中國生態環境質量與經濟協同發展研究

宋婷，楊嬌，李岱青，張林波，劉海江，劉學，馮朝陽

（1.中國環境科學研究院，北京 100012；2.山東大學人文社科學青島研究院，山東青島 100875；3.中國環境監測總站，北京 100012）

引言

黨的十八大以來，生態文明建設日益深入人心，成為全黨和全國人民的共識[1]。構建經濟建設與生態環境保護協同發展的理論框架，能夠進一步破解當前兩者不夠協調的現實困境[2]。2018 年5 月，習近平總書記在全國生態環境保護大會上強調，要協同推進經濟高質量發展和生態環境高水平保護；2021 年3月，習近平總書記在全國兩會期間提出，“堅定不移增進民生福祉，把高質量發展同滿足人民美好生活需要緊密結合起來，推動堅持生態優先、推動高質量發展、創造高品質生活有機結合、相得益彰”，其核心是強調生態與經濟協調發展，實現經濟與生態雙贏，也是生態文明的基本特征[3]。目前針對我國區域生態環境與經濟協調發展的研究主要集中在省級或城市群層面[4-8]，僅有少量全國地級市層面的研究。馬麗[9]利用經濟綜合評價與環境綜合評價，對我國350 個地級單元的經濟環境耦合度和協調度計算后進行空間格局分析，但環境綜合評價主要涉及污染狀況和治理狀況，缺少生態質量狀況指標。已有研究涉及的指標較多，且多為污染排放相關指標，缺少對生態質量的考量；采用模型方法較為復雜，不利于全國范圍的廣泛開展，并未與生態文明建設以及“綠水青山就是金山銀山”理念進行結合，無法評選出生態環境質量與經濟發展雙增長雙富裕區域，難以成為評估區域協同發展的抓手。

本研究通過構建生態環境質量與經濟協同發展評價指數，對2017 年我國337 個城市的生態環境質量與經濟發展協調度進行評價；在此基礎上，將城市劃分為不同的發展類型，并系統分析不同類型產生的原因，識別出生態環境質量和經濟發展不平衡的區域，為各地級市的生態文明發展明確方向與目標，也為我國生態文明建設與“綠水青山就是金山銀山”理念實踐提供理論支撐。

1 研究方法

1.1 指標體系

本研究結合我國生態文明建設的總體目標，以生態環境質量與經濟領域協調發展為核心，遵循客觀性、可行性、簡明性與合理性原則，綜合衡量區域生態環境質量與社會經濟發展協調程度，構建協同發展指數。該指數包括生態環境質量與經濟發展狀況兩個領域，生態環境質量領域包括生境質量、地表水質量和空氣質量3 個指標，經濟發展狀況包括人均國內生產總值（GDP）和城鎮居民人均可支配收入兩個指標（表1）。

表1 指標體系、權重與目標值

1.2 數據來源

生境質量指數原始數據來源于中國環境監測站遙感解譯，計算方法來源于《生態環境狀況評價技術規范》[10]；大氣環境質量數據來自《環境質量公報》；地表水環境質量數據來源于中國環境監測總站監測數據，計算方法來自《城市地表水環境質量排名技術規定》[11]，經濟發展狀況指標數據來自我國各省份統計年鑒。

1.3 數據分析方法

本研究以2017 年為評估年，以337 個地級市及直轄市為評價單元。采用雙目標漸進法進行無量綱歸一化處理，具體見式（1），該方法能夠在使評價數據滿足標準化的同時兼具實際得分含義[12]。采用層次分析法對各層級指標賦予權重，并利用綜合加權指數法對生態環境與經濟協同發展狀況進行評估，權重與目標值見表1。根據生態環境質量和經濟發展狀況的評分，對各地區生態環境與經濟發展協同性進行評估，并基于地級行政區主體功能區劃對發展類型進行分析。雙目標漸進標準化方法公式如下：

