.8%增加到2010年的93.6%，優良天數在不斷增多。圖5顯示2006年和2010年各區縣空氣質量都有相應地改善，但區縣間的差異十分明顯。在2006年，主城區和遠郊區的空氣質量明顯要優于制造業密集的寶山、嘉定、閔行等近郊區;在主城區內部黃浦、靜安以及浦東有較高的空氣質量優良率，而長寧、閘北、虹口以及楊浦的優良率較低。而2010年，原來空氣質量較差的區得到明顯改善，例如嘉定、閔行和寶山。對比主城區與郊區，主城區內部優良率差異較大，郊區內部差異較小。

2.3 經濟發展與環境污染的耦合演化

圖5 各區縣空氣質量優良率Fig．5 The excellent and good rate of air quality for each district

2.3.1 2006年經濟發展與環境污染的耦合關系

以空氣污染指數(API)作為環境污染程度，以人均財政收入作為經濟水平，2006年二者在各區縣上耦合分布如圖6?？梢姡S著經濟水平的提高，空氣污染程度具有先惡化后減緩的趨勢?；谏Ⅻc圖的回歸擬合分析發現，最優擬合函數為“倒U形”二階函數，相關系數達到0.47，滿足EKC的規律。

2006年各區縣的經濟水平與環境污染耦合關系滿足“倒U形”的曲線。這表明在城市發展進程中，各區縣的經濟水平與環境污染程度都表現出不均衡特征。不同空間單元的經濟與環境耦合后分布在“倒U形”曲線的不同位置上:經濟發展水平最高的區域表現為最輕的環境污染;經濟發展水平居中的區域卻表現為最嚴重的環境污染;而經濟最落后的區域與最發達的區域一樣，也表現為最好的環境質量。就環境質量而言，隨著經濟水平的提高先惡化，達到拐點后開始進入污染改善階段。2006年上海市的拐點出現在人均財政收入6800元。對于人均財政收入超過6800元的區，經濟發展水平較高，環境趨于改善，經濟發展與環境保護形成良性互動。而對于低于6800元的區，經濟發展水平較低，環境趨于惡化，經濟增長基本是以犧牲環境為代價的。

不同區縣在“倒U形”曲線上的分布，說明了其產業演化的階段。圖6中各區縣根據定位可以劃分為不同群組。右下角的實線圈包括靜安、盧灣、浦東和黃浦，這些區的經濟發展與環境質量達到較高水平。靜安、盧灣及黃浦作為城市核心，其產業已逐漸演化為高端服務業主導型，而浦東實現了直接從建區時的傳統農業為主向金融服務業和高新技術產業為主的轉變。右上角虛線圈則表示環境質量較差，但趨于好轉的新興工業區，包括嘉定、青浦、閔行和松江，經濟水平較高，盡管目前污染仍然最嚴重，但出現了改善的趨勢。左上角的實線圈包括處于經濟上升但環境處于不斷惡化的地區(楊浦、普陀、虹口、徐匯、長寧和寶山)，其中主城的各區(楊浦、普陀、虹口、徐匯和長寧)正試圖也像靜安和黃浦那樣，通過產業結構升級，實現經濟增長和環境改善。左下角虛線圈包括南匯、奉賢和金山，這些區距海較近，污染并不嚴重。最后，崇明縣與其他各區均不同，擁有很少制造業，環境質量好，但經濟發展落后。

圖6 經濟水平與空氣污染的耦合關系(2006)Fig．6 The coupling relationship between economic level and air pollution(2006)

2.3.2 2010年經濟發展與環境污染的耦合關系

2010年，各區縣人均財政收入和平均API的散點分布如圖7。對散點圖進行回歸，擬合函數也為“倒U形”二階函數，相關系數為0.43，基本上滿足EKC規律。對比圖6和圖7可以發現，2010年上海環境庫茲涅茨曲線的拐點出現在人均財政收入14000元處，是2006年的2倍左右，而且2010年拐點處的API比2006年拐點的API低10個單位。這說明了2010年上海市經濟環境的耦合演化到一個更高級的階段，經濟水平以及環境質量都得到了根本性的提升。

