淮河流域水環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系研究

朱霞林

(安徽大學(xué) 人口研究所 農(nóng)村社會發(fā)展研究中心，安徽 合肥 230601)

綠色健康的生態(tài)環(huán)境是人們賴以生存發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，其中水體質(zhì)量的好壞直接影響人類的生存。近幾年，經(jīng)濟(jì)的高速增長使得GDP 總量連年攀升，但是不可否認(rèn)的是，任何地區(qū)物質(zhì)財富的創(chuàng)造無不是以環(huán)境的透支為代價?；春恿饔蛑饕ㄔ?、皖、蘇、魯4 省35 個地市，流域面積占國土面積的2.8%，而流域人口占全國總?cè)丝诘?6.2%［1］。由于地理位置優(yōu)越，自然資源豐富，淮河流域在我國的社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中有著舉足輕重的地位。但隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，廢水排放量的增加和化肥農(nóng)藥的使用，該區(qū)域水環(huán)境狀況急劇惡化。根據(jù)2018年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報，淮河流域的水質(zhì)距離“水十條”規(guī)定目標(biāo)差距還較遠(yuǎn)，污/廢水、化學(xué)需氧量(COD)和氨氮等入淮排放量均未達(dá)到《全國水資源保護(hù)規(guī)劃(2016－2030年)》中的限制要求［2］。淮河流域水環(huán)境污染的原因: 一是重要支流水污染問題不斷發(fā)生，部分河流水質(zhì)尚未達(dá)到相應(yīng)水功能區(qū)目標(biāo)，加上污染防控技術(shù)落后，化學(xué)需氧量(COD)和氨氮等污染物的入河量仍超過水體自身納污能力，導(dǎo)致污染加劇;二是四省沿淮地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體層次較低，工業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，不可避免地增加了工業(yè)結(jié)構(gòu)型污染。在未來一段時間內(nèi)如何實現(xiàn)淮河流域經(jīng)濟(jì)和水資源環(huán)境和諧共贏發(fā)展，就成為沿淮各地區(qū)面臨的主要問題。

隨著經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量的矛盾日益突出，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境關(guān)系的研究作為一個重要的社會科學(xué)問題受到不同領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染關(guān)系的研究方面，環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)理論假說首次被提到。Grossman 和Kruger 利用某些地區(qū)環(huán)境指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，結(jié)果表明:經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量呈倒U 型曲線關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)增長，環(huán)境質(zhì)量會表現(xiàn)出先惡化后改善的過程①。國內(nèi)外學(xué)者對這一理論進(jìn)行大量實證檢驗并證實了倒U 型曲線存在的結(jié)論，例如Galeott［3］、黃炎［4］等。但后來相關(guān)學(xué)者經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，受地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況、污染物類型、數(shù)據(jù)形式等影響，環(huán)境庫茲涅茨曲線不僅僅表現(xiàn)倒U 型，還可能表現(xiàn)正U型［5］、N 型［6］等。在研究內(nèi)容上，多數(shù)學(xué)者重點關(guān)注不同的地區(qū)EKC 曲線是否存在，Sinha［7］等通過對印度不同經(jīng)濟(jì)狀況城市的SO2排放情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了不同形式的EKC 曲線，李佳佳［8］等發(fā)現(xiàn)我國中部地區(qū)的EKC 曲線表現(xiàn)為“U”型，而其他地區(qū)則呈現(xiàn)倒“U”型。在研究污染物類型上，同一或不同的污染物與收入間曲線形式存在較大差異。劉藝［9］等在對山東省水環(huán)境污染排放量的調(diào)查分析中得出了同一污染物存在多種不同形式的環(huán)境庫茲涅茨曲線;劉磊［10］等指出不同污染物的EKC 曲線并不一定是單純的倒U 型，有時可能會呈現(xiàn)倒N型、直線型。

在研究方法上，目前多數(shù)研究采用人均收入與環(huán)境的簡化模型，但仍舊沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。楊林［11］等以空間滯后模型(SLM)為基礎(chǔ)，對2000－2010年31 個省市工業(yè)三廢綜合污染指數(shù)與人均GDP 關(guān)系分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染存在明顯空間相關(guān)性。沈永昌［12］等基于非線性的面板平滑轉(zhuǎn)換模型，發(fā)現(xiàn)人均工業(yè)廢氣與人均GDP 不存在倒“U”型關(guān)系。

