韓揚文，李亞亞，張 信

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072)

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我國工業(yè)化發(fā)展水平與工業(yè)污染排放關(guān)系分析

韓揚文1，李亞亞2，張 信1

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072)

利用陳佳貴課題組對工業(yè)化階段劃分的方法，重新確定2001～2013年我國工業(yè)化指數(shù)，分析近十幾年我國工業(yè)化發(fā)展水平變化趨勢；再分析工業(yè)污染物排放強(qiáng)度和排放總量與工業(yè)化發(fā)展水平的關(guān)系，以及工業(yè)化發(fā)展水平與工業(yè)污染物排放的耦合規(guī)律，為后續(xù)我國工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)建議。

工業(yè)化指標(biāo)；工業(yè)化發(fā)展階段；工業(yè)化發(fā)展水平；污染排放強(qiáng)度指數(shù)

我國工業(yè)化是人類歷史上人口參與規(guī)模最大的工業(yè)發(fā)展過程，對資源的消費和對環(huán)境的影響更為突出，因而我國工業(yè)發(fā)展所受到的資源和環(huán)境約束比世界上其他國家更為顯著。與所有工業(yè)化國家一樣，我國的環(huán)境問題與工業(yè)化相伴而生。然而，與其他國家工業(yè)化問題不同，我國人口基數(shù)和城市規(guī)模都較大，形成了許多諸如“霧霾”這種“城市病”的區(qū)域性環(huán)境問題，環(huán)境形勢極為嚴(yán)峻。特別是進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，嚴(yán)峻的客觀現(xiàn)實迫切需要我們解決工業(yè)化與環(huán)境問題之間的矛盾與問題。

關(guān)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與污染排放關(guān)系的研究，國內(nèi)外從環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展角度進(jìn)行污染物排放的研究多偏向于研究單一或多種污染物排放狀況與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的關(guān)系，且通常引用環(huán)境庫茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve，EKC)假說進(jìn)行分析。例如，Selden等[1]采用跨國面板數(shù)據(jù)計算得出4種重要空氣污染指標(biāo)與人均GDP呈倒U型關(guān)系，并預(yù)計未來10年全球污染排放量將會持續(xù)快速增長；Hilton等[2]對48個國家20年間汽車尾氣中的鉛排放量與人均GDP之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明兩者呈倒U型關(guān)系；Annicchiarico等[3]采用1960～2003年的歷史數(shù)據(jù)驗證了意大利經(jīng)濟(jì)增長與CO2排放量之間存在EKC關(guān)系；Mao等[4]論證了黃河區(qū)域的農(nóng)業(yè)灌溉帶來的污染與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系存在倒U型曲線關(guān)系。當(dāng)然，也有一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)對于不同發(fā)展階段的國家和區(qū)域而言，環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展并非總是存在倒U型關(guān)系[5-6]。如沈滿洪等[7]與吳玉萍等[8]分別利用浙江省和北京市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境數(shù)據(jù)得出了不同的曲線特征，其中浙江省表現(xiàn)為N型曲線，而北京市則為顯著的倒U型曲線；Galeottia等[9]利用面板數(shù)據(jù)分析得出CO2排放量與人均GDP更傾向于N型關(guān)系；Gani等[10]以生態(tài)經(jīng)濟(jì)角度探索水污染排放的管理模型等。綜上所述，研究大多以EKC曲線為模型進(jìn)行趨勢研究，并沒有通過曲線對各省份進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展階段劃分，也缺少水污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)程度的分析。

工業(yè)化階段是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程的重要階段，對其判斷同工業(yè)化的定義一樣，目前尚沒有形成一個公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。國際上眾多知名學(xué)者對工業(yè)化階段的量化測評研究通常是從工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、就業(yè)結(jié)構(gòu)、人均收入水平、城鎮(zhèn)化率等方面進(jìn)行測度，主要代表人物有霍夫曼的工業(yè)結(jié)構(gòu)四階段理論[11]，西蒙·庫茨涅茨的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)劃分理論[12]，科林·克拉克的“配第-克拉克定理”根據(jù)就業(yè)結(jié)構(gòu)將工業(yè)化分為初期、中期、后期3個階段[13]，錢納里等的人均收入六階段理論[14]，聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段劃分法將工業(yè)分為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)階段、工業(yè)初興階段、工業(yè)加速階段、工業(yè)國階段[15]，以及國內(nèi)比較典型的陳佳貴課題組工業(yè)化水平綜合評價法[16]，這些典型的工業(yè)化階段量化劃分方法得到了國內(nèi)外的普遍認(rèn)可和廣泛采用。

