郭曉東,郝 晨,王 蓓
空間視角下湖北省環境績效評估及影響因素分析
郭曉東*,郝 晨,王 蓓
(蘭州大學管理學院,甘肅蘭州 730000)
以湖北省為例,基于壓力-狀態-響應(PSR)模型構建環境績效評估指標體系,運用空間自相關和標準差橢圓對湖北省各地區績效指數空間特征及影響因素進行探討,結果顯示:湖北省各地區環境績效指數(EPI)均高于60,但普遍處于中等水平,良好及優秀所占比例低.EPI較高的地區主要位于湖北省西部和中部,壓力和狀態指數從西至東遞減,響應指數則呈現東部高于西部高于中部的態勢.狀態指標績效指數在空間上顯著正相關,即環境質量狀況較好(或較差)的地區在空間上集聚.EPI及二級指標績效指數均以西北-東南為布局方向,且EPI橢圓重心較于基準重心偏向于西南方向.各地區環境指數除受到資源稟賦的影響外,還與城鎮化率和人口密度顯著相關.
環境績效;指標體系;空間統計;影響因素;湖北省
全面分析一定區域內環境質量狀況及其空間差異,是科學制定區域環境政策的前提,也是實現區域綠色發展和可持續發展的基礎[1].20世紀90年代以來,不少國際組織為提高地區環境管理水平,逐步開始進行環境績效評估.經濟合作與發展組織(OECD)在加拿大統計學家弗雷德提出的壓力-狀態-響應(pressure-state-response, PSR)模型基礎上,形成了應用于環境績效評估的PSR框架模型[2];聯合國可持續發展委員會(UNCSD)將壓力(pressure)替換為驅動力(driving force),構建DSR(driving force-state- response)評價模型;歐洲環境署(EEA)結合PSR與DSR模型,進一步提出驅動力-壓力-狀態-影響-響應(driving force-pressure-state-impact-response, DPSIR)模型[3].此后,國外關于環境績效的研究不斷深入.為確保在地方和國家始終如一地遵循環境評價準則, Myhre等[4]開發出基于環境信息系統的環境績效指數,作為挪威國防部門評估環境效率的工具.García-Sánchez[5]考慮到各國環境績效指標及環境績效評估方法的差異,構建環境績效綜合指數(CIEP)來統一衡量,還有學者將環境績效指數與社會、經濟兩方面指標結合,評估區域可持續發展[6].國內關于區域環境績效評估的研究雖起步較晚,但發展迅速.現存區域環境績效評估方法主要包括:指標體系構建[7],數據包絡分析(DEA)[8]及主成分分析[9]等,在已有相關研究中,學者們多直接計算出環境績效指數,分析各區域環境績效指數變化趨勢及差異,較少將空間因素考慮其中.
近年來,受工業化、城鎮化和社會經濟發展等多重因素影響,湖北省環境污染問題日益凸顯,嚴重影響省域社會經濟可持續發展.已有省級環境績效評估表明,湖北省環境績效指數處于中等水平[10],其環境管理仍有較大改善空間.然而已有宏觀層面研究無法識別出湖北省在環境管理方面存在的具體問題,也無法對其今后發展方向提供更細化的指導和建議,深入分析各個城市的環境指標,能夠有效識別環境管理中存在的缺陷和不足.因此,文章以湖北省17個市州的環境指標數據為支撐,運用空間自相關和標準差橢圓對湖北省各地區績效指數空間特征及影響因素進行分析.考慮到數據包絡分析方法缺乏投入產出指標的選取標準,主成分分析對數據的完整性和全面性要求高,所能收集湖北省環境指標數據有限等因素,文章決定構建指標體系來評估環境績效,而在評估模型中,PSR模型應用范圍尤為廣泛,被普遍認可,故文章采用PSR模型構建指標評價體系.
1.1.1 研究區域概況 湖北省位于中國中部偏南、長江中游,地勢大致為東、西、北三面環山,中間低平,略呈向南敞開的不完整盆地.全省國土總面積18.59萬km2,占全國總面積的1.94%.在全省國土總面積中,山地占56%、丘陵占24%、平原湖區占20%.湖北省現轄武漢、黃石、十堰、宜昌、襄陽等17個市州.2017年,全省總人口5723.77萬,GDP為36522.95億元,位列全國第七位.
1.1.2 數據來源 研究采用湖北省2016年數據,指標數據均來源于政府部門所公布文件,具體來源包括2016、2017年《湖北省環境質量狀況公報》[11]、各市州統計年鑒以及國民經濟和社會發展統計公報等.從公報和年鑒上可直接獲取大部分指標數據,工業廢水年排放強度、工業SO2年排放強度、COD年排放強度以及工業煙塵年排放強度四個指標需將公布的數據處理之后得到.計算公式如下:

指標體系中目標值大部分來自權威機構公布的測評指標,指標指導值來源包括世界衛生組織(WHO)、《國家環境保護模范城市考核指標》[12]、《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)[13]、《全國生態環境質量報告》[14]、《生態縣、生態市、生態省建設標準(修訂稿)》[15]和《湖北省環境保護模范城市指標體系》[16].工業廢水年排放強度及工業煙塵年排放強度缺少相關的指標約束,故目標值按理想值計算.
1.2.1 環境績效評估指標體系構建 對環境績效進行評估,一個基本方法就是根據研究對象的特點建立相應的包含若干個指標的指標體系,但目前尚無統一的綜合評價體系.文章基于PSR模型,選取3個二級指標:壓力指標、狀態指標、響應指標.同時,結合前人研究[7]以及指標選取原則進一步選取對應的三級指標.指標選取原則包括:政策相關性、系統完整性、數據可獲得性、精簡有效性.在獲取三級指標數據后,將指標分為正(數值越大越好)、負(數值越小越好)兩類,運用目標漸進法對數據進行標準化處理.同時利用均權法和變異系數法求出各三級指標權重,構建出一套完整的指標評價體系.權重計算公式如下:



1.2.2 空間自相關 空間自相關主要包括全局自相關和局部自相關兩個方面,全局自相關用來分析空間經濟數據在整個時空系統中表現的相關性情況;局部自相關則是分析局部區域或子系統表現出的相關性情況[17].全局自相關一般采用全局莫蘭(Moran)指數來衡量,其計算公式為:



表1 湖北省環境績效指標評估體系

1.2.3 標準差橢圓 標準差橢圓(Standard Deviation Ellipse, SDE)是空間格局統計方法的一種,能夠直觀計量空間格局多方面特征,如中心性、展布性、方位、形狀與密集性[19].標準差橢圓以空間分布的平均中心為重心,分別計算在軸和軸上的標準差,根據橢圓中心、長軸、短軸和旋轉角等定量描述該特征屬性的空間格局.具體計算方法如下:
橢圓圓心:

旋轉角:

軸和軸的標準差:



2.1.1 等級結構特征 為進一步分析湖北省各地區EPI等級結構特征,文章將EPI值劃分為5個等級,<60為不及格,60~70為一般,70~80為中等,80~90為良好,>90為優秀.結果顯示,優秀等級地區1個;良好等級的地區4個;中等等級的地區9個;一般等級的地區3個(表2).整體來看,各地區環境績效均達到及格以上水平,但達到良好及以上的地區僅占總體29.4%,所占比例遠低于中等及一般等級,表明湖北省部分地區的環境管理仍存在較大改善空間.此外,對比3個二級指標,可看出各地區狀態指標績效指數普遍低于壓力和響應指標績效指數,說明各個地區的環境質量狀況均不容樂觀,雖然政府對污染排放控制和環境治理做出了努力,但環境質量問題依然嚴峻.