綜上所述，污染物與人均收入的曲線形式取決于地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、污染物類型、指標(biāo)的選取以及研究方法。同時，也可以說明EKC 的關(guān)系檢驗具有不穩(wěn)定性。EKC 曲線的基本思想是“先污染，后治理”，在這一理念下，粗放的經(jīng)濟(jì)增長和發(fā)展模式惡化了環(huán)境質(zhì)量，導(dǎo)致污染治理工作形勢嚴(yán)峻而緊迫。

目前，淮河流域處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要時期，既面臨巨大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展壓力又面臨嚴(yán)峻的水污染問題?？v觀文獻(xiàn)，鮮有關(guān)于庫茲涅茨曲線在淮河流域區(qū)域間表現(xiàn)出來的差異性和規(guī)律性研究。因此，本研究針對江河流經(jīng)的主要省份的實際經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，以流域水環(huán)境污染問題為中心，構(gòu)建模型研究淮河流域是否符合“EKC”假說，再確定其EKC 曲線的具體形態(tài)，估計不同地區(qū)的EKC 曲線拐點，判斷該地區(qū)未來水質(zhì)變化并為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考與建議。

1 淮河流域水環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系

研究對象。以沿淮四省(河南、安徽、江蘇、山東)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)各省份社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)，分析經(jīng)濟(jì)增長與水質(zhì)關(guān)系是否符合EKC 曲線。

模型指標(biāo)的選取與數(shù)據(jù)來源。根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性以及可靠性，參照相關(guān)文獻(xiàn)［13］，選取廢水排放量、化學(xué)需氧量(COD)排放量、氨氮排放量作為衡量淮河流域水環(huán)境污染指標(biāo)，人均GDP 作為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。文中所使用的數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》以及《淮河片水資源公報》(2004－2018)。

計量模型的建立及步驟。在眾多研究中，學(xué)者發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境狀況受多種因素的影響，環(huán)境庫茲涅茨曲線出現(xiàn)不同的形狀，而計量模型的形式一般有:線性方程、二次多項式、三次多項式。模型曲線呈如下形式:

式子中i和t代表不同省份和年份，Eit為水環(huán)境污染指標(biāo)，Xit是人均GDP 水平，β0、β1、β2、β3為模型的系數(shù)項，反映人均收入增長指標(biāo)與水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)系。對于上述的計量模型，使用SPSS22．0 進(jìn)行曲線擬合，并根據(jù)曲線擬合優(yōu)度統(tǒng)計值R2選擇最優(yōu)的曲線模型，之后進(jìn)行圖形繪制，更加直觀地分析環(huán)境庫茲涅茨曲線。

2 結(jié)果分析

2．1 廢水排放總量的方程擬合

結(jié)合表1 中的三種擬合方程結(jié)果可知，回歸模型方差分析F檢驗顯著性為0.000，一般來說，判定系數(shù)R2越大，F(xiàn)檢驗值越大，sig 越小，曲線擬合效果越好。

表1 淮河流域廢水排放量與人均GDP 的方程擬合結(jié)果

根據(jù)以上原則，可以得出淮河流域各區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與水環(huán)境指標(biāo)的關(guān)系: 淮河流域各區(qū)域間廢水排放量的EKC 曲線表現(xiàn)出較強(qiáng)的異質(zhì)性，其中江蘇、山東的EKC 模型均為“單調(diào)遞增”的正線性相關(guān)關(guān)系，擬合度均小于0.9，曲線大致表現(xiàn)為遞增趨勢。

江蘇、山東廢水排放量方程表達(dá)式分別為:

Eit=10．489 +(5．758E－05)Xit

Eit=6．374 +(6．800E－05)Xit

安徽、河南EKC 曲線呈現(xiàn)“U”型，R2為0.930、0.782，其廢水排放總量最優(yōu)模型的函數(shù)表達(dá)式為:

但江蘇、山東廢水排放量與人均GDP 之間呈現(xiàn)線性遞增關(guān)系，而安徽、河南廢水排放量與人均GDP 符合“U”的EKC 曲線關(guān)系，表明隨著人均收入水平的提高，廢水排放量先持續(xù)下降，然后出現(xiàn)反彈不斷增長。當(dāng)人均GDP 處于10000－20000 元時，廢水排放量最少，然后出現(xiàn)反彈迅速增加，目前呈現(xiàn)上升趨勢。

