沈阳市资源环境与GDP增长的脱钩态势分析

李世龙，张 戈，臧 正

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

0 引言

脱钩(Decoupling)一词源于物理学领域，特指存在响应关系的两个或两个以上物理量之间相互脱离的关系[1]，脱钩分析是基于脱钩理论测度经济发展与资源环境协调关系的热点内容之一，最初用于研究农业政策与贸易和市场均衡之间相互关系，后来被世界银行引入到资源环境领域并得到广泛应用。Weizsaecker和Schmidt-Bleek较早地对资源消耗与经济发展的脱钩问题进行了深入研究[2]，其后Ayres、Tapio等人运用脱钩理论研究了能源消费、交通运输与经济发展的关系[3-4]，OECD[5]、Htter等[6]将脱钩理论应用到农业生产和农业贸易、环境污染与经济发展、物质流与GDP增长的关系研究中。陆钟武等通过脱钩指数探讨了资源消耗、废弃物排放与经济增长的定量关系[7]，盖美等对长江三角洲地区资源环境与经济增长的脱钩关系进行了实证分析，卢强等基于脱钩理论探讨了广东省工业产业向绿色转型、升级的发展路径[8]。

沈阳是中国东北地区的中心城市，2009年沈阳市国民生产总值达4 268.5亿元，经济总量占辽宁省的28.33%；从增长速度来看，2000年以来沈阳市GDP增长率一直高于全国水平，GDP平均增长率达为17.49%，大力推动着辽宁省经济发展；沈阳市三大产业具有第一产业偏低、二三产业并重的结构——第一产业基本趋于稳定、一直保持在2%左右的比重，第二三产业比重总体在波动中逐渐变化、整体保持在50%左右。

在取得巨大经济成就的同时，沈阳市资源、能源消耗逐渐上升，由此引发的环境问题日益严重。以2009年为例，沈阳市煤炭消耗量为2 537×104t，为2002年的2.8倍，原油消费达到了182×104t；从能源强度来看，沈阳市资源利用率相对不高，单位GDP能耗为世界平均水平的1.35倍、美国的1.45倍、德国的2.1倍；沈阳市水资源消耗逐年增加，2009年达到5.693 5×108m3，由于沈阳是典型缺水城市，连年地下水开采严重导致部分区域出现地下水漏斗和地面塌陷等情况；另外，在快速城市化过程中，城市人口增加及居民生活质量提高导致生物资源消耗量逐年增大，耕地被大量建设用地占有(2002～2009年耕地累计减少55 305hm2)。环境问题方面，沈阳市工业三废的排放量居高不下，SO2排放量逐年递增——2009年达8.2×104t，为2002年的2.6倍；2009年固体废弃物的排放量达645×104t，为2002年的1.94倍；污水排放量总体保持在6 500×104t左右，2006年甚至达到7 663×104t；私人机动车拥有量也在逐渐增加，2009年达到59.7万辆，为2002年的2.34倍，尾气污染加剧严重影响了城市人居环境质量。

有鉴于此，本文基于脱钩理论和生态足迹理论，拟通过对沈阳市2002～2009年资源消耗、环境污染与经济发展的脱钩系数测度，对其近年资源环境与GDP增长的脱钩态势进行分析，以期为促进区域可持续发展研究提供参考和借鉴。

1 研究方法

1.1 基于DSR模型的脱钩分析法

区域人口、资源、环境与经济发展构成复杂的PRED复合系统，各个子系统间相互作用与影响[9]，因此评价资源环境与经济发展关系必须综合考虑每个子系统的特征及其相互联系。常用的评价体系有“压力-状态-响应”模型(PSR)、“驱动力-状态-响应”模型(DSR)、“资源-环境-经济-社会”模型(REES)、“人口-资源-环境-发展”模型(PRED)等[10]。本文将地区GDP作为驱动力因子，将资源消耗、污染物排放量作为状态因子，将政府实施生态环境保护政策作为响应因子，应用“驱动力-状态-响应”模型(DSR)进行实证研究，以资源消耗(或环境污染状态)变化率与GDP变化率的比值表征资源消耗或环境污染状态与GDP变动的弹性关系，据此引入脱钩系数用于判断区域资源消耗或环境污染状态与经济发展的脱钩态势[11]，其计算式如下：

