基于主成分分析的安徽省生態(tài)文明建設(shè)水平研究

張成松，石松蘭，李瀟瀟

(安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 安徽省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展研究院，安徽 蚌埠 233030)

基于主成分分析的安徽省生態(tài)文明建設(shè)水平研究

張成松，石松蘭，李瀟瀟

(安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 安徽省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展研究院，安徽 蚌埠 233030)

為了探討安徽省近年來生態(tài)文明建設(shè)的總體情況，首先根據(jù)理論分析和數(shù)據(jù)的可獲得性，選取經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境和社會四個(gè)層面作為衡量生態(tài)文明狀況的指標(biāo)，搜集出2010～2015年體現(xiàn)安徽省這四個(gè)層面的19個(gè)變量的數(shù)據(jù)；然后運(yùn)用主成分分析的方法，計(jì)算出綜合得分考察安徽省6年來的生態(tài)文明狀況，發(fā)現(xiàn)其污染狀況隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展卻始終處于惡化之中；最后使用協(xié)整檢驗(yàn)和格蘭杰因果檢驗(yàn)的方法對安徽省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和污染水平進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)證結(jié)果表明：安徽省生態(tài)文明建設(shè)水平六年來呈上升趨勢，安徽省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和污染水平存在長期均衡關(guān)系，并互為格蘭杰原因，安徽省生態(tài)文明建設(shè)成就突出，但是仍存在一些障礙。

生態(tài)文明；主成分分析；協(xié)整檢驗(yàn)；格蘭杰檢驗(yàn)

從改革開放到現(xiàn)在，由于不重視環(huán)境問題和資源問題，一味地采用粗獷式的發(fā)展方式，用高投入來刺激經(jīng)濟(jì)的騰飛，這不僅帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，還使得本來就稀缺的資源更加短缺。在新時(shí)代下，生態(tài)文明建設(shè)逐漸進(jìn)入人們的視野，可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)、綠色發(fā)展理念等名詞逐漸為人們所熟知，所以必須改變過去的為經(jīng)濟(jì)發(fā)展為上的理念，將生態(tài)文明建設(shè)融入當(dāng)前我國發(fā)展的方方面面。

安徽省在生態(tài)文明建設(shè)方面起步較早，早在2004年便通過制定《安徽省生態(tài)省建設(shè)總體規(guī)劃綱要》拉開生態(tài)文明建設(shè)的大幕，又于2012年發(fā)布了《生態(tài)強(qiáng)省建設(shè)實(shí)施綱要》，強(qiáng)力推進(jìn)大氣污染防治、總量減排、重點(diǎn)流域水污染防治等工作，經(jīng)過10余年的發(fā)展，安徽省建立并完善了科學(xué)規(guī)劃、政策支撐和監(jiān)管考核等生態(tài)省建設(shè)機(jī)制，黃山市和巢湖市于2015年成功申報(bào)為國家生態(tài)文明先行示范區(qū)，蚌埠市和宣城市于2016年同樣申報(bào)為生態(tài)文明先行示范區(qū)，安徽省生態(tài)文明建設(shè)取得了很大的進(jìn)步，基于此，本文將研究視角放在安徽省，測評安徽省生態(tài)文明的建設(shè)狀況。

目前關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)方面的研究頗多，有些學(xué)者只研究一個(gè)地區(qū)的生態(tài)文明狀況，如侯鷹[1]研究了北京市2004～2008年之間的生態(tài)文明建設(shè)水平，證明了其生態(tài)文明建設(shè)水平的不斷進(jìn)步；張歡[2]對武漢市的生態(tài)文明建設(shè)情況進(jìn)行了評價(jià)，發(fā)現(xiàn)武漢市2006～2011年生態(tài)文明建設(shè)中的突出問題在于資源節(jié)約和面源污染方面；而后李平星[3]以江蘇省2007年和2012年兩年的生態(tài)文明建設(shè)狀況為例，同樣得出江蘇省的主要問題在于資源消耗和污染的排放。也有些學(xué)者，將不同地區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)情況進(jìn)行對比研究，如林震[4]對貴陽市、杭州市和南京市的實(shí)證研究，陳曉丹[5]、藍(lán)慶新[6]對發(fā)達(dá)城市北上廣深的評價(jià)研究，嚴(yán)耕[7]、劉某承[8]、張歡[9]、宓澤鋒[10]更是對我國省域間的生態(tài)文明建設(shè)總體情況進(jìn)行評估，并分析了省際的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

