河南省产业结构对生态环境安全影响的实证研究

李文启，郭亚爽，付怡康

(河南工业大学 经济贸易学院，河南 郑州 450001)

生态安全观是习近平生态文明思想的重要内容。生态环境安全是国家安全体系的重要基石和经济社会持续健康发展的重要保障[1]。生态环境不仅包含自然环境，还包含影响人类生存与发展的人文环境。较高程度的生态环境安全能够给人们带来高质量的生存环境、高效且可持续利用的自然资源以及稳定且不断发展的人文社会环境。本文中的生态环境安全，主要包含：环境系统安全、能源资源安全、粮食食品安全、生物系统安全以及社会系统安全。该五大系统的安全度能够较为全面地反映人们生存和发展的自然环境和人文环境的质量[2-3]。

改革开放以来，伴随着我国经济的持续发展，河南省的经济也取得了长足发展，产业结构不断优化，第二三产业占比不断提高。产业结构的动态调整，是生产方式和资源消耗方式的改变，也是我国经济步入新常态的必然要求。基于此背景，本文以河南省为研究对象，着重考察了产业结构优化对生态环境安全的影响。这一研究具有重要的现实意义：一是产业结构优化升级不仅有助于环境质量的改善，还会对生态环境安全中包含的能源资源安全、粮食食品安全、生物系统安全和社会系统安全产生影响；二是研究河南省产业结构优化升级与生态环境安全之间的关系，可以为践行习近平生态文明思想、提升河南省生态环境安全提供重要决策依据。

1 文献综述

生态环境不仅包含自然环境，还包含影响人类生存与发展的人文环境。目前学界的研究多集中于产业结构优化升级与自然环境、社会经济发展等单方面的研究，主要可以分为以下两个方面。

其一，产业结构优化升级与环境质量和能源资源之间的关系。一方面，多数学者认为产业结构优化升级有助于环境质量的改善。秦洁琼等分析了南京市第一、第二、第三产业产值与空气污染物排放量之间的关系，结果表明，第一、第二产业产值与空气污染物排放量正相关，第三产业产值与其呈负相关[4]。冯雪艳指出，财政分权会通过产业结构高级化和合理化，改善本地区及相邻地区的环境问题[5]。徐非常的研究表明，我国产业结构高级化与环境污染物排放量之间存在协整关系[6]。袁晓玲等的研究表明，产业结构优化升级与生态环境优化之间具有互动机制，产业结构优化升级有助于生态环境优化[7]。另一方面，产业结构优化升级会对能源资源产生影响[8]。李文洁等研究了产业结构高级化与能源消耗强度之间的关系，指出产业结构高级化与降低能源消耗强度之间存在负相关[9]。

其二，产业结构优化升级与人文环境之间的关系。一方面，产业结构优化升级能够降低失业率，缓解就业问题[10-11]。尹晓波、陈冲等研究表明，产业结构优化升级能够促进就业增长[12-13]。另一方面，产业结构优化升级会对社会经济增长产生影响[14]。陈南岳指出，产业结构合理化比产业结构高级化更能促进社会经济增长[15]。

目前的研究较多集中在产业结构优化升级对生态环境安全中所包含的某单一系统安全的影响，而将生态环境安全看作一个整体，研究产业结构优化升级对该整体的影响的研究成果并不常见。本文综合考虑自然环境和人文环境，构建生态环境安全评价体系，对河南省生态环境安全状况进行评价，并讨论产业结构优化升级对生态环境整体产生的影响。

2 河南省生态环境安全现状分析

由于生态环境不仅包含自然环境(环境质量、能源资源以及生物系统)，还包含人类生存和发展的人文环境(粮食食品和社会系统)。生态环境安全度的提升，主要体现在人们生活环境的改善(环境系统安全)、能源资源充足且使用合理(能源资源安全)、生物多样性得以保障(生物系统安全)、人们的温饱问题能够得到满足及食品质量得到保障(粮食食品安全)以及社会经济和人民生活水平的提升(社会系统安全)。故下文从环境系统安全、能源资源安全、生物系统安全、粮食食品安全以及社会系统安全5个方面对河南省生态环境安全的现状进行分析。

