南水北调东线治污对山东段的环境与经济影响

刘远书 籍国东 罗忠新 罗敏

摘要 南水北调东线治污属于跨流域与跨区域复杂系统污染治理问题，涉及社会学、经济学、管理学等多个领域，是一个复杂的系统工程，治污效果的好坏直接关系到南水北调东线工程的成败。基于环境库兹涅茨曲线及相关理论，选取2003—2017年南水北调山东段沿线枣庄、济宁、泰安、莱芜、临沂、菏泽6市的工业废水排放量、工业COD排放量、工业氨氮排放量与人均 GDP 数据进行拟合研究，通过对比东线区域内外的EKC曲线，实证分析了东线治污对南水北调山东段环境改善与经济发展的影响，提出了东线治污模式。结果表明：①沿线区域内6市的工业废水与人均GDP的EKC曲线均呈“倒N”型曲线;枣庄市和莱芜市的工业COD与人均GDP的EKC曲线分别呈“倒U”和“U”型，其他市均呈“倒N”型曲线;临沂市的工业氨氮与人均GDP呈现“N”型，其他市均呈“倒N”型。②区域内的工业废水、COD及氨氮排放量与经济EKC曲线均呈“倒N”型，而区域外均呈现“N型，“倒N”型反映目前区域内的工业排放随着经济进一步的发展已经开始减少，而“N型”说明随着经济的发展，区域外的污染排放仍在不断增大，污染治理的水平有待进一步提升，这表明区域内的工业排放控制时间早，效果好。③区域内的污染物排放量同期均明显低于区域外，而区域内人均GDP的平均增长率（13.5%）却高于区域外（12.4%），反映出南水北调东线治污加快提升了区域内水环境质量，实现了环保治污与经济发展的双赢。山东省在治污实践中形成的政府主导、市场化运作、鼓励公众参与的利益相关者多元共治先进模式，使区域内环境与经济发展更加协调，引领东线治污更早跨越了经济发展水平的壁垒，进入区域可持续发展轨道。

关键词 东线治污;经济发展;环境污染;环境库兹涅茨曲线;治污模式

中图分类号 X22文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2020）10-0073-09

DOI：10.12062/cpre.20200329

为缓解北方地区水资源短缺局面、遏制生态环境恶化趋势，党中央、国務院在21世纪初决策实施了南水北调工程[1-2]。南水北调工程是国家实施的水利工程重点项目，是中国实现水资源优化配置的战略性基础设施，也是一项巨大的生态工程。东线调水工程治污是核心，治污效果的好坏直接关系到南水北调工程的成败。南水北调东线工程治污属于跨流域与跨区域复杂系统污染治理问题，涉及社会学、经济学、管理学等各个领域，是一项复杂的系统工程。在东线十年治污过程中，山东省通过法律、行政、经济、科技及环境监管等手段积极开展治污，充分落实了先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水（“三先三后”）原则和《南水北调东线工程治污规划》，把节水、治污、生态环境保护与调水工程有机结合，探索了一套成功的治污模式，取得了显著的生态环境和经济社会综合效益，是践行习近平生态文明思想的成功案例。

关于经济增长与污染排放的关系，国外经济学界在20世纪90年代初期就开始进行了研究[3-4]。1955年，美国著名经济学家西蒙·库兹涅茨[5]提出用于分析收入分配和经济发展问题的库兹涅茨曲线。1991年美国环境经济学家Grossmn和Krueger引申出环境库兹涅茨（Environment Kuznets Curve，EKC）曲线这一概念，并在分析北美自由贸易区协议的环境效应时提出环境污染与经济增长之间存在着倒U型关系[6-12]。但是由于城市化水平、产业结构、环保投资等各种因素存在差异，导致环境库兹涅茨曲线不一定呈倒 U 型，在某一特定阶段可能存在正 U 型、正 N 型、倒 N 型、倒 S 型、单调递增、单调递减、甚至无规律等形状[13]。国内对EKC的研究始于20世纪末，主要采用时间序列分析方法。早期的实证研究集中探讨EKC曲线形状及其转折点，EKC曲线是否成立、转折点的位置等引发了很多争论。在大量实证研究基础上，人们发现 EKC 关系是一种长期现象，它和多种因素有关，学者开始尝试利用经济结构、技术进步、环保政策等各种可能影响因素，进一步分析经济增长与环境质量之间的关系[14]。