但通過對以上文獻(xiàn)的梳理發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們對生態(tài)文明建設(shè)的研究，大多只停留在評價(jià)階段，而本文在綜合評價(jià)之后，又選取出影響生態(tài)文明建設(shè)水平的主要成分，對其進(jìn)行繼續(xù)研究，這在以往關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)的研究中，是比較少見的。

一、理論分析與數(shù)據(jù)選取

(一)理論分析

生態(tài)文明概念，是我國所獨(dú)有的，它類似于國際上所謂的可持續(xù)發(fā)展的概念，是一種為了實(shí)現(xiàn)人與人之間和諧生存、人與社會之間和諧發(fā)展、人與自然之間和諧共生的形態(tài)。所以從理論上來說，生態(tài)文明是一個(gè)非常大的系統(tǒng)，人與人之間和諧生存，要實(shí)現(xiàn)理性和有序的人文環(huán)境，涉及人口、文化、法律等問題；人與社會之間和諧發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)和諧、可持續(xù)的社會環(huán)境，涉及經(jīng)濟(jì)、政治、社會等內(nèi)容；而人與自然之間和諧共生，要實(shí)現(xiàn)綠色、自然的生態(tài)文明環(huán)境，更是涉及了生態(tài)、環(huán)境、資源等突出問題。

(二)數(shù)據(jù)選取

鑒于以上理論分析，又基于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文擬選取經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境和社會四個(gè)層面的指標(biāo)，然后對各個(gè)層面的指標(biāo)選取合適的變量如下。

對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)，本研究選取了人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(x1，單位：億元)，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入(x2，單位：元)，第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重(x3，%)，人口自然增長率(x4，%)四個(gè)變量來衡量。

對于生態(tài)健康指標(biāo)，本研究選取了人均森林面積(x5，單位：公頃/萬人)，自然保護(hù)區(qū)占轄區(qū)面積比重(x6，%)，濕地占國土面積比重(x7，%)，沙化土地占國土面積比重(x8，%)四個(gè)變量來衡量。

對于環(huán)境友好指標(biāo)，本研究選取了人均工業(yè)廢水排放量(x9，單位：噸/人)，人均生活污水排放量(x10，單位：噸/人)，單位GDP二氧化硫排放量(x11，單位：噸/萬元)，單位GDP COD排放量(x12，單位：噸/萬元)，單位GDP氨氮化物排放量(x13，單位：噸/萬元)，單位GDP工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量(x14，單位：噸/萬元)，城市污水處理率(x15，%)七個(gè)變量來衡量。

對于社會和諧指標(biāo)，本研究選取了人均公共綠地面積(x16，單位：公頃/萬人)，改水累計(jì)受益人口比重(x17，%)，單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)值化肥施用量(x18，單位：噸/億元)，單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)值農(nóng)藥施用量(x19，單位：噸/億元)四個(gè)變量來衡量。

以上所述數(shù)據(jù)均來源于安徽省2011年至2016年的《安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》。

二、實(shí)證分析

(一)主成分分析

以上四個(gè)層面的指標(biāo)都是從不同方面反映了安徽省的生態(tài)文明狀況，它們的衡量單位、重要程度可能都不一樣，所以為了更好地反映安徽省生態(tài)文明的整體情況，必須用恰當(dāng)?shù)姆椒▽⑵溥M(jìn)行去量綱化和整合，本研究選擇主成分分析的方法，依據(jù)主成分分析法的基本原理和主成分選取原則，使用stata 11.2軟件進(jìn)行計(jì)算。

