工業生產與城市生活對近海污水影響的辨識及治理

林拓　虞陽　劉澤勤　焦苗

摘 要：近年，我國濱海城市化不斷加快，經濟持續高速發展，人們生活水平不斷提高，但經濟的快速增長導致了近海海洋環境污染日趨嚴重，海洋生態鏈不斷受到侵蝕。濱海城市化對近海海洋環境的直接污染主要來自于城市生活與工業生產污染物對海洋的就近排放，提高海洋生態環境治理策略的有效性必須以辨明其海洋環境效應為基礎。基于1991年～2012年間全國沿海省級行政區（港澳臺地區除外）的統計年鑒和公報數據，分別對工業廢水、生活污水的排放及其與經濟增長的關系進行研究，結果表明：1）我國除上海、海南外的大部分沿海省份，在人均GDP接近40000元左右時，工業污水排放呈現下降趨勢，表明我國沿海工業對海洋污染的EKC拐點已經出現，工業廢水排放增長的勢頭得到遏制；2）不同于工業廢水排放逐步趨緩的態勢，生活污水連續11年持續上升。2011年左右成為重要時點，少數省市生活污水排放量有所放緩或略有下降，但多數省市尤其是海洋經濟大省則出現加速上升趨勢，這與全國大規模海洋發展戰略開啟的時點相暗合，加之生活污染監測與治理不足，前景堪憂。研究結果顯示，在濱海城市化戰略下，以往偏重城市工業污染防控的海洋環境治理策略建議進行相應的調整，濱海城市生活排污量與新型污染物質的激增等更應當引起高度重視。今后的治理策略要著力推動工業化與城市化污染防控的并重，實現產業升級與環境優化的協同，引導利益分配與生態風險的互動，從而切實提升我國城市化質量與環境治理能力，確保濱海城市經濟建設和生態環境的和諧發展。

關鍵詞：濱海城市化；海洋環境效應；環境庫茲涅茨曲線；城市生活；治理策略

中圖分類號：F224.9；TV213.9 文獻標識碼：A

濱海地區是城市發展與人類活動的重要區域，屬于生態環境敏感性地區，近海生態環境受域內人們的生產生活影響很大，目前全球3/4的大城市、70%的工業資本聚集于濱海地區[1]，聯合國《21世紀議程》預計，2020年全球濱海地區人口將達到人口總數的75%[2]。受經濟和環境兩大因素影響，人口往濱海地區的遷移使得全球范圍的海洋環境問題日趨加劇，近海海洋環境污染的分布主要集中在濱海城市密集的近海海域[3]，濱海地區生態環境的脆弱性對區域經濟的可持續發展具有明顯的制約作用[4]。自我國改革開放以來，沿海城市不斷吸納人力、資金、技術等要素，經濟持續高速發展。但在沿海地區經濟快速發展的同時，與世界上其他濱海城市環境污染現狀相類似，近海海洋環境污染日趨嚴重，海洋生態鏈不斷受到侵蝕。調研結果顯示，我國近海海水水質劣于第四類海水水質標準的區域主要分布在黃海北部、遼東灣、渤海灣、萊州灣、長江口、杭州灣、珠江口等城市發展較快的近岸海域（圖1）。

濱海城市化指區域人口和產業活動在沿海經濟發達地區空間上聚集、受核心城市經濟輻射影響的鄉村地區轉變為城鎮地區的過程，即由農業為主的傳統鄉村社會向以工業和服務業、高新技術產業和信息產業為主的濱海現代城市社會逐漸轉變的歷史過程。在濱海城市化過程中，不可避免地給海洋，特別是近海地區的生態環境帶來巨大的負面影響。由于濱海城市化的發展，農村人口主要流向沿海城市，產業活動向城市空間聚集，城市用地規模不斷擴大，城市生活與工業生產等陸源排污向海洋的就近排放，濱海城市化帶來的工業污染、農業污染、生活污染、養殖廢水、港口船舶污染等典型污染因素造成近海環境污染日趨嚴重[5]。原有的海洋環境問題尚未有效解決，新一輪濱海城市化正在快速推進，加劇了海洋環境的污染。近年，濱海城市戰略地位進一步提升，國家級區域規劃中80%以上重視沿海城市的支撐作用①，新型城鎮化建設更將濱海城鎮化作為重要內容，《國家新型城鎮化規劃（2014-2020年）》把濱海地區作為國家城鎮化總體戰略格局的縱軸之一②。54個沿海城市中90%以上提出“濱海發展”、“陸海聯動”等戰略③，沿海城市的濱海地區成為我國三大城市群的核心地帶。

