重庆主城区社会经济发展与水环境质量关系的实证分析

陈 虎，吕平毓

（1.重庆交通大学河海学院，重庆400074；2.长江水利委员会长江上游水文水资源勘测局，重庆400014）

生态环境是社会经济发展的基础，两者有着对立统一的关系。人类经济的高速发展是以牺牲环境质量为代价的。科学技术水平的迅猛发展把人类经济带领到一个前所未有的高速增长的阶段，同时，严峻的环境问题接踵而来，当污染物超过环境容量时，所造成的环境污染又反过来制约社会经济的发展［1］，环境质量和经济增长之间的关系问题已经成为一个长期争论的话题。环境库兹涅茨曲线（EKC）模型是由美国环境学家Grossman and Krueger［2］和Shafik and Bandyopadhyay［3］提出的。认为一个国家或地区的污染水平在经济发展到一定程度之前会随着收入的增加而污染水平上升，以后又会随着收入的上升而污染水平下降，即为倒“U”型曲线关系。即最初环境质量会随着人均收入的增加而逐渐恶化，达到一个转折点之后，环境质量会随着人均收入的增加得到改善。一些研究结果表明，环境库兹涅茨曲线不一定呈倒U形，在某一特定阶段还可以呈U形、直线形、N形，或者是向后弯曲的形态［4］。张晓等环境经济学家认为环境库兹涅茨曲线及其转折点的估计值仅仅建立在若干跨国数据和时间序列数据的实证分析基础上，所以该模型只能是对经验数据的描述而并不能用于预测；环境质量改善并不会自动发生，它有赖于全社会环保意识的提高、环境政策的严格实施，以及技术进步的支持［5］。国内EKC研究起步较晚，主要集中在省会、大中城市及各省内部的研究，饶云聪［6］等从排污量、环境质量指标、环境污染治理投入3个角度，考察分析了重庆市经济规模扩张对重庆本身环境质量变化的影响。这里利用经济和环境质量统计数据对重庆市主城区经济增长和产业结构与水环境质量关系进行模拟，以便反映社会经济发展与水环境质量之间的关系，为评价重庆市环境政策提供依据。

1 研究区域概况

重庆市主城区（主城九区）位于重庆市西部，东经106°14′－106°53′，北纬29°19′－29°57之间，接近全国的几何中心。在自然地理上，位于四川盆地东部的平行低山丘陵区，又是长江、嘉陵江汇流地带，主城区依山而建，是著名的山城。研究区范围覆盖了重庆市主城9区（渝中区、沙坪坝区、江北区、九龙坡区、大渡口区、南岸区、渝北区、北碚区、巴南区），属重庆市三大经济圈中经济最发达的都市经济圈，全部辖区共5 473km2，是重庆城市的本体，是全市城镇体系的核心部分，是国家级历史文化名城和重要的工业基地，是重庆直辖市党政机关所在地和全市的交通、通信、文化、科教、金融、商贸中心。

1997年重庆市成为我国最大的直辖市，2009年全市国内生产总值6 530.01亿元，比上年增长14.9%，GDP连续12年稳步攀升。主城九区2009年实现国内生产总值2 986.25亿元，占全市生产总值的45.73%，与2008年相比增长13.1%。2009年，全市地方财政收入1 535.40亿元，占全市生产总值的23.51%，城市居民人均可支配收入17 191.10元，农民人均纯收入4 478.35元，比上年分别增长了19.01%，9.44%，8.53%，均高于直辖以来的平均质量增长速度。

重庆市作为老工业城市、抗战时期国内最大的工业基地，环境污染问题由来已久。由于重庆市地形特点鲜明，以山地丘陵地貌为主，同时长江、嘉陵江横贯市区，因此主城区建设多沿江而建，沿江两岸工业布置紧密。两江是重庆市主要的取水口，也是企业及生活污水排放通道，形成了取水口与排污口沿江交错排列的格局，使饮用水源受到严重的污染，城市景观受到严重的影响［7］。在经济持续快速增长、人口增加和城市化进程加快的形势下，重庆市的环境质量不仅影响了主城区的可持续发展，而且还直接影响三峡库区的生态安全。

2 社会经济发展与水环境质量关系模型

2.1 指标选取

分析指标分为2类：经济指标和环境指标，选取2003年至2009年重庆市主城九区人均GDP和第一、二、三产业值代表主城区经济增长与产业结构水平，以同期长江干流寸滩站和嘉陵江干流北碚站COD，NH3－N，TP，石油类和Pb等5个因子的平均质量浓度作为环境指标，探索主城区经济发展与水环境演变之间是否存在EKC关系。

2.2 模型构建

分别以COD，NH3－N，TP，石油类和Pb这5个因子的平均质量浓度作为Y轴，以人均GDP和三次产业值作为X轴，作出样本序列的散点图，发现其都不符合线性关系。从散点图可以看出，经济指标和环境指标间的关系存在不同形式，故选择经拓展的三次多项式模型来刻画重庆市主城区经济发展与水环境质量的相互关系，即在传统形式的库兹涅茨曲线上加上一个三次项，模型具体为：