當Aij＜0 時，Aij取值為0；當Aij＞100，Aij取值為100。其中，Aij為第i年第j個評價指標數據標準化后的值；Xij為第i年第j個評價指標的原始值；為第i年第j個評價指標標準值A 值；為第i年第j個評價指標標準值C 值；SA為此評價指標標準值A 值對應分數（90 分）；Sc為此評價指標標準值C 值對應分數（60 分），為某一指標每增加（或減少）對應賦分值的增加或減少。本研究中的指標目標值（A、C 值）來源于生態文明發展水平評估指標基準的確定標準[13]。

采用的數據分析方法主要有模糊聚類、概率密度函數（PDF）分析、主成分分析（PCA）分析、Mann-Whitney 非參數U 檢驗對評估數據進行處理分析，主要使用R 軟件進行數據分析（R Core Team 2013）。

2 結果分析

2.1 生態環境質量與經濟協同發展程度

通過計算我國337 個城市的生態環境質量狀況、經濟發展水平，評價我國337 個城市生態環境與經濟協同發展程度。337 個城市的生態環境質量評分和經濟發展狀況評分平均值分別為67.70 和74.01，環境質量評分與經濟發展評分的比值平均值為0.93（表2）。結果顯示，我國總體上經濟發展高、生態環境質量偏低，表明我國生態文明建設目標尚未實現。生境質量指數、空氣質量指數、地表水質量指數分別為55.38、73.24 和78.45，根據表1 中的基準來判斷，未達到優秀值。

表2 我國生態環境質量與經濟發展狀況協同總體情況

2.2 發展類型分析

2.2.1 發展類型

從生態環境與經濟的協同性出發，基于“綠水青山就是金山銀山”理念的發展模式，將地區發展劃分為協同增長、綠色貧困、金色污染和拮抗發展4 種類型。劃為協同增長類型的區域接近綠色發展要求，符合可持續發展和生態文明的理論需求，即生態環境質量與經濟發展之間存在共生關系。綠色貧困類型地區生態環境質量較高，但經濟發展程度較低。金色污染類型的區域經濟發展水平高，但生態環境質量較低。拮抗發展類型地區生態環境質量低，經濟發展水平不高，未抓住時機走上綠色轉型之路，尤其是資源枯竭型城市生態環境惡化，“綠水青山”與“金山銀山”拮抗發展（圖1）。

圖1 發展類型劃分示意

2.2.2 模糊聚類分類

將337 個城市的5 項指標原始數據進行模糊聚類，劃分結果顯示，4類城市分別含76 個（22.55%）、100個（29.67%）、83 個（24.63%）和78個（23.15%）城市（圖2）。模糊聚類分類結果的概率密度函數（PDF）分析結果顯示：A、B、D 三組的生態環境質量得分差異顯著，而A、B、D三組的經濟發展狀況得分均較高且無顯著差異，C 組的生態環境質量得分較高且經濟發展水平得分較低（圖3）。模糊聚類法劃分結果突出了生態環境質量與經濟發展水平雙高和雙低地區，而對于生態環境質量高且經濟發展水平低和生態環境質量低且經濟發展水平高的區域劃分結果差異性不顯著。

圖2 模糊聚類結果

圖3 模糊聚類結果不同發展類型生態環境質量與經濟發展狀況得分概率密度函數

2.2.3 賦分分類

參考模糊聚類方法結果與全國337個城市得分結果的分布情況，擬選擇70 分作為生態環境質量與經濟發展狀況兩個領域的分類閾值，按照前文對四個發展類型的定義，協同增長類型生態環境質量得分大于等于70且經濟發展狀況得分大于等于70；綠色貧困類型生態環境質量得分大于70 且經濟發展狀況得分小于70；金色污染類型生態環境質量得分小于70 且經濟發展狀況得分大于70；拮抗發展類型生態環境質量得分小于70 且經濟發展狀況得分小于70。按照雙目標漸進法原理，生態環境質量得分達到70 分表明生境質量指數、大氣環境質量和地表水環境質量綜合水平達到一般水平，生境質量指數超過50，年均AQI 值小于100，CWQI 值小于10；經濟發展狀況得分達到70分，表明人均GDP 達到人民幣3.3 萬元/年，高于世界銀行劃分五類區域及經濟體中小康水平人均GDP數值（800～3000 美元）；人均可支配收入達到人民幣4.5 萬元，高于《全面建設小康社會的基本標準》中關于城鎮居民人均可支配收入的規定值（人民幣1.8萬元）。

