我國沿海地區海洋經濟社會發展的近海水質影響研究

李偉,黃文積,袁蓓

(海南大學管理學院 海口 570228)

0 引言

海洋生態環境變化與人類活動密切相關[1]。沿海地區不同類型的人類活動相互交織,共同構成海洋經濟社會系統,并對海洋生態環境產生不同方向和程度的影響。沿海地區是我國經濟最富活力和人口最為集中的區域,迅猛發展的海洋經濟社會對海洋生態環境尤其是近海水質的影響已顯而易見。受制于海洋經濟社會系統的復雜性,目前鮮有科學描述并測算我國沿海地區海洋經濟社會發展對近海水質的影響并解析其中驅動因素的研究。近年來,圍繞海洋生態-經濟-社會系統開展的多視角研究取得一系列進展,為本課題提供有益的思路和方法。

傳統上,GDP是反映地區經濟社會發展程度的綜合性指標。環境庫茲涅茨曲線(EKC)被提出后[2-3],擬合GDP與環境變量間的函數關系成為探究人類經濟社會活動對生態環境影響的重要方式,我國學者也已將該方法運用到海洋生態環境研究中[4]。然而EKC的高度概括性阻礙其深入分析不同經濟類型(如海洋經濟和陸域經濟)、不同經濟發展方式(如規模擴張、結構調整和質量提升)以及不同社會活動(如經濟、生活、科技和環境治理)對海洋生態環境的影響。因此,亟須從海洋經濟社會系統的構建與分解以及海洋經濟社會因素與海洋生態環境因素的關系分析等諸多方面進行拓展和改進。

有關海洋經濟社會系統的研究,學者目前大多從系統、狀態和指標3個層面構建評價指標體系,通過主觀或客觀賦值法確定指標權重,經逐層加總,測算海洋生態-經濟-社會系統發展指數[5-8]。在得到各系統發展指數后,再將其引入耦合、交互脅迫或響應度模型,經模型測算、數據擬合甚至回歸,解析海洋生態-經濟-社會系統關系[9-12]。現有研究從系統層推進到具體指標層,極大地拓展海洋生態-經濟-社會問題的研究視野和方法。

本研究借鑒成熟的海洋經濟社會系統評價指標體系,測算我國沿海地區海洋經濟社會發展指數,并從定性和定量2個層面研究海洋經濟社會發展與近海水質間的關系;充分發揮海洋經濟社會系統評價指標體系具有的概括性、層次性以及能落實到具體指標的優勢,采用逐步回歸分析法逐層解析驅動近海水質變化的關鍵因素,彌補EKC 在成因研究上的不足,并就改善近海水質提出政策建議。

1 研究方法

1.1 構建評價指標體系

海洋經濟社會發展是影響近海水質的重要原因。本研究將海洋經濟社會系統分解為海洋經濟系統和海洋社會系統2個次級系統,以具有概括性、代表性且與海洋生態環境密切相關為原則,分別設置狀態層和指標層,構建評價指標體系。權重由主成分分析法確定(表1)。

表1 海洋經濟社會系統評價指標體系

海洋產業結構多元化程度的計算公式為:

式中:et表示產業結構多元化程度;kit表示t年第i產業產值占海洋生產總值比重;i=1、2、3,分別表示海洋三次產業。

海洋產業結構高度化指數的計算公式為:

式中:Ht表示產業結構高度化指數;hi表示第i產業的高度值,第一、第二和第三產業分別賦值為1、2和3。

其他指標的計算方法為:海洋勞動生產率=海洋生產總值/海洋從業人員數量;海洋經濟資本收益率=海洋生產總值增加值/海洋生產總值;海洋產業增長彈性系數=海洋生產總值增長率/地區GDP增長率;城鎮化水平=非農業人口數量/總人口數量;海洋科技人才結構為海洋科研機構中研究生學歷人員占比;海洋科技創新能力為海洋科研機構承擔課題、申請專利和出版論著的數量總和;海洋科技成果轉化效率=海洋科技課題成果應用數量/海洋科技課題數量。

