基于主成分分析法的長江經濟帶環境績效評估

馮雨 郭炳南

摘要：本文通過構建環境績效評估指標體系，利用主成分分析法，從環境健康、生態保護、資源利用、環境治理四個維度出發，評估了長江經濟帶11個省市的環境績效。研究結果表明：2016年長江經濟帶沿線各省市的環境績效綜合得分差異較大，浙江省、江蘇省、上海市的環境績效綜合得分位居前三，長江經濟帶所屬西部地區的環境績效綜合得分均為負，四川省得分最低;影響長江經濟帶各省市環境績效的優勢因子差異較大;環境治理和生態保護對環境績效指數的高低發揮了最主要的作用，污水處理和資源利用是長江經濟帶多數省市的劣勢因子。最后，本文提出了相應的建議。

關鍵詞：長江經濟帶;環境績效;主成分分析

中圖分類號：X-1文獻標識碼：A文章編號：1008-4428（2019）01-0099-04

一、 引言

改革開放以來，中國經濟持續快速增長，人民生活水平大幅提高，取得了舉世矚目的成績。然而，伴隨著經濟的快速發展，環境污染問題也日益嚴峻。黨的十九大報告指出，人與自然是生命共同體，要加快生態文明體制改革，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系，并確立了建設美麗中國的目標。因此，保護環境，實現經濟的綠色發展、可持續發展已成為當前國家發展的重大戰略。環境績效是指基于其環境方針、目標、指標，控制其環境因素所取得的可測量的環境管理體系成效，隨著政府對環境的重視程度逐漸加深，環境績效逐漸成為衡量區域經濟與可持續發展的重要指標。長江經濟帶是我國三大經濟戰略規劃之一，自東向西涉及九省二市，橫跨我國東、中、西三大經濟地帶。2016年，習近平總書記在重慶主持召開推動長江經濟帶發展座談會時明確指出，推動長江經濟帶發展必須堅持生態優先、綠色發展的戰略定位。2018年4月，習近平總書記主持召開深入推動長江經濟帶發展座談會時指出，生態環境保護和經濟發展是新形勢下推動長江經濟帶發展的關鍵之一。作為生態文明建設的先行示范帶，科學評估長江經濟帶的環境績效對于實現長江經濟帶的綠色可持續發展有重要意義。

二、 文獻綜述

國外關于對環境績效的研究可以追溯到1969年，當時，美國保護署公布了國家環境政策法案，其中包含了對環境績效評估的說明。隨著經濟社會的發展，“環境績效”逐漸進入人們視野，并越發受到眾多專家、學者的關注，尤其進入21世紀之后，關于環境績效的文獻大量涌現。David Niemeijer（2002）以世界經濟論壇、YCELP和CIESIN的“2001年環境可持續性指數”報告為例，探討了政策環境績效指標的制定。C. M. Tam等（2002）探討了在建筑行業實施環境績效管理系統的利弊，并提出了克服實施障礙的建議。Tomás B. Ramos等（2005）以環境績效指標的選取和構建為支撐，討論了如何將目前的環境指標框架納入績效管理的問題。Evangeline Elijido-Ten（2007）利用利益相關者權力的三個測度：股東權力、債權人權力和政府權力分析了澳洲上市公司的企業環境績效。Khalid Abdul Rahim等（2010）在對50項相關研究進行回顧的基礎上，確定了企業環境績效的三個主要影響因素，并建議企業的環境績效與環境績效的所有決定因素一起綜合考慮。Alexandra Sandut和Alexandru Bnic（2015）從結果和行政效率兩個方面對摩爾達維亞地區的環境績效進行量化，證明了環境狀態、壓力和空間恢復能力的地域異質性。Xingle Long等（2017）通過建立一個擴展的計劃行為理論模型，研究了環境創新行為在182家中國企業經濟和環境績效中的作用。近年來，國內環境惡化引發了廣泛關注，關于環境績效評價的相關文獻也日益豐富。孟晉晉、劉花臺（2014）運用主成分-聚類分析法，將平潭綜合實驗區各鄉鎮生態環境脆弱性分成了五個等級，并提出了生態環境脆弱性的對策措施。賴玢潔等（2014）運用多目標排序方法構建了環境績效指標體系，通過對中國24家綜合類國家生態工業示范園區的績效分析，得出了環境績效指數的影響因素。范純增等（2015）以DEA的內生權重系統與Malmquist指數構造了指標體系，對長江流域10個省市2000—2011年的環境績效進行了分析。郝春旭等（2016）從環境健康、生態保護、資源可持續利用出發，分析了環境治理對環境績效指數的影響。黃美菱（2017）等從社會、經濟、環境三方面構建了評價體系，對西安市2009—2015年城市生態環境績效進行了評價。

綜上所述，國內外關于環境績效的研究成果非常豐富，國外文獻側重于研究從微觀企業層面分析環境績效，國內學者注重對某一地區的環境績效評價。長江經濟帶作為我國生態文明建設的先行示范帶，研究長江經濟帶的環境績效對于實現長江經濟帶綠色可持續發展有重要的意義，但從已有文獻來看，目前尚缺乏相關文獻對長江經濟帶環境績效的評價研究。本文通過構建長江經濟帶環境績效的評價指標體系，運用主成分分析法評價了長江經濟帶11省市的環境績效，并提出了相應的對策。