1 研究方法

選取2001～2013年我國工業(yè)污染物排放數(shù)據(jù)、我國環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)和相關(guān)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)，以我國工業(yè)化發(fā)展水平、污染物排放強(qiáng)度和環(huán)境質(zhì)量為研究對象，運用綜合評價法、主成分分析、曲線擬合法等方法，全面系統(tǒng)地研究我國工業(yè)化發(fā)展水平與污染物排放、環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系。

1.1 陳佳貴課題組工業(yè)化水平綜合評價法

陳佳貴工業(yè)化水平綜合評價法是由中國社會科學(xué)研究院經(jīng)濟(jì)學(xué)部課題組提出的，相對而言是目前衡量我國工業(yè)化階段的最具代表性的方法。該方法基于經(jīng)典工業(yè)化理論，選取人均GDP、三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)、制造業(yè)增加值占總商品增加值比重、人口城鎮(zhèn)化率、就業(yè)結(jié)構(gòu)等5個指標(biāo)來衡量我國地區(qū)工業(yè)化進(jìn)程，各個指標(biāo)的階段劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 工業(yè)化不同階段的標(biāo)志值

注：A代表一次產(chǎn)業(yè)；I代表二次產(chǎn)業(yè)；S代表三次產(chǎn)業(yè)。

基于上述指標(biāo)體系和各個工業(yè)化階段的標(biāo)準(zhǔn)值，選擇階段閾值法進(jìn)行指標(biāo)的無量綱化，用加權(quán)合成法來構(gòu)造計算反映一國或者地區(qū)工業(yè)化水平和進(jìn)程的綜合指數(shù)(用層次分析法確定權(quán)重)，根據(jù)工業(yè)化水平綜合指數(shù)劃分相應(yīng)的工業(yè)化階段(表2)。人均GDP、三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)、制造業(yè)增加值占總商品增加值比重、人口城鎮(zhèn)化率、就業(yè)結(jié)構(gòu)權(quán)重分別為0.36、0.22、0.22、0.12、0.08。

表2 工業(yè)化各階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)與表示方法

根據(jù)陳佳貴課題組的研究結(jié)果，2002～2010年我國處于工業(yè)化中期階段。2010年工業(yè)化水平綜合指數(shù)為66，達(dá)到工業(yè)化階段的臨界值，說明2010年我國已結(jié)束了工業(yè)化中期階段，并在2010年之后進(jìn)入工業(yè)化后期階段。

1.2 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的實質(zhì)是對數(shù)據(jù)指標(biāo)直接進(jìn)行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除因數(shù)據(jù)指標(biāo)的量綱差異而對評價結(jié)果造成的外在影響。采用z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法，標(biāo)準(zhǔn)化以后指標(biāo)變量的范圍為-1～1，其形式如下：

式中，X、Y分別為原始數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)；μ、σ分別為2001～2013年全國相同指標(biāo)的均值和方差。

1.3 主成分分析

1.3.1 主成分確定。利用SPSS軟件對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)Xi進(jìn)行主成分分析，得到工業(yè)化水平評價指標(biāo)相關(guān)矩陣的特征值以及主成分的載荷矩陣。前兩個主成分Y1和Y2的累積方差貢獻(xiàn)率，很好地保留了原來指標(biāo)的信息，可以用這兩個主成分代替原來的5個指標(biāo)。根據(jù)兩個主成分的載荷矩陣，計算出各指標(biāo)在兩個主成分線性組合中的系數(shù)，并得出評價指標(biāo)與兩個主成分之間的線性組合：

Y1=a1*X1+a2*X2+a3*X3+a4*X4+a5*X5

Y2=b1*X1+b2*X2+b3*X3+b4*X4+b5*X5

1.3.2 權(quán)重計算。根據(jù)公式，由各指標(biāo)Xi在兩個主成分中的系數(shù)ai和bi以及兩個主成分的方差貢獻(xiàn)率d1、d2，得出主成分綜合得分模型的系數(shù)ki，之后進(jìn)行系數(shù)歸一化得到各指標(biāo)的權(quán)重wi。ki計算公式為：

