基于EKC曲線的杭州市經濟增長與環境空氣質量的關系研究

，唐偉

(1.浙江聯強環境工程技術有限公司，杭州 311200；2.杭州市環境保護科學研究院，杭州 310014；3.杭州市生態環境局蕭山分局，杭州 311200)

1 研究模型

1.1 指標選取和數據來源

EKC的研究涉及經濟增長和環境質量兩方面的變量。在經濟增長方面，人均GDP作為為發展經濟學衡量經濟發展狀況的指標，是重要的宏觀經濟指標之一，比總量更能準確地衡量真實的經濟水平。在環境質量方面，SO2、NO2、PM10和PM2.5等環境空氣質量指標能夠直接反映環境空氣的污染程度，但PM2.5指標在2013年才納入國家常規空氣質量評價標準，數據時間序列跨度有限。因此本研究結合國家污染減排考核指標，鑒于相關資料可獲得性，采用人均GDP來衡量經濟的發展水平，選取同時期的城市環境空氣中3項指標(SO2，NO2，PM10)來表征環境空氣質量。以上數據來自于2001-2016年杭州市環境質量報告書、杭州市環境質量狀況公報、杭州市統計年鑒及杭州市國民經濟和社會發展統計公報。

1.2 計量模型的選擇

EKC研究中污染物指標(或空氣質量指標)和經濟增長(收入)的一般模型的形式如下：

y=α+β1x+β2x2+β3x3+β4z+ε

(1)

在實際模型構建中，影響收入的其他因素Z項在計算和模擬過程中常忽略不計，國內外學者通常選用的簡化模型有：

y=β0+β1x+β2x2+ε

(2)

y=β0+β1x+β2x2+β3x3+ε

(3)

y=αeβx(4)

lny=β0+β1lnx+ε

(5)

式中,y為大氣污染物指標(或環境空氣質量指標)；x為收入(一般用人均GDP)；α為常數；β為系數；z為除收入之外影響環境的其他因素；ε為誤差項。在統計分析軟件SPSS中分別對模型(2)、(3)、(4)、(5)進行模擬，并根據曲線的擬合度及參數檢驗的顯著性結果來選取模型。

1.3 模擬結果

研究借助SPSS統計軟件，對杭州市2001-2016年各種時間序列的環境空氣質量指標(SO2，NO2，PM10)數據和人均GDP數據，采用二次型、三次型及指數型等多種方式進行擬合試算，回歸擬合結果見表1。對比擬合結果發現三次回歸曲線能更好地反映杭州市各項環境指標與人均國內生產總值之間的關系，擬合結果均顯示除NO2外，其他環境指標的擬合優度R2均大于0.8。同時發現3項環境指標在三次回歸方程中sig值均小于0.05，說明3項環境指標均在三次回歸方程中可用且具有統計學的意義，三次模型模擬結果如圖1-3所示。

表1杭州市環境EKC曲線的回歸結果

圖1 杭州市2001-2016年人均GDP與SO2年均 濃度擬合曲線圖

圖2 杭州市2001-2016年人均GDP與NO2年均 濃度擬合曲線圖

圖3 杭州市2001-2016年人均GDP與PM10年均 濃度擬合曲線圖

2 分析與討論

2.1 EKC模擬結果分析

2.1.1 環境空氣SO2濃度與人均GDP

圖1為2001-2016年人均GDP與SO2年均濃度擬合曲線圖，擬合優度R2為0.813，擬合效果比較理想，整體呈現出倒“U”型，即隨著人均GDP的增長，SO2年均濃度是先上升的，到達一定的經濟水平，SO2年均濃度又開始出現下降趨勢，這與國內研究者[11-13]對南京、廣州和深圳等城市的研究結果類似。圖1顯示，SO2年均濃度拐點位于2007年，即在人均GDP達到61 315元以前，SO2年均濃度呈上升趨勢，人均GDP達到61 315元以后，隨著經濟的增長，SO2年均濃度逐步下降。

2.1.2 環境空氣NO2濃度與人均GDP

圖2為2001-2016年人均GDP與杭州市NO2年均濃度擬合曲線圖，基本呈現倒“U”型，NO2年均濃度在2007-2009年出現過顯著下降，但隨后又急劇上升，并于人均GDP達到111 758元時(2012年)達到峰值，之后逐步下降。該曲線擬合優度R2僅為0.480，F檢驗值也較低，擬合效果較差，這意味著典型的EKC理論對杭州市NO2濃度變化趨勢的解釋力不足。

