蒯 鵬 ,束克東 ,成潤禾 (.合肥工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院,安徽 合肥 3000;.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京00875)
工業(yè)部門是國民經(jīng)濟的支柱,也是污染排放的大戶.以大氣污染物為例,2015年,全國二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和煙(粉)塵排放中,工業(yè)部門分別占到83.7%、63.8%和80.1%[1].在生態(tài)文明發(fā)展理念的指引下,我國工業(yè)部門節(jié)能減排取得較大成效.統(tǒng)計顯示:與 2011年相比,2015年工業(yè)總產(chǎn)值增加了 20%,但多種污染物排放出現(xiàn)下降:工業(yè)廢水、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、SO2、NOx分別下降了15%、21%、25%、26%、34%;盡管工業(yè)廢氣和煙(粉)塵排放量分別增加2%和 8%,但增長勢頭得到抑制.為了更加深入地推進生態(tài)文明建設(shè),有必要對“十二五”時期工業(yè)部門污染排放變化進行剖析,找出其驅(qū)動因素,從而為進一步污染減排提供更具針對性的指導(dǎo).
當(dāng)前,識別影響資源環(huán)境變化的驅(qū)動因素,常采用指數(shù)分解方法(IDA),它是將綜合的資源、環(huán)境指標,如能源消耗(量或強度)、污染物排放(量或強度)進行分解,以定量識別與其有關(guān)的驅(qū)動因子的一類方法體系.自提出以來,該體系在資源環(huán)境影響分析中得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,其中基于Kaya恒等式的LMDI方法最為常用[2],常見于碳排放驅(qū)動因素研究[3-6]、能源消耗驅(qū)動因素研究等[7].在有關(guān)研究中,經(jīng)濟規(guī)模和結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模、能源消耗或污染排放強度等因素受到廣泛關(guān)注,但對于何種因素對資源環(huán)境對改變起主要作用,當(dāng)前尚未得出一致對結(jié)論.部分學(xué)者認為經(jīng)濟規(guī)模是最主要的驅(qū)動因素[3-4,7-8],但也有一些學(xué)者認為強度效應(yīng)(技術(shù)效應(yīng))為最主要驅(qū)動[9-11].劉滿芝等對我國主要大氣污染物的影響因素分析后認為,大氣污染治理已由規(guī)模和結(jié)構(gòu)拉動型轉(zhuǎn)為技術(shù)和規(guī)模拉動型,各省間技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)差別較大、規(guī)模效應(yīng)差異小[12].Jeong和Kim認為 2001年后,隨著高油價的增長,韓國溫室氣體排放變化的驅(qū)動因素更主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強度效應(yīng)[12].
鑒于此,本研究首先對我國“十二五”時期工業(yè)污染物排放變化的驅(qū)動因素進行識別,以揭示本階段污染物變化的主要影響因素,并與前人研究結(jié)果進行對比分析.同時,制度因素(特別是與產(chǎn)業(yè)調(diào)整有關(guān)的政策)是更深層次的驅(qū)動因素,也可能是導(dǎo)致不同學(xué)者研究結(jié)論差異的原因,但當(dāng)前的研究對其關(guān)注尚不多.Jeong等[5]、Levinson等[11]雖然關(guān)注了制度的作用,但主要關(guān)注貿(mào)易政策或金融政策.梁賽和張?zhí)熘治隽硕喾N政策對經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)的影響,但主要是將政策作為一種“輸入”以模擬經(jīng)濟系統(tǒng)的產(chǎn)出和污染排放,并未分析政策的驅(qū)動效應(yīng),也未分析產(chǎn)業(yè)政策的影響[13].考慮到我國當(dāng)前大力推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整,可能對污染排放變化起到關(guān)鍵的推動作用,本研究進一步以石油化工等典型行業(yè)為例,分析了“去產(chǎn)能”政策的規(guī)模、結(jié)構(gòu)等驅(qū)動效應(yīng),對當(dāng)前的研究作了有益補充,并為進一步的污染減排提供借鑒.
本文采取 LMDI方法對“十二五”時期我國工業(yè)部門環(huán)境污染排放變化的驅(qū)動因素進行識別.自LMDI方法創(chuàng)立以來,經(jīng)過發(fā)展共衍生出8個模型.本研究先對其8個模型進行梳理,在此基礎(chǔ)上選擇更加合適的模型.
LMDI模型由Ang和Choi在1997年提出,目前已發(fā)展成為驅(qū)動因素分析中的主流方法之一.與以往的分解方法相比,LMID用對數(shù)平均權(quán)重替代算術(shù)平均權(quán)重,從而消除了分解后的殘差,使分解結(jié)果更具有解釋力,而且能夠處理數(shù)據(jù)中的零值(以不影響結(jié)果的極小值代替0),因而得到廣泛的應(yīng)用[14].