表2 湖北省17個市州環境績效指數及等級排名
2.1.2 空間分布特征 為直觀分析和表達湖北省環境績效的空間分布特征,文章利用GeoDa軟件生成了EPI及各二級指標績效指數四分位圖(圖1),顏色越深代表其績效指數越高.
可以看出,全省EPI空間差異明顯,EPI較高地區包括恩施、神農架及中部2個省直轄市.恩施與神農架以山地和林區為主,植被覆蓋率高,環境自凈能力強;潛江、天門市在環境整治方面采取了強力有效措施:如,2016年潛江出臺環保"一票否決"實施辦法、建成污染源視頻監控系統;天門統籌治理城鄉生活垃圾、實施畜禽養殖污染防治"三年規劃".湖北省北部三個區域及荊州市EPI均處于較低水平,這是由于襄陽和荊州市環境質量狀況較差、環境治理效率低;孝感和隨州市環境治理水平雖優于以上兩個城市,但其污染排放所帶來壓力過大.從二級指標看,壓力和狀態指標績效指數總體呈現從西部到東部遞減趨勢,但在南北方向上,湖北省南部地區壓力指標績效指數高于北部,北部地區狀態指標績效指數高于南部.地勢地貌可能是造成環境質量狀況空間差異的主要原因,全省地勢三面高起,分布著丘陵與山地,中部與南部為長江中下游平原,一般來說,山地和丘陵地區海拔較高,植被覆蓋率高,具有較高的先天環境底值.造成壓力指標績效指數空間差異的原因可能包括:各地區減排措施的差異、地區產業結構差異等,如武漢、恩施以及十堰壓力指標績效指數高的城市,其2016年第三產業比重顯著高于其他城市.響應指標績效指數在空間分布上明顯被劃分為三個大區域:東部、中部、西部,從圖中可看出,湖北省東部地區環境治理響應程度高于西部地區,高于中部.東部地區由于武漢市帶動作用,經濟實力雄厚,有更多資金進行環境治理.西部地區經濟雖落后于東部,但十堰、恩施以及神農架均以旅游及生態產業作為城市主要發展方向,因此為適應城市綠色發展,政府在環境治理方面也投入更多.


圖1 湖北省環境績效空間分布
圖中括號里數字表示在此范圍內市/州個數
文章利用GeoDa軟件分析EPI及各二級指標績效指數的全局Moran’s值(表3),得出各指標績效指數的空間分布狀況,結果顯示:EPI和各二級指標績效指數的Moran’s均為正,但由于EPI、壓力指標績效指數和響應指標績效指數的值均小于1.96,未達到95%的置信水平,因此認為其空間集聚不顯著,呈隨機分布模式.狀態指標績效指數分布的Moran’s值通過了顯著性檢驗,說明狀態指標績效指數在空間分布上顯著正相關.

表3 環境績效Moran's I指數及其顯著性
為進一步分析湖北省內部各地區高值和低值的聚集情況,采用LISA得到各指數的聚集格局(圖2).結果顯示:(1)EPI的低-低空間分布位于湖北省中部的荊門市.(2)壓力指標績效指數的高-高聚集區為宜昌市,位于湖北省西南方向;低-低聚集區為孝感市,位于湖北省北部;低-高聚集區為神農架林區,位于湖北省西部地區.(3)狀態指標績效指數的高-高聚集地分布在湖北省西部,包括恩施土家族自治州和神農架林區;低-低聚集地為鄂州市,位于湖北省東部;高-低聚集地為咸寧市,位于湖北省東南方向.(4)響應指標績效指數含有低-低和高-低兩種聚集模式,低-低聚集地為宜昌市,位于西南方向;高-低聚集地為隨州市,位于湖北省北部.(5)宜昌市為壓力指標績效指數的高-高聚集地,但同時也是響應指標的低-低聚集地,說明宜昌市及其周圍地區面臨較低的環境壓力,同時在環境治理方面投入較低.