“十五”“十一五”時期，第二產業成為杭州市經濟增長的主要推動力量，能源消費結構中煤炭占比較大。“十五”期間，國家總量控制中大氣污染物只有二氧化硫(SO2)，氮氧化物(NOx)尚未進行總量控制，杭州市未針對大氣污染物NOx采取減排措施，NO2排放量的持續增加導致環境空氣中NO2濃度的不斷攀升。“十一五”，杭州市開始了城市“禁燃區”工程，但大氣污染仍以煤煙型污染為主。鑒于SO2和NO2的主要排放源為燃煤鍋爐，具有同根同源性，NO2排放量增長趨勢隨SO2同步放緩，在杭州市SO2年均濃度達峰的2007年，NO2年均濃度亦出現顯著下降。然而，NO2年均濃度在經歷了短暫的下降后，又開始顯著上升，主要原因在于2010年前后杭州市NO2另一排放源——機動車全社會擁有量呈爆炸式增長(從2007年的132.7萬輛增至2011年的207.8萬輛)，且交通擁堵十分嚴重，機動車尾氣排放的NO2量占比越來越高。“十二五”期間，氮氧化物(NOx)也被列入為國家總量控制指標，杭州市開展試點，將電力、水泥行業的降氮脫硝工程作為改善大氣環境質量行動的工作重點，下發一系列文件，全市電廠、水泥廠在“十二五”期間批完成了脫硝改造工程。與此同時，杭州市采取多措并舉推進機動車尾氣污染防治，如：嚴格新增車輛和轉入車輛的環保管理，全面執行機動車尾氣排放國Ⅳ標準，實施機動車總量控制和錯峰限行政策。以上措施使得杭州市大氣NO2年均濃度從2012年開始持續下降。

2.1.3 環境空氣PM10濃度與人均GDP

圖3為2001-2016年人均GDP與PM10年均濃度擬合曲線圖，擬合優度R2為0.809，擬合效果比較理想，整體上單調遞減，略顯倒“N”的特征，即隨著人均GDP的增長，PM10年均濃度基本處于下降態勢，但并不穩定，中間略有上漲趨勢，這與國內研究者[13]對深圳PM10的研究結果類似，與民眾的“霧霾”感知也比較一致[14]。圖3顯示，在人均GDP達到86 691元(2010年)之前，PM10年均濃度呈下降趨勢，此后略有上漲趨勢，但在人均GDP達到129 448元(2014年)以后，隨著經濟的增長，PM10年均濃度又再次下降。

2.2 影響因素分析

2.2.1 產業結構

產業結構的變遷標志著經濟發展的水平、階段特征和方向變化。產業結構的結構性差異，一定程度上，決定了自然資源消耗的差異，也決定了污染物排放水平和特征的差異，進而決定了對環境質量影響的差異。2001年以后，杭州市經濟呈現出強勁的增長趨勢，三次產業結構比例由2001年的4.8∶47.7∶47.5調整為2016年的1.4∶38.6∶60.0，其中在2008年第三產業占比首次超過50%。綜觀三大產業變化，第一、二產業比例逐漸回落，而第三產業平穩增長，“十五”到“十一五”期間的絕大部分時期第二產業雖然占比下降，但對經濟增長仍起著舉足輕重的作用，直到“十一五”中期，杭州市第三產業比例超過50%，成為服務業主導型城市，產業結構優化趨于合理。因此，雖然杭州市經濟增長指標與3項污染物之間基本呈現倒“U”型EKC曲線或單調遞減，但仍存在一定不確定趨勢。未來，杭州市資源環境約束日益趨緊的嚴峻形勢下，要實現污染減排及環境空氣質量達標的目標，就需要優化產業結構，進一步提升第三產業比重；加大重污染、高能耗行業污染減排技術研究，著重抓結構減排；加大新型戰略性新興產業扶持力度，切實改變經濟發展方式等。