式中Y表示污染物的浓度；x表示经济指标；a0及a1，a2，a3表示模型参数。

当a1≠0，a2＝a3＝0时，y和x呈线形性关系；a1＞0，a2＜0，a3＝0时，y和x呈现“倒U”型二次曲线关系；a1＜0，a2＞0，a3＝0时，y和x呈“U”型二次曲线关系；a1＞0，a2＜0，a3＞0时，y和x为三次曲线关系，图形为“N”型；a1＜0，a2＞0，a3＜0时，y和x为三次曲线关系，图形为“反N”型；当a1＝0，a2＝0，a3＝0时，表示环境污染不受经济水平的影响，两者之间没有关系。

2.3 曲线模拟

环境库兹涅茨曲线模拟采用SPSS软件对选取的环境变量进行模拟，得到各污染因子与人均GDP之间的函数模型拟合曲线图如图1所示。

图1 环境指标与人均GDP函数模型拟合曲线

各污染因子与三次产业值之间的函数模型拟合曲线图如图2～图6所示。

图2 COD与三次产业值函数模型拟合曲线

图3 TP与三次产业值函数模型拟合曲线

图4 石油类与三次产业值函数模型拟合曲线

图5 NH3－N与三次产业值函数模型拟合曲线

图6 Pb与三次产业值函数模型拟合曲线

3 模拟结果分析

3.1 主城区经济增长与水环境质量指标的拟合曲线特征

图1（a－e）分别是COD，TP，石油类，NH3－N和Pb指标与人均GDP的环境库兹涅茨曲线图，COD和NH3－N指标与人均GDP的相关系数平方值均大于0.7，因此得到的拟合模型能够很好的解释两者之间的关系。从图1中可以看出，2003－2009年重庆市主城区两江COD浓度与人均GDP呈现“倒U”型曲线的右半段，总体呈现下降趋势，随着人均GDP的增长，COD浓度逐渐降低，这是由于随着科技的进步以及政府对环境治理力度的加强，环境质量出现好转，由于重庆市政府对环境的整治力度不断加大，相应环保政策出台，因此近年来COD浓度逐年呈降低趋势。NH3－N浓度与人均GDP呈现三次的“倒N”型曲线关系，NH3－N浓度总体呈现下降趋势，但中间呈现波动状态；NH3－N随着人均GDP的增长先呈现下降趋势，而后增长，之后又下降，但总体变化呈现下降趋势。从NH3－N的环境库兹涅兹曲线图（图1d）可以看出曲线的第1个转折点大约为人均GDP处于19 000元，与此对应的时间大约在2005年，也就是说这一段时间出现了“倒N”型环境库兹涅兹曲线的低谷；曲线的第2个转折点大约为人均GDP处于36 000元，与此相对应的时间大约在2008年，也就是说这期间出现了“倒N”型的环境库兹涅兹曲线的高峰。

研究的5个典型环境指标中，TP，石油类和Pb尽管从曲线形状上看其模型也为三次拟合曲线，图形分别呈现“倒U”型、“N”型、“倒U”型，但其相关系数平方值均小于0.5，故模型函数对环境库兹涅茨曲线解释不够充分。但从整体上看，3个指标浓度除石油类指标外，TP和Pb均呈下降趋势。这可能说明，环境库兹涅茨曲线并不一定代表环境经济发展的必然趋势，它只是对发达国家“先污染，后治理”过程的定量描述而已［8］。重庆市主城区环境指标与人均GDP模型模拟结果及变化趋势见表1。

表1 重庆市主城区环境指标与人均GDP模型模拟结果及变化趋势

3.2 主城区产业结构与水环境质量指标的拟合曲线特征

经济增长的过程中伴随着产业结构的不断演变，产业结构的状况，既是社会经济发展水平的标志，又是社会经济发展的决定性因素，同时它还是影响环境污染物的重要因素，因此，以产业为切入点研究环境质量时，要使产业发展起到协调经济发展、社会进步和环境保护的作用［9］。

图2－图6分别是COD，TP，石油类，NH3－N和Pb指标与三次产业值的环境库兹涅茨曲线图。从这些图中可以看出，各环境指标与三次产业值之间模拟图形呈现不同形式。重庆市主城区环境指标与三次产业模型模拟结果及变化趋势见表2。由表2可以看出COD和NH3－N指标与第二产业、第三产业值的R2大于0.7，拟合度较好。COD指标与第一产业值之间拟合度较差，R2值仅为0.66，但总体看来，2003－2009年COD浓度与三次产业之间整体呈现下降趋势，模拟曲线能够较好地拟合第一、第二、第三产业结构与COD指标的关系。NH3－N与第二、第三产业均呈现三次的“倒N”型曲线关系，从图5中可以看出第二、第三产业的第1个转折点大约为产值处于600万元，第2个转折点大约为产值处于1 250万元和1 100万元。从整体来看，NH3－N指标除与第一产业值之间呈递增变化外，其余均呈现下降趋势。与人均GDP类似，TP，石油类和Pb指标与三次产业之间的拟合关系仍不显著，R2小于0.5，但总体变化趋势明显，这些具体的模拟曲线可为我们在协调经济发展和环境保护之间作决策时参考。