2.1 环境系统安全现状

环境系统安全的提升，主要体现在人们生活环境质量的提高，主要包含污染物排放量的减少、垃圾处理问题得到解决及生态环境的再修复能力得到提升等。因此，本文评价环境系统安全的指标包括：废水和二氧化硫的排放量、生活垃圾无害化处理率以及城市绿地面积等。依据上述指标，笔者对环境系统安全现状进行了分析(见图1)。由图1可以看出，一是废水排放量在2004—2015年逐年增加，2015—2017年出现下降的趋势，但是下降的幅度较小。二是2005—2017年二氧化硫排放量呈持续下降态势，特别是2015年排放量骤降。三是生活垃圾无害化处理率在2006—2017年处于持续上升态势。四是城市绿地面积在2004—2017年呈现持续小幅上升趋势。总的来说，由于人们对生活环境质量的重视程度越来越高，环境系统安全度整体向积极的方向发展。

图1 河南省环境系统安全现状数据来源：《河南省统计年鉴》《河南省环境统计年报》

2.2 能源资源安全现状

能源资源安全的提升，主要体现在可供人们消费的能源和资源数量的增加及结构的改善，主要包含水资源占有量得以增加，能源资源(煤炭、石油、天然气等化石能源)的总量得以增加及供需问题得以解决，以及土地资源的使用更加合理。因此，本文评价能源资源安全的指标包括：人均水资源占有量、人均能源生产总量、能源供需比、城市建成区面积等。依据上述指标，笔者对能源资源安全现状进行了分析(见图2)。由图2可以看出，一是2004—2010年的人均水资源占有量虽有波动但是整体相对稳定，2010—2017年人均水资源占有量出现先下降后上升的趋势。据《河南省统计年鉴》显示，2017年河南省人均水资源占有量为443.25立方米/人，但是2017年我国人均水资源占有量2074.53立方米/人。因此。虽然河南省人均水资源占有量出现上升趋势，但是目前河南省的水资源短缺问题仍较为严重。二是虽然人均能源生产量整体表现为上升趋势，但是能源供需比却呈现持续下降趋势，这说明目前河南省能源消费大于能源生产，能源消费结构不合理。三是城市建成区用地面积处于持续上升态势，城市建成区用地面积的增加意味着可用于绿化和耕地的土地资源的减少，这会对环境系统安全和粮食安全造成威胁，不利于生态环境安全的提升。

图2 河南省能源资源安全现状数据来源：《河南省统计年鉴》《中国统计年鉴》

2.3 生物系统安全现状

生物系统安全的提升，主要体现在动植物生存环境的改善。因此，本文评价生物系统安全的指标包括：森林覆盖率、湿地面积、自然保护区面积以及森林病虫害防治率等。依据上述指标，笔者对生物系统安全现状进行了分析(见图3)。由图3可以看出，一是2004—2017年森林覆盖率、自然保护区面积和森林病虫害防治率常年处于稳中有增的状态，这有助于生物系统安全向积极的方向发展。二是湿地面积在2013年出现一次大幅度下滑，这会对生物系统安全造成威胁。

图3 河南省生物系统安全现状数据来源：《河南省统计年鉴》

2.4 粮食食品安全现状

粮食食品安全的提升,主要体现在可供人们消费的粮食总量的增加、质量的提升及价格的稳定，主要包含粮食和耕地面积的数量得到增加、农作物受灾情况得到缓解以及农业生产资料价格趋于稳定等。因此，本文评价粮食食品安全的指标包括：人均粮食占有量、人均耕地面积、农作物受灾面积及农业生产资料价格指数等。依据上述指标，笔者对粮食食品安全现状进行了分析(见图4)。由图4可以看出，一是人均粮食占有量在2004—2017年呈现持续上升趋势。二是人均耕地面积在2008年出现一次上升，在此前后均保持相对稳定状态，表明河南省目前的粮食数量基本处于稳定状态。三是农业生产资料价格指数一直较为稳定，这有利于粮食食品安全度的提升。四是农作物受灾面积整体处于下降趋势，但是由于2008年中国南方雪灾对河南省农作物产生了影响，使得2009年农作物受灾面积出现骤升的现象；同时，2015—2017年，农作物的受灾面积连年增加，这无疑给粮食安全带来了威胁。