設70 分為閾值，可將這337 個城市劃分為4 種發展類型，其中，74 個城市屬于協同增長類型，占總用地面積的14.99%；76 個城市屬于綠色貧困類型，占總用地面積的32.86%；122個城市屬于金色污染類型，占總用地面積的21.89%；65 個城市屬于拮抗發展類型，占總用地面積的30.26%。從空間分布來看，協同增長類型地區主要分布在東南地區，其中福建省所有城市均為協同增長類型城市，福建省是我國首個生態文明試驗區，生態文明建設成效顯著，形成了一系列可推廣的經驗[14]，與此次評估結果相符；綠色貧困類型城市主要分布在華南、西南、東北地區和西藏部分地區；金色污染類型和拮抗發展類型的地區集中在華北和西部（表3）。

表3 31個省（區、市）發展類型統計

利用主成分分析法（PCA）對分類結果進行分析（圖4），前兩個主成分的累積貢獻率為72%，前三個主成分的累積貢獻率為84%。第一主成分是生態環境質量（AQI、CWQI 與生態環境質量），第二主成分是生態環境質量（AQI、CWQI 與生態環境質量），A 類屬于生態環境質量與經濟發展水平雙高；B 類屬于生態環境質量高、經濟發展水平低；C 類屬于經濟發展水平高、生態環境質量低；D 類屬于生態環境質量與經濟發展水平雙低。

圖4 四種發展類型的主成分分析結果

利用概率密度函數（PDF）以及非參數檢驗，對分類結果進行分析。分類結果的PDF 分析結果顯示（圖5）：C、D 兩組生態環境質量評分無顯著差異，A、B 兩組生態環境質量評分差異不顯著，C、D 兩組與A、B 兩組評分結果差異顯著；B、D 兩組經濟發展水平評分無顯著差異，A、C 兩組經濟發展水平評分無顯著差異，B、D 兩組與A、C 兩組結果差異顯著。綜上主成分分析與概率密度函數分析結果，70 分為閾值的分類法能直接、準確地劃分出四類發展類型，劃分結果突出了生態環境質量與經濟發展水平雙高和雙低地區。

圖5 不同發展類型的生態環境質量與經濟發展得分概率密度函數

2.2.4 結果分析

4 種類型各項指標及比值箱式圖如圖6 所示。協同增長與綠色貧困類型的生態環境質量得分平均值與中位值超過70 分，有部分地區仍然低于60 分，未達到及格水平；金色污染與拮抗發展類型的生態環境質量得分平均值與中位值均低于40 分，見圖6（a）。綠色貧困類型的AQI 得分平均值與中位值均超過80 分，協同增長類型的AQI 得分平均值與中位值均超過70 分；金色污染和拮抗發展兩種類型的AQI 得分平均值與中位值均超過60 分，但有部分地區AQI 值得分低于60 分，未達到及格水平，見圖6（b）。對于CWQI 值，4 種類型的平均值與中位值均達到70 分，見圖6（c）。對于人均GDP，金色污染類型的得分均值與中位數均超過90 分，達到優秀水平；綠色貧困和拮抗發展類型的得分平均值與中位值均大于60 小于70，見圖6（d）。對于人均可支配收入，4 種類型的得分平均值與中位值均低于70 分，大于60 分，見圖6（e）。對于生態環境質量與經濟發展狀況比值，綠色貧困與協同增長類型的比值平均值與中位值均大于1；金色污染與拮抗發展類型的比值平均值與中位值均小于1，其中金色污染類型的比值平均值與中位值僅有0.7，見圖6（f）。從以上分析可知，4 種類型的人均可支配收入得分較低，金色污染與拮抗發展類型的生態環境質量得分平均值與中位數低于40 分，遠低于及格水平。金色污染類型的生態環境質量與經濟發展狀況差距最大，該種類型的區域生態環境質量、AQI以及CWQI值均低于拮抗發展類型。