通過相關(guān)性檢驗(yàn)、kmo檢驗(yàn)、smc檢驗(yàn)和anti檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)變量間存在明顯的多重共線性，適合進(jìn)行主成分分析。通過主成分分析結(jié)果(略)，前四個(gè)成分的特征值大于1，所以擬選取四個(gè)主成分進(jìn)行分析，另外前四個(gè)成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到98.42%，符合選取原則。

由主成分分析的結(jié)果寫出主成分函數(shù)為：

F1=0.2886zx1+0.2871zx2-0.2204zx3

+0.1679zx4+0.1831zx5-0.0596zx6

+0.1882zx7+0.1882zx8-0.0817zx9

+0.2762zx10-0.2849zx11+0.0945zx12

+0.1108zx13-0.2787zx14+0.2848zx15

+0.2825zx16+0.2466zx17-0.2867zx18

-0.2877zx19

(1)

F2=-0.0325zx1-0.0188zx2+0.2010zx3

+0.2360zx4+0.2095zx5-0.2944zx6

+0.2287zx7+0.2287zx8+0.3668zx9

-0.1504zx10+0.0026zx11-0.4885zx12

-0.4753zx13-0.0935zx14+0.0211zx15

-0.0002zx16+0.1786zx17+0.0519zx18

+0.0438zx19

(2)

F3=0.0062zx1+0.0506zx2+0.2390zx3

+0.1914zx4-0.4520zx5+0.5027zx6

+0.3374zx7+0.3374zx8-0.3389zx9

+0.0073zx10+0.0993zx11-0.0710zx12

-0.0776zx13-0.0958zx14-0.0803zx15

-0.1282zx16+0.2215zx17+0.0261zx18

+0.0379zx19

(3)

F4=-0.3976zx1+0.5020zx2+0.2635zx3

-0.0123zx4-0.0344zx5-0.1626zx6

+0.3368zx7+0.3368zx8+0.0203zx9

+0.0701zx10+0.0582zx11+0.3089zx12

+0.3051zx13+0.0964zx14-0.0989zx15

+0.0201zx16+0.2132zx17+0.0567zx18

+0.0201zx19

(4)

其中zxi(i=1,2,3…19)為xi的標(biāo)準(zhǔn)化變量?？梢姡诙鞒煞职巳司I(yè)廢水排放量、單位GDP COD排放量和單位GDP氨氮化物排放量三個(gè)變量的主要信息，所以可以將其命名為工業(yè)污染主成分。第三主成分包含了人均森林面積、自然保護(hù)區(qū)占轄區(qū)面積、人均公共綠地面積、濕地占國土面積比重和沙化土地占國土面積比重四個(gè)變量的主要信息，可以將其命名為生態(tài)友好面積主成分。第四主成分主要包括了人均GDP、城鎮(zhèn)居民可支配收入和第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重三個(gè)變量的主要信息，可以將其命名為經(jīng)濟(jì)發(fā)展主成分。第一主成分包含了其余變量的信息，由于其余變量大多數(shù)是關(guān)于污染方面的，所以可以將其命名為其他污染主成分。

再由各自主成分的方差貢獻(xiàn)率，可以寫出安徽省生態(tài)文明狀況的綜合得分公式：

x=0.6295F1+0.1631F2+0.1189F3+0.0727F4

(5)

將進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)帶入公式(1)～(4)計(jì)算出主成分得分后，再將算出的主成分得分帶入(5)式，即可得到安徽省各年的生態(tài)文明狀況綜合得分(見表1)。由表1可以看出，安徽省生態(tài)文明狀況的綜合得分在2010年后開始逐年遞增，表明2010年后安徽省這些年的生態(tài)文明狀況在逐年變好，2010～2012年安徽省生態(tài)文明建設(shè)水平欠佳，從2013年開始，綜合得分變?yōu)檎?，說明生態(tài)文明建設(shè)取得了一定成果。從F1和F2兩個(gè)污染主成分的得分看出來，污染情況隨著生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)步在逐年惡化，反映出安徽省生態(tài)健康、環(huán)境友好情況欠佳，環(huán)境污染嚴(yán)重且對環(huán)境污染治理能力不足，目前的資源短缺問題、環(huán)境污染治理問題還很嚴(yán)峻。

