南京市工業(yè)“三廢”排放量環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線分析

鄭新梅， 鐘桂芬， 謝軼嵩

(1.南京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,江蘇南京 210013；2.江蘇蘇地仁合土地房地產(chǎn)評(píng)估咨詢(xún)有限公司,江蘇南京 210008)

南京市工業(yè)“三廢”排放量環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線分析

鄭新梅1， 鐘桂芬2， 謝軼嵩1

(1.南京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,江蘇南京 210013；2.江蘇蘇地仁合土地房地產(chǎn)評(píng)估咨詢(xún)有限公司,江蘇南京 210008)

摘要[目的]分析南京市工業(yè)“三廢”排放量環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線，為該市環(huán)境污染治理提供理論依據(jù)。[方法]選取了南京市25年(1990～2014年)工業(yè)“三廢”(廢水、廢氣、一般工業(yè)固體廢物)排放量與人均GDP為計(jì)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，分析了南京市的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線。[結(jié)果]南京市工業(yè)廢氣符合倒“U”型曲線的左側(cè)部分，拐點(diǎn)即將到來(lái)，GDP與工業(yè)廢氣之間的正相關(guān)關(guān)系即將打破；南京市工業(yè)廢水符合正“U”型曲線的左側(cè)部分，隨著GDP的增長(zhǎng)，仍呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢(shì)；南京市一般固體廢棄物則呈現(xiàn)出“N”型曲線，越過(guò)第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)后，水環(huán)境壓力還有可能隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而增大。[結(jié)論]未來(lái)工業(yè)固廢和目前處于高位的工業(yè)廢氣將是南京市工業(yè)“三廢”污染的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線；廢水；廢氣；固廢；南京

環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(EnvironmentalKuzneteCurve,EKC)是1991年由美國(guó)著名環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家格魯斯曼和克魯格在經(jīng)濟(jì)學(xué)概念庫(kù)茲涅茨曲線的基礎(chǔ)上共同引申出來(lái)的概念。他們對(duì)全球60余個(gè)國(guó)家的不同地區(qū)多年污染物排放量的變動(dòng)情況分析研究后，提出了大部分污染物(如SO2、TSP等)與人均GDP收入水平的變動(dòng)趨勢(shì)存在倒“U”關(guān)系的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線理論假說(shuō)[1]。這一假說(shuō)的基本原理是在國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展早期，由于人口、技術(shù)、資源等原因，污染水平隨收入的增長(zhǎng)不斷上升，但是當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段后，以科技進(jìn)步為標(biāo)志的產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)作用越來(lái)越突出，人們控制環(huán)境污染的意識(shí)能力增強(qiáng)，導(dǎo)致污染水平降低，環(huán)境質(zhì)量改善，表現(xiàn)為倒“U”型關(guān)系。目前，我國(guó)關(guān)于環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線的實(shí)證性研究較多。潘文婧等[2]對(duì)安徽省工業(yè)“三廢”的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線進(jìn)行分析，認(rèn)為目前只有工業(yè)廢水指標(biāo)出現(xiàn)了庫(kù)茲涅茨曲線特征。工業(yè)廢氣擬合曲線呈現(xiàn)單調(diào)上升特征，基本處于“N”型曲線左側(cè)，工業(yè)固廢排放量可以認(rèn)為是“U”型的左半部分，轉(zhuǎn)折點(diǎn)尚未達(dá)到。馬俊[3]對(duì)上海市工業(yè)“三廢”的庫(kù)茲涅茨曲線特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為上海市人均工業(yè)廢氣和人均工業(yè)固廢呈現(xiàn)出“倒U”型曲線，但是人均廢水呈現(xiàn)“U”型曲線。