图4 河南省粮食食品安全现状数据来源：《河南省统计年鉴》

2.5 社会系统安全现状

社会系统安全的提升，主要体现在人们生活水平的提升和生活质量的改善，主要包含社会经济得以发展、居民消费状况得到改善及科学技术取得发展等。因此，本文评价社会系统安全的指标包括：人均GDP、城镇化水平、居民消费价格指数和专利申请授予量等。依据上述指标，笔者对社会系统安全现状进行了分析(见图5)。由图5可以看出，一是2004—2017年人均GDP和城镇化水平呈现持续上升趋势，这表明经济发展状况不断改善，社会不断进步。二是专利申请授予量在2004—2017年不断攀升，这表明科学技术水平不断提升。三是2004—2017年居民消费价格指数(CPI)也处于不断增长的趋势。但是居民消费价格指数的增长，意味着社会面临的通货膨胀越来越严重，不利于社会系统安全度的提升。

图5 河南省社会系统安全现状数据来源：《河南省统计年鉴》

综上所述，由于政府以及人们对环境质量的重视，污染物的排放量逐渐减少、污染物的处理率不断提升，环境系统安全度得以提升；能源资源安全问题主要在于化石能源的供需矛盾越来越严重；城区建成区用地面积的不断增加会对其他系统的安全造成威胁；粮食食品安全和生物系统安全处于稳中有提升的态势；由于人均GDP和城镇化水平的提升以及科学技术的进步，社会系统安全度不断上升，但是通货膨胀影响了社会系统的安全。

3 河南省生态环境安全评价及实证检验

3.1 河南省生态环境安全评价及结果分析

3.1.1 河南省生态环境安全评价体系

基于上述对生态环境和生态环境安全含义的解释，以及对生态环境安全所包含的五大系统安全现状的分析，本文通过查阅《河南省统计年鉴》《河南省环境统计年报》和《中国统计年鉴》，选取评价指标构建了河南省生态环境安全评价体系(见表1)，对河南省生态环境安全进行综合评价。

表1 河南省生态环境安全评价体系

根据表1构建的指标体系，文章采用变异系数法求得各级指标的权重。从指标权重结果来看：环境系统安全所占权重最高，为0.2534；其次是社会系统安全指标权重，为0.2029。以上表明：环境系统安全和社会系统安全，是影响河南省生态环境安全的两大重要因素。

3.1.2 河南省生态环境安全评价结果

根据表1构建的生态环境安全评价指标体系及各个指标的权重，结合相关学者[16]对生态环境安全的评价等级的研究(见表2)，计算河南省2004—2017年生态环境安全指数并评价生态环境安全状况(见表3)。

表2 生态环境安全评价等级

表3 河南省2004—2017年生态环境安全评价结果

根据表2和表3，河南省2004—2017年生态环境安全情况可以分为以下几个阶段：2004—2008年生态环境安全状况为不安全；2009—2013年生态环境安全状况为一般安全；2014年生态环境安全状况为不安全；2015—2016年生态环境安全状况为一般安全；2017年生态环境安全状况为安全。总体上，2004—2014年河南省生态环境安全状况在不安全和一般安全之间来回波动，2015—2017年生态环境状况逐渐好转，生态环境安全等级越来越高。

3.2 河南省产业结构优化升级与生态环境安全实证检验

3.2.1 实证模型构建

为了更加全面地研究产业结构优化升级对生态环境安全的影响，本文从产业结构高级化和产业结构合理化出发，构建了下列方程分别研究产业结构高级化和合理化对生态环境安全度的影响。

envt=α0+α1Rt+∑λiXit+εt

(1)

envt=β0+β1St+∑γiXit+εt

(2)