表1 總體評價(jià)結(jié)果

(二)協(xié)整分析

由前述的主成分分析，F(xiàn)1和F2兩個(gè)污染主成分也在逐年增加，安徽省的污染狀況始終處于惡化狀態(tài)，為了更好地測度安徽省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染的關(guān)系，特此選取出經(jīng)濟(jì)主成分和兩個(gè)污染主成分進(jìn)行協(xié)整分析，進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染之間是否存在協(xié)整關(guān)系(長期均衡關(guān)系)。

使用EG兩步檢驗(yàn)法來進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)，由于該方法只適用于研究兩個(gè)變量之間的長期均衡關(guān)系，所以先以兩種污染主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，將兩種污染主成分綜合成一個(gè)主成分，將其命名為綜合污染主成分(F5)，即下面即可對經(jīng)濟(jì)主成分F4和綜合污染主成分F5進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。

在進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)之前，首先對F4和F5進(jìn)行了同階單整檢驗(yàn)，最終經(jīng)濟(jì)主成分和綜合污染主成分的二階差分序列通過了檢驗(yàn)，證明他們都是二階單整序列，F(xiàn)4和F5兩個(gè)主成分滿足同階單整條件，下面進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。先對F4對F5進(jìn)行回歸。使用OLS法對F4和F5進(jìn)行回歸的協(xié)整方程為：

上述估計(jì)的協(xié)整方程通過了顯著性水平為10%的檢驗(yàn)，然后對協(xié)整方程的殘差序列做平穩(wěn)性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示(輸出結(jié)果略)，殘差序列平穩(wěn)性檢驗(yàn)的ADF檢驗(yàn)值小于10%顯著性水平下的臨界值，說明上述估計(jì)的協(xié)整方程不存在偽回歸現(xiàn)象，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染之間存在長期均衡關(guān)系，而且由協(xié)整方程可知：在其他條件不變的情況下，污染水平每增加1個(gè)單位，將會使經(jīng)濟(jì)水平增加0.026個(gè)單位。這比較符合理論情況，污染通常是與工業(yè)掛鉤，而安徽省GDP中，工業(yè)占有較大比重，污染越嚴(yán)重，說明工業(yè)生產(chǎn)越多，從而使得發(fā)展越快。

(三)格蘭杰因果檢驗(yàn)

為了測評經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和污染水平之間是否存在因果關(guān)系，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展主成分F4和綜合污染主成分F5進(jìn)行格蘭杰因果檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 格蘭杰因果檢驗(yàn)結(jié)果

由檢驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)濟(jì)發(fā)展主成分是綜合污染主成分的格蘭杰原因，綜合污染主成分也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展主成分的格蘭杰原因，這可能是因?yàn)椋喊不帐DP的構(gòu)成中，第二產(chǎn)業(yè)始終占據(jù)比較大的比重，而第二產(chǎn)業(yè)是環(huán)境污染的主要來源，所以污染的加劇，意味著工業(yè)化生產(chǎn)較多，由此帶來了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，即環(huán)境污染是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格蘭杰原因。另一方面，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展往往伴隨著大量的工業(yè)化生產(chǎn)，所以加劇了污染的程度，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是環(huán)境污染的格蘭杰原因，這間接地證明我國走的是先污染再治理的道路。