1.2 測算發展指數

根據數據資料的可獲得性和權威性,從歷年《中國海洋統計年鑒》《中國海洋環境質量公報》和《中國統計年鑒》中收集2006—2016 年我國沿海11省(自治區、直轄市)的數據,經合并和整理得到總體數據。

借鑒已有研究成果[11],近海水質的測算方法為:

式中:Yt表示近海水質,為正向指標;st表示t年近海水質總監測面積;s1t、s2t、s3t和s4t分別表示達到一類、二類、三類和四類海水水質標準的海域面積。

為去除指標量綱影響,采用極差法對所有指標進行無量綱處理,正向指標和負向指標的無量綱處理方法分別為:

式中:X'it和Xit分別表示指標的標準化值和原始值;min(Xit)和max(Xit)分別表示t年第i項指標的最小值和最大值。

根據次級系統、狀態層和指標層權重,逐層加權得到一級系統、次級系統和狀態層發展指數,計算公式為:

式中:TCi、TBi和TA分別表示狀態層、次級系統和一級系統的發展指數;Xi、Ci和Bi分別表示指標層、狀態層和次級系統的權重;o、m和n分別表示指標層、狀態層和次級系統的指標個數。

1.3 推進式研究

1.3.1 總體關系描述和測算

運用EKC、彈性以及耦合度和耦合協調度模型,分別從時序關系、作用程度和耦合協調度3個方面分析海洋經濟社會發展與近海水質間的關系。

EKC通過將無量綱的近海水質指標Y't與海洋經濟社會系統發展指數分別進行一次、二次和三次曲線擬合,以選擇最優擬合方程。

根據歷年數據,計算近海水質的海洋經濟社會系統彈性,計算公式為:

式中:E表示近海水質的海洋經濟社會系統彈性。

采用耦合度和耦合協調度模型,測算近海水質與海洋經濟社會系統的耦合度和耦合協調度,計算公式為:

式中:OH 表示耦合度,反映2個及2個以上系統之間的相互影響程度;XT 表示耦合協調度,其值越大表明系統之間的同步協調發展關系越好;α1和α2分別表示海洋經濟社會系統和近海水質在耦合協調中的重要性,均取值0.5。

為便于判斷耦合度和耦合協調度,將其劃分為5個等級(表2)。

表2 耦合度和耦合協調度等級

1.3.2 驅動因素解析

運用逐步最小二乘回歸法,逐層將海洋經濟社會系統的次級系統、狀態層和指標層的各要素與近海水質進行回歸分析,從中篩選關鍵驅動因素。逐步回歸法不僅能從眾多變量中有效提取顯著變量,而且能在控制其他變量的情況下測算各變量的作用方向和大小,實現從海洋經濟社會角度全面解析近海水質變化原因的研究目的。

2 海洋經濟社會發展對近海水質的影響

2.1 發展指數

2006—2016年我國沿海地區海洋經濟社會發展指數和近海水質如圖1所示。

圖1 2006—2016年我國沿海地區海洋經濟社會發展指數和近海水質

2006—2016年我國沿海地區海洋經濟社會基本保持穩定發展態勢,發展指數由0.198 5 升至0.787 2。2個次級系統同期總體向好:海洋社會發展相對平穩,僅在2016年出現小幅下降,原因是海洋科技和生態環境治理中的各項指標同比均有不同程度下降;海洋經濟發展波動頻繁,2007 年、2009年和2011年均有所下降,原因是海洋產業發展質量和活力表現不佳,并在2011年直接影響海洋經濟社會的總體發展。

近海水質自2006年起呈波動下降趨勢,2010—2011年更是出現斷崖式下滑,2012年雖有所回升,但2013年再次下降并達到歷年最低值。此后,近海水質穩步提升,但還遠未恢復到2006 年的最佳水平。