表1 8個LMDI模型的選擇標準Table 1 Criteria for the selection among the 8LMDI models
LMDI包括兩種范式:LMDI-I和 LMDI-II,并隨著分解對象和分解方式的差異,衍生出 8個模型,其中每一個模型都是從:數(shù)量指標和強度指標、加法式分解和乘法式分解、LMDI-I和LMID-II 3個集合中各擇其一組合而成,例如其模型1是對數(shù)量指標,利用LMDI-I方法,采用加法式分解,得到“規(guī)模”、“結(jié)構(gòu)”、“強度”3種效應(yīng)[2].所謂規(guī)模效應(yīng),即保持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和排放強度不變,隨著對產(chǎn)業(yè)規(guī)模的優(yōu)化導(dǎo)致污染排放的變化;結(jié)構(gòu)效應(yīng)或強度效應(yīng)類似,均是在控制其它兩個因素不變的情況下,考察單一因素對污染物排放的影響,這種思想可由公式(3)體現(xiàn).通過公式(3),污染物排放變化被分解為“規(guī)模”、“結(jié)構(gòu)”、“強度”3種效應(yīng)之和.
Ang[2]詳細闡述了上述8種模型之間的差異,并給出模型選擇的建議,見表1.
首先基于Kaya恒等式,有:

式中:W為污染物排放量;I為工業(yè)總產(chǎn)值;i為工業(yè)部門類別;Ii為第i工業(yè)部門中的產(chǎn)值;Wi為第i工業(yè)部門中的污染物排放;ISi為第 i工業(yè)部門產(chǎn)值占全部工業(yè)產(chǎn)值比重;WIi為第i工業(yè)部門單位產(chǎn)值對應(yīng)的污染物排放量.
按照 LMDI-2的分解模式進行分解,過程如下:
首先,式(1)兩邊同時對時間t求導(dǎo):

進一步化為:

(2)公式兩邊同時除以W:

令,則上式化為:

(4)對兩邊在時間[0,T]內(nèi)進行積分:

對上式兩邊求以e為底的指數(shù):

對各效應(yīng)定義如下:

其中DW強度、DW結(jié)構(gòu)、DW規(guī)模與式(8)中的指數(shù)式一一對應(yīng),分別代表由污染物排放強度、經(jīng)濟占比、經(jīng)濟規(guī)模3個因素對應(yīng)的減排效應(yīng).
權(quán)重函數(shù)由ωi=Wi/W在t*處給出,t*∈[0,T].根據(jù)LMDI思路,

式中:權(quán)重L(x, y)由下式給出:

各行業(yè)污染排放數(shù)據(jù)來自《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》[1](以下簡稱環(huán)境年鑒),工業(yè)總產(chǎn)值數(shù)據(jù)來自《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》[15](以下簡稱工業(yè)年鑒),并根據(jù)歷年CPI折算成不變價格.其中,我國工業(yè)部門共分成 42個行業(yè),為簡化計算,本文對類似的或關(guān)聯(lián)性強的行業(yè)進行合并,共得9類“行業(yè)”,見表2和表3.其中,“礦產(chǎn)采選”對應(yīng)環(huán)境年鑒或工業(yè)年鑒中自“煤炭開采和洗選業(yè)”到“其他采礦業(yè)”7個行業(yè);“輕工食品、服裝紡織和家具”對應(yīng)年鑒中自“農(nóng)副食品加工業(yè)”到“家具制造業(yè)”9個行業(yè);“辦公、體育及文娛”對應(yīng)自“造紙及紙制品業(yè)”到“文教、工美、體育和娛樂用品制造業(yè)”3個行業(yè);“石油化工和醫(yī)藥”對應(yīng)自“石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)”到“橡膠和塑料制品業(yè)”5個行業(yè);“機械設(shè)備、信息設(shè)備和儀表”對應(yīng)自“通用設(shè)備制造業(yè)”到“儀器儀表制造業(yè)”7個行業(yè);“金屬和非金屬制品”對應(yīng)自“非金屬礦物制品業(yè)”到“金屬制品業(yè)”,同時考慮到“金屬制品、機械和設(shè)備修理業(yè)”與上述行業(yè)接近,也并入此類,共5個行業(yè);“其他制造業(yè)”對應(yīng)“其他制造業(yè)”和“廢棄資源綜合利用業(yè)”2個行業(yè);“能源、熱力和水供應(yīng)”對應(yīng)自“電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)”到“水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)”3個行業(yè);另外剩余一個“其他行業(yè)”,與年鑒相同.但由于工業(yè)年鑒未統(tǒng)計2011和2015年“其他行業(yè)”的總產(chǎn)值數(shù)據(jù),因此本文采用其他 8類合并的“行業(yè)”數(shù)據(jù)(即加總數(shù)據(jù))進行LMDI分解計算.