为了保障南水北调东线山东段水质质量达标，山东省出台了《山东省南水北调沿线流域水污染物排放标准》。韦亚南等[15]分析了新标准实施后流域的污染物实际减排效果及其对地区经济发展的影响，结果表明新标准在有效促进污染物减排的同时促进了沿线枣庄、济宁、泰安、莱芜、临沂、菏泽6市的产业结构优化，并未对6市经济发展产生不利影响。朱其特等[16]采用灰色系统理论分析了南水北调工程供水效益与受水地区经济增长的关系，证实其供水效益与受水地区连云港经济增长之间存在较高的关联性。

本文构建南水北调东线山东段区域工业废水、COD及氨氮排放与经济发展水平之间关系的计量模型，实证分析南水北调东线治污对山东段区域环境改善与经济发展的影响，并分析其内在原因，提炼东线治污模式，体现东线治污价值，以期为国内流域同类治污提供经验启示，同时也可为政府决策提供理论支撑。

1 南水北调东线工程治污难点分析

南水北调东线工程水污染治理曾被一些专家视为流域治污“世界第一难”，在治污之初甚至被认为是“不可能实现的目标”，这绝非夸大其词。流域内重点污染源主要以工业污染为主，行业类型较多，包括煤炭、化工、造纸、纺织、食品、医药等30多类。如何在流域经济持续高速增长背景下，引导和推动转方式、调结构，淘汰落后产能，逐步解决流域内工业结构性污染，实现生态环境和经济社会协调持续健康发展，是东线水污染治理的迫切难题。其难点主要体现在以下几方面。

第一，跨界水污染治理加剧了治污的复杂性。东线工程横跨长江、淮河、黄河和海河流域，供水范围涉及江苏、安徽、山东3省的21座地市及其辖内的71个县市区，总面积16.6万km2，受益人口约1亿人。沿线经过山东、江苏两省等多个地市，调水河流与周边河湖平交汇流，属于典型的跨流域与多区域复杂系统的污染治理问题[17]。跨界水污染治理涉及流域上下游、左右岸不同行政区域、不同利益主体，仅仅依靠污染源所在地政府或者受波及地政府各自独立治理均难以有效治污。同时，由于水的流动性，上游地区水污染影响下游水质，经常会造成不同利益主体之间相互推卸责任，各行政区域之间矛盾激发，从而使跨界水污染治理形成“公地悲剧”。南水北调东线工程调水路线示意图如图1所示。

第二，污染物削减强度空前决定了治污的艰巨性。东线工程地处经济较发达的东部地区，主要利用京杭大运河及其平行河道输水，途径城市多为工业重镇，调水水体与周边河湖平交汇流，全线水质污染十分严重，2002年东线工程开工之初，东线苏鲁两省的COD入河总量35.3万t，氨氮入河总量3.3万t，分别超出要求控制量的4.6倍和5.2倍。黄河以南36个水质断面中仅1个达标，3个断面为IV类，32个断面为V类或劣V类，山东段全线水质总体为V类或劣V类[18]。按照规划目标，沿线水质要在东线通水前全线达到III类标准。据测算，全线COD入河量要在不到10年的时间削减29万t，削减率82%;氨氮入河量削减2.8万t，削减率84%，这在世界治污史上是极其罕见的，主要削减任务在山东。

第三，流域经济快速发展加重了治污的困难性。南水北调东线沿线区域处于工业化和城市化快速推进期，2003—2013年，山东省GDP年均增长率达16.7%。2003年，三次产业结构比例为13.5 ∶50.5 ∶36，产业结构偏重，经济增长方式较为粗放。

2 研究模型

2.1 指标选取与数据来源

环境库茨涅茨曲线指标分为环境和经济指标，经济增长指标采用人均 GDP来描述，因为与总量收入相比较，人均收入更能反映出真实的收入水平对环境质量的影响，而收入变化影响环境质量的需求偏好效应主要体现在个人收入变化方面。工业废水的排放量可以很好地反映区域内工业产业结构和水污染治理水平，COD和氨氮是南水北调东线治污工程需重点控制的指标，因此环境指标选择工业废水排放量、工业COD排放量及工业氨氮排放量[19]。

南水北调山东段是东线治污的难点与重点区域，因此，论文选取山东段为主要研究对象，山东段主要为山东省“两湖一河”（南四湖、东平湖以及沂沭河）流域，包括枣庄、济宁、泰安、莱芜、临沂、菏泽6市。考虑到数据可获取性和跨度性，以2003—2017年为分析的时间维度，山东段的经济与环境数据来源于《2004—2018年山东省统计年鉴》，对南水北调山东段区域的工业废水、COD及氨氮排放量与人均 GDP进行Person相关分析，均在0.01水平上存在显著相关性，说明人均GDP与工业废水、COD及氨氮的排放量拟合较好。

