榆林市能源化工基地經(jīng)濟增長對資源環(huán)境的影響

李俊莉，曹明明

（1.曲阜師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，山東 日照276826；2.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安710127）

經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量之間關(guān)系的討論論證一直是環(huán)境資源與生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的熱點問題。環(huán)境庫茲涅茨曲線（environmental Kuznets curve，EKC）是目前關(guān)于該關(guān)系的論證中被廣泛引用的計量模型，它最早由美國學(xué)者Grossman和Krueger［1］于1991年根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)提出。其核心是隨著收入水平的提高，環(huán)境質(zhì)量先破壞再好轉(zhuǎn)，即環(huán)境破壞與收入水平呈“倒U”形曲線。1990年以來，眾多學(xué)者通過對多種具體污染物的研究證實了EKC曲線的存在［1－4］。生態(tài)效率（eco-efficiency，EE）是衡量經(jīng)濟與環(huán)境之間協(xié)調(diào)發(fā)展的重要指標(biāo)，通過對社會經(jīng)濟產(chǎn)品或服務(wù)的價值與環(huán)境影響的比值關(guān)系，要求從更少的自然資源中獲得更多的福利，核心思想是最大化經(jīng)濟價值的同時，最小化環(huán)境影響［5］。研究證明，生態(tài)效率在有效促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)，緩解經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾，實現(xiàn)經(jīng)濟的良性發(fā)展方面起到了積極作用［5－13］。但在解析經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境影響關(guān)系的應(yīng)用中，EKC曲線和生態(tài)效率本身還存在諸如指標(biāo)選取綜合性差，數(shù)據(jù)分析和數(shù)學(xué)計量方法涉及較少，計算結(jié)果在區(qū)域間不具備可比性等不足［5］?；诖?，本研究試圖以能值指標(biāo)表示經(jīng)濟價值，部分地克服了GDP表征社會財富的缺陷，以物質(zhì)流指標(biāo)表示環(huán)境影響，更全面綜合地代表了生態(tài)環(huán)境的壓力，以資源型城市榆林為例，通過對EKC曲線特征分析，生態(tài)效率分析，以及基于生態(tài)效率的“脫鉤”分析來解析經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境影響之間的深層次關(guān)系，希望為度量經(jīng)濟增長對資源環(huán)境的影響提供一個全新的視角。研究結(jié)果可為緩解資源型城市經(jīng)濟高速增長與資源環(huán)境加速惡化之間的矛盾提供方法和決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

榆林市位于陜西省最北部，東臨黃河，與山西隔河相望，北依內(nèi)蒙；西與寧夏自治區(qū)和甘肅省接壤，南接延安市。現(xiàn)轄1區(qū)11縣，該市總面積43 578km2，總?cè)丝?34.73萬人，2009年實現(xiàn)GDP1 300億元，增速連續(xù)7a保持陜西省第一。平均海拔1 000～1 500m，平均降水量316.4～513.3mm，屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候。自然資源豐富，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)8大類48種礦產(chǎn)，其中20多種已探明儲量，潛在價值超過4.6×1013元。1998年被批準(zhǔn)為國家能源化工基地，是國家“西煤東運”的腹地、“西氣東輸”的源頭、“西電東送”的樞紐。伴隨著能源化工基地的建設(shè)，榆林市國民經(jīng)濟飛速發(fā)展。大規(guī)模、高強度、超常規(guī)的開發(fā)建設(shè)，使榆林脆弱的生態(tài)環(huán)境面臨更大的壓力，人口、資源、環(huán)境與發(fā)展之間的矛盾日顯突出。