表2 2011年分行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值及污染物排放Table 2 Gross output value and air pollutants emission for the different industries in 2011

表3 2015年分行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值及污染物排放Table 3 Gross output value and air pollutants emission for the different industries in 2015
此外,上述兩表中,針對水污染物和大氣污染 物,均使用年排放量數(shù)據(jù),但對工業(yè)固廢則使用的是年產(chǎn)生量數(shù)據(jù),主要是由于環(huán)境年鑒中工業(yè)固廢的年排放量包括兩部分:當(dāng)年的新增排放、往年儲存的工業(yè)固廢在當(dāng)年的排放;因此使用“排放量”難以反映工業(yè)部門在某一年內(nèi)的真實排放情況.本文退而選擇“產(chǎn)生量”作為工業(yè)固廢污染情況指標,相應(yīng)地,DW強度代表工業(yè)固廢產(chǎn)生強度效應(yīng).
“十二五”期間,我國工業(yè)部門多種主要污染物排放出現(xiàn)不同程度的下降,部分污染物如工業(yè)廢氣和煙(粉)塵,其排放雖有所增加,但增長勢頭得到抑制.利用LMDI-2模型,我們將各污染物排放變化分解為規(guī)模效應(yīng)(DW規(guī)模)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)(DW結(jié)構(gòu))和強度效應(yīng)(DW強度),以分別解釋“工業(yè)產(chǎn)值”、“各行業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重”和“單位產(chǎn)值污染排放”3種驅(qū)動因素對污染排放變化的影響,結(jié)果見表4~表6和圖1.

表4 2011~2015年間我國工業(yè)部門水污染物排放量變化及其驅(qū)動因素Table 4 Variations and the corresponding driving forces of the Chinese industrial water pollutant discharge during 2011~2015

表5 2011~2015年間我國工業(yè)部門大氣污染物排放量變化及其驅(qū)動因子Table 5 Variations and the corresponding driving forces of the Chinese industrial air pollutant discharge during 2011~2015

表6 2011~2015年間我國工業(yè)部門固廢產(chǎn)生量變化及其驅(qū)動因子Table 6 Variations and the corresponding driving forces of the Chinese industrial solid pollutant discharge during 2011~2015
(1)9種“污染物”中,除“一般工業(yè)固廢”和“危險工業(yè)固廢”外,驅(qū)動因素的重要性排序均有:DW規(guī)模>DW結(jié)構(gòu)>DW強度;對“一般工業(yè)固廢”和“危險工業(yè)固廢”,也是DW規(guī)模為首要驅(qū)動,但在次要驅(qū)動方面,DW強度更加明顯.總體上,可認為“十二五”時期我國工業(yè)部門污染排放下降的首要原因是工業(yè)規(guī)模的無序擴張受到限制.根據(jù)《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》[15],以工業(yè)產(chǎn)值(實際價格)在期初和期末的比值計,I2015/I2011為 1.20,而I2010/I2005為1.94,前者相比后者大為減少.

圖1 “十二五”時期我國工業(yè)部門污染排放變化的驅(qū)動因素Fig.1 Driving forces for the variation of Chinese industrial pollutant discharge during 2011~2015

(2)水污染物(工業(yè)廢水、COD、NH3-N)和大氣污染物(工業(yè)廢氣、SO2、NOx、煙(粉)塵)排放變化的結(jié)構(gòu)效應(yīng)雖不如規(guī)模效應(yīng)顯著,但相差不大;同時工業(yè)固廢的結(jié)構(gòu)效應(yīng)也較顯著.表明“十二五”時期的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對污染物減排起到積極作用.由結(jié)構(gòu)效應(yīng)的具體形式(公式 11中DW結(jié)構(gòu))可知:隨著各行業(yè)的產(chǎn)值占比(IS)在期初和期末變化,若重污染行業(yè)的比重下降,意味著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化.《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)證實了這一點(表 7).由該表可見,一些污染嚴重的“行業(yè)”,如礦石采選、石油化工和醫(yī)藥、金屬和非金屬制品、能源、熱力和水供應(yīng)等,在“十二五”末,其產(chǎn)值比重均出現(xiàn)不同程度的下降.