2.2 计量模型

EKC研究中环境质量（污染水平）和经济增长（收入）一般模型的形式如下[20]：

在实际模型构建中，影响收入的其他因素Z项在计算和模拟过程中常忽略不计，国内外学者通常选用的简化模型为：

其中，Y为环境污染指标（分别为2003—2017年枣庄、济宁、泰安、莱芜、临沂、菏泽6市的工业废水、COD及氨氮排放量），X为收入指标（为2003—2017年枣庄、济宁、泰安、莱芜、临沂、菏泽6市的人均GDP）;α为常数; β1、β2、β3、β4为模型系数。Z為除收入之外影响环境的其他因素; ε为误差项。在统计分析软件SPSS 中分别对模型（2）、（3）、（4）进行模拟，并根据曲线的拟合度及参数检验显著性结果选取模型[19]。首先，根据拟合优度统计量（R2）来选择最合适的曲线模型;然后对上述得到的模型进行显著性检验，包括F检验和t检验，其中F检验是检验整个模型的显著性，t检验是检验模型各系数的显著性。若选取的拟合模型的F检验或者存在系数未通过t检验，则选择拟合优度次之的模型进行检验[21]。

3 EKC模拟结果实证分析

3.1 工业废水排放量与经济增长的EKC曲线

对比山东段内枣庄、济宁、泰安、莱芜、临沂、菏泽6市的工业废水排放量与人均GDP的模型拟合结果，三次多项式方程模型的拟合度均优于二次多项式方程和指数模型，因此选择三次多项式进行曲线拟合，如图2（a）所示;山东省及山东段区域内外的工业废水平均排放量与人均GDP的模型拟合也均为三次函数最优，如图2（b）所示，各拟合函数的相关参数如表1所示。

从图2（a）结合表1可以看出，除莱芜市外，其他市的三次函数拟合度系数R2在0.770～0.942之间，P值<0.01，对于环境EKC曲线具有充分的解释意义，曲线均呈现“倒N型”，且均处于“倒N型”的右侧。济宁市的工业废水排放量在2012年达到极大值，泰安市及临沂市在2015年达到最大值，而其他市均在2010年达到最大值，即各市的EKC曲线均出现了较明显的拐点，说明各市的工业废水排放量在经济发展前期随GDP增长而升高，当经济发展到一定阶段，经济的增长反而促进工业废水排放量逐步降低，表明目前各市的水环境和经济发展之间的矛盾已有所缓和。莱芜市的三次函数拟合度系数R2最高，但也仅为0.328，对于环境EKC曲线不具有充分的统计学意义，不能真正说明莱芜市工业废水排放量与人均GDP变动之间的关系，这可能是由于莱芜市人均GDP受除工业之外的其他产业影响较大。从拟合曲线的散点图中可以看出，在2003—2017年间，莱芜市废水排放量明显低于其他市，人均GDP却又高于其他市，2010年在人均GDP为42 392元时，工业废水排放量显著增加，达到最大值2 659万，随着经济的更进一步的发展（2011—2017年），工业废水排放量显著下降，这说明莱芜市在经济发展的同时也注重环境污染的治理，该市水环境破坏和经济发展之间的矛盾已大大缓和。

从图2（b）结合表1可以看出，南水北调山东段区域内的经济水平与工业废水排放量均明显低于区域外，山东省及山东段区域内外的工业废水平均排放量均在2010年达到最大。2003年至2010年间，东线段区域内人均GDP的平均增长率为18.4%，而区域外的平均增长率为15.9%，这说明南水北调东线治污工程并未阻碍沿线区域的经济发展，反而由于治污倒逼机制，促进了经济的发展。

3.2 工业COD排放量与经济增长的EKC曲线

山东段区域6市、山东省及山东段区域内外的工业COD排放量与人均GDP的模型拟合结果如图3所示，各拟合函数的相关参数如表2所示。从图3（a）结合表2可以看出，枣庄市和莱芜市二次函数拟合度系数最高，R2分别为0.854和0.885，P<0.001，对于环境EKC曲线具有充分的解释意义，曲线分别呈现“倒U型”和“U型”，其他市三次多项式模型最优，均呈现“倒N型”。莱芜市的工业COD排放量在2003年最高，其他市均在2004年达到最大值。济宁、泰安和菏泽市的三次函数拟合度系数R2分别为0.807、0.828和0.707，P值均小于0.01，对于环境EKC曲线具有充分的解释意义。临沂市的三次函数拟合度系数R2为0.480，P>0.05，对于环境EKC曲线不具有充分的统计学意义，但从其拟合曲线的散点图可以看出，临沂市工业COD排放的整体趋势是随着人均GDP的增长呈先上升后下降，再上升再下降的“M型”趋势。

