天津市工业污染负荷输出与经济增长的关系

刘琼琼，邵晓龙，刘红磊，于 丹，李 莉

（天津市环境保护科学研究院，天津 300191）

作为我国北方经济发达的滨海城市，伴随着经济的高速发展，近年来天津的环境污染问题日益凸显，尤其在工业化过程中，遭遇了传统工业所产生的“废水、废气、废渣”对生存环境的破坏等问题，工业废物排放及污染现状不容乐观，这些问题严重影响了天津市经济社会的可持续发展.因此，人们在注重发展经济的同时，开始关心赖以生存的环境，经济增长和环境污染关系的研究越来越受到人们关注.1990年代初，Grossman和Krugeger[1]根据发达国家在工业化进程中的经验数据，发现当人均收入达到一定程度后，环境污染反而随着人均收入的增加而减少，如用曲线表示则形如一条倒“U”型的曲线.Panayotou借用著名经济学家库兹涅茨研究经济增长与人均收入分配关系所得的倒“U”型曲线关系，并将该曲线称为“环境库兹涅茨曲线（EKC）”[2].随后，国外学者陆续开始从定量角度研究二者关系，List和Cole等[3-4]对大气环境、水环境和能源消费等指标的EKC曲线进行了检验.Carson等[5]使用美国50个州的数据，利用7种污染物分别对人均收入作回归，计算结果与EKC预测的结果相一致.Wang等[6]运用1990年美国城市有毒废物的横截面数据进行研究，研究结果认为存在城市收入和有毒废物间的倒U型曲线.Bagliani等[7]研究了141个国家人均收入与环境压力的关系，其中用生态足迹表征环境压力，结果表明人均收入与环境压力不存在倒U型关系.Bruyn等[8]运用新西兰、西德、英国和美国1960—1993年的相关数据，对二氧化碳、二氧化氮和二氧化硫的排放简化模型进行估计，所有模型均拟合很好，模型结果说明经济增长对污染排放具有正效应，即经济增长造成环境污染加剧.近年来，国内学者也相继开展了此方面的研究.Song等[9]利用中国29个省市1985—2005年的数据，研究了人均GDP的废气、废水、废物排放量与人均GDP的关系，结果表明环境污染随着经济增长而加剧，只有到达极高增长水平后，环境才会得到改善，因此呼吁中国政府采取有效措施降低EKC的拐点，并保护环境.文献[10—13]分别对江苏、浙江、上海和南京等城市的经济发展与环境关系进行了实证研究.

本研究基于环境库兹涅茨曲线假说，采用1989—2010年的历史数据，从工业排放物、工业污染源和工业污染负荷3个方面分析了天津市经济增长与工业污染之间的关系，并在所得结果的基础上对天津经济与环境的协调发展提出一些政策建议.

1 天津市工业污染现状分析

1.1 工业“三废”排放现状

对天津市2008—2010年工业“三废”排放情况进行统计，结果如表1所示.

表1 “三废”产生和排放情况Tab.1 Production and em ission statusof threewastes

由表1可以看出，与2008年相比，2010年工业废水排放总量、COD排放量和氨氮排放量均有所降低.但是，工业废气排放量、二氧化硫排放量、氮氧化物排放量、工业粉尘排放量、工业固废产生量和综合利用量均有所上升.

1.2 工业污染源分析

对2010年天津市重点工业行业的废水排放量、COD排放量和氨氮排放量进行调查统计，统计内容主要包括企业所属行业、所在区域和详细地理位置、企业总产值、用水总量和重复用水量、废水产生量和排放量、受纳水体、COD产生量和排放量以及氨氮的产生量和排放量.图1为各行业工业废水排放量的比较.由图1可以看出，废水排放量大的行业主要是化工制造业，其废水排放量为5.017 17×108t；其次是机械制造业、电力煤气供应业和食品制造业，其排放量也较高.排放COD的两大主要行业是化工制造业和机械制造业，其中，化工制造业COD排放量为5.079 23×103t，机械制造业COD排放量为3.184 48×103t.氨氮排放量以化工制造业最高，达到824.93 t，其次是机械制造业、食品制造业和电力煤气供应业.

根据上述分析，作为废水、COD和氨氮排放量最大的行业，化工制造业和机械制造业是对天津市水环境影响最大的行业，是总量控制的重点行业.同时，食品制造业、电力煤气供应业和纺织业也是需要重点治理的行业，从管理上进行总量控制有利于该类行业提高自身的技术水平.

2 工业源等标污染负荷评价

通过调查统计，本研究获得了天津市各区县工业污染源和各污染物的排放量数据.为使计算结果具有可比性，并客观地评价各污染源对该市地表水环境的影响，采用《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的第Ⅳ类水质标准作为参比标准（Ⅳ类水代表了该市地表水质的总体状况）.根据等标污染负荷公式：（1）某污染物的等标污染负荷Pi=qi/Cvi，其中，Pi为污染物i的等标污染负荷，qi为污染物i的绝对排放量（t/年），Cvi为污染物i的评价标准（mg/L）.（2）某区域的等标污染负荷P=ΣPn（n=1，2，…，j）为该区域内所有污染源的等标污染负荷之和[14].对天津市各区县和各行业工业污染负荷进行计算，结果如表2所示.