表7 “十二五”時期各工業(yè)行業(yè)產(chǎn)值占比變化Table 7 Proportion of industrial output value accounting for the total industrial output value
本研究得出的結(jié)論與 Jiang等[3]、Mousavi等[4]、Chong等[8]的類似,均認為規(guī)模效應(yīng)為污染減排最主要的驅(qū)動因素.但也與許多學(xué)者的研究相左,如 Achour等[7]、顧阿倫等[9]、張平淡等[10]、Levinson 等[11].由于多種污染物,如 SO2、NOx等與CO2排放具有同源性[11],即都是直接或間接的來源于能源消耗,并隨著能耗規(guī)模的變化而變化,因此造成上述研究結(jié)論差異的原因可能不在于研究對象的不同.此外,一些學(xué)者提出污染排放的驅(qū)動因素會隨著時間發(fā)生變化,如Jiang等[3]、劉滿芝等[12]、Jeong等[5],而其背后的關(guān)鍵原因(“驅(qū)動”之驅(qū)動)之一在于有關(guān)政策的改變,如Levinson[11]、Jeong 等[5]都論述了政策(貿(mào)易政策、金融政策等)通過能源價格或減排費用的傳導(dǎo)機制對污染排放變化產(chǎn)生影響.政策的多樣性和發(fā)布時間的不確定性可能是造成眾多學(xué)者研究結(jié)論差異的一個重要原因.

表8 三類“典型行業(yè)”2011和2015年工業(yè)總產(chǎn)值及大氣污染物排放Table 8 Gross output value and air pollutants emission for the 3typical industries in 2011 and 2015
對應(yīng)于本文,政策效應(yīng)體現(xiàn)為對工業(yè)規(guī)模無序擴張的抑制,而且沖擊力強.“十二五”時期,圍繞生態(tài)文明建設(shè),舉國上下都將淘汰過剩、落后產(chǎn)能作為一項重要任務(wù)來抓,其中首當(dāng)其沖的是一些“三高兩低”企業(yè)(高投入、高消耗、高污染、低水平、低效益).對此,中央和地方都陸續(xù)發(fā)布了一系列政策文件,如《工業(yè)和信息化部關(guān)于下達“十二五”期間工業(yè)領(lǐng)域重點行業(yè)淘汰落后產(chǎn)能目標任務(wù)的通知》(工信部產(chǎn)業(yè)〔2011〕612號)、《國務(wù)院關(guān)于化解產(chǎn)能嚴重過剩矛盾的指導(dǎo)意見》(國發(fā)〔2013〕41號)、《國家“十三五”生態(tài)環(huán)保規(guī)劃》等.
進入“十三五”以來,“淘汰落后產(chǎn)能”勢頭不減,2017年3月,工信部、發(fā)改委、環(huán)保部等十六個部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于利用綜合標準依法依規(guī)推動落后產(chǎn)能退出的指導(dǎo)意見》,將鋼鐵、煤炭、水泥、電解鋁、平板玻璃等行業(yè)列為去產(chǎn)能的重點,這些行業(yè)同時也都是能源消耗和污染排放“大戶”.因此,可以預(yù)計到“十三五”末,“規(guī)模效應(yīng)”都有較大的發(fā)揮空間.
為了驗證上述推測,本文進一步選擇“十二五”時期淘汰落后、過剩產(chǎn)能力度居首的三類行業(yè):石油化工、金屬和非金屬壓延與制造、能源及水的生產(chǎn)和供應(yīng)(其中的多種行業(yè)具有典型的高消耗、高排放特征)(表8).利用LMDI模型對其大氣污染物排放變化進行分析.結(jié)果見表9和圖2~圖4.

表9 石化等行業(yè)大氣污染物排放變化的驅(qū)動因子Table 9 Driving forces for the variation of pollutant discharge in the selected industries

圖2 “十二五”時期石油化工類行業(yè)大氣污染排放變化的驅(qū)動因素Fig.2 Driving forces for the variation of pollutant discharge in the petrochemical industry