2 基于能值和物質(zhì)流分析的指標(biāo)設(shè)計

2.1 經(jīng)濟價值的測度

一個地區(qū)的年總能值（U）可用來度量該地區(qū)的年總財富。從生態(tài)學(xué)角度講，系統(tǒng)排出的廢棄物質(zhì)和能量仍有其價值存在，但限于目前的技術(shù)水平不能有效利用，所以廢棄物能值具有負(fù)效應(yīng)，需要從總能值中扣除，由此得到有效能值產(chǎn)出（effective emergy output，EMO）指標(biāo)，它反映了當(dāng)前技術(shù)水平下系統(tǒng)創(chuàng)造的總財富；能值分析中的能值－貨幣比（emergy dollar ratio，EDR）是指與能值相當(dāng)?shù)氖袌鲐泿艃r值，即以能值來衡量財富的價值；由于通過EDR可將系統(tǒng)中各種生態(tài)流的能值用貨幣來度量，因而將有效能值產(chǎn)出除以EDR即可得到有效能值貨幣價值（effective emergy-monetary value，EMV），該指標(biāo)將能值與貨幣流統(tǒng)一起來進行評價，可以度量生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中儲存資源和人類勞務(wù)、商品的宏觀經(jīng)濟價值，是從宏觀上探討經(jīng)濟的理想尺度［5，11－12］。經(jīng)濟價值各指標(biāo)的核算內(nèi)容詳見表1。

表1 能值和物質(zhì)流分析的指標(biāo)構(gòu)成

2.2 環(huán)境影響的測度

物質(zhì)流分析的基本觀點為：人類活動產(chǎn)生的環(huán)境影響很大程度上取決于進入經(jīng)濟系統(tǒng)的自然資源和物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量，以及從經(jīng)濟系統(tǒng)排入環(huán)境的廢棄物質(zhì)的數(shù)量與質(zhì)量，前者產(chǎn)生對環(huán)境的擾動，引起環(huán)境的退化；后者則直接引起環(huán)境的污染［13］。在物質(zhì)流分析中，多以直接物質(zhì)輸入（direct material input，DMI）表示進入經(jīng)濟系統(tǒng)的自然資源和物質(zhì)的數(shù)量，以生產(chǎn)過程排放（domestic processed output，DPO）表示從經(jīng)濟系統(tǒng)排入環(huán)境的廢棄物的數(shù)量。由于DMI和DPO是理論上描述社會物質(zhì)循環(huán)的最佳指標(biāo)［14－16］，并且其數(shù)據(jù)可根據(jù)對現(xiàn)有的統(tǒng)計資料分析估算而得，因此，DMI和DPO可作為環(huán)境影響的一種示蹤指標(biāo)，其既是對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生的環(huán)境影響的定量描述，又可為可持續(xù)發(fā)展研究提供一種新穎而簡潔的思維方式。DMI和DPO的核算內(nèi)容詳見表1。

3 榆林市環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）

3.1 EKC曲線分析指標(biāo)闡釋

關(guān)于EKC曲線分析的實證研究中，對于環(huán)境質(zhì)量的表征，較多采用各種污染物的排放量或排放濃度來分析，但污染物排放不能代表經(jīng)濟過程中產(chǎn)生的所有環(huán)境壓力。因而，本研究試圖采用物質(zhì)流分析中的環(huán)境影響指標(biāo)（DMI＋DPO）表示EKC分析中的環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)，取能值分析指標(biāo)中有效能值貨幣價值（EMV）的人均值表示EKC分析中的經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)，對榆林市1999—2009年經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系進行實證分析。

3.2 EKC曲線特征分析

（1）“倒U”形特征明顯，研究期內(nèi)轉(zhuǎn)折點尚未出現(xiàn)。二次曲線擬合結(jié)果顯示：榆林市環(huán)境庫茲涅茨曲線的“倒U”形特征顯著（圖1）。研究期內(nèi)曲線的最高點出現(xiàn)在2009年，由于榆林市尚處于經(jīng)濟快速發(fā)展階段，因而整個EKC曲線的頂點尚未出現(xiàn)，即經(jīng)濟產(chǎn)出的增長帶來的環(huán)境影響依然保持一定的增長勢頭，資源環(huán)境負(fù)荷不斷增大。