三、 長江經濟帶環境績效的評價

（一）環境績效指標體系的構建

環境績效反映了由于環境保護和治理環境污染取得的成績和效果。本文借鑒了郝春旭等的研究體系，從環境健康、生態保護、資源利用、環境治理四個層面設置了21個指標，構建了長江經濟帶11個省市環境績效評估的指標體系，如下表1所示。

（二）數據來源與數據處理

長江經濟帶包括11省市，按照各省市所處的區域，本文將江蘇、浙江、上海歸類為長江經濟帶東部區域，安徽、湖北、湖南、江西歸類為長江經濟帶中部區域，云南、貴州、重慶、四川歸類為長江經濟帶西部區域。本文所涉及的數據均來源于《中國統計年鑒2017》，首先，對相關數據進行處理，得到11個省市環境績效評估指標體系的數據，然后，運用主成分分析法對數據進行降維，得到長江經濟帶各省市環境績效的綜合得分。本文共設置了21個指標因子，采用主成分分析法，將21個指標轉換成少數幾個彼此獨立的綜合指標。在運用 SPSS 進行主成分分析時，對數據處理主要有以下步驟：①對原始變量數據進行標準化處理，②計算相關系數矩陣以及公因子方差，③計算特征值和累計貢獻率，并確定主成分因子，④計算成分矩陣，確定影響環境績效綜合得分的主導因子，⑤計算成分得分系數矩陣，⑥以各主成分的貢獻率為權數對環境績效進行綜合評估。

（三）實證分析

1. 公因子方差

公因子方差表示各項因子的提取率，指數越高說明提取的公因子對原始變量的代表性就越高，整體數據分析的效果就越好。如表2所示，21項指標中，有17項指標的提取率超過0.9;提取指數最高達0.996，最低為0.781，超過0.6的標準值;平均提取率為0.942，超過一般標準0.8，這表明指標選取的合理性與科學性，對原始變量具有較高的代表性。

2. 解釋的總方差

解釋的總方差顯示了主成分的特征值與對應的方差在總方差中的占比，分析結果見表3。根據主成分分析法判斷因素選擇的方法與原則，選取特征值大于1的成分為主因子。由表3可知：前7個成分的特征值都大于1，且累積貢獻率達94.235%，包含了所選指標的大部分信息，具有很高的概括性和代表性，故提取前7個成分作為主成分，用于分析長江經濟帶的環境績效。

3. 成分矩陣

成分矩陣的數值表示公因子與原始變量之間的相關系數，系數的絕對值越大，說明兩者關系越密切。從表4的成分矩陣中可看出，第一主成分在工業固體廢物綜合利用率、人均治理廢水完成投資、人均治理廢氣完成投資上有較大載荷，涉及污染治理方面，可將其歸結為環境績效的環境治理因子。第二主成分在人均公園綠地面積、建成區綠化覆蓋率、化肥施用強度上有較大載荷，涉及綠化和農業方面，可將歸結為環境績效的城鎮綠化因子。第三主成分在人均二氧化硫排放量、人均氮氧化物排放量、人均煙（粉）塵排放量上有較大載荷，涉及污染排放方面，可將其歸結為環境績效的污染排放控制因子。第四主成分在生態用水占生活用水比率、糞便無害化處理率上有較大載荷，涉及生態環保方面，可將其歸結為環境績效的生態保護因子。第五主成分在人均治理固體廢物完成投資、工業污染治理投資占GDP比重上有較大載荷，涉及規劃實施方面，可將其歸結為環境績效的規劃實施因子。第六主成分在廢水排放總量、城市污水日處理能力上有較大載荷，涉及環境健康的水質方面，可將其歸結為環境績效的污水處理因子。第七主成分在森林覆蓋率、水資源供求指數上有較大載荷，涉及森林資源和水資源方面，可將其歸結為環境績效的資源利用因子。

4. 成分得分系數矩陣

成分得分系數矩陣是計算最后的主成分變量終值的要素之一。用F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7代表七個主成分因子可得到成分得分系數矩陣，具體數據如表5所示。

5. 長江經濟帶環境績效綜合得分及排名

結合表5的成分得分系數矩陣，以七個主成分因子的方差貢獻率為權重，對七個主成分因子進行加權求和，便可得到長江經濟帶各省市2016年的環境績效的綜合得分，如下表6所示。計算公式如下：