據(jù)表8和圖2~4,得出:
(1)石油化工類行業(yè),驅(qū)動因素的影響力排序為:規(guī)模效應(yīng)>結(jié)構(gòu)效應(yīng)>強度效應(yīng),且結(jié)構(gòu)效應(yīng)與規(guī)模效應(yīng)的差別不大;強度效應(yīng)在工業(yè)廢氣排放變化中起到積極作用,但對其他 2種污染物的作用相對較小.(2)金屬和非金屬壓延與制造類行業(yè):除煙(粉)塵外,其他3種污染表現(xiàn)為規(guī)模效應(yīng)>結(jié)構(gòu)效應(yīng)>強度效應(yīng);煙(粉)塵排放變化的結(jié)構(gòu)效應(yīng)稍微超過規(guī)模效應(yīng),成為最主要的驅(qū)動因素;總體上,依然可認為規(guī)模效應(yīng)為首要驅(qū)動因素;但由于3種效應(yīng)之間的差距不是太大,表明這3種“作用力”同時發(fā)揮了積極作用.(3)能源及水的生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè),驅(qū)動因素的影響力排序為:規(guī)模效應(yīng)>結(jié)構(gòu)效應(yīng)>強度效應(yīng),且規(guī)模效應(yīng)的強度遠高于結(jié)構(gòu)和強度兩效應(yīng);此外,結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強度效應(yīng)的強度相對接近.
綜上,有理由相信“十二五”時期我國工業(yè)污染排放的主要驅(qū)動為規(guī)模效應(yīng),表現(xiàn)為:該期間全國范圍內(nèi)對落后、過剩產(chǎn)能加快淘汰,使得工業(yè)規(guī)模的無序擴張得到抑制,進而通過傳導(dǎo)機制起到“拉低”污染物排放的作用.盡管如此,上述政策也同時強調(diào)了結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)創(chuàng)新,隨著我國落后產(chǎn)能淘汰目標逐步落實,未來的污染減排將更加依賴產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和減排技術(shù)的突破.但由于本文主要利用“十二五”期間的數(shù)據(jù),尚難以對這種趨勢進行量化分析.

圖3 “十二五”時期金屬和非金屬壓延與制造類行業(yè)大氣污染排放變化的驅(qū)動因素Fig.3 Driving forces for the variation of pollutant discharge in the metal and non-metal rolling and manufacturing industry


圖4 “十二五”時期能源及水的生產(chǎn)和供應(yīng)類行業(yè)大氣污染排放變化的驅(qū)動因素Fig.4 Driving forces for the variation of pollutant discharge in the energy and water production and supply industry

基于上述研究,本文認為“十三五”期間應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮“規(guī)模效應(yīng)”優(yōu)勢,堅定不移的對落后、過剩產(chǎn)能進行淘汰,同時大力扶持低碳、“綠色”工業(yè),為此,國家在制定新的產(chǎn)業(yè)、環(huán)保、財政等政策時,都應(yīng)向該方向傾斜.同時還必須注意到,隨著規(guī)模效應(yīng)發(fā)揮到一定階段,其邊際的污染減排成本將 會越來越高,這也意味著規(guī)模效應(yīng)可能最終讓步于結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強度效應(yīng),因此應(yīng)建立長效機制以推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和節(jié)能減排技術(shù)的創(chuàng)新.
3.1 “十二五”時期,我國工業(yè)部門主要污染物排放總體上呈現(xiàn)下降趨勢,部分污染物如工業(yè)廢氣和煙(粉)塵,其排放雖有所增加,但增長勢頭得到抑制.
3.2 對各種污染物排放變化的驅(qū)動因素分析發(fā)現(xiàn):規(guī)模效應(yīng)為首要驅(qū)動,即:“十二五”時期我國工業(yè)部門污染排放下降,主要是由于工業(yè)規(guī)模的擴張受到限制.
3.3 結(jié)構(gòu)效應(yīng)雖不如規(guī)模效應(yīng)顯著,但兩者相差不大,表明“十二五”時期的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對污染物減排起到積極的作用.
3.4 強度效應(yīng)最不顯著,但其數(shù)值為正,表明通過技術(shù)或管理降低污染物的排放強度起到積極作用.
通過與此前的研究對比分析,本文認為政策的多樣性和不確定性可能是造成眾多學(xué)者研究結(jié)論差異的一個重要原因.具體到我國“十二五”期間,舉國上下均將淘汰落后、過剩工業(yè)產(chǎn)能作為推動生態(tài)文明建設(shè)的一大舉措,因而規(guī)模效應(yīng)表現(xiàn)得尤為突出.為了驗證該推論,本文選擇“十二五”時期淘汰落后、過剩產(chǎn)能力度居首的石油化工、金屬和非金屬壓延與制造、能源及生產(chǎn)和供應(yīng)三類行業(yè),對其大氣污染物排放變化進行分解,結(jié)果也證實了規(guī)模效應(yīng)為最首要的驅(qū)動因素.因此,建議在“十三五”期間進一步發(fā)揮發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)優(yōu)勢.同時,隨著規(guī)模效應(yīng)的邊際污染減排成本增加,還應(yīng)加快推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新,以建立工業(yè)污染減排長效機制.
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