由表2可知，化工制造业和机械制造业COD等标污染负荷值最高，分别为169.30和106.15，这2个行业的COD污染负荷比为48.82%；食品制造业、电力煤气供应业、纺织业和造纸业的COD等标污染负荷值也较高.对氨氮等标污染负荷值进行计算可知，化工制造业和机械制造业的氨氮等标污染负荷值最高，分别为549.95和319.06，这2个行业氨氮污染负荷占负荷总值的57.03%，远高于其他行业；食品制造业、金属制造业、纺织业、采掘和电力煤气供应业的氨氮等标污染负荷值也较高.污染源的综合评价结果表明：化工制造业和机械制造业2个行业是影响天津市水环境质量的主导行业，食品制造业、电力煤气供应业、纺织业和造纸业也存在较为严重的环境影响，在污染物总量控制工作中应作为控制重点.

表2 天津市各行业污染负荷Tab.2 Pollution load of industries in Tianjin

3 天津市经济发展状况

经国家统计局评估审定，2010年全市实现地区生产总值（GDP）共计 9.108 83×1012元，比 2009年增加1.608 08×1012元，按可比价格计算，增长17.4%；按常住人口计算，全市人均生产总值达到70 447元.对1996—2010年天津市经济增长历史数据（来自国家统计局天津统计数据）进行研究，分析天津市经济的发展态势，得到1996—2010年天津市的GDP增长情况，结果如图2所示.

由图2可以看出，1996—2010年天津经济增长总体呈高速增长趋势，地区国民生产总值增长较快，从1996年的1.102 40×1012元增长到2010年的9.108 83×1012元；人均GDP也由1996年的1.173 4×104元增加到2010年的7.044 7×104元.由图2可知，1999年天津进入经济增长的高速增长区，增长率为10.0%.2003—2010年经济增长率一直维持在14%以上的高水平，且2010年经济增长率高达17.4%.

4 天津市工业污染与经济增长关系分析

根据天津市1989—2010年工业“三废”排放统计数据以及历年人均GDP数据，以人均GDP为自变量，工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废物产生量为因变量，选择一元三次函数、一元二次函数、指数函数和幂函数进行模拟，拟合判定系数R2和修正判定系数Rc2，结果如表3所示.

表3 人均GDP工业废气排放量和工业固废产量相关模型比较Tab.3 Com pared models of industrial waste gas em issions and industrial solid waste production of GDP per capita

由表3可知，一元三次函数拟合效果最佳，人均GDP与工业废气排放量和工业固体废物排放量的拟合判定系数分别为0.924和0.967，说明天津市人均GDP与工业废气排放量和工业固体废物产生量的关系符合三次函数模型y=b0+b1x+b2x2+b3x3.对工业废水排放量与人均GDP进行一元二次函数、一元三次函数、幂函数和指数函数模拟，拟合判定系数R2分别为0.163、0.354、0.006和0.038，说明只有一元三次函数模型可以较好地反映其关系，如图3所示.

图4和图5是人均GDP分别与工业固废产生量和工业废气排放量的拟合曲线图.

由图4可以看出，人均GDP与工业固废产生量之间的三次函数曲线拟合程度较好，但曲线还处于EKC曲线左侧阶段，说明工业固体废弃物产生量还有增加趋势，必须加强控制，使之尽早进入EKC曲线右侧.由图5可知，人均GDP与工业废气排放量之间的三次函数曲线特征符合EKC曲线，随着人均GDP增加，工业废气排放量已经开始下降，人均GDP拐点在4.096 1×104元左右（2006年左右）.

5 结论

本研究从工业排放物、工业污染源和工业污染负荷3个方面对天津市工业污染的现状进行分析，研究了该市人均GDP与工业“三废”之间的关系.利用扩展EKC理论对天津市经济增长和环境质量相互作用的实证进行分析，得到以下结论：

（1）对天津市14个重点工业污染源进行调查统计，其中化学原料加工业和普通机械制造业是废水、COD和氨氮排放量较大的行业，COD等标污染负荷值分别为169.30和106.15，COD污染负荷比占负荷总量的48.82%，是对天津市水环境影响最大的2个行业，也是总量控制的重点行业.

（2）工业废水排放量和人均GDP具有一般相关性；工业废气排放量和固体废物产量与人均GDP存在显著相关性.人均GDP与工业固废产生量之间的三次函数曲线R2为0.967 4，但其拟合曲线还处于环境库兹涅茨曲线左侧阶段；人均GDP与工业废气排放量拟合曲线符合环境库兹涅茨曲线的倒“U”模型，拐点在4.094×104元，说明工业废气的排放已得到一定控制，开始向良性化方向发展.

天津市工业环境状况总体上逐步好转，但少数污染物排放还存在一定的上升趋势，还必须加大环境保护力度.经济的快速增长不能以环境恶化为代价，要实现经济和环境的协调发展.在工业规模增大的同时，要调整产业结构，逐渐淘汰重污染工业行业，推动工业技术进步，尽可能降低资源消耗，减少污染排放；大力发展信息和高新技术产业，实现产业结构的优化升级，积极发展环保产业，加大环保投资，实现我国经济的可持续发展.

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