各區縣在曲線上位置也分為幾個群組。右下端的實線圈里包括浦東、盧灣、靜安和黃浦，這些區的經濟發展與環境質量都達到了較高水平，與2006年相比，這個組群變化明顯，由于更靠近世博園核心區，靜安、黃浦、盧灣利用“世博”契機，成功實現了從傳統服務業向金融、商務等高附加值的高端服務業的轉型，經濟發展水平超越了浦東。浦東雖然也毗鄰世博園區，但由于轄區面積過大，對總體產業結構升級的影響要弱得多。右上角虛線圈包括松江、嘉定等，是目前經濟發展較快，環境質量比2006年有明顯改善，目前仍然是污染最為嚴重的區域。左上角實線圈包括寶山、閔行、普陀、虹口及楊浦，這些區處于經濟上升期、污染趨于加劇。與2006年相同組群相比多了閔行，閔行在工業轉型的過程中，平均API從2006年的72.35下降到2010年的59.4，環境改善影響了經濟增長速度，近幾年發展速度相對滯后。主城區內的普陀、虹口和楊浦，產業轉型較慢，經濟增長相對遲緩，縱向比較，環境質量雖得到改善，但與主城其他區相比，仍相對較差。左下角虛線圈包括奉賢、閘北、南匯和金山，經濟發展相對緩慢。其中，閘北通過工業的大量外遷改善了環境，但經濟發展仍然相對緩慢;而奉賢、南匯和金山仍處于工業化加速階段，地處遠郊的沿海，受到距離和海風影響，空氣質量較好。

3 討論與建議

3.1 討論

“世博”背景下，上海區域經濟差異迅速拉大，主要表現為城區及郊區內部的差異，而城區與郊區間的差異不明顯。從演化看，總體差異中郊區內部的貢獻下降了22%左右;城區內部貢獻上升了15%左右;城區與郊區間的貢獻則增加了7%左右。在環境演變上，各區縣的環境質量均有明顯改善。經濟與環境的耦合關系滿足EKC規律，與2006年相比，2010年耦合關系演化到高級階段，但各區縣的表現及變化呈現出較大差異。耦合關系演化格局形成的機制十分復雜，分析發現與以下幾個因素密切相關。

首先，經濟結構調整與全球化是各區縣經濟環境耦合關系格局的決定力量。過去10a正是上海從傳統的制造業基地向以高科技產業和生產性服務業基地轉型的過程，正在打造為東亞的經濟和金融中心。其中經濟結構調整的核心是產業升級與工業外遷。20世紀90年代，大多數中心城區在工業產出中處于領先，而到2010年，位于外圍的浦東、閔行、嘉定、寶山等已經占據鰲頭。而中心的黃浦、盧灣和靜安等第三產業已經占到GDP總額的90%以上。工業外遷為特征的經濟結構調整，對于中心城區來說，經濟附加值進一步提高、環境大幅改善，趨于“倒U型”曲線的右半部分分布;近郊的工業大區，經濟水平大幅度提高，同時污染狀況也十分嚴重，因此基本分布在“倒U型”曲線頂部兩側;而遠郊區，產業基礎落后，環境本底較好，處于“倒U型”曲線的左半部分。另外，全球資本的流入進一步提升了上海經濟轉型的速度與規模。上海外商直接投資合同金額從1981年的300萬美元上升到2010年的153.07億美元。但外商直接投資的空間分布極不均衡，浦東新區、嘉定和閔行由于其發達的制造業，投資比重很大而處于領先地位，而黃浦、靜安、盧灣等中心城區在服務業中吸引了大量的外商直接投資;與之相反，楊浦、普陀、閘北等區受制于傳統工業為主的產業結構制約，無法吸引較多的外商投資。由于投資規模小，導致產業升級緩慢，經濟效益較差，同時環境改善也較慢。