（2）EKC曲線轉(zhuǎn)折點將出現(xiàn)在經(jīng)濟價值和資源環(huán)境壓力同時增長的2015年前。對二次曲線求導(dǎo)，可得到環(huán)境質(zhì)量轉(zhuǎn)折點將出現(xiàn)在人均有效能值—貨幣價值34 525Em＄（與有效能值相當(dāng)?shù)氖袌鲐泿艃r值）的時候，采用年均增長率對人均有效能值—貨幣價值進行趨勢預(yù)測，得出在2015年（預(yù)測值是37 817 Em＄）前，EKC曲線轉(zhuǎn)折點將出現(xiàn)，屆時，人均有效能值—貨幣價值將較2009年增加7.34倍，環(huán)境影響將較2009年增加5.15倍。綜上所述，目前榆林市尚未達到環(huán)境庫茲涅茨曲線的轉(zhuǎn)折點，如果不采取積極有效的措施，未來榆林市經(jīng)濟的快速發(fā)展必然以資源環(huán)境壓力的加速增長為代價。

圖1 榆林市EKC曲線動態(tài)變化

4 榆林市生態(tài)效率分析

4.1 生態(tài)效率的測度

基于生態(tài)效率的表達式（生態(tài)效率＝經(jīng)濟價值／環(huán)境影響），以有效能值貨幣價值（EMV）表示經(jīng)濟價值，以由資源壓力和環(huán)境壓力構(gòu)成的生態(tài)壓力（ecological stress）表示環(huán)境影響，相應(yīng)的生態(tài)效率模型由資源效率和環(huán)境效率模型兩部分構(gòu)成，即分別從源頭（減少原生資源的消耗）和末端（減少污染物的產(chǎn)生）來表征系統(tǒng)的生態(tài)效率。資源效率（EER）、環(huán)境效率（EEP）和生態(tài)效率（EE）的計算表達式及3者之間的關(guān)系為：

式 中：DMI——資 源 壓 力；DPO——環(huán) 境 壓 力；ES——生態(tài)壓力。

由計算公式可知，生態(tài)效率會隨著資源效率和環(huán)境效率的變化而變化，資源和環(huán)境效率若同時增大，則生態(tài)效率也隨之增大；反之則減小；資源和環(huán)境效率若變化趨勢相反，則生態(tài)效率的變化趨勢與變化幅度較大的一方一致［17］。為了統(tǒng)一量綱以方便比較，計算公式中經(jīng)濟價值及資源、環(huán)境和生態(tài)壓力均采用基準(zhǔn)年的倍數(shù)來度量。

4.2 有效能值－貨幣價值（EMV）動態(tài)變化

榆林市EMV動態(tài)變化如圖2所示。研究期內(nèi)，總能值（U）年均增長29.38%，廢棄物能值（W）雖然穩(wěn)步增長，但年均增長率僅0.87%；1999—2009年榆林市有效能值產(chǎn)出（EMO）由1.83×1022sej增加到3.59×1023sej，年均增長34.71%，能值貨幣比率（EDR）由3.73×1013sej／＄下降到2009年的1.94×1013sej／＄。因而，由快速增長的EMO和不斷降低的EDR綜合作用的結(jié)果是系統(tǒng)EMV以年均43.79%的速度由1999年的4.90×108EM＄上升到2009年的1.85×1010EM＄，11a間增長了37.76倍，顯然，榆林市總有效經(jīng)濟價值增長迅猛。

圖2 榆林市EMV與EMO動態(tài)變化

4.3 直接物質(zhì)輸入（DMI）和生產(chǎn)過程排放（DPO）動態(tài)變化

圖3 為榆林市DMI與DPO的動態(tài)變化圖。由圖3可以看出，1999—2009年榆林市DMI和DPO的年均增長率分別為31.62%和6.08%，均小于有效能值—貨幣價值（EMV）的年均增長率。進一步對DMI和DPO進行線性擬合，相關(guān)系數(shù)為0.975，函數(shù)表達式為：DMI＝58.73×DPO－26 455，R2值為0.983，表現(xiàn)出良好的回歸效果，證明DMI和DPO線性關(guān)系顯著。由此可以得出，榆林市經(jīng)濟增長具有較明顯的“高物質(zhì)投入，高污染排放”特征，其經(jīng)濟增長模式仍然處于粗放式的線性經(jīng)濟增長狀態(tài)，而這種增長方式必然導(dǎo)致資源環(huán)境壓力的急劇增加［5］。