綜上所述,2013年以前海洋經濟社會發展與近海水質基本呈反向變化關系,之后二者在一定程度上存在同步性。

2.2 總體關系描述和測算

為準確描述海洋經濟社會發展與近海水質間的關系,將二者分別進行一次、二次和三次方程擬合。由于各方程的自變量個數不同,須根據調整后的R2值確定最優方程。結果顯示,二次方程擬合效果最好,海洋經濟社會發展與近海水質間為U 型關系。最優擬合方程為Y't=2.420 0-7.823 6TA+6.384 4TA2,調整后的R2值為0.6531,F值為10.413 8,且通過1%的顯著性水平檢驗。彈性測算以及耦合度和耦合協調度分級結果如表3所示。

表3 彈性、耦合度和耦合協調度

彈性測算結果表明,2006—2013年近海水質的海洋經濟社會系統彈性一直為負值,即海洋經濟社會發展導致近海水質下降,2011年和2013年最為嚴重。彈性自2014年開始轉為正值,但存在明顯波動,目前仍不能確定該趨勢是否具有持續性。

根據耦合度和耦合協調度分級結果,2006—2016年近海水質與海洋經濟社會系統的耦合度和耦合協調度均較低,二者的最大值分別為0.457 9和0.547 0,分別為拮抗耦合和勉強協調等級。由于數據分析以時序為特征,耦合度和耦合協調度均反映的是近海水質與海洋經濟社會系統間的相對歷史變化。近海水質沒有伴隨著海洋經濟社會發展而改善,是二者耦合度和耦合協調度長期處于低水平波動狀態的關鍵原因。

2.3 驅動因素解析

為揭示影響近海水質的海洋經濟社會因素,運用逐步最小二乘回歸法,從次級系統、狀態層和指標層3個層面分別對海洋經濟社會系統進行回歸分析。考慮到時間序列模型存在序列相關時,參數估計結果不可靠,須對殘差進行序列相關性檢驗。5階殘差Q統計量檢驗表明,各階殘差均不存在序列相關,因而回歸結果是可靠的,且3個層面的回歸模型均通過5%以上的顯著性水平檢驗。

根據次級系統回歸結果,海洋社會發展對近海水質存在明顯負向影響,而海洋經濟發展對近海水質有一定的正向作用但不顯著?？梢源_定,近海水質下降主要源于海洋社會發展。

根據狀態層回歸結果,海洋產業規模擴大在一定程度上有利于近海水質改善,海洋產業結構優化以及海洋產業發展質量和活力提升分別對近海水質存在不顯著的正向和負向影響,其中的原因須結合指標層作進一步分析。

根據指標層回歸結果,近海水質下降主要源于單位陸地面積廢水排放量增加;海洋生產總值占GDP比重提升不利于近海水質改善,因此相對于陸域產業而言,我國海洋產業仍不是清潔產業。海洋第三產業產值占比提升、海洋科技成果轉化效率提高以及海洋自然保護區面積擴大有利于近海水質改善。

3 建議

3.1 提高廢水處理能力,嚴控陸源污水入海

《中國統計年鑒》數據顯示,2006—2016年我國沿海地區廢水排放總量增長超過2倍,占全國廢水排放總量的50%以上。大量未經處理的廢水流入海洋,嚴重損害近海水質。為此,應嚴格控制廢水直排入海,完善城市廢水處理基礎設施建設,切實提高廢水處理能力,從源頭上減少陸源污染。

3.2 提高海洋科技成果轉化效率,優化海洋產業結構

綜合系統層、狀態層和指標層的分析結果,由海洋科技和海洋第三產業推動的海洋產業發展是環境友好型的海洋經濟發展方式。支持應用型尤其是以改善海洋生態環境為核心的科技研發工作,將科研成果引入產業發展,促進海洋產業結構優化,有利于海洋經濟與海洋生態環境的協調發展。

3.3 持續加強海洋自然保護區建設

海洋自然保護區建設對近海水質改善的效果顯著。海洋自然保護區在凈化海水、為海洋生物提供繁衍生息場所、維護海洋生物多樣性和防范海岸侵蝕等方面均發揮重要作用。為此,應嚴守海洋生態紅線,持之以恒地做好海洋自然保護區的規劃、管理和維護工作,守護好海岸的“生命屏障”。