南京市是長(zhǎng)江流域四大中心城市之一，是滬寧杭經(jīng)濟(jì)核心區(qū)的重要重工業(yè)城市。隨著南京市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾越來(lái)越突出，二者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為熱點(diǎn)問(wèn)題。李彥明[4]利用1986～2004年數(shù)據(jù)對(duì)南京市工業(yè)“三廢”排放進(jìn)行了環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線分析，研究發(fā)現(xiàn)南京市工業(yè)廢水排放量的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線呈“N”型，已過(guò)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，工業(yè)廢氣排放量的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線呈倒“N”形，工業(yè)固廢生產(chǎn)量的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系呈同步關(guān)系，工業(yè)廢氣和工業(yè)固廢是未來(lái)南京市環(huán)境污染主要來(lái)源。筆者選取1990～2014年的工業(yè)“三廢”和人均GDP排放量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究了南京市工業(yè)“三廢”排放的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線，并對(duì)該曲線的特征進(jìn)行了分析，旨在為南京市工業(yè)污染治理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源選取典型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)指標(biāo)人均GDP和環(huán)境指標(biāo)(工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣和一般工業(yè)固廢排放量)作為數(shù)據(jù)分析對(duì)象(表1)。

1.2模型建立選擇二項(xiàng)式模型、三次多項(xiàng)式模型、對(duì)數(shù)模型和冪指數(shù)模型分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。以人均GDP為自變量，工業(yè)“三廢”為因變量分別擬合，各回歸曲線的擬合度檢驗(yàn)見(jiàn)表2。根據(jù)擬合情況，選擇最終擬合度較好(R2>0.8)且具有一定解釋意義的三次多項(xiàng)式函數(shù)作為工業(yè)廢水排放量、工業(yè)固廢排放量與人均GDP的模擬回歸曲線， 而工業(yè)廢水排放量與人均GDP的回歸曲線選取二次多項(xiàng)式函數(shù)來(lái)表達(dá)。廢氣排放量與人均GDP的關(guān)系模型:

y=-4.556E-12X3+6.322E-7X2+0.050X+1 105.284

工業(yè)廢水排放量與人均GDP的關(guān)系模型：

y=5.005E-6X2-1.073X+78 456.081

工業(yè)固廢與人均GDP的關(guān)系模型：

y=-1.804E-12X3+1.38E-7x2+0.180x+330.198

表1　1990～2014年南京市工業(yè)“三廢”排放量與人均GDP

注：數(shù)據(jù)來(lái)源于1990～2014年《南京市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《南京市環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料》。

Note:DataarefromNanjing Statistical YearbookandEnvironmental Statistical Data of Nanjing Cityduring1990-2014.

表2南京市工業(yè)“三廢”排放量與人均GDP擬合回歸曲線檢驗(yàn)

Table2Regressioncurvefittinginspectionofindustrial“threewastes”emissionsandpercapitaGDPinNanjing

檢測(cè)模型Detectionmodel擬合度Fittingdegree廢氣Watstewater廢水Wastegas固廢Solidwaste冪指數(shù)模型Powerexponentmod-el0.9060.8220.931對(duì)數(shù)模型Logarithmicmodel0.8070.8830.866二次式模型Binomialmodel0.9860.9680.969三次多項(xiàng)式模型Polynomialmodel0.9880.9670.976

2結(jié)果與分析

2.1模型分析從圖1可見(jiàn)，隨著人均GDP的增長(zhǎng)，廢氣排放量呈現(xiàn)同步增長(zhǎng)的關(guān)系，尚未達(dá)到最高值。根據(jù)擬合曲線可以發(fā)現(xiàn)，廢氣增長(zhǎng)曲線正處于三次函數(shù)曲線倒“U”型曲線的左側(cè)，達(dá)到拐點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的排放量為8 342億m3，以目前的增長(zhǎng)情況看，已經(jīng)與該值比較接近，可以預(yù)見(jiàn)的是隨著人均GDP的提高，拐點(diǎn)可能即將到來(lái)，隨后隨GDP增加，工業(yè)廢氣排放降低。

