劉 藝，張鄭賢，張鋒賢，劉 波，周紹維

（1.濟(jì)南大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院/山東省地下水?dāng)?shù)值模擬與污染控制工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250022；2.武漢大學(xué) 水利水電學(xué)院，湖北 武漢 430072；3.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230026；4.河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056000；5.廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523000）

1 研究背景

山東省是中國東部重要的沿海省份，是中國經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的省份之一，國內(nèi)生產(chǎn)總值穩(wěn)居全國第三。作為南水北調(diào)工程?hào)|線的主要沿線省份，其流域內(nèi)的湖泊水系是南水北調(diào)工程重要的調(diào)蓄通道，水環(huán)境質(zhì)量對(duì)山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至整個(gè)南水北調(diào)東線工程調(diào)水水質(zhì)都有較大影響［1-3］。近三十年來，山東省經(jīng)濟(jì)水平與城市化進(jìn)程發(fā)展迅速，GDP 總量連年攀升，流域工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人民生活水平不斷提高，隨著流域工業(yè)、生活用水量的不斷增加，污水排放量與日俱增，特別是工業(yè)、生活污水的不達(dá)標(biāo)排放給流域水生態(tài)安全帶來嚴(yán)重威脅。目前，山東省流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水環(huán)境污染的矛盾依然存在，為實(shí)現(xiàn)山東省流域水環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，采取有效的管控措施尤為重要。

良好的水環(huán)境為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供動(dòng)力支持，可以推動(dòng)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展；此外，經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展為構(gòu)建和諧的水環(huán)境體系提供物質(zhì)條件［4］。張愛靜等［5］分別采用傳統(tǒng)和改進(jìn)的EKC 曲線研究了2003—2012 年間渾太河流域水環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展間的關(guān)系，并指出區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及污染物排放狀況的影響。Zhang 等［6］基于環(huán)境動(dòng)態(tài)EKC 理論，選取1990—2014 年間中國的流域水環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究了廢水中COD 和氨氮與人均GDP 的關(guān)系。譚炳卿等［7］根據(jù)淮河流域水環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r對(duì)流域水污染防治進(jìn)行分析，并深入探討了水污染治理和水資源保護(hù)的措施。韋亞南等［8］對(duì)山東省污染減排新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前后主要污染物排放量和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行分析，以此為依據(jù)，全面評(píng)價(jià)流域內(nèi)主要污染物排放水平，并提出調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的建議。陳延斌等［9］以經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染水平計(jì)量模型-環(huán)境庫茲涅茨曲線為理論基礎(chǔ)，選取山東省1981 年以來的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境數(shù)據(jù)，建立經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染水平的計(jì)量模型，并得出結(jié)論：山東省EKC 曲線特征與工業(yè)結(jié)構(gòu)變化、環(huán)境保護(hù)投資、環(huán)境政策取向有顯著關(guān)系。何云等［10］對(duì)山東省農(nóng)村水污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡釋，論述了造成農(nóng)村水污染的原因及水污染治理方面存在的主要問題，并提出山東省農(nóng)村水污染治理的對(duì)策。然而，以往的研究較少涉及山東省生活、工業(yè)污染物與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間關(guān)系，且在用水量指標(biāo)及用水與排污關(guān)系方面也缺乏定量研究。

本文在已有研究的基礎(chǔ)上，以山東省的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)人均GDP和廢水排放量、COD、氨氮入河量等水環(huán)境重點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)為研究對(duì)象，利用2003—2017 年山東省的水環(huán)境指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)5種擬合優(yōu)度指標(biāo)的深入比選，確定指標(biāo)間的最優(yōu)EKC 模型。進(jìn)而利用最優(yōu)模型繪制污染指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的EKC曲線，以客觀描述山東省水環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)關(guān)系，并對(duì)水環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析，綜合評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水環(huán)境污染的影響深度，為山東省流域水環(huán)境治理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的調(diào)整提供依據(jù)。此外，論文對(duì)用水與污染物排放之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，并計(jì)算相關(guān)指標(biāo)間的彈性系數(shù)，進(jìn)而評(píng)價(jià)山東省廢水排放的控制效果和污染物的治理效果。以期為山東省的水環(huán)境保護(hù)及入河污染物控制提供依據(jù)。