(1)

式中：ΔRE为资源环境状态量的变化率；REstart、REend分别为第i时期始端年和末端年的资源环境状态特征向量；ΔF为地区GDP总量的变化率；Fstart、Fend分别是第i时期始端年和末端年的地区GDP总量；DSi为第i时期的脱钩系数，其值越大表明脱钩现象越明显。

为了综合测度区域经济发展对资源消耗和环境压力指标影响，本次研究借鉴文献[11]构建了综合脱钩系数：

(2)

式中：REDS为综合脱钩系数，用于评价年度间资源环境与经济指标总体脱钩程度；RDSi代表资源类指标；EDSj代表环境类指标；权重Wi、Wj分别代表资源类与环境类指标权重，应用层次分析法确定。

1.2 脱钩程度判定标准

从地区经济与资源环境的脱钩程度来看，如果仅仅通过脱钩系数来判定资源环境与GDP增长的脱钩程度，结果只能模糊的反映二者的关系，因此为便于直观比较，必须同时考虑资源环境压力和地区GDP总量的变化幅度。根据沈阳市地区GDP增长一直保持高速稳定的增长趋势、研究时段内未出现经济负增长的实际情况，另外考虑到所构建的资源环境类评价指标受制于多种复杂因素、微小变化对评价结果可能产生较大影响，本文以0.25为相对脱钩区间界限，以脱钩系数等于1作为临界耦合状态界限；考虑到现阶段生产力水平下，经济发展与资源、环境的依赖关系，本研究以脱钩系数等于2为不可接受的理论上限，结合上述考虑并参考相关文献[12]，将判别标准分为以下5种类型(表1)：

(1)若ΔRE小于0、ΔF大于0 且ΔRE/ΔF小于0，表明该地区在取得GDP快速发展的同时资源环境压力逐级降低，两者处于良性互动状态；

(2)若ΔRE大于0、ΔF大于0且ΔRE/ΔF在0到1之间，表明区域环境压力及资源消耗随着GDP增长逐年攀升，但资源环境压力增长落后于GDP增长速度；

(3)若ΔRE大于0、ΔF大于0 且ΔRE/ΔF等于1，表明GDP发展速度与环境压力及资源消耗速度相等，处于临界耦合状态；

表1 资源环境与GDP增长脱钩程度判定标准

(4)若ΔRE大于0、ΔF大于0 且ΔRE/ΔF处于1到2之间，表明系统处于弱耦合状态，资源环境压力的增长速度高于GDP增速，处于易于恢复的相对耦合状态；

(5)若ΔRE大于0、ΔF大于0 且ΔRE/ΔF大于2，表明系统处于强耦合状态，ΔRE值越大表明环境破坏或资源消耗越严重，不容易恢复到相对脱钩状态。

1.3 评价指标体系构建

考虑到当前社会发展阶段及现有生产力水平之下，区域GDP增长尚无法完全摆脱水资源、能源、耕地等自然资源消耗，也无法完全避免大气环境、水环境、土壤环境污染等现实情况，本文以地区GDP作为系统状态的驱动力因子，资源消耗因子选择年末实有耕地面积、年用水总量、能源消耗量等指标(表3)；环境因子选取工业SO2排气量、工业废水排放量、固体废弃物排放量、私人机动车保有量及公共绿地面积等5个指标。各指标权重采用层次分析法确定。

为了便于比较，增加年人均生态足迹和区域生态足迹指标，通过其与资源、环境脱钩趋势进行对比，进一步验证评价结果的可靠性。区域生态足迹核算采用Wackernagel等提出的生态足迹计算方法[13-14]，计算式如下：

(3)

式中：i为消费商品和投入的类型；pi为第i种消费商品的平均生产能力；ci为第i种商品的人均消费量；ai为人均第i种交易商品折算的生物生产面积；N为人口数；ef为人均生态足迹；EF为总的生态足迹(表2)。

表2 生态足迹账户构成

表3 各指标的选取及其权重

2 结果分析

本文以2002～2009年作为时间尺度对沈阳市经济发展与资源环境的脱钩趋势进行分析，基础数据主要来源于2003～2010年《沈阳统计年鉴》、《辽宁统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》和《中国统计年鉴》以及世界银行网站公布的有关数据[15-18]。有关数据处理说明如下：沈阳市2002～2009年GDP均换算为2002年不变价的GDP；统计年鉴中个别有缺失数据以相邻年度平均值替代、计算得出。依据上述数据、结合式(1)～(3)计算沈阳市2002到2009年综合脱钩系数、资源脱钩系数、环境脱钩系数(图1～3)。