1.3.3 構(gòu)造綜合評價模型。工業(yè)化水平綜合指數(shù)I計算公式為：

根據(jù)以上公式，計算得出2001～2013年我國工業(yè)化水平綜合指數(shù)。

1.4 污染物排放強(qiáng)度計算

設(shè)定全國工業(yè)大氣和水污染排放指標(biāo)的污染物排放強(qiáng)度[17]計算公式如下：

式中,Iidui，t為t年工業(yè)i類污染物(i為SO2、NOx、煙粉塵、COD、固廢)的排放強(qiáng)度；Eidui，t為 t年工業(yè)i類污染物排放量；IAVt為t年工業(yè)增加值?？紤]到數(shù)據(jù)的可獲取性和連續(xù)性，選取2001～2013年相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。同時，為消除不同年份價格變動帶來的影響，在計算過程中工業(yè)增加值水平均換算為以2001年為基期的數(shù)值。

1.5 工業(yè)污染排放總量指數(shù)計算

為了方便分析工業(yè)化多種污染物排放綜合情況，設(shè)定工業(yè)化污染排放總量指數(shù)EIidu，計算公式為：

EIidu=1/5EIDSO2+1/5EID煙粉塵+1/5EIDCOD+1/5EIDNH3-N+1/5EID固廢

式中，EIDSO2、EID煙粉塵、EIDCOD、EIDNH3-N、EID固廢分別表示工業(yè)SO2、NOx、煙粉塵、COD、NH3-N排放量；1/5表示相應(yīng)權(quán)重。

1.6 污染排放強(qiáng)度綜合指數(shù)計算

根據(jù)污染物排放強(qiáng)度指數(shù)，設(shè)定工業(yè)化污染物排放綜合強(qiáng)度指數(shù)Iidu，計算公式為：

式中，IiduSO2、Iidu煙粉塵、IiduCOD、IiduNH3-N、Iidu固廢分別表示工業(yè)SO2、NOx、煙粉塵、COD、NH3-N排放強(qiáng)度指數(shù)；1/5表示相應(yīng)權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國工業(yè)化發(fā)展水平變化趨勢

為便于分析我國工業(yè)化水平發(fā)展趨勢，在陳佳貴課題組提出的工業(yè)化指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)用第二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(即非農(nóng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重)、第三產(chǎn)業(yè)與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之比代替，就業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)以第二三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)比重(即非農(nóng)產(chǎn)業(yè)就業(yè)比重)表示?？傮w上，2001～2013年我國工業(yè)化水平不斷提高，多數(shù)指標(biāo)均處于不斷上升的趨勢，僅制造業(yè)增加值占總商品增加值比重在近幾年出現(xiàn)小幅度的下降(表3)。

表3 2001～2013年我國工業(yè)化相關(guān)指標(biāo)[18]

陳佳貴評價法采用階段閾值法對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，能更好地評判工業(yè)化階段，但是會影響各指標(biāo)的整體趨勢變化。因此，在綜合前述方法的基礎(chǔ)上，采用工業(yè)化最終實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)(即進(jìn)入后工業(yè)化階段的標(biāo)準(zhǔn))對各指標(biāo)進(jìn)行無量綱化，以各指標(biāo)數(shù)據(jù)除以工業(yè)化實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值并轉(zhuǎn)化為百分?jǐn)?shù)得出。人均GDP、三產(chǎn)產(chǎn)值比二產(chǎn)產(chǎn)值、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、制造業(yè)增加值占總商品增加值比重、人口城鎮(zhèn)化率、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)就業(yè)比重的實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)分別為60 000元/人、1、90%、60%、75%、90%。三產(chǎn)產(chǎn)值比二產(chǎn)產(chǎn)值、非農(nóng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重均反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平，兩者經(jīng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化之后取相同權(quán)重得到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平得分。2001～2013年我國工業(yè)化發(fā)展水平的各項基礎(chǔ)指標(biāo)得分見表4。

表4 2001～2013年我國工業(yè)化發(fā)展水平各項基礎(chǔ)指標(biāo)得分

各項指標(biāo)權(quán)重的確定采用主客觀相結(jié)合的方法，首先采取主成分分析法得出各項指標(biāo)的權(quán)重，之后結(jié)合陳佳貴評價法中經(jīng)層次分析法得出的權(quán)重進(jìn)行修正，即兩者取平均，從而得出最終權(quán)重(表5)。