對比四個區(qū)域的回歸結(jié)果，并根據(jù)交點的位置情況判斷各區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。經(jīng)過一系列的計算比較，發(fā)現(xiàn)江蘇、山東線性回歸方程存在交點(人均GDP 為394913.6 元)，在研究期間廢水排放量的情況:山東優(yōu)于江蘇。對比安徽與河南的廢水排放情況，兩曲線存在兩個交點，正值交點(人均GDP 為50938 元)，在研究期間河南的廢水排放量明顯高于安徽。再次對比江蘇與安徽廢水排放情況，兩曲線存在兩個交點，其中正值交點人均GDP 為12200元，當(dāng)人均GDP 小于12200 元時，江蘇廢水排放量大于安徽，之后與此相反。安徽廢水排放量遠(yuǎn)高于江蘇。

總之，根據(jù)流域廢水排放量曲線的走勢(見圖1)可以看出，隨著流域經(jīng)濟(jì)增長、廢水排放量仍然在增加，增長速度比經(jīng)濟(jì)增長速度快，表現(xiàn)出較大的水環(huán)境壓力，未來經(jīng)濟(jì)增長可能會導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化。

圖1 淮河流域廢水排放量與人均GDP 曲線模型擬合圖形

流域四省中廢水排放量: 河南最高，安徽次之，江蘇較低，山東最低。究其原因，淮河流域所在各省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距較大，河南和安徽作為農(nóng)業(yè)大省，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型較慢，尚未完成工業(yè)化的進(jìn)程; 而山東和江蘇雖已進(jìn)入工業(yè)化進(jìn)程的后級階段，但以工業(yè)化為核心的第二產(chǎn)業(yè)仍舊是經(jīng)濟(jì)增長的主要推動力量，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)配置不合理，這種狀況都不可避免地對淮河流域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。近年來隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)人口劇增、居民的環(huán)保意識不強(qiáng)，隨意排放未處理過的生活廢水，造成水體污染嚴(yán)重?；春恿饔騼?nèi)分布眾多村莊，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限，生活污水處理設(shè)施薄弱，廢水處理難度大，導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步惡化。與此同時，U 型EKC 曲線的存在，說明環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展需要積極的人為努力，污染物排放量不會單純地隨著經(jīng)濟(jì)增長而進(jìn)入持續(xù)下降通道，若相關(guān)部門未能警惕到拐點的到來，加大治理力度，污染物濃度可能出現(xiàn)反復(fù)。

2．2 COD 排放量的方程擬合

由表2 可以看出三種擬合方程結(jié)果。

表2 淮河流域COD 排放量與人均GDP 的方程擬合結(jié)果

回歸模型方差分析F檢驗顯著性為0.000，二次多項式函數(shù)和三次多項式函數(shù)的擬合優(yōu)度和F檢驗均優(yōu)于線性曲線，而且三次多項式的R2、F檢驗值很高，均大于二次多項式，說明三次多項式在人均GDP 與COD 排放量的擬合結(jié)果中，擬合效果更加理想。江蘇、安徽、山東、河南的COD 排放量與人均GDP 的擬合方程分別為:

由圖2 可以看出，江蘇、安徽、山東、河南COD排放量與人均GDP 之間呈現(xiàn)顯著的倒“N”型關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)增長，COD 排放量劇烈上下波動，具體表現(xiàn)為下降、上升、再下降。但江蘇、安徽、山東存在明顯的拐點，通過一系列的計算可知，在其他保持不變的情況下，江蘇COD 排放量首先隨著人均GDP 的增加而減少，但當(dāng)2011年越過第一個拐點(人均GDP 為66721.76 元)后，COD 的排放量又開始上升;2013年越過第二個轉(zhuǎn)折點(人均GDP 為81680.44 元)，COD 與人均GDP 正相關(guān)趨勢未能持續(xù)，又呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)趨勢。安徽COD 排放量與人均GDP 呈倒“N”型關(guān)系，但僅存在一個拐點(人均GDP 為25967.29 元)，這說明COD 排放量先呈現(xiàn)下降趨勢，在2011年越過轉(zhuǎn)折點后，下降速度減緩，之后下降速度進(jìn)一步加大。根據(jù)擬合方程計算，山東COD 排放量與人均GDP 曲線的第一個拐點大約在2008年(人均GDP 為33389.45 元)，目前暫時未越過第二個拐點(人均GDP 為92171.71 元)。河南COD 排放量與人均GDP 關(guān)系呈倒“N”型曲線，COD排放量隨經(jīng)濟(jì)水平提高呈現(xiàn)出快速－緩慢－繼續(xù)減少的變化趨勢，當(dāng)2011年越過第一個拐點(人均GDP 為27088.75 元)，COD 排放量進(jìn)入緩慢減少期，2016年越過第二拐點(人均GDP 為42815.84元)，將脫離緩減期，開始進(jìn)一步減少。