2.1 综合脱钩态势分析

图1 研究时段内沈阳市资源环境-经济综合脱钩系数

参照表1的评价标准可以看出，沈阳市的综合脱钩系数大部分时期处于相对脱钩状态、并逐渐向绝对脱钩状态过渡(图1)，说明研究时段内沈阳市GDP增长对资源环境产生的压力逐渐降低。整体来看，沈阳市综合脱钩系数波动降低，Y1—Y3时期综合脱钩系数波动较大，呈上升趋势，这一时期脱钩状态由弱耦合过渡到相对脱钩1状态演变；需要指出的是Y2—Y3时期综合脱钩系数逐渐提高，脱钩状态由相对脱钩1逐渐过渡到强耦合状态，说明随着GDP的增长，资源环境压力逐渐降低，经济增长在一定程度上掩盖了资源环境代价；Y3—Y5时期，综合脱钩系数逐渐降低，说明沈阳市GDP增长对资源环境压力有所减缓，Y5—Y7时期综合脱钩状态相对平稳，整体上来看Y3—Y7时期沈阳市GDP增长对区域资源环境的压力大幅降低，经济发展质量持续向好。

2.2 资源-经济脱钩态势分析

图2 研究时段内沈阳市资源消耗脱钩指数

图2显示，从耕地资源来看，其脱钩系数一直在强耦合与绝对脱钩状态之间大幅度波动变化，表明当前阶段耕地资源极易受到不确定因素扰动：一方面，由于国家实行“退耕还林”、“退耕还草”政策影响，部分地区耕地减少；另一方面，由于经济、社会发展，特别是快速城市化和工业化战略的持续推进，第二、三产业不断侵占耕地资源地区粮食安全存在隐患。从水资源消耗情况来看，研究时段内基本保持在相对脱钩状态并逐渐由相对脱钩向绝对脱钩状态过渡，整体上相对平稳，国家、地方政府等积极倡导节水型社会建设成效得以显现，万元GDP耗水量持续降低。

从能源账户来看，煤炭资源在Y1—Y3时期逐步由弱耦合向强耦合状态过渡，说明随着GDP的增长，煤炭能源的消耗量逐渐增大，粗放式的生产经营模式导致煤炭消耗增速高于GDP增速；Y3—Y5时期，脱钩系数逐渐下降并由强耦合向绝对脱钩状态过渡，说明随着GDP的增长，通过提高工业技术水平、采用更清洁的能源措施等使得煤炭消耗量有所降低；Y5—Y7时期脱钩状态由绝对脱钩向相对脱钩4状态过渡，说明GDP增长对煤炭消耗压力有所上升，加之此时期沈阳市GDP增长减缓，共同导致脱钩系数上升。从石油资源的脱钩系数来看，研究时段内基本处于相对脱钩和绝对脱钩状态并呈持续波动上涨态势，说明随着经济增长，居民生活水平和消费水平提高，尤其是交通工具数量迅速增加导致石油资源的消耗量快速增长。从天然气资源的脱钩系数来看，整体态势呈M型曲线：Y1—Y3时期一直处于强耦合状态，Y3—Y5时期则由强耦合状态逐渐向绝对脱钩状态过渡，Y5—Y6时期出现反弹并呈强耦合状态，Y6—Y7时期再度降低，逐渐演变为弱耦合状态。综合上述情况可以看出，能源脱钩系数的整体变化趋势与地方政府能源结构调整政策密切相关：高污染的煤炭消费比重下降，低污染、高热量的石油和天然气消费比重增加，未来地方政府应持续发展绿色能源产业，以期持续降低区域生态环境压力。

图2显示研究时段内沈阳市生态足迹账户整体上由相对脱钩1向弱耦合状态过渡。Y1—Y2时期由弱耦合向相对脱钩1状态过渡；Y2—Y3时期由相对脱钩1向强耦合状态过渡；Y3—Y5时期由强耦合状态逐渐向绝对脱钩状态过渡；Y5—Y7时期由绝对脱钩向弱耦合状态过渡。上述情况表明，随着城市化水平不断提高，经济、社会发展速度持续加快，沈阳市的生态足迹持续增长，未来区域经济增长仍将在一定程度上依赖资源消费。