根據(jù)各項指標(biāo)得分和權(quán)重，經(jīng)線性加權(quán)之后，得出2001～2013年我國工業(yè)化發(fā)展水平綜合得分。根據(jù)2001～2013年工業(yè)化發(fā)展水平得分，可以大致得出分值在50～75范圍內(nèi)為工業(yè)化中期階段，75～100之間為工業(yè)化后期階段。從工業(yè)化發(fā)展水平變化趨勢來看(圖1)，2001～2005年我國工業(yè)化發(fā)展水平增長相對較慢，年均增長速度約為2.3%；2005～2013年工業(yè)化發(fā)展水平增長較快，年均增長率約為3.7%。

表5 工業(yè)化發(fā)展水平各項指標(biāo)權(quán)重

2.2 我國工業(yè)污染排放水平變化趨勢

造成環(huán)境污染、降低環(huán)境質(zhì)量的最重要因素是指最終排入環(huán)境的污染物排放量，其量的大小能相對較好地反映環(huán)境污染水平。因此，選取工業(yè)COD排放量、工業(yè)氨氮排放量、工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)煙(粉)塵排放量以及工業(yè)固體廢棄物排放量5類指標(biāo)，來分析工業(yè)污染的綜合排放水平，分別從污染物排放總量和排放強(qiáng)度兩方面進(jìn)行衡量。由圖2可知，就全國整體而言，2001～2013年，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，工業(yè)化水平的不斷提高，工業(yè)污染排放總量和排放強(qiáng)度的綜合水平總體上均呈降低趨勢，其中排放強(qiáng)度降低趨勢顯著，而排放總量在“十五”期間先降低后上升，工業(yè)污染排放狀況存在波動性，在2005年之后才出現(xiàn)較為穩(wěn)定的降低態(tài)勢?？傮w上，2001～2013年，即我國的工業(yè)化中后期階段，隨著工業(yè)化水平的迅速提高，工業(yè)污染排放水平不斷降低。另外，工業(yè)污染排放總量除受工業(yè)化水平影響之外，還受到國家階段性的環(huán)境保護(hù)控制政策影響，特別是“十一五”期間，國家開始實行主要污染物總量控制目標(biāo)之后，工業(yè)化污染排放總量水平得到大幅度的下降。

2.3 工業(yè)化發(fā)展與污染物排放關(guān)系分析

相關(guān)性分析表明，工業(yè)化發(fā)展水平與工業(yè)污染排放總量的相關(guān)系數(shù)為-0.922，與工業(yè)污染排放強(qiáng)度的相關(guān)系數(shù)為-0.925，均在0.01水平下顯著負(fù)相關(guān)。相比排放總量，排放強(qiáng)度與工業(yè)化發(fā)展水平之間存在更為顯著的負(fù)相關(guān)性。工業(yè)化發(fā)展水平主要由結(jié)構(gòu)化指標(biāo)構(gòu)建，而排放強(qiáng)度指標(biāo)消除了工業(yè)發(fā)展規(guī)模的影響，從而能更好地反映與工業(yè)化發(fā)展水平的相互關(guān)系。近十幾年來，我國工業(yè)化發(fā)展水平與污染物排放之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展水平的提高，污染物排放總量有所下降，這與庫茲涅茨曲線中工業(yè)化發(fā)展到中后期時環(huán)境污染的程度逐漸減緩是相符合的。也說明，當(dāng)工業(yè)化發(fā)展到一定水平，各方面技術(shù)、設(shè)備、工藝以及環(huán)保措施的逐漸完善都會成為資源節(jié)約、循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境的有益手段。