準確判明濱海城市化的海洋環境效應走勢是優化環境治理策略的基本前提，相關探討迫在眉睫，亟待展開。自20世紀90年代開始，庫茲涅茨曲線（簡稱EKC）被國內外學者用來開展對環境與經濟發展的實證研究，探索經濟社會發展對環境的影響因素和變化趨勢[6]。為此，本研究根據發表的年鑒和公報環境污染數據，采用“環境庫茲涅茨曲線”模型等方法，從濱海城市化進程的兩個重要方面——工業生產與城市生活——理清其環境后果及走勢，進而提出適用于當前濱海城市發展的海洋環境策略，更加科學地完善海洋環境管理的協調機制，提升濱海城市化質量與環境治理能力。

1 濱海城市化與海洋環境污染的關系

基于我國能源結構的特點，經濟的快速發展導致人民生活環境污染程度的加劇，濱海城市經濟的持續發展是海洋污染的重要原因之一，濱海城市化經濟發展與海洋環境污染關系屬于我國整體經濟與環境關系的研究范疇，但濱海城市化的經濟發展和海洋環境污染之間又有其特殊性。除了在海洋地質資源開發開采過程中對海洋環境產生直接污染外，濱海城市化對近海海洋環境的直接污染主要來自于城市生活與工業生產污染物對海洋的就近排放。就城市生活污染物而言，我國濱海地區人口集聚程度不斷提高，全國沿海省市城鎮人口占全國比重近50%，而沿海省份內部，濱海城市與內陸城市人口比重差距拉大，例如，浙江濱海城市人口占全省比重已經上升至77%④；就工業生產污染物而言，當前沿海城市大力促進涉海產業轉型發展，如沿海地級市及以上城市提出的“十二五”期間僅新建臨港工業園區就多達20多個，涉海產業不斷吸引就業人口流入，近7年間涉海就業人口增長幅度超過20%⑤。

長期以來，城市化建設中的工業企業污染往往被視為海洋環境污染的主要因素，眾多環境研究成果報道顯示，多樣化的陸源污染物質與工業生產具有直接的關聯，例如，近海中的汞、硫等物質可能來源于深處內陸的煤化工業與礦物燃燒[7]；又如，在長江口外頻發的赤潮所具備的環境和生物兩個條件中，食品工業殘渣、蛋白質等大量營養物質輸入長江口及臨近海域，給長江入海口附件的生態系統帶來巨大壓力，加大了防治赤潮的難度[8、9]。海洋的主要污染物質，如有機物質、重金屬、無機氮、磷酸鹽等營養鹽類等，大多在工業生產中形成[10]，隨后通過河流、大氣和人為傾倒等方式進入海洋，因此工業污染防控也相應成為濱海城市海洋環境保護工作的重中之重。

然而，濱海城市的經濟發展必然導致城市居民生活質量的提升，城市服務功能的不斷拓展方能滿足現代城市居民的生活娛樂等需求，近海海洋污染物的來源亦會引起相應的變化，例如，有關長江口新型污染物的研究發現，海水中與防曬霜相關的物質，其濃度在夏季達到高峰，這與夏季海邊游玩人群日益增多密切相關[11]。如忽略濱海城市化發展的現狀來研判海洋環境污染的變化趨勢，僅偏重工業污染情況進行分析，可能會影響研究可信度并導致治理策略的偏差，因而相關研究應對兩者加以區分，這正是本研究的重要基點之一。

2 計量方法與數據說明

2.1 計量方法

經濟發展與環境污染的關系廣受關注，環境生態系統對經濟發展的承載力有限，當經濟發展對環境的壓力超過承載能力時，環境生態系統將會崩潰[12]。“環境庫茲涅茨曲線”假說作為著名的理論之一，通過其數學模型EKC與研究對象即有數據進行擬合，導出過去軌跡（發展過程）的經驗公式，用圖表可視化方式展示出研究對象未來可能的變化規律（發展趨勢），該模型常被國內外學術界用于經濟增長與環境關系的實證研究，例如學者李國璋展示了基于環境庫茲涅茨曲線的污染排放物與經濟增長之間的變化趨勢實證分析[13]。在環境庫茲涅茨曲線模型中倒U型曲線的拐點（最高點）成為污染趨勢變化的轉折點，可理解為環境影響對經濟增長的分界點，社會因素和經濟因素都會影響拐點在曲線中的位置，起到對經濟和環境和諧發展的制約和促進正反兩方面效應。因此縮短拐點形成過程，必將有利于經濟發展和環境保護的和諧發展。對已有EKC拐點研究進行分析，可將研究成果分為三類，即拐點存在性前提研究、影響拐點形成因素研究和拐點實證研究[14，15，16]。本文提出的分析受濱海城市化經濟發展影響的海洋環境污染的總體進程與趨向研究將圍繞基于陸源污染與人均GDP關系的“庫茲涅茨曲線”假設研究展開，采用統計年鑒中各省市的濱海城市面板數據進行分析、歸納和擬合[17、18]。