綜合得分=F1×34.72%+F2×16.44%+F3×12.96%+F4×10.19%+F5×8.42%+F6×6.70%+F7×4.82%

首先，從得分排名來看，長江經濟帶東部地區三省市浙江（0.56）、江蘇（0.46）、上海（0.40）的環境績效綜合得分位居前三位，中部地區四省中，安徽、湖北、江西的環境績效得分為正，而湖南為負，西部地區四省的環境績效綜合得分均為負，其中，四川省的綜合得分最低，為-0.85。東部區域三省市的經濟發展程度較高，雖然經濟發展給環境造成了較大的壓力，但經濟發展水平高也為處理環境問題提供了物質基礎，人民的環保意識也較強，對環境的保護措施力度較大，因此環境績效綜合得分較高。西部地區經濟發展水平較低，且近些年承接部分東部區域的產業轉移，忽視了對環境的保護，無法取得經濟增長與環境保護平衡，因而環境績效較差，中部區域四省中多數省份的環境績效評分介于東部區域與西部區域之間，這與該區域的經濟發展水平與環境治理力度的實際情況也是相吻合的。其次，具體來看，影響長江經濟帶各省市環境績效的優勢因子差異較大。浙江省的優勢因子在于環境治理方面，對污水的治理效果尤為明顯。2016年，浙江省深入實施“811”生態文明建設計劃，開展了治水、治氣、治土“三大戰役”，因此，環境治理因子得分最高。江蘇省的優勢因子在于污染排放控制和生態保護。近年來江蘇省制定了嚴格的污染排放標準，控制紡織、造船、冶金、電子等工業污染物的排放，在生態保護方面取得了較好的效果。上海市的優勢因子在于環境治理和城鎮綠化。上海市在海綿城市建設工作成效顯著，綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，加強環境治理和恢復工作，因而在環境治理和城鎮綠化因子上具有較大的優勢。安徽省的優勢因子在于環境治理和資源利用。安徽省以綠色美好家園建設、綠色產業培育等六大工程為抓手，優化礦產資源開發利用布局，加強落實全省減排目標、環境監管，因而在環境治理和資源利用方面取得了一定的成效。江西省的優勢因子在于生態保護和污水治理。江西省堅持生態綜合整治，推進城鄉污水處理工程，促進經濟與生態協調發展，因而生態保護和污水治理因子得分較高。云南省的優勢因子在于城鎮綠化和生態保護。云南有獨特的高原風光，因自然景觀豐富且易受到破壞，所以云南特別注意生態保護和綠化建設，使得云南在城鎮綠化和生態保護方面的優勢較大。貴州省的優勢因子在于生態保護。貴州自然景觀豐富，注意生態保護，因而生態保護因子得分較高。最后，從綜合成分矩陣和成分得分系數矩陣可知，環境治理因子和生態保護因子對環境績效指數的高低發揮了最重要作用，污水處理和資源利用因子是多數省市的劣勢因子。

四、 結論與建議

本文利用主成分分析法，基于長江經濟帶11個省市的相關數據，通過提取特征根大于1的七個主成分因子，評價了長江經濟帶環境績效現狀。研究表明：2016年長江經濟帶的環境績效綜合得分差距較大，浙江省綜合得分最高，達 0.56，四川省綜合得分最低，為-0.85。浙江省、江蘇省、上海市的環境績效綜合得分位居前三，東部地區的環境績效綜合得分均為正，西部地區的環境績效綜合得分均為負。影響長江經濟帶各省市環境績效的優勢因子差異較大，環境治理因子和生態保護因子對環境績效指數的高低發揮了關鍵影響，污水處理和資源利用方面所做明顯不足。根據本文的研究結論，可以從以下三個方面入手提升環境績效。第一，相互借鑒，因地制宜，提高環境績效。七個主成分因子分別是不同省市的優勢因子，因此，長江經濟帶的各省市應當加強交流，因地制宜的借鑒其他省市在優勢因子方面的做法，以便整體上提高長江經濟帶的環境績效。例如，上海市的海綿城市建設推進情況較好，其他省市借鑒上海的發展模式，因地制宜地探索出適合本地區的海綿城市建設模式。第二，揚優勢、補短板，促進劣勢因子轉化。因環境治理和生態保護對環境績效指數的貢獻較大，長江經濟帶沿線各省市應當提高工業固體廢棄物綜合利用率、合理規劃治理廢水以及廢氣的投資并嚴格按照計劃實施，提高生態用水占比、并加大對糞便無害化處理設施的投入，以便提高糞便無害化處理率，從而保持各省市環境績效的優勢因子。因污水處理和資源利用是多數省市的劣勢因子，各省市則應當制定更加嚴格的污水排放標準，提高污水處理能力;合理規劃、利用轄區內的有效資源，提高資源利用能力，將劣勢因子轉化為優勢因子，從而改進各省市的環境績效。第三，協同發展，突出重點，促進綠色發展。長江經濟帶各省市應當把保護和修復長江生態環境擺在首要位置，以生態優先、綠色發展為引領，整治長江生態環境、保護長江岸線，推動長江經濟帶高質量發展。上游成渝經濟區要突出重點、標本兼治開展專項行動，在大力發展循環經濟的基礎上，加大污染防治力度，從源頭上保護好長江經濟帶的生態環境。中游城市群應當突出生態保護和修復工作，加強湖泊、濕地、耕地保護，修復生態系統。下游長三角地區要以治理恢復為主，打好污染防治攻堅戰，聚焦藍天、碧水、凈土三大保衛戰，大力培育綠色環保產業。長江經濟帶所屬上中下游各省市應協同發展，重點突破，提高長江經濟帶整體的環境績效。

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