上述方程(1)和方程(2)中：envt表示河南省第t年的生态环境安全指数；Rt表示第t年的产业结构高级化指数；St表示第t年的产业结构合理化指数；Xt表示本文的控制变量(包括对外开放程度open、教育水平edu、金融发展水平fir)；αi、βi、λiγi(i=1、2、3)分别表示解释变量和各个控制变量的系数；εt表示随机干扰项。

3.2.2 变量选取及说明

(1)被解释变量

本文的被解释变量为生态环境安全指数。本文以生态环境安全的概念为基础，选取基本评价指标构建生态环境安全评价体系，运用变异系数法求取各级指标的权重，最终计算出河南省2004—2017年的生态环境安全指数。

(2)解释变量

产业结构优化升级主要体现在产业结构高级化和合理化两个方面。为全面研究产业结构优化升级对生态环境安全的影响，本文的核心解释变量为产业结构高级化(R)和产业结构合理化(S)。

产业结构高级化的重要表现为：一国国民经济从以劳动密集型产业为主的产业结构向以知识和技术等知识密集型产业为主的产业结构的转变；在产业结构比例方面体现为由第一产业比重占优势逐级向第二、第三产业比重占优势演进。目前衡量产业结构高级化的指标主要有：克拉克定律的非农产业占比、高新技术产业占比和产业结构层次系数等。本文借鉴靖学青[17]研究中的产业结构层次系数来衡量产业结构高级化，产业结构层次系数能够更加准确地衡量产业结构变动规律。产业结构层次系数计算公式为：

(3)

公式(3)中：q(n,t)表示一个国家或地区第t年第n产业的产值占GDP比重。根据产业发展规律，分别给第一、第二、第三产业赋予1、2、3的权重，即产业结构层次系数公式为：R=q(1,t)+2q(2,t)+3q(3,t)。由此可知，R的取值范围为1—3，R越小表明产业结构层次越低，R越大表明产业结构层次越高。

产业结构合理化的重要表现为，生产要素在各个产业之间合理分配，各个产业得以协调发展。目前衡量产业结构合理化的指标有：产业偏离程度、Hamming贴近度和泰尔指数。其中，泰尔指数能够更加全面地反映产业结构合理化水平[18]，计算公式如下：

(4)

公式(4)中：q(n,t)的含义与上述公式(3)保持一致；l(n,t)表示一个国家或地区第t年第n产业的从业人员占就业人员的比重。泰尔指数与产业结构合理化水平之间是负相关，即泰尔指数越小表明产业结构合理化水平越高。当泰尔指数为零时，表明产业结构处于均衡状态，只要泰尔指数不为零，则该地区的产业结构就处于不合理状态。

(3)控制变量

本文构建的模型为时间序列模型，主要运用河南省2004—2017年的数据，数据来源于《河南省统计年鉴》。为了避免异方差等因素对回归结果准确性的影响，本文的所有变量均在取对数后进行实证分析。表4为各个变量的统计性描述。

表4 变量统计性描述

3.2.3 实证检验及结果分析

(1)数据平稳性检验

在进行经济分析时一般都存在时间因素，因此所选取的时间序列数据可能会出现不平稳的现象。当非平稳时间序列之间不存在协整关系时，该组变量构造的回归模型中可能会出现“假回归”，即“伪回归”，此时模型会丧失对经济现象的解释能力。因此，为了避免出现“伪回归”，首先要对时间序列数据进行平稳性检验。

常用的时间序列平稳性检验是ADF(单位根检验)平稳性检验。根据数据变化趋势确定ADF检验的基本类型为(c，t，k)，c表示常数项(截距项)，t表示趋势项，k表示滞后阶数，具体含义如表5所示。表6显示了各个变量的原序列以及一阶差分序列的ADF检验结果。由表6可以得知：被解释变量、解释变量和各控制变量的一阶差分序列均平稳。