圖1　工業(yè)廢氣排放量與人均GDP擬合曲線Fig.1　Fitting curve of industrial waste gas emission and per capita GDP

從圖2可見(jiàn)，工業(yè)廢水排放量曲線呈現(xiàn)“U”型的左側(cè)部分，轉(zhuǎn)折點(diǎn)超出了所獲數(shù)據(jù)范圍，與環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線倒“U”型不同，這可能是由樣本數(shù)據(jù)量范圍有限造成。另外，從曲線右半段也可以看出，南京市在人均GDP迅速增長(zhǎng)階段，工業(yè)廢水的排放量趨于平穩(wěn)逐步下降。

圖2　工業(yè)廢水排放量與人均GDP擬合曲線Fig.2　Fitting curve of industrial waste water emission and per capita GDP

從圖3可見(jiàn)，工業(yè)固廢擬合曲線擬合度較好，但是隨著GDP的逐漸提高，排放量呈現(xiàn)出與擬合曲線較大的波動(dòng)差異，尤其是2008年以后表現(xiàn)出1個(gè)先升后降再升的“N”型曲線。“N”型曲線可以彌補(bǔ)經(jīng)典倒“U”型曲線不能很好地解釋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境之間的后階段關(guān)系的不足, 因越過(guò)第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)后, 水環(huán)境壓力還有可能隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而增大。這種環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系屬于“重組假說(shuō)”所描述的情況[ 5]。從近幾年的情況來(lái)看，隨著人均GDP的增長(zhǎng)，固廢排放可能有增大的趨勢(shì)。

圖3　工業(yè)固廢排放量與人均GDP擬合曲線Fig.3　Fitting curve of industrial solid waste emission and per capita GDP

2.2南京市環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線成因分析

2.2.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)。從圖4可見(jiàn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面，1995～2014年，南京市第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)比重呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，第三產(chǎn)業(yè)比重呈逐年上升趨勢(shì)。1995～2014年，南京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)大體經(jīng)歷了4次大轉(zhuǎn)型。第1階段(1995～1998年)為 “二、三、一”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形態(tài)；第2階段(1999～2003年)為“三、二、一”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形態(tài)；第3階段(2004～2007年)再次形成了“二、三、 一”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形態(tài)；第4階段(2008年以后)重新調(diào)整為“三 二、一”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形態(tài)。從南京市三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)變動(dòng)的趨勢(shì)來(lái)看， 2008年以前，產(chǎn)值相對(duì)較低，第三產(chǎn)業(yè)與第二產(chǎn)業(yè)以較逼近的方式演變，從2008年開(kāi)始，第三產(chǎn)業(yè)就開(kāi)始上升并超過(guò)了第二產(chǎn)業(yè)，成為南京市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)占比順序的調(diào)換有利于減輕工業(yè)對(duì)于環(huán)境的污染，這一點(diǎn)可以用來(lái)解釋南京市工業(yè)廢氣曲線逐漸平緩，慢慢逼近倒“U”型曲線拐點(diǎn)，也可以用來(lái)解釋一般工業(yè)固廢在2010～2011年出現(xiàn)了1個(gè)拐點(diǎn)。

圖4　1995～2014年南京市三產(chǎn)變化情況Fig.4　Industry changes of Nanjing from 1995 to 2014

雖然南京市第二產(chǎn)業(yè)比重逐步降低，但是按照錢(qián)納里對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的劃分，南京市目前正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展中級(jí)階段向高級(jí)階段的過(guò)渡時(shí)期，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)仍是當(dāng)前社會(huì)的重點(diǎn)，因此第二產(chǎn)業(yè)比重較高的情況短期內(nèi)難以改變，工業(yè)“三廢”尤其是廢氣和固廢的污染仍將是未來(lái)較長(zhǎng)期的重要問(wèn)題。