2.3 环境-经济脱钩态势分析

图3 研究时段内沈阳市环境-经济脱钩系数

图3显示，工业废水的脱钩系数整体呈波动下降趋势，Y1—Y2时期为相对脱钩1和绝对脱钩状态，Y2—Y3时期逐渐由绝对脱钩转为强耦合状态，Y3—Y7时期呈连续下降趋势，最终Y7时期呈绝对脱钩状态；工业SO2的脱钩系数变化趋势与工业废水脱钩系数的变化趋势基本相同，仅个别年度具体脱钩状态稍有差异；工业固体废弃物的脱钩系数波动变化较大，先后经历了两个弱耦合—绝对脱钩的变化过程。综合这三项内容来看，评价结果与Y3—Y7时期沈阳市大力引进外资企业、第二产业迅速发展的客观情况相符合，工业废水排放、工业SO2排放及工业废弃物等污染物对生态系统的压力减轻，政府加大环保力度等政策措施初见成效。需要指出的是环境污染往往具有一定的滞后效应——因此，尽管从工业污染物排放来看脱钩系数呈下降趋势，但地方政府仍需进一步减少工业废水、废气的排放，加大固体废弃物的无害化处理，同时提高废水、废气的排放达标率。

从私人机动车的增长情况来看，其与经济社会发展的脱钩状态整体整体上由相对脱钩向绝对脱钩过渡，Y1—Y3时期由弱耦合向相对脱钩2 再向弱耦合状态转变，Y3—Y4时期由弱耦合向相对脱钩1状态转化，Y4—Y7时期则逐步向强耦合状态过渡。表明随着研究区居民生活水平提高、居民收入增加，私人机动车保有量增多，尽管增速相对不大，但由于基数较大，因此机动车尾气排放量仍加剧了大气污染趋势。从城市园林、绿地的脱钩系数来看，整体上处于绝对脱钩状态，表明随着经济增长与城市化快速扩张，城市公共绿化事业得到相应重视，绿地面积逐年上升，对营造良好的城市生态环境起到积极作用。

3 结论与讨论

本文基于DSR概念框架对沈阳市的资源、环境与经济发展的脱钩程度、脱钩时序演变情况进行了实证分析。结果表明：沈阳市资源、环境与GDP增长的整体脱钩状态呈“相对脱钩4—强耦合—相对脱钩4—相对脱钩1”的演变趋势，整体上以相对脱钩状态为主；其中2002～2005年经济增长对资源、环境产生的压力逐渐增大，2005～2009年资源、环境压力趋缓；各有关评价指标与经济发展的脱钩状态差异较大，耕地资源、工业固体废弃物排放、天然气消费与GDP增长的脱钩趋势波动变化较大，年用水总量、煤炭消耗量、工业废水排放量、工业SO2排放量、园林绿地面积等指标与GDP增长的脱钩趋势整体呈逐渐加强的状态，年用电总量、石油消耗量、私人机动车保有量等指标与GDP增长的脱钩趋势整体上呈波动上升状态，并且其变化趋势与区域生态足迹、人均生态足迹的变化趋势整体吻合，体现了近年来沈阳市经济增长与区域生态环境改善工作取得的初步成果。

需要指出的是，考虑到数据的可得性及评价结果的可靠性，本文仅从国家实施东北老工业基地振兴规划至今的10余年时间段内截取若干年度进行实证分析，今后还需在时间尺度的延长、空间分布差异、评价指标的选取、状态突变点的刻画与解释等方面给予更深入的分析与探讨。另外，鉴于当前快速城市化、新型工业化发展速度日益加快，区域生态环境与经济增长、社会发展的冲突不断加剧，因此在正视二者或这些因素之间既相互促进又相互制约的复杂关系的基础上，需要各级政府部门、有关单位积极主动地施加人为正向干预，综合应用脱钩理论、生态足迹理论等一系列科学理论、遵循可持续发展理念，推动政府决策的出台与实施，以期在取得经济发展成就的同时合理开发和利用区域资源与环境。

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