2.2.2 環保政策

近年來，為打好節能減排攻堅戰，杭州市實施的一系列環境治理政策舉措，如：全面落實差別電價和差別排污費政策，積極探索實行節能減排與用地指標、財政補貼掛鉤機制；強化目標考核，嚴格執行節能減排工作問責制和“一票否決制”，將環境保護作為評價政府工作、考核領導干部政績的一項重要內容。2002年杭州市實施了“禁燃區”工程，推進全市能源結構調整，成立了市大氣污染綜合正式協調小組和辦公室，與市有關部門和區、縣(市)政府簽訂了目標責任書，并由市環保局制定了《杭州市大氣環境污染綜合整治方案》、《杭州市大氣污染綜合整治實施意見》等多項大氣污染綜合治理相關政策，將環境保護作為評價政府工作、考核領導干部政績的一項重要內容。2007年杭州市政府成立市減排工作領導小組，與各區、縣(市)政府簽訂減排目標責任書，并由市有關部門先后出臺《關于切實加強污染物減排工作的實施意見》《關于進一步加大杭州市污染減排工作力度實施方案》和《杭州市主要污染物排放總量控制配額分配方案》等文件。2013年杭州市成立大氣污染整治工作領導小組，制定實施《2013-2017年杭州市大氣污染防治行動計劃》，2015 年編制了大氣“西湖藍”行動方案，進一步明確了杭州市大氣空氣質量改善的各項工作任務。2016年圍繞G20峰會環境質量保障，以“五氣共治”為重點，全面實施和推進大氣污染整治工作，使杭州市率先成為無鋼鐵生產基地、無燃煤火電機組、基本無黃標車的“三無”城市。近年來，杭州市加大大氣污染防治力度，致使環境質量有新的突破，這與環境庫茲涅茨曲線的分析結果是一致的，說明分析結果合理、可信。

3 結束語

對杭州市人均GDP與城市環境空氣中3項主要污染物(SO2，NO2，PM10)指標進行擬合的結果表明，2001-2016年杭州市不同的環境污染指標得到的EKC 曲線形狀不盡相同，環境空氣中SO2濃度與人均GDP之間存在明顯的三次曲線特征，呈現出倒“U”型；NO2濃度與人均GDP之間模型擬合度并不高，但總體上仍呈現倒“U”型；PM10濃度與人均GDP之間呈現單調遞減，略顯倒“N”的特征。可見，經濟增長并不會自動導致環境質量的改善，環境污染的路徑并非確定不變，這種不確定性主要來自于產業結構調整、污染治理投入和環境政策等因素的綜合作用結果。雖然EKC曲線的可靠性受樣本空間、模型選取以及數據精度等多方面的影響，但EKC曲線所呈現的狀態說明杭州市大氣環境質量問題并非隨著經濟增長可以自然而然地得到解決，它在一定程度上反映了當地政府對大氣環境問題的認識程度和在大氣污染方面的治理力度。

杭州市的大氣環境質量逐步改善且與經濟發展之間日益協調，但仍存在一些問題，大氣污染尚未根本改善，霧霾天氣時有發生，細顆粒物組分復雜，臭氧污染問題逐步凸顯等。“十三五”期間，杭州市的環保工作仍將以改善環境空氣質量為核心，文中提出如下政策建議：①持續加強空氣污染治理力度，實施精細化和科學化的大氣環境管理。通過大氣污染物源清單研究，對杭州市大氣環境關鍵問題進行診斷，對環境空氣超標指標進行來源解析，制定科學的治理對策，針對重點地區、重點污染源和重點污染時段實施精準治理，在秋冬重污染時段，堅持科學經濟的企業錯峰生產和錯峰運輸，堅持重點區域的重點行業企業實行差異化錯峰生產。②加快轉變經濟發展方式，不斷優化產業布局、產業結構和能源結構。在產業布局方面，通過三線一單(生態保護紅線、環境質量底線、資源利用上線和環境準入負面清單)約束，制定嚴格的行業準入條件，推進產業布局的優化；在產業結構方面，以國家、省出臺的“散亂污”綜合整治行動和工業企業全面達標為切入點，倒逼產業結構調整，淘汰落后產能，為杭州市經濟發展騰出環境容量空間；在能源結構方面，加大天然氣供應能力和電力供給保障力度，以降低煤炭消費占比和提升非化石能源占比為重點，通過持續推進“無燃煤區”建設，燃煤鍋爐淘汰改造，拓展天然氣利用渠道，推進可再生能源開發應用，不斷優化杭州市能源消費結構。③政府、企業、社會共同努力，協同作戰打好大氣污染防治攻堅戰。政府嚴格落實環境保護“黨政同責”“一崗雙責”，全力以赴抓好大氣污染防治任務落實；加強企業主體責任意識，強環境管理，確保達標排放，落實特殊時段停產限產等措施；通過出臺價格、稅收、補貼等經濟政策，培育公眾形成簡約適度、綠色低碳的生活方式，推進自覺履行大氣環境保護義務，對環境違法行為進行輿論監督和社會監督。④只有堅持經濟發展與環境保護相協調，全面構建空氣質量持續改善的長效機制，才能真正打贏藍天保衛戰，從根本上實現環境效益、經濟效益與社會效益的多贏。