从图3（b）结合表2可以看出，南水北调山东段区域内的工业COD排放量显著低于区域外，区域内工业COD排放量与人均GDP的EKC曲线呈现“倒N型”，工业COD排放量在2004年达到最高值，而山东省和区域外均呈现“N型”，工业COD排放量2005年最高，对比可知，区域内的COD排放控制时间早，效果好，这进一步体现了东线治污的成效。

3.3 工业氨氮排放量与经济增长的EKC曲线

山东段区域6市、山东省及山东段区域内外的工业氨氮排放量与人均GDP的模型拟合结果如图4所示，各拟合函数的相关参数如表3所示。从图4（a）结合表3可以看出，各市的工业氨氮排放量与人均GDP的EKC曲线均以三次函数模型最优，除临沂市外，各市的拟合度系数R2在0.558～0.983之间，P<0.05， 对于环境EKC曲线具有充分的解释意义。临沂市的三次函数拟合度系数R2为0.330，P>0.05，对于环境EKC曲线不具有充分的统计学意义。枣庄市的工业氨氮排放量在2003年最高，济宁和莱芜市在2004年达到最大值，其他市的最大值均出现在2015年。整体而言，各市工业氨氮排放的趋势是随着人均GDP的增长呈现波动下降逐步趋于平稳的趋势。

从图4（b）结合表3可以看出，南水北调山东段区域内的工业氨氮排放量显著低于区域外，区域内工业氨氮排放量与人均GDP的EKC曲线呈现“倒N型”，而山东省和区域外分别呈现“U型”和“N型”，区域内外工业氨氮排放量均在2005年达到最高值，随后呈波动下降趋势。

4 南水北调东线山东段治污模式分析

南水北调东线区域内外的EKC曲线特点各异，说明在2003—2017年期间，区域内外的环境与经济发展关系处于不同的阶段。这些不同类型EKC曲线的产生与区域内外的产业结构、环保投资、技术水平和治污模式紧密相关。南水北调东线区域内外水环境与经济发展EKC曲线对比，反映出南水北调东线治污加快提升了区域内水环境质量，治污模式创新使区域内环境与经济发展更加协调，引领东线治污更早跨越了经济发展水平的壁垒，进入区域可持续发展轨道。

山东省历经10余年的治污实践，把节水、治污、生态环境保护与调水工程有机结合，探索出了一条适合南水北调东线工程实际的治污道路，形成了政府主导、市场化运作、鼓励公众参与的利益相关者多元共治模式（Stakeholders multi-governance model）（图5），不仅水质改善明显，生态系统恢复也取得了较好效果。

山东省在南水北调东线治污实践中实行层层签订目标责任书，落实地方行政首长负责制。2003年12月24日，山东省人民政府在济南召开南水北调东线工程山东段治污工作会议，与调水有关的10个市政府（枣庄、济宁、泰安、德州、聊城、济南、菏泽、莱芜、临沂、淄博）签订了《南水北調东线工程山东省水污染防治工作目标责任书》。2004年2月22日，省政府办公厅下发《山东省南水北调东线工程治污工作职责分工的通知》。确定与调水工程水质有关的市政府对本行政区域内治污工作及调水水质负责。3月1日至2日，水利部在北京召开2004年南水北调前期工作会议，部署2004年南水北调前期工作，并与有关单位签订了前期工作目标责任书。山东省将治污责任落实到各市、县和重点污染企业，并将治污成效作为约束性指标，纳入县域经济社会发展考核体系，建立严格的考核奖惩机制，调动了调水沿线各市治污的积极性，促进了治污减排工作的开展，体现了典型的层级治理与属地治理模式。流域管理机构的设立可以有效地协调、整合各地方政府的力量，实现行政体制一体化，防止流域内的地方政府之间互相推卸责任，从而提高流域管理的效率。南水北调东线各种流域机构的设置，体现了流域的整体性，如2003年8月11日，山东省南水北调工程建设管理局正式成立，2004年12月30日，南水北调东线山东干线有限责任公司成立。该类机构在跨界流域污染治理中的部分权利可以凌驾于各级地方政府、部门之上，体现了新型的区域整合及府际合作治污模式，即流域治理模式。