圖6 4種發展類型指標得分箱式圖

3 結論與建議

3.1 結論

本研究旨在通過構建生態環境質量與經濟發展狀況協同指數，基于2017 年分析中國生態環境質量與經濟發展狀況之間的協調關系。總體上看，我國337個城市的生態環境質量、經濟發展狀況得分平均值分別為67.70、74.01，經濟發展狀況得分與生態環境質量得分比值為0.93。生態環境質量指數、空氣質量指數、地表水質量指數平均值分別為55.38、73.24 和78.45，未達到優秀值。我國總體上經濟發展水平高、生態環境質量偏低，表明我國生態文明建設目標尚未實現。

通過雙目標漸進法和模糊聚類分析方法，設定評分70 分為閾值，提出了4 種發展類型，即協同增長、綠色貧困、金色污染和拮抗發展。一是協同增長類型，該類型的生態環境質量與經濟發展狀況得分均超過70 分，生態環境質量與經濟發展協同增長；二是綠色貧困類型，該類型的生態環境質量得分超過70 分，而經濟發展狀況得分低于70 分，生態環境質量落后于經濟發展狀況，生態產品的生產在相當長一段時期內沒有達到相匹配的經濟效益，限制了其經濟發展；三是金色污染類型，該類型的生態環境質量得分低于70 分，而經濟發展狀況得分高于70 分，區域經濟發展水平高，但生態環境質量狀況較低；四是拮抗發展類型，該類型生態環境質量與經濟發展狀況均低于70 分，該類型區域經濟發展程度不高，未走上綠色轉型之路，生態環境質量狀況較低。研究結果表明，4 種發展類型中，我國金色污染類型最多（122 個城市，占總用地面積的21.89%），其次是綠色貧困類型（76 個城市，占總用地面積的32.86%）、協同增長類型（74 個城市，占總用地面積的14.99%）和拮抗發展類型（65 個城市，占總用地面積的30.26%）。

從空間分布來看，協同增長類型區域主要分布在東南地區，其中福建省所有城市均為協同增長類型城市，綠色貧困類型城市主要分布在華南、西南、東北地區和西藏部分地區，金色污染和拮抗發展類型的地區集中在華北和西部。

從4 種發展類型的各項指標來看，4 種類型的人均可支配收入得分平均值與中位值均低于70 分，大于60 分，說明該項指標是我國生態環境質量與經濟協同發展的短板，金色污染與拮抗發展類型的生態環境質量得分平均值與中位值均低于40 分，遠低于及格水平。金色污染類型的生態環境質量與經濟發展狀況差距最大，該種類型區域的生態環境質量、AQI 以及CWQI 均比同為生態環境質量低的拮抗發展類型更低，說明金色污染類型區域應加大生態環境質量治理與修復。

3.2 政策建議

由于自然資源稟賦的差異，我國西部和東部地區的經濟發展和生態環境質量很難達到同等水平[15]，但縮短二者差距、實現二者協同發展，一直是我國的重要發展戰略導向。

協同增長類型區域，應持續深入開展生態文明建設，優化國土空間與產業布局，先行先試創新機制體制，積極探索建立“零碳”“無廢”城市，總結生態文明建設實踐經驗與方式方法，為其他協同性較弱的地區提供樣板與經驗。

金色污染類型區域，生態環境質量遠低于經濟發展水平，主要以工業發達、自然資源本底較差的區域為主。該類型區域應堅持以容量定開發的發展思路，采取加強污染治理與生態恢復，加強產業轉型升級，提高生態環境容量和資源利用效率。

綠色貧困類型區域，生態環境質量遠高于經濟發展水平，主要以重點生態功能區為主。該類型區域應在保障生態環境質量不下降的前提下，以生態產品的開發和價值實現為主要發展路徑，提升生態產品附加值，實現農民增收致富，建立政府購買生態產品的生態補償市場機制，積極探索多途徑的生態產品價值實現路徑。

拮抗發展類型區域，生態環境質量與經濟發展水平均較低，大多數地區生態系統脆弱或面臨資源枯竭。該類型區域應開展經濟結構調整、產業轉型和傳統產業提質，探尋轉型發展的新道路，同時開展生態修復工程，合理利用自然資源，促進區域綜合實力全面提高。