其次，政府主導的多層次城市規劃與建設布局直接作用于不均衡的經濟環境耦合格局。針對上海處于離心型的城市化階段，市政府專門制定了中心城向外疏散的“1966”布局規劃?！?966”代表1個中心城(主城區)、9個衛星城(寶山、嘉定、青浦、松江、閔行、奉賢、金山、臨港與崇明)、60個新市鎮、600個中心村。城鎮布局規劃引導了中心城區的產業、人口向外圍郊區轉移，首先轉移是規模大、環境污染重的制造業，在較短時間內拉動了郊區部分區縣的經濟產出增長，但同時也導致環境污染向郊區蔓延，典型案例包括嘉定、寶山、松江等，處于“倒U型”曲線左面，這一趨勢還將繼續。另外，城市建設規劃重心也已經轉移到舊城改造上。例如，2000年左右完成的“365舊城改造計劃”，拆除中心城區大面積老舊建筑，有超過100萬戶居民，從市中心搬遷到外圍區域，其中有超過10%改造為城市公園或者綠色空間，涉及社區主要分布于黃浦、盧灣、靜安等，直接改善了中心城區的環境質量。

圖7 經濟水平與空氣污染的耦合關系(2010)Fig．7 The coupling relationship between economic level and pollution(2010)

最后，作為城市重大活動代表的世博會的舉辦加速了經濟環境耦合演化進程。主要表現在:第一，世博園選址與建設直接影響了部分城區的經濟發展與環境保護。主園區位于中心區黃浦江兩岸，面積達5.28 Km2，涉及2.6 Km2建筑、1.8萬個家庭、272家工廠的搬遷。世博園建設直接改變了中心區的土地利用、產業結構以及環境質量，圍繞著世博園的黃浦、盧灣、靜安以及浦東，隨著傳統工業的搬遷，環境質量得到明顯的改善。第二，世博會通過促進基礎設施提升、人口與產業郊區化，從而影響整個城市的轉型與空間重構。上海基礎設施投資從2002年的583.49億元上升到2010年的1497.46億元，且空間分布極不均衡?；A設施的建設引導了城市人口與產業的空間配置，改善了區域環境質量，加速了上海經濟環境耦合演化速度。第三，通過加強環境保護政策，改變了上海環境質量的格局。突出污染源頭控制，通過產業結構調整等，淘汰3000多家高污染、高能耗、技術工藝落后的企業;以制度和監管推動污染減排;實施公交優先戰略，提高機動車排放標準，有效防控機動車尾氣污染;創建了728平方公里揚塵污染控制區。這些措施極大改變了上海環境質量的空間格局［22］。

3.2 政策建議

在追求經濟快速增長的同時，發展中國家也面臨更加嚴峻的環境問題。權衡發展經濟與保護環境的矛盾是政策制定者的一大挑戰。中國各城市在快速擴張中都經歷了經濟增長與環境惡化。通過對上海的實證，本文提出以下幾點政策建議，旨在為追求城市經濟與環境可持續發展的規劃師和政策制定者提供新的視角。

(1)加速產業轉型升級來優化經濟環境耦合關系，使城市內更多區域從EKC的左邊過渡到右邊，實現經濟快速發展與環境持續改善的雙贏模式。從傳統高污染、高耗能、高資源投入的制造業向綠色、低能、環保的高科技、商務、金融為代表高端服務業轉變，后者顯然具有更高的附加值與更低的環境成本。浦東新區成立之初就定位于發展高新技術、金融貿易等產業;黃浦與盧灣的產業轉型也曾遭遇困境，但始終堅持這一原則，最終走出了一條高效、可持續的發展模式。

(2)政府通過產業布局調整、城市規劃可以在城市經濟環境耦合演化中發揮更積極的作用。利用好城市化的地域推進與經濟環境耦合演化規律，在從傳統的向心型城市化向離心型城市轉變的過程中，政府通過定制科學、合理的產業結構空間疏散策略及舊城改造規劃，優化城市產業的空間結構，引導老城區的產業升級與生態改造，加速經濟與環境耦合關系向更高層次演化。

(3)抓住舉辦城市重大活動機遇，利用好城市重大活動的多方面積極影響，提升城市經濟與環境協調的可持續發展能力。積極申辦城市重大活動，通過重大活動建設的合理選址，加速推動落后產業的淘汰與舊城改造，加速城市傳統產業與人口的郊區化進程。利用舉辦城市重大活動的契機，完成大規模城市基礎設施的提升改造。通過重大活動，來完善污染控制政策，推動城市的環境保護建設。此外，要積極探索，如何利用城市重大活動舉辦后的長期影響。

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