EPI

壓力指標績效指數 狀態指標績效指數 響應指標績效指數
圖2 湖北省環境績效LISA聚集
Fig.2 Moran saliency maps of EPI and second-level indexes in Hubei Province
通過ArcGIS10.3對EPI和3個二級指標績效指數的空間分布進行標準差橢圓分析,得到標準差橢圓的相關參數及分布圖(表4,圖3).根據圖和表可以得出以下結論:(1)基準橢圓、EPI橢圓和各二級指標績效指數橢圓基本上呈西北-東南分布,且橢圓長軸距離遠大于短軸距離. (2)相較于基準橢圓的重心,EPI和壓力指標績效指數的橢圓重心向西南方向移動,說明湖北省西南地區標績效指數的重心向西北移動,說明西北地區的環境質量狀況要優于湖北省東南部;響應指的EPI和壓力指數要高于東北地區;狀態指標績效指數的重心向東南方向移動,即東南地區的環境治理強度要高于湖北省西北地區.(3)相較于基準橢圓的長短軸距離,EPI、壓力、狀態橢圓的長軸明顯增加,說明長軸兩端地區EPI、壓力、狀態指數的值較大,起到了延展作用;響應指標橢圓的長軸增加,短軸減小,這反映了響應指標高值向長軸兩端延伸,在短軸上收縮.(4)壓力、狀態、響應在空間上相互作用,雖然壓力、狀態、響應橢圓的重心和基準橢圓重心偏離較大,但三者在空間上相互加強或抵消,使得EPI橢圓重心到基準橢圓距離最近.

表4 績效指數標準差橢圓特征值

圖3 湖北省EPI及二級指標績效指數空間統計格局
Krugman[20]強調存在"第一自然"和"第二自然"兩種力量決定空間分異和城市的發育,其中,區域的自然稟賦為"第一自然力量",而由人類活動形成的人口、交通條件與資本聚集區位等被稱為"第二自然".區域間"第一自然"的差異導致了區域環境狀況的起點不同;而"第二自然"作用的空間差異性使得各地區在環境治理方面發展不平衡.
各地區自然稟賦條件存在差異,包括地區地形地貌、水資源稟賦以及區域面積等.(1)地形地貌:城市的規劃布局、人口規模與該區域的地形地貌緊密相關,一般而言,平原地區的人口密集度要高于山地丘陵地區的人口密度,環境壓力相對較高.此外,以林區、山地為主的區域森林覆蓋率高,其環境自凈能力更強.例如,神農架林區和恩施土家族自治州地形地貌多以山林為主,生態條件本身較為優越,其環境質量狀況明顯優于其他地區.(2)水資源稟賦:湖北省位于長江中下游地區,境內包含長江、漢江等多條河流和多個湖泊,素有"千湖之省"之稱,水利資源豐富.高旭闊等[21]的研究表明人均水資源越豐富反而不利于污水處理效率的提高,污水處理項目硬件設施建設冗余,與運行投資和管理水平不匹配,促使污水處理投資的資源閑置,以至于降低污水處理效率.(3)區域面積:面積較大地區相較于面積較小地區管理起來更為困難,尤其是在污染排放的監管和環境治理的普及上存在一定的難度,這需要城市的各級政府部門做到嚴格監管、嚴厲執法.