圖2 淮河流域COD 排放量與人均GDP 曲線模型擬合圖形

研究表明:沿淮四省COD 排放量呈下降趨勢，但各省份之間曲線走勢及COD 含量差異顯著。從淮河流域內(nèi)部來看，除安徽只有一個拐點外，其他三省COD 排放量指標(biāo)均有兩個拐點。其中，在跨越第一個拐點上，山東最早，江蘇、河南隨后;在跨越第二個拐點上，江蘇最早，河南次之，山東在研究期間尚未跨越。值得注意的是，國家雖然已實行排放水污染物總量核定制度并重點控制COD 和氨氮排放量，十多年來淮河流域COD 排放量明顯下降，但其排放量總量并未達(dá)到限定標(biāo)準(zhǔn)。流域內(nèi)COD 排放量呈現(xiàn)下降趨勢主要是各級政府和社會公眾的高度重視以及環(huán)境治理工作的執(zhí)行，而非由人均GDP 的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來環(huán)境質(zhì)量的改善。

2．3 氨氮排放量的方程擬合

三種擬合方程分析結(jié)果，如表3 所示，氨氮排放量曲線模型的F檢驗值小于0.05，說明所選用的回歸模型具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表3 淮河流域氨氮排放量與人均GDP 的方程擬合結(jié)果

續(xù)表表3 淮河流域氨氮排放量與人均GDP 的方程擬合結(jié)果

各個省份都不是“U”型形狀，其中，江蘇、河南的氨氮排放量的EKC 模型均為“單調(diào)遞減”負(fù)線性相關(guān)關(guān)系，模型擬合程度較高，R2值分別為0.933、0.911，江蘇、河南的氨氮排放量方程表達(dá)式分別為:

Eit=3．151－(2．488E－05)Xit Eit=4．304－(7．372E－05)Xit;

安徽、山東的氨氮排放量產(chǎn)生量EKC 模型為倒“N”型，模型擬合程度非常好，R2分別為0.947、0.970。安徽、山東的氨氮排放量公式分別為:

Eit=6．854－0．0004Xit+(6．687E－09)Xit2－(4.022E－14)Xit3

結(jié)合方程擬合結(jié)果和圖3 可以看出，江蘇、安徽、山東、河南氨氮排放量與人均GDP 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，氨氮排放量隨著流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈不斷下降態(tài)勢。但江蘇、河南氨氮排放量與人均GDP 呈直線分布關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)增長呈現(xiàn)逐步遞減; 而安徽、山東氨氮排放量與人均GDP 呈倒“N”型曲線關(guān)系，隨著人均GDP 的提高，氨氮排放量呈現(xiàn)下降、上升、再下降。