圖3 榆林市DMI和DPO動態(tài)變化

4.4 生態(tài)效率動態(tài)變化

根據(jù)測度公式可得到榆林市資源效率、環(huán)境效率和生態(tài)效率的變化趨勢（圖4）。由圖4可知，研究期內(nèi)榆林市環(huán)境效率上升趨勢最為明顯，11a間增長了21.08倍；資源效率雖然呈現(xiàn)出較小的波動，但總體呈小幅增長趨勢，11a間增長了2.55倍；二者共同作用的結(jié)果致使11a間榆林市生態(tài)效率提高了4.55倍。值得注意的是，榆林市生態(tài)效率的提高是經(jīng)濟價值與生態(tài)壓力同時增長的背景下相對變化的結(jié)果。即2009年有效能值—貨幣價值增長到1999年的29.94倍，生態(tài)壓力非但不能減小到1999年的1／2而是增加到1999年的6.58倍［5］。所以，雖然榆林市的生態(tài)效率在逐步提高，單位經(jīng)濟產(chǎn)出對生態(tài)環(huán)境的壓力在逐漸下降，但生態(tài)環(huán)境的總壓力卻在逐年上升。

圖4 榆林市資源、環(huán)境、生態(tài)效率動態(tài)變化

5 基于生態(tài)效率的脫鉤現(xiàn)象分析

5.1 脫鉤分析模型

運用美國著名人口學(xué)家艾里奇（Ehrlich）在1971年提出的IPAT方程及其派生方程，可分析生態(tài)壓力與經(jīng)濟增長“脫鉤”的條件，即可通過生態(tài)壓力與經(jīng)濟價值總量變化來判斷經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)壓力的脫鉤與復(fù)鉤關(guān)系［18－19］。結(jié) 合邱壽豐等［19］人的研究，建立脫鉤與復(fù)鉤分析概念模型（圖5）。根據(jù)圖5可知，強脫鉤是指在經(jīng)濟總量持續(xù)增長的同時，生態(tài)效率不斷提高而生態(tài)壓力持續(xù)下降的狀態(tài)，強脫鉤是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理想狀態(tài)（Ⅱ區(qū)）；強復(fù)鉤是指經(jīng)濟總量持續(xù)降低，生態(tài)效率不斷下降而生態(tài)壓力持續(xù)升高的狀態(tài)，即經(jīng)濟與環(huán)境全面復(fù)鉤的狀態(tài)，強復(fù)鉤是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展過程中最不利的狀態(tài)（Ⅴ區(qū)）。其他4種狀態(tài)雖然也實現(xiàn)了生態(tài)效率的降低或提高，但同時也分別出現(xiàn)了經(jīng)濟總量與生態(tài)壓力的雙增或雙減情況，只是增或減的幅度相對變化有差異，由于這4種狀態(tài)并未實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的嚴(yán)格脫鉤或全面復(fù)鉤，因此被稱為相對脫鉤或復(fù)鉤，具體稱為弱脫鉤（Ⅰ區(qū)）、衰退性脫鉤（Ⅲ區(qū)）、弱復(fù)鉤（Ⅳ區(qū)）和擴張性復(fù)鉤（Ⅵ區(qū)），這4種狀態(tài)均存在不利于可持續(xù)發(fā)展的不同因素［20］。