表5 相關性分析結果
注:*、**、***分別表示10%、5%、1%的顯著性水平.
除資源稟賦不同外,各地區經濟發展水平、城市規模也存在差異,因此對各績效指數與人均GDP、城市化率、人口密度進行相關性分析.利用GeoDa軟件使EPI、壓力指標績效指數、狀態指標績效指數、響應指標績效指數分別與人均GDP、城市化率、人口密度進行空間相關性分析,得到全局雙變量Moran’s值(表5).(1)壓力指標績效指數與人口密度和城市化率空間負相關,說明人口密度的增加和城市化水平的提高會帶來一系列社會環境問題,使得城市的污染物排放量增加;壓力指標績效指數與人均GDP并無顯著相關,說明人民生活水平的高低不影響城市污染排放強度.(2)狀態指標績效指數與人口密度和城市化率負相關,與人均GDP不相關,意味著城市化進程加快,城市中大量涌入外來人口會導致該地區的環境質量狀況惡化.(3)響應指標績效指數與人口密度顯著正相關,與城市化率和人均GDP不存在相關關系,這表明隨著城市人口密度的增加,政府會加大環境治理的力度,但是經濟水平的提高并未顯著提高城市治理水平.(4)綜合壓力、狀態、響應三方面的影響,EPI與人口密度顯著負相關、與城市化率弱負相關、與人均GDP無關 ,這意味著人口密度的增加和城鎮化水平提高會降低城市的綜合環境績效水平,因此應該合理引導城市發展,避免盲目擴張,同時要在城市發展的過程中緊跟環境治理,做到生態環境與社會經濟協調發展.
4.1 總體看,湖北省各地區EPI均達到及格以上,但良好及優秀的地區所占比例不高.二級指標中,狀態績效指數普遍低于壓力和響應績效指數.
4.2 從空間分布看,EPI和各二級指標績效指數空間差異明顯,較高EPI地區位于湖北省西部和中部.壓力、狀態指標績效指數呈現從西部到東部逐漸遞減的趨勢,而東部地區響應指標績效指數高于西部地區,高于湖北省中部.從空間格局看,各績效指數在空間分布上并不均質,EPI和壓力績效指數重心偏向西南,狀態指標績效指數重心偏向西北,響應指標績效指數重心偏向東南,且狀態和響應指標績效指數偏離程度較大.
4.3 除資源稟賦導致各地區環境起點不一致外,人口密度及城鎮化率作為"第二自然"因素也影響環境績效指數,人口密度的增加和城市化進程加快會導致EPI,壓力、狀態績效指數降低.
結合研究結論,文章提出以下建議:(1)對于壓力指標績效水平低的城市,如:隨州、仙桃、孝感等.應嚴格控制污染排放強度,整改或關停污染排放不達標的企業,對污染型企業給予行政處罰或追究其刑事責任;合理引導和利用外資向低污染、高附加值產業投入,對環境友好型企業給予一定優惠政策或政府補助;逐步優化城市產業結構,引導并提倡生產性服務業發展.(2)對于狀態指標績效水平低的城市,如:荊州、武漢、鄂州等.除采取一定節能減排措施外,還需全面建立污染監測系統,實時反映各區域大氣、水源質量狀況,以便及時采取應急措施;同時,增加土地綠化面積,提高植被覆蓋率,建成綠色鄉村、綠色城市.(3)對于響應指標績效水平低的城市,如:荊州、襄陽等.進一步加強環保治理.具體可以從以下兩方面入手:一是加大環境技術科研投入,提高廢物、廢水的處理率與利用率;二是建立垃圾收集清運處理系統,統一處理各類垃圾,避免工業垃圾亂排亂放、生活垃圾亂丟亂扔,提高垃圾處理率.
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Environmental performance evaluation and influencing factors analysis of Hubei Province from a spatial perspective.
GUO Xiao-dong*, HAO Chen, WANG Bei
(School of Management, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)., 2019,39(10):4456~4463
Taking Hubei province as an example, a system of environmental performance evaluation indicators was constructed based on the pressure-status-response (PSR) model, and spatial autocorrelation and standard deviation ellipsoid method were used to explore the spatial pattern characteristics and influencing factors of performance indexes in various regions of Hubei Province. The results showed that the environmental performance indexes (EPIs) of all regions investigated in Hubei Province were higher than 60, but those were generally at a medium level and the proportion of good and excellent was low. The regions with higher EPI were mainly located in the western and central parts of Hubei Province. The pressure and status indexes decreased from west to east, and the response indexes in eastern part were higher than those in western and central parts. The status indexes had a significant positive correlation in space, which meant that areas with better (or worse) environmental quality gather in space. The EPIs and the second-level indexes took the northwest-southeast as the layout direction, and the EPI elliptical center of gravity was biased toward the southwest direction compared with the benchmark center of gravity. In addition to being influenced by resource endowments, regional environmental indexes were also significantly related to urbanization rates and population density.
environmental performance;system of indicators;space statistics;impact factors;Hubei Province
X32
A
1000-6923(2019)10-4456-08
郭曉東(1971-),男,甘肅通渭人,教授,博士后,主要從事資源與環境管理方向研究.發表論文50余篇.
2019-03-18
中央高校基本科研業務費專項項目(17LZUJBWZY035)
* 責任作者, 教授, gxd@lzu.edu.cn