為更好地分析工業(yè)化發(fā)展水平與工業(yè)污染排放水平之間的耦合關(guān)系，以工業(yè)化發(fā)展水平為橫坐標(biāo)，以工業(yè)污染排放強(qiáng)度水平為縱坐標(biāo)進(jìn)行擬合分析。由圖3可知，2001～2013年，隨著我國工業(yè)化發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)污染排放強(qiáng)度逐漸降低，呈冪指數(shù)衰減。根據(jù)降低速度，曲線可分為兩個階段，前一階段隨著工業(yè)化水平快速上升，工業(yè)污染排放強(qiáng)度水平快速降低，后一階段降低速度趨于緩慢，這也說明隨著工業(yè)化發(fā)展水平的不斷提高，污染物排放強(qiáng)度的削減潛力逐漸減小，削減難度將逐漸增大。從工業(yè)化發(fā)展階段來看，當(dāng)工業(yè)化發(fā)展水平處于50～75之間即工業(yè)化中期階段時，工業(yè)污染排放強(qiáng)度降低速度較快，而進(jìn)入工業(yè)化后期階段時，工業(yè)污染排放強(qiáng)度降低速度減慢?，F(xiàn)今我國已大體上邁入工業(yè)化后期階段，工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，工業(yè)污染排放削減潛力明顯降低，總體上未來污染物總量的控制應(yīng)當(dāng)更加注重加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)優(yōu)化、提高資源利用效率和清潔生產(chǎn)技術(shù)水平。另外，由于我國地區(qū)工業(yè)化發(fā)展水平存在顯著差異，相對而言欠發(fā)達(dá)地區(qū)工業(yè)污染排放削減有更大的潛力，應(yīng)是國家工業(yè)污染防控的重點對象。根據(jù)工業(yè)化發(fā)展水平與工業(yè)污染排放強(qiáng)度的曲線擬合關(guān)系，在一定的工業(yè)化發(fā)展水平下，隨著工業(yè)化發(fā)展水平的提高，污染排放水平將不斷下降。說明伴隨著工業(yè)化發(fā)展而出現(xiàn)的環(huán)境污染問題，其主要原因并不在于工業(yè)化發(fā)展本身，而在于粗放型的工業(yè)化經(jīng)濟(jì)增長方式，要解決環(huán)境污染問題，必須大力推進(jìn)工業(yè)化，通過轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式降低能耗和污染排放。隨著工業(yè)化發(fā)展水平的提高，污染排放水平下降趨勢減緩，這反映出工業(yè)化進(jìn)程達(dá)到一定高度時，經(jīng)濟(jì)增長方式得到轉(zhuǎn)變，在現(xiàn)有技術(shù)水平、環(huán)境制度體系的限制下，污染排放水平將相對穩(wěn)定。在這種條件下，要實現(xiàn)污染排放水平的顯著降低，就需要尋求新的解決途徑，更新環(huán)境保護(hù)理念和戰(zhàn)略措施。

3 結(jié)語

工業(yè)化發(fā)展引發(fā)的環(huán)境污染問題是發(fā)展中的問題，只能在不斷發(fā)展中解決。我國是一個擁有13億人口的發(fā)展中國家，發(fā)展才是硬道理，決不能因噎廢食，因為沒有發(fā)展的環(huán)境保護(hù)是沒有意義的。我們必須正確處理好工業(yè)化發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，將兩者有機(jī)結(jié)合，積極采取有效的措施降低工業(yè)化發(fā)展給環(huán)境帶來的負(fù)面影響，使污染排放水平逐步降至生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)可承載的范圍之內(nèi)，從而實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量的根本轉(zhuǎn)變。

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Analysis on Relationship between the Level of Industrialization Development and Industrial Pollution Emissions in China

HAN Yang-wen1, LI Ya-ya2, ZHANG Xin1

(1. College of Civil Engineering and Environmental Engineering, University of Science & Technology Beijing, Beijing 100083; 2. School of Environmental Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072)

By using the method of Chen Jiagui group to determine the industrialization stage of 2001-2013, the variation trend of China’s industrialization development level was studied, and then the relationship between industrial pollution emission intensity, total amount and the level of industrialization was analyzed, as well as the coupling law between industraliztaion level and pollution emission, which will provide guidance for the sustainable development of industralization in China.

Industrialization index; Industrialization development stage; Level of industrialization; Pollution emission intensity

國家環(huán)保部“十三五”規(guī)劃對外委托課題(課題一)，《我國經(jīng)濟(jì)形勢發(fā)展和國際地緣政治格局變化對我國資源能源消耗、環(huán)境問題聯(lián)動分析》。

韓揚文(1990-)，女，山西長治人，碩士研究生，研究方向：環(huán)境影響評價與環(huán)境規(guī)劃。

2015-11-13

S 181.3

A

0517-6611(2015)35-108-04