2 研究方法簡(jiǎn)介

2.1 環(huán)境庫茲涅茲曲線動(dòng)態(tài)EKC理論由Simon Kuznets于1971年首次提出，用來揭示人均收入與分配公平程度之間關(guān)系的學(xué)說［11］，此后，該理論被拓展到環(huán)境質(zhì)量與人均收入領(lǐng)域，即當(dāng)一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低時(shí)，環(huán)境污染的程度相對(duì)較輕，但隨著人均收入的增加，環(huán)境污染程度由低趨高，環(huán)境惡化狀況隨經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而加??；當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到一定水平后，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，到達(dá)某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，人均收入進(jìn)一步增加，環(huán)境污染又由高趨低，環(huán)境質(zhì)量逐漸得到改善，這種現(xiàn)象被稱為環(huán)境庫茲涅茨曲線［12］。

動(dòng)態(tài)EKC計(jì)量模型主要分為兩大類：一類是基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析的模型，另一類是基于面板數(shù)據(jù)分析的模型［13］，為形象的繪制經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境污染之間的EKC曲線，論文采用基于時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)EKC計(jì)量模型研究山東省流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與典型水環(huán)境指標(biāo)的耦合關(guān)聯(lián)機(jī)制。水環(huán)境-經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)EKC計(jì)量模型公式如下：

一次型：

二次型：

三次型：

式中：y為環(huán)境壓力；x是該國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出；a為常數(shù)項(xiàng)；b1、b2、b3分別為模型的系數(shù)項(xiàng)；e為模型隨機(jī)誤差。

方程（1）表示x和y之間存在上升或下降的線性關(guān)系。方程（2）表示x和y之間是一個(gè)“U”型或者倒“U”型的二次函數(shù)關(guān)系。當(dāng)b1＞0，b2＜0時(shí)，為倒“U”型曲線。當(dāng)b1＜0，b2＞0時(shí)，為“U”型曲線。通過對(duì)方程（2）求導(dǎo)，可得出此時(shí)曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)為：

方程（3）表示x和y之間是一個(gè)“N”型或倒“N”型的三次函數(shù)關(guān)系。當(dāng)b1＜0，b2＞0，b3＜0時(shí)，為倒“N”型曲線。當(dāng)b1＞0，b2＜0，b3＞0 時(shí)，為“N”型曲線。這兩種情況均可能出現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，計(jì)算公式為：

一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)情況：

兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)情況：

2.2 彈性系數(shù)法彈性系數(shù)是用來衡量?jī)蓚€(gè)變量相對(duì)變化率的比例系數(shù)，在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，彈性系數(shù)則是一定時(shí)期內(nèi)相互聯(lián)系的兩個(gè)指標(biāo)增長(zhǎng)速率的比率，它是描述一個(gè)變量的增長(zhǎng)幅度對(duì)另一個(gè)變量增長(zhǎng)幅度的依存關(guān)系［14］。論文將彈性系數(shù)理論應(yīng)用于分析污水排放量的控制效果及廢水中COD、氨氮的治理效果。具體公式為：

式中：EW為工業(yè)（生活）廢水排放量與用水量之間的彈性系數(shù)，Wet和Wet-1分別為第t年和第t-1年的工業(yè)（生活）廢水排放量，Wut和Wut-1為第t年和第t-1年的工業(yè)（生活）用水量。

式中：EC為工業(yè)（生活）COD排放量與廢水排放量之間的彈性系數(shù)，Cet和Cet-1分別為第t年和第t-1年的工業(yè)（生活）COD排放量，Wet和Wet-1為第t年和第t-1年的工業(yè)（生活）廢水排放量。

式中：EN為工業(yè)（生活）氨氮排放量與廢水排放量之間的彈性系數(shù)，Net和Net-1分別為第t年和第t-1年的工業(yè)（生活）氨氮排放量，Wet和Wet-1為第t年和第t-1年的工業(yè)（生活）廢水排放量。

當(dāng) |E|＞1 時(shí)，表明兩個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象間具有高彈性；|E|=1 時(shí)表明評(píng)價(jià)對(duì)象間為等效彈性；|E|＜1時(shí)為低彈性；|E|=0 時(shí)為完全無彈性；|E|→∞時(shí)為完全有彈性。

3 建立水環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系模型

3.1 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)分析人均GDP是衡量一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況的重要指標(biāo)，反映一個(gè)國家或地區(qū)不同年度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r［15］。工業(yè)、生活污染物排放是山東省流域水環(huán)境質(zhì)量的重要影響因素。鑒于此，選取了2003—2017年山東省工業(yè)、生活廢水排放量及COD、氨氮入河量等水質(zhì)重點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)作為污染物指標(biāo)，人均GDP作為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，建立EKC模型，對(duì)流域水環(huán)境現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。2003—2017年山東省人均GDP與水環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)的時(shí)序圖見圖1。