表5 ADF平稳性检验类型

表6 各变量原序列、一阶差分序列的ADF检验

(2)协整分析

在对各个变量进行单位根检验后，可知本文各个变量的一阶差分序列为平稳序列，为一阶单整。下文选用EG两步法进行协整检验，首先对变量进行OLS(普通最小二乘法)回归并得到残差，再对残差进行平稳性检验，若残差平稳，则自变量和因变量之间具有协整关系，即表明自变量和因变量之间存在长期关系。表7为EG协整检验结果。

表7 EG协整检验结果

根据表7我们可以得知：两个模型的残差均通过了显著性检验，故可以判断生态环境安全与产业结构高级化和产业结构合理化之间具有协整关系。即长期来看，产业结构高级化和产业结构合理化与生态环境安全之间存在相关关系。

4 OLS回归结果分析

分析表8中的模型一，我们可以得知：产业结构层次系数与生态环境安全指数之间是显著的正相关，即产业结构高级化水平越高，生态环境安全度越高；对外开放程度与生态环境安全指数之间是显著的负相关，即外贸依存度越高，生态环境越不安全；金融相关率与生态环境安全指数之间存在正相关，即金融发展规模越大，生态环境安全度越高；教育水平与生态环境安全指数之间并不存在相关关系。

表8 OLS回归结果

注：括号上方数据为解释变量对被解释变量的影响系数；括号内为系数的t统计量；***、*分别表示在1%、10%水平上显著。

分析表8中的模型二，我们可以得知：泰尔指数与生态环境安全指数之间是负相关，泰尔指数与产业结构合理化水平之间是负相关，因此产业结构越合理，生态环境安全度越高，但是这种相关关系不是非常显著；对外开放程度与生态环境安全指数之间也是负相关，即进出口总额在GDP中占比越大，生态环境越不安全；金融发展规模与生态环境安全指数之间是显著的正相关；社会教育水平与生态环境安全指数之间不存在相关关系。

5 结论与建议

通过上述的理论分析与实证检验，我们可以得出以下结论。①近年来，河南省生态环境安全等级逐渐升高，生态环境越来越安全。环境系统安全和社会系统安全是影响河南省生态环境安全的两大重要因素。②产业结构高级化和产业结构合理化均会对河南省生态环境安全产生积极影响，但是产业结构高级化的正向促进作用更加显著。③河南省外贸依存度的提升会给生态环境安全带来威胁，金融发展规模的扩大会对生态环境安全产生积极影响。

根据上述结论，本文从以下几个方面为提升河南省生态环境安全等级提出建议。①推动以知识密集型为主导的第三产业的发展，提升产业结构高级化水平。产业结构高级化主要体现在，以知识密集型为主的第三产业产值占比增大。科学技术的进步依赖于科学技术型人才的增加，因此，增加对科研人员和科研工作的资金支持、鼓励和支持创新、重视创新型人才的培养等是推动产业结构高级化，提升河南省生态环境安全的重要举措。②提升产业结构合理化水平。产业结构合理化水平的提升，意味着产业之间的要素配置更加合理，各个产业之间实现协调发展。可以通过优先发展信息化产业，不断提升经济社会的信息化程度；积极发挥政府的作用，引导生产要素在各个产业之间均衡分配，提升产业结构合理化水平，进而提升河南省生态环境安全等级。③外贸依存度与生态环境安全之间是负相关，因此，应降低河南省经济发展对外贸的依赖，降低进出口总额在GDP内的比重，通过刺激投资和扩大内需来促进河南省经济增长，进而不断提升河南省生态环境安全等级。④促进金融发展，扩大金融发展对生态环境安全的积极影响。相关研究[20-21]表明，金融发展与产业结构优化升级之间存在互相推进的作用。因此，整合金融资源，深化全融体制改革，推进金融创新，全方面促进金融发展，为提升河南省生态环境安全等级贡献力量。