圖3 淮河流域氨氮排放量與人均GDP 曲線模型擬合圖形

通過比較計算，發(fā)現(xiàn)江蘇、河南的線性回歸方程存在拐點即人均GDP 為23607.69 元，當(dāng)人均GDP小于23607.69 元時，在氨氮排放量中河南大于江蘇，隨后，江蘇氨氮排放量大于河南。安徽、山東氨氮排放量與人均GDP 符合倒“N”型EKC 曲線關(guān)系，表明隨著人均收入水平的提高，氨氮排放量并非一直持續(xù)下降，而是出現(xiàn)減緩趨勢，之后再持續(xù)下降。安徽氨氮排放量與人均GDP 呈現(xiàn)倒“N”型，但不存在拐點。在2010年人均GDP 突破20000 元時，氨氮排放量進(jìn)入緩減期，在2016年突破40000 元后，開始進(jìn)一步減少。當(dāng)人均GDP 介于20000 元和40000 元之間時，經(jīng)濟(jì)增長將導(dǎo)致水質(zhì)的惡化，這主要是由于安徽地處淮河流域中下游地區(qū)，該期間內(nèi)河南省開閘泄洪，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中隨水流失的污染團(tuán)滯留，造成安徽境內(nèi)水污染事故。山東氨氮排放量呈現(xiàn)先下降、后增長、再下降的倒“N”型變化特征，氨氮排放量先呈現(xiàn)下降趨勢，此后呈現(xiàn)短暫平衡狀態(tài)，2013年達(dá)到拐點(人均GDP 為55420.18元)，在進(jìn)入“十三五”時期后，山東加大了對廢水排放的監(jiān)管力度，氨氮排放治理效果大幅度提高，呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。

綜上所述，氨氮排放量與人均GDP 關(guān)系說明不同的地區(qū)的同一環(huán)境污染物與收入間EKC 曲線的表現(xiàn)形式存在較大差異，不同的EKC 曲線拐點有其自身的特點?；春恿饔騼?nèi)氨氮排放量整體上好轉(zhuǎn)，說明政府重視污染物排放量治理工作，實施的政策和管理手段初見成效，并有持續(xù)好轉(zhuǎn)的趨勢。

3 結(jié)論與建議

基于上述研究結(jié)論，為了減少水環(huán)境污染對經(jīng)濟(jì)增長的負(fù)面效應(yīng)，維持淮河流域污染物與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好關(guān)系，政府和企業(yè)應(yīng)摒棄先污染后治理的思想，結(jié)合淮河流域四省的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的實際狀況、污染防控管理制度，提出以下建議:

降低廢水的排放。綜合上文分析可知，流域廢水排放量對環(huán)境的影響隨著經(jīng)濟(jì)的增長而加劇，為緩解環(huán)境壓力，各級地方政府要完善環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、地方性法規(guī)，嚴(yán)格環(huán)境執(zhí)法。加強(qiáng)現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)治理，確保污染物含量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，緩解工業(yè)廢水排放壓力;加大對生活污水排放的監(jiān)管力度，設(shè)立必要的懲處機(jī)制，對違反者實施刑事、民事等法律措施; 對廣大農(nóng)村地區(qū)要加強(qiáng)宣傳并做好農(nóng)村環(huán)境綜合整治工作，特別是要加大農(nóng)村生活污水的收集處理力度，以利于淮河流域水環(huán)境質(zhì)量的改善。

加強(qiáng)水資源生態(tài)管理。河流具有連續(xù)性、跨區(qū)域性特點，而中國現(xiàn)行以中央統(tǒng)一管理和地方分級分部門管理相結(jié)合的模式不利于水資源保護(hù)，地區(qū)之間缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)，信息與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享難，在環(huán)境保護(hù)上問題突出。因此，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化淮河水利委員會的作用，建立水環(huán)境質(zhì)量聯(lián)合防治體系，深化“誰污染誰治理”的污染防治責(zé)任制度，并實施跨界水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，設(shè)立生態(tài)補(bǔ)償專項資金，提高流域周邊各地區(qū)廢水治理的積極性。

強(qiáng)化社會環(huán)保意識?；春恿饔蛉丝诿芗丝诰奂牡胤酵廴厩闆r較嚴(yán)重。各級政府部門需要推進(jìn)流域生態(tài)文明建設(shè)，經(jīng)常組織地方干部和居民學(xué)習(xí)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策方針，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的宣講和教育，向居民和企業(yè)傳遞可持續(xù)發(fā)展環(huán)保意識，提高他們的環(huán)保責(zé)任意識和社會道德意識，積極鼓勵民眾及企業(yè)管理者參與環(huán)境保護(hù)行動，促使政府與民眾及企業(yè)管理者在水環(huán)境污染的防治及環(huán)境保護(hù)的進(jìn)程中實現(xiàn)良好的互動和反饋。

注釋:

① 在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，環(huán)境質(zhì)量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程而容易惡化，但當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平時，環(huán)境惡化將達(dá)到頂峰，之后，隨著人均GDP 的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由于結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)，環(huán)境污染將得到緩解，然后環(huán)境質(zhì)量將逐步改善。