由圖1 可知，2003—2017 年山東省的人均GDP 總體呈上升趨勢(shì)，人均GDP 數(shù)值增高意味著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)趨好；工業(yè)COD 及工業(yè)氨氮量下降明顯，工業(yè)廢水小幅增長(zhǎng)，2012 年之后逐漸降低。生活廢水、生活COD 及生活氨氮量略有增加，2012 年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，生活廢水、生活COD 及生活氨氮量增長(zhǎng)迅猛，成為山東省流域水環(huán)境污染的主要來源之一。在2012 年之后，生活廢水排放量漲幅較為明顯，主要原因可能是：城市化進(jìn)程加快，城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，城鎮(zhèn)人口數(shù)量不斷增加，用水量也隨之增加，而城鎮(zhèn)的廢水排放量要遠(yuǎn)大于農(nóng)村廢水排放量［16］。由于生活廢水排放量基數(shù)的增長(zhǎng)，使得氨氮和COD 的入河量也隨之增加，造成流域內(nèi)生活COD、氨氮的排放量明顯高于工業(yè)。此外，工業(yè)COD、氨氮的入河量整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明流域內(nèi)對(duì)于工業(yè)COD、氨氮排放的監(jiān)管成效顯著。

3.2 模型建立選取山東省2003—2017 年的水環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，建立動(dòng)態(tài)計(jì)量模型，通過對(duì)5種擬合優(yōu)度指標(biāo)的深入比選，確定最優(yōu)模型。在此基礎(chǔ)上繪制EKC 曲線對(duì)流域內(nèi)的污染物排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行協(xié)調(diào)性分析。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)—污染物排放量之間的最優(yōu)模型選取見表1和表2。

圖1 2003—2017年山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與污染物排放時(shí)序圖

表1 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和工業(yè)污染物排放量之間EKC模型的擬合優(yōu)度指標(biāo)

表2 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和生活污染物排放量之間EKC模型的擬合優(yōu)度指標(biāo)

三種時(shí)間序列EKC模型的顯著性計(jì)算結(jié)果均小于0.05，表明所建模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。依次比較R2、調(diào)整R2、F值和標(biāo)準(zhǔn)誤差的數(shù)值，選擇擬合效果最優(yōu)的模型。通過5種擬合優(yōu)度指標(biāo)的深入比選，結(jié)果表明：工業(yè)COD入河量與人均GDP的一次模型為最優(yōu)模型；工業(yè)氨氮、生活氨氮入河量及工業(yè)廢水、生活廢水排放量與人均GDP的二次模型為最優(yōu)模型，生活COD與人均GDP三次模型為最優(yōu)模型。最優(yōu)模型的函數(shù)表達(dá)式如下：

4 模擬結(jié)果分析

4.1 基于EKC 曲線的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與污染物排放的協(xié)調(diào)性分析2003—2017年間，流域內(nèi)工業(yè)廢水排放量增加了78 825 萬t，年漲幅為73.9%；生活廢水排放量增加了240 358 萬t，漲幅為221%；工業(yè)COD排放量減少了291 164.6 t，降幅為70%，工業(yè)氨氮減少了21 600.2 t，降幅為77.4%；生活COD排放量減少了22 507 t，降幅為5.08%；生活氨氮排放量增加了24 825 t，漲幅為54%（圖1）。以上分析表明，在近15年中，流域廢水排放量漲幅最大，數(shù)值分別為73.9%和221%，且仍存在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，由此可見，生活廢水排放量的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)大于工業(yè)廢水，生活廢水已對(duì)流域水環(huán)境質(zhì)量造成潛在威脅。