2.2.2環(huán)保治理力度。南京市逐年加大對(duì)環(huán)保的投入，從歷年南京市廢水排放的實(shí)際情況來(lái)看，南京市在污水治理方面成績(jī)顯著，市財(cái)政用于城市河流綜合治理、城市污水處理廠及管網(wǎng)建設(shè)等投入也逐年增加。20世紀(jì)90年代工業(yè)廢水處理率達(dá)80%以上，2000年之后甚至達(dá)90%以上。隨著工業(yè)產(chǎn)值的增加，工業(yè)廢水排放量基本保持穩(wěn)定，達(dá)到了“增產(chǎn)不增污”的目的，表現(xiàn)為隨著人均GDP的增加，工業(yè)廢水排放不增反減的情況。近年來(lái)，隨著“藍(lán)天行動(dòng)計(jì)劃”、“清水行動(dòng)計(jì)劃”等的大力開(kāi)展，環(huán)保投資仍在逐年加大，“十一五”期間，南京環(huán)保總投入超600億元，全市環(huán)保投入占GDP的比重達(dá)到3%以上，“十二五”期間南京市環(huán)保目標(biāo)明確指出環(huán)保投入維持3%以上的GDP占比。隨著環(huán)境保護(hù)投入機(jī)制的逐漸改善，實(shí)現(xiàn)減物質(zhì)化和減污染化的技術(shù)條件將逐漸成熟，南京市的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線走勢(shì)將呈良性發(fā)展。

3結(jié)論

通過(guò)對(duì)1990～2014年工業(yè)“三廢”和人均GDP進(jìn)行擬合分析發(fā)現(xiàn)，南京市工業(yè)廢氣符合倒“U”型曲線的左側(cè)部分，目前處于高位，拐點(diǎn)可能即將到來(lái)；南京市工業(yè)廢水符合正“U”型曲線的左側(cè)部分，隨著GDP的增長(zhǎng)，仍然呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢(shì)；南京市一般固體廢棄物則呈現(xiàn)出一種“N”型曲線形勢(shì)，環(huán)境壓力有可能隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而增大。因此，目前排放量處于高位的工業(yè)廢氣排放和工業(yè)固廢排放將是南京市工業(yè)“三廢”控制的重點(diǎn)。

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ResearchontheEKCoftheIndustrial“ThreeWastes”inNanjing

ZHENGXin-mei1,ZHONGGui-fen2,XIEYi-song1

(1.NanjingAcademyofEnvironmentalProtectionSciences,Nanjing,Jiangsu210013; 2.JiangsuSudiRenheRealEstateAppraisal&ConsultationLimitedCompany,Nanjing,Jiangsu210008)

Abstract[Objective] The aim was to analyze the EKC of the industrial “three wastes” in Nanjing, provide theoretical basis for environment pollution control. [Method] Industrial three wastes(waste water, waste gas, general industrial solid waste) emissions and per capita GDP in Nanjing City during 1990-2014 were selected as basic data,the environmental Kuznete Curve(EKC) of Nanjing City was analyzed. [Result] Results showed that the industrial waste gas emission of Nanjing was in accordance with the left part of the inverted U-shaped curve, and the turning point is coming, then the positive correlation relationship between per capita GDP and industrial waste gas is about to break. The industrial waste water emission was in accordance with the left part of the U-shaped curve. As the growth of the per capita GDP, the industrial waste water emission will decrease year by year. The general solid waste emissoin presented an N-type curve situation and the second turning point has acrossed, so the water environment pressure may increase with the growth of the economy. [Conclusion] The industrial solid waste and the industrial waste gas which has high emission right now will be the main sources of Nanjing environmental pollution.

Key wordsEnvironmental Kuznete Curve (EKC); Waste water; Waste gas; Solid waste; Nanjing

作者簡(jiǎn)介鄭新梅(1985- )，女，山東臨沂人，工程師，博士，從事環(huán)境規(guī)劃與大氣污染研究。

收稿日期2016-03-25

中圖分類(lèi)號(hào)S 181.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)12-084-03