5.2 生態(tài)壓力與經(jīng)濟增長的脫鉤分析

經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的過程也是實現(xiàn)物質(zhì)減量化的過程，生態(tài)效率的內(nèi)涵與物質(zhì)脫鉤是相同的，其目的都是實現(xiàn)經(jīng)濟增長的同時物質(zhì)消耗減量。根據(jù)表2可見，1999—2009年榆林經(jīng)濟總量和生態(tài)壓力的變化率均大于零，根據(jù)圖5模型可以判斷，11a來榆林市脫鉤狀態(tài)始終處在坐標(biāo)體系的Ⅰ區(qū)或Ⅵ區(qū)，即弱脫鉤和擴張性復(fù)鉤交替出現(xiàn)，還沒有出現(xiàn)任何形式的強脫鉤、衰退性脫鉤、弱復(fù)鉤和強復(fù)鉤。

圖5 脫鉤與復(fù)鉤分析概念模型

進一步分析經(jīng)濟增長與資源壓力、經(jīng)濟增長與環(huán)境壓力的脫鉤現(xiàn)象。據(jù)表2，顯然生產(chǎn)過程排放（DPO）與經(jīng)濟增長的脫鉤現(xiàn)象最為明顯，除2001年強脫鉤外，1999—2009年均處于弱脫鉤狀態(tài)；直接物質(zhì)輸入（DMI）與經(jīng)濟增長在2001，2002和2005年處于擴張性復(fù)鉤狀態(tài)，即榆林的經(jīng)濟增長是由更加沒有效率、同時增加資源壓力的技術(shù)導(dǎo)致的，其余年份處于弱脫鉤狀態(tài)。由此進一步證明，資源投入對生態(tài)壓力的影響貢獻較廢棄物排放更大，也就是說生態(tài)壓力的增長最主要來源于資源投入的增加。所以，生態(tài)效率的提高，尤其是資源效率的提高對于控制區(qū)域生態(tài)壓力、推進經(jīng)濟增長具有至關(guān)重要的作用。

表2 榆林市主要脫鉤指標(biāo)及脫鉤類型

6 結(jié)論

（1）榆林能源化工基地經(jīng)濟增長對資源環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為：經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境影響之間“倒U”形特征顯著；EKC轉(zhuǎn)折點將出現(xiàn)在2015年前，屆時，經(jīng)濟價值與資源環(huán)境壓力將分別較2009年增加8.83和4.38倍。EMV年均增長率為40.16%，而DMI和DPO年均增長率分別為31.62%和6.08%，3者共同作用的結(jié)果使生態(tài)效率在研究期內(nèi)增加了4.55倍。由此可見，榆林市經(jīng)濟的不斷增長以資源環(huán)境壓力的不斷增加為代價。

（2）基于生態(tài)效率“脫鉤”分析結(jié)果顯示，生態(tài)效率的提高是經(jīng)濟增長與生態(tài)壓力實現(xiàn)脫鉤的充要條件。研究期內(nèi)，榆林市脫鉤現(xiàn)象以弱脫鉤和擴張性復(fù)鉤的交替為特征，經(jīng)濟發(fā)展的弱可持續(xù)性特征明顯；資源投入與經(jīng)濟增長的脫鉤程度比廢物排放與經(jīng)濟增長的脫鉤程度要小；相比于廢物排放、資源投入對生態(tài)壓力的升高具有更加明顯的推動作用。因而，提高資源效率是控制區(qū)域生態(tài)壓力，進而提高生態(tài)效率的關(guān)鍵路徑，也是榆林市實現(xiàn)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的切入點。今后榆林市應(yīng)采取切實有效的環(huán)境政策，在全社會范圍內(nèi)實行節(jié)“資”減排；推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少污染物排放；發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，不斷提高可循環(huán)使用物質(zhì)和可再生資源的比重，逐步降低不可再生資源的使用，從源頭上控制資源的過度消耗。

（3）由于EKC曲線是在若干跨國數(shù)據(jù)和時間序列數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行的描述，并且曲線的變化受多種因素的影響，因而它只是一種可能而非必然，其形狀是可以改變的，國家和地區(qū)都有突破曲線未來走勢的可能。榆林市要突破EKC曲線的走勢，需要政府和企業(yè)改變傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長模式，以較高的生態(tài)效率穿越環(huán)境高山或使EKC曲線變得低平并提前進入轉(zhuǎn)折期。

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