从重庆市主城区的产业结构来看，2003－2009年主城区三次产业结构呈现第二、第三产业交替占据主导地位，2003，2006，2009年主城区三次产业结构比重分别为5.14：49.79：45.07，3.68：45.18：52.04，2.28：50.33：44.55，产业结构类型在二三一和三二一之间转换，我们可以看出，第一产业比重在不断地下降，第二、三产业比重在不断地上升，产业结构日趋优化，工业对经济增长的推动作用增强，产业结构的调整已产生了明显环境经济效益。

表2 重庆市主城区环境指标与三次产业模型模拟结果及变化趋势

续表2

4 结论与对策建议

4.1 结论

（1）研究结果表明，重庆市主城区经济增长和环境污染水平之间不完全符合一般的环境库兹涅茨曲线特征。COD和NH3－N指标与人均GDP，三次产业之间拟合较好，模型能够很好的解释两者之间的关系。COD浓度与经济指标之间呈现“U”型曲线的右半段，总体呈现下降趋势，NH3－N浓度与经济指标之间呈现三次的“倒N”型曲线关系，转折点对应时间大约在2005年和2008年。

（2）通过对重庆市主城区环境库兹涅茨曲线的模拟可以看出，TP、石油类和Pb指标的模拟结果并不理想。这可能说明，环境库兹涅茨曲线并不一定代表环境经济发展的必然趋势，它只是对发达国家“先污染，后治理”过程的定量描述而已，重庆市环境质量变化情况仍然不稳定，不能盲目乐观地认为环境保护工作与城市经济发展进入了协调发展阶段。由于经济、环境发展状况的不同，因而经济发展与环境污染之间可以表现出多种复杂的类型。

（3）环境库兹涅茨曲线的假设条件是环境质量的改善仅受经济发展的影响，并不受到其他因素的作用，这使库兹涅茨理论具有一定的局限性。环境质量的改善不仅受到社会经济发展的影响，而且与人口因素、科技发展水平、环境政策等等都有密切的关系，各因素在经济发展过程中集体作用于环境质量，对环境质量产生影响。

4.2 建议

（1）优化产业结构，发展循环经济。企业必须坚持可持续性发展战略，推行清洁生产、加快产业结构调整和技术进步。结合污水处理设施建设，对区内现有取、排水口进行优化调整并实施整治，迁建不合理的排污口。严格控制耗水量大的企业规模，激励节水型和耗水量少的企业发展；鼓励企业使用节水设备、运用节水技术和工艺，降低耗水量；鼓励企业和城区开展中水回用，提倡循环经济。

（2）推动科技进步［10］。科技水平的提高带来的生产力的高速发展，为环境污染治理提供了新技术，新技术在环保中的有效应用，也为解决环境问题提供了有效的途径，推动废物的回收再利用，提高资源生产率。

（3）加大对环境保护和污染治理的投资力度。重庆市目前处于经济高速发展阶段，随着工业化进程的不断加快，污染物排放量还会继续加大，所以要使总体的环境质量不断改善，特别是工业污染物的控制，重庆市应在经济发展的同时，继续加大环境保护投资的力度。

［1］ 王西琴，李 芬.天津市经济增长与环境污染水平关系［J］.地理研究，2005，24（5）：834－842.

［2］ Grossman，Krueger A.Economic Growth and the Environment［J］.Quarterly Journal of Economics，1995，110（2）：353－377.

［3］ Shafik N，Bandyopadhyay S，Economic Growth and Environmental Quality：Time Series and Cross－Country Evidence，Background Paper for the World Development Report［M］.Washington DC：the World Bank，1992.

［4］ 洪 阳，栾胜基.环境质量与经济增长的环境库兹涅茨关系探讨［J］.上海环境科学，1999（55）：435－440.

［5］ 吴玉萍，董锁成，宋键峰.北京市经济增长与环境污染水平计量模型研究［J］.地理研究，2002，21（2）：239－246.

［6］ 饶云聪，何小洲.重庆经济增长与环境质量变化的实证分析［J］.商场现代化，2008，5：301.

［7］ 戴慎志，陈 践.城市给水排水工程规划［M］.合肥：安徽科学技术出版社，1999：72－89.

［8］ 周阳品，王雪娜，黄光庆.基于环境库兹涅茨曲线分析的广州城市环境发展趋势探讨［J］.热带地理，2009，30（5）：491－495.

［9］ 方小枝.广西经济增长与环境质量关系的计量分析［D］.南宁：广西师范大学，2007.

［10］ 曾昭法，陈青云.湖南省经济增长与环境污染关系的定量研究［J］.统计与信息论坛，2008，23（8）：38－42.