政府部门与营利性企业公私合作（Public-Private-Partnership，PPP）模式具有融资成本低、效率高、风险程度低等优势[22]，可以为东线沿线的污水处理项目融得更多的资金、提高项目的利用效率以及降低运营风险[23]。山东省南水北调东线沿线市县根据“污染者付费、治污者收益”的原则，全面提高了城市污水处理费计收标准（各市、县污水处理费调整至每吨1元以上），解决污水处理厂运行费用和配套管网建设资金问题。另一方面，采取多渠道融集社会资金，如建设-运营-转让（Build-Operate-Transfer，BOT）、移交-经营-移交（Transfer-Operate-Transfer，TOT）和托管运营（Trusteeship）等合资合作方式，加快污水收集管网建设、推进污水处理产业化进程、强化设施运行监管等综合措施，逐步实现了污水处理设施投资主体多元化、运营主体企业化、运行管理市场化，并积极利用国家“以奖促治”“以奖代补”等环保政策，多渠道筹集治污资金，研究制定污染赔偿和生态补偿等奖惩措施，保证了治污环保工作的顺利进行。

市场化治理包括准市场化模式和第三方治理。山东省在南水北调沿线区域采取了准市场化治理模式，建立了排污许可证交易制度，实行谁污染、谁承担，谁污染、谁治理，谁污染、谁补偿。第三方治理模式打破了“谁污染、谁治理”的传统模式，变为“谁污染、谁付费、专业化治理”，拓展了污染者负担原则的内涵，弥补了“三同时”制度的不足，丰富了公众参与原则的内容[24-25]。山东省在东线治污中引入了第三方治理，即通过招投标形式，将污水处理交由私人环保公司，通过政府购买服务的形式，减少处理成本和监管成本，以获取最大的经济利益和社会效益，实现水污染治理运行管理市场化。

此外，山东省完善了公众参与机制，积极发挥东线沿线城市社区、居民委员会、农村村民委员会以及环境保护民间团体等基层组织的作用，加大对环境保护知识和法律知识的宣传和教育，保障了社会公众的环境知情权、参与权和监督权，鼓励公众广泛参与水污染治理。

总体而言，山东省南水北调东线流域污染治理是以属地治理为主，流域治理为辅，政府主导推进，准市场化运作，鼓励公众参与的利益相关者多元共治模式，通过合理的制度安排与有效的政策引导，使污染者“主动”承担起治理（或付费）责任，以最低的成本促使流域水污染负外部性的内化，实现了流域水环境容量资源的优化配置，全面提升了山东省的治污水平，显著加快了山东省整体治污进程，为促进流域社会、经济与环境的可持续发展提供了重要保障。

5 结 论

在南水北调工程的带动和引领下，山东省以此为契机，以南水北调“三先三后”为基本原则，综合运用法律、经济、科技、行政等手段，形成了政府主导、市场化运作、鼓励公众参与的利益相关者多元共治模式，全面调动各方面力量，形成治污合力，在实现水质达标的同时，还实现了经济社会与生态环境同步共赢。

本文分析了东线的治污难点，梳理了东线治污的模式，并基于EKC曲线及相关理论，实证分析了南水北调东线治污对山东段环境与经济的影响。结果表明，沿线区域内6市的工业废水与人均GDP的EKC曲线均呈“倒N”型曲线，枣庄市和莱芜市的工业COD与人均GDP的EKC曲线分别呈“倒U”和“U”型，其他市均呈“倒N”型曲线，临沂市的工业氨氮与人均GDP呈现“N”型，其他市均呈“倒N”型。区域内的三种环境与经济EKC曲线均呈“倒N”型，而区域外均呈现“N”型，区域内的污染物排放量均明显低于区域外，而人均GDP的平均增长率却高于区域外，反映出南水北调东线治污加快提升了区域内水环境质量。山东省在治污实践中形成的政府主导、市场化运作、鼓励公众参与的利益相关者多元共治先进模式，使区域内环境与经济发展更加协调，引领东线治污更早跨越了经济发展水平的壁垒，进入区域可持续发展轨道，可为国内流域同类治污提供经验。

本研究基于EKC曲线理论，分析经济因子与环境因子的相关关系，比较研究南水北调东线段區域经济增长与环境质量的演替轨迹，揭示区域内外水环境与经济的变化特征差异，实证分析了东线治污对经济发展与环境改善的促进作用，具有重要的参考意义。

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（责任编辑：王爱萍）