三、對策

由以上分析，2010～2015年間，安徽省生態(tài)文明建設(shè)取得了長足的進(jìn)步，特別是從2013年開始，這時(shí)候雖然工業(yè)污染物依然逐年惡化(通過工業(yè)污染主成分F2看出)，但其他污染物卻明顯改善(由其他污染主成分F1得出)，這可能是源于安徽省于2012年11月6日發(fā)布的《生態(tài)強(qiáng)省建設(shè)實(shí)施綱要》。然而不可否認(rèn)的是，安徽省目前環(huán)境污染依舊嚴(yán)重，工業(yè)污染主成分F2主要反映了廢水和氨氮化物的情況，其逐年的惡化反映了安徽省水污染和氣體污染現(xiàn)狀的嚴(yán)峻。從協(xié)整和格蘭杰因果檢驗(yàn)結(jié)果可知，安徽省總是被動(dòng)的因?yàn)槲廴緺顩r逐漸惡化之后而逐年治理，缺乏主動(dòng)積極的應(yīng)對措施，總是先發(fā)展，等經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步了，發(fā)現(xiàn)污染跟著嚴(yán)重了，而后又開始被動(dòng)的治理污染。所以，為了提高生態(tài)文明建設(shè)水平，首要的是改善環(huán)境，治理污染，特別是水污染和大氣污染。為此，第一，政府應(yīng)及時(shí)出臺水污染防治和大氣污染的法律文件，污染問題僅僅依靠宣傳，無法從根本上解決問題，而需依靠法律手段進(jìn)行上層控制；第二，要轉(zhuǎn)變觀念，要從末端治理向前端防控和總理控制轉(zhuǎn)變，比如說，環(huán)保局可以實(shí)施重點(diǎn)排污企業(yè)刷卡排污系統(tǒng)，規(guī)定其排污總量；第三，政績考核要符合新時(shí)代要求，不能再唯經(jīng)濟(jì)發(fā)展至上，而應(yīng)加大環(huán)境、生態(tài)等指標(biāo)在評價(jià)系統(tǒng)中的比重，并且終身問責(zé)，真正做到問責(zé)有目標(biāo)，懲罰有規(guī)定；第四，政府應(yīng)加大投資，多建設(shè)污水處理廠，使城市到農(nóng)村的污水都能得到及時(shí)的處理，避免水污染。

[1]侯鷹，李波，郝利霞.北京市生態(tài)文明建設(shè)評價(jià)研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)(學(xué)術(shù)版)，2012(1)：436-440.

[2]張歡，成金華，馮銀.特大型城市生態(tài)文明建設(shè)評價(jià)指標(biāo)體系及應(yīng)用——以武漢市為例[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015(2)：547-556.

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[4]林震，雙志敏.省會城市生態(tài)文明建設(shè)評價(jià)指標(biāo)體系比較研究——以貴陽市、杭州市和南京市為例[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版)，2014(5)：22-28.

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[7]嚴(yán)耕，林震，吳明紅.中國省域生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)展與評價(jià)[J].中國行政管理，2013(10)：7-12.

[8]劉某承，蘇寧，倫飛.區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)水平綜合評估指標(biāo)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014(1)：97-104.

[9]張歡，成金華，陳軍，等.中國省域生態(tài)文明建設(shè)差異分析[J].中國人口資源與環(huán)境，2014(6)：22-29.

[10]宓澤鋒，曾剛，尚勇敏.中國省域生態(tài)文明建設(shè)評價(jià)方法及空間格局演變[J].經(jīng)濟(jì)地理，2016(4)：15-21.

Study on the Level of Ecological Civilization Construction in Anhui Province Based on Principal Component Analysis

ZHANG Chengsong, SHI Songlan, LI Xiaoxiao

(AnhuiUniversityofFinance&Economics,Bengbu233030,China)

To investigate in Anhui province in recent years, the general characteristics of the construction of ecological civilization, through collecting reflect ecological civilization construction level in Anhui province in 2010～2015 19 index data, using principal component analysis method, to calculate the comprehensive score of ecological civilization in six years in Anhui province, found that the pollution situation is still deteriorating, and then use the cointegration test and granger causality test method to test Anhui province economic development level and the pollution level. The empirical results show that the ecological civilization construction level in Anhui province is on the rise in six years, the level of economic development in Anhui province and the pollution level, there is a long-term equilibrium relationship and mutual granger reason of ecological civilization construction in Anhui province outstanding achievements, but there are still some obstacles.

ecological civilization; principal component analysis; Cointegration test; Granger test

2017-01-15

張成松(1993-)，男，安徽宿州人，碩士研究生，研究方向：節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)。

X21

A

1009-9735(2017)03-0082-04