理論提出者Grossman和Krueger認為，當某一地區經濟發展處于較低水平，環境污染隨人均產值增長而加重，當經濟發展達到較高水平，環境污染程度則隨著人均產值增長而降低，總體呈現“倒U”型曲線[19]。本研究選取Canas等[20]改進的新環境庫茲涅茲曲線（EKC）進行擬合，模型表達式如下：

Y■=？琢■+？茁■X■+？茁■X■■+B■X■■+c■ （1）

式中，i=1，2，…N；t=1，2，…T；N為觀測的個體成員數量，在本文為中國沿海11個省級行政區（不包括港澳臺地區），T為對各成員觀測的時期數。Yit為第i個地區第t年的海洋環境污染情況，Xit為第i個地區第t年的經濟發展水平，β1、β2、β3為解釋變量的系數，cit為模型的隨機擾動項，αi為模型的截距項。

需要指出的是，一般將人均GDP作為表征經濟發展水平的解釋變量，而表征環境污染情況的指標則有許多的不同嘗試，產生大相徑庭的擬合結果。一些學者將二氧化碳[21，22]，空氣煙塵[23]，以及SO2、NOx、SPMT、CO排放量[24]等作為因變量，發現EKC曲線并非必然呈“倒U”形態，因污染物質不同，可能呈“正U”[25]、“正N”[26]或單調遞減[27]等多種形態。

在我國，EKC運用于海洋環境污染的分析相對較少，大多作為區域環境污染綜合評價的指標之一[28，29，30]。將EKC理論引入海洋環境研究是從地區性觀測展開的，較早以遼寧省為研究地域展開，發現EKC曲線在遼寧海洋環境發展方面并不成立[31]。隨后，研究者們將視野擴展至全國沿海地區，以海洋經濟產值替代GDP作為經濟發展的指標，研究表明我國海洋的EKC曲線并不顯著[32]，但考慮到海洋經濟統計口徑較為模糊，研究結果有待深化。有研究對指標進行調整，如以劣二類海水所占比重作為表征海洋環境的指標，分析其與地區經濟總量之間的關系，發現全國以及沿海城市均呈“U型”上升的趨勢[33]，當然，由于海水的流動特性等原因，以劣二類海水占比作為指標是否能夠反映特定地區污染物質生成的真實情況，仍需斟酌。

鑒于此，本研究選取地區人均GDP表征解釋變量Xit，同時，廢水排放一般被認為是造成海洋污染最為重要的途徑之一，與大氣污染物干（濕）沉降、垃圾傾倒等其他途徑相比，通過廢水向海洋輸送的氨氮、硝酸鹽氮等污染物質總量要高得多[34]，因而以工業廢水與生活污水的排放量表征因變量Yit。環境專業通常將COD技術用來檢測監控水域有機物污染程度，并在水體污染分析中，將COD與BOD比較，體現出水體監控污染處理的量化分析模式。而本研究從空間角度探索沿海地區城市化發展對近海排污的變化趨向，因此并未選擇COD等具體專業指標進行評估，而是對工業廢水與生活污水的排放量進行測算，從而判明總體趨勢；同時，基于戰略空間分析，本論文以省域作為研究單元，主要考察沿海省份的新型城鎮化建設發展對近海污水排量變化的影響，故未將沿海農村地區納入本研究范疇。

2.2 數據說明

學術上常把包括城市生活污水和工業廢水污染的水體污染稱之為點源污染，即這些污染物通過固定排污口集中向近海排放；對于經降水融雪沖刷而通過徑流過程匯入江河湖泊海洋的溶解的和固體的污染物稱之為非點源污染。濱海城市化的發展是個多層面的過程，不僅城市人口所占比重發生變化，城市用地規模也不斷出現新的景觀變化格局，土地利用時空的變化對濱海城市非點源污染亦會產生一定的影響。濱海城市化非點源污染影響因素眾多，成因較為復雜[35]。由于海洋污染與經濟發展關系的演變需要長時段觀測，本研究以1991年～2012年這22年為時間跨度，以我國沿海11個省市為考察對象；之所以選取省域作為研究單元，而非僅選擇沿海城市，主要考慮到在于沿海省份的新型城鎮化建設和海洋發展空間戰略往往具有整體性，即便在沿海省份海洋發展戰略中，非沿海城市也仍然以產業功能配套等方式納入體系。盡管一些沿海省份的內陸縣市并未直接濱海，其工業與生活污水排放并不直接進入海洋，而是排放入臨近的河流與湖泊等，但污水通過河流水系運輸后仍主要匯入近海，故而以現有行政區域為單元進行測算具有一定的合理性。