為了進(jìn)一步探索人均GDP 與水污染指標(biāo)之間的耦合關(guān)聯(lián)機(jī)制及主要驅(qū)動(dòng)力，利用最優(yōu)模型繪制動(dòng)態(tài)EKC 曲線對(duì)流域內(nèi)的污染物排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)性分析。由圖2（a）可知，2003—2017 年間，工業(yè)廢水排放量與人均GDP 的動(dòng)態(tài)EKC 曲線為標(biāo)準(zhǔn)的倒“U”型，在人均收入較低時(shí)，工業(yè)廢水排放量也較低，但隨著人均收入的增加，工業(yè)廢水排放量由低變高，污水排放量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而加劇，當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度后，人均收入到達(dá)某一臨界點(diǎn)時(shí)（人均GDP 值為51 529 元），隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)廢水排放量又由高趨低，2012—2017 年間降幅約為10.5%（圖1）。表明在臨界點(diǎn)之后，工業(yè)廢水排放量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系逐漸趨于協(xié)調(diào)，就EKC曲線走勢(shì)來看，未來工業(yè)廢水排放量EKC 曲線仍將保持下降趨勢(shì)。工業(yè)COD 的EKC 曲線呈現(xiàn)出線性下降態(tài)勢(shì)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展下降趨勢(shì)仍將持續(xù)（圖2（c））。工業(yè)氨氮與人均GDP的擬合曲線為“U”型曲線的左側(cè)部分，目前尚未達(dá)到谷值點(diǎn)，預(yù)計(jì)未來短時(shí)期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)（圖2（e））。分析其原因：一方面，山東省近年來對(duì)工業(yè)結(jié)構(gòu)布局的優(yōu)化調(diào)整效果顯著，經(jīng)調(diào)整目前第一產(chǎn)業(yè)占比明顯下降，第三產(chǎn)業(yè)占工業(yè)總產(chǎn)值的比重持續(xù)上漲，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已基本完成“一二三”向“二三一”的轉(zhuǎn)變［17］。另一方面，為保障南水北調(diào)東線工程輸水水質(zhì)，流域內(nèi)的水質(zhì)必須達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，山東省對(duì)污染強(qiáng)度大的工業(yè)企業(yè)進(jìn)行了集中整改，提出嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的污水排放規(guī)定［18］。在這個(gè)階段經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)能夠帶來山東省流域水環(huán)境質(zhì)量的提升，表明山東省工業(yè)增長(zhǎng)與水環(huán)境質(zhì)量之間逐漸趨于協(xié)調(diào)發(fā)展。

2003—2017 年生活廢水排放量EKC 曲線為“U”型曲線的右側(cè)部分，生活廢水排放量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)（圖2（b））。自2012 年以來，生活廢水排放量增長(zhǎng)率高達(dá)73%，究其原因，主要是快速的城市化進(jìn)程和短期急劇增加的城市人口，使得山東省生活廢水排放量逐年攀升，難以實(shí)現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。結(jié)合EKC 曲線的走勢(shì)預(yù)測(cè)，未來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活廢水排放量將持續(xù)增加。生活COD 排放量前期處于持續(xù)下降狀態(tài)，于2012—2013 年間跌入谷值（人均GDP 值為52168 元），此后，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展COD 排放量呈現(xiàn)出增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2014—2017 年間漲幅約為25.6%（圖2（d））。生活氨氮排放量EKC 曲線為不斷上升的二次曲線（圖2（f）），根據(jù)曲線走勢(shì)可以看出隨著流域經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，氨氮排放量仍將增加，目前仍未實(shí)現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。綜上可知，隨著山東省經(jīng)濟(jì)水平的提高，生活廢水及廢水中的氨氮和COD 排放量也在逐年攀升。究其原因，近年來隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)及城鎮(zhèn)人口基數(shù)的增加，大量的生活污染物排入水體［19］，加之居民環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，隨意排放未經(jīng)處理的生活污水，造成生活廢水污染加劇。生活廢水的大量排放已對(duì)山東省流域水環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成潛在威脅，同時(shí)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將受到一定程度的影響。為實(shí)現(xiàn)區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，采取有效的管控措施緩解污染進(jìn)程尤為重要。

圖2 山東省污染物排放量與人均GDP的擬合曲線

4.2 基于彈性系數(shù)理論的污染物治理效果分析為了摸清近年來山東省對(duì)工業(yè)、生活廢水排放量的控制效果以及廢水中污染物的治理效果，論文采用彈性系數(shù)法對(duì)近五年間山東省的用水量（新水）與排污量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行分析，由圖3可知，2013—2017年間工業(yè)廢水的彈性系數(shù)均小于1（標(biāo)準(zhǔn)線），表明整體而言工業(yè)廢水排放的增長(zhǎng)速率要小于工業(yè)用水的增長(zhǎng)速率；而生活廢水的彈性系數(shù)均大于1，說明生活廢水排放量的增長(zhǎng)速率并未得到很好的控制，仍然大于生活用水量的增長(zhǎng)速率。此外，工業(yè)廢水的彈性系數(shù)在2016—2017年間降幅明顯，主要是2016年開始進(jìn)入“十三五”時(shí)期，山東省加大了對(duì)工業(yè)廢水排放的監(jiān)管力度，使得工業(yè)廢水排放量的增長(zhǎng)率出現(xiàn)了顯著下降趨勢(shì)。對(duì)于生活廢水而言，彈性系數(shù)在2015—2017年間雖有下降趨勢(shì)，但現(xiàn)狀條件下排污量的增長(zhǎng)速率仍大于用水量的增長(zhǎng)速率，且每年的生活廢水彈性系數(shù)均大于工業(yè)廢水彈性系數(shù)。綜上可知，山東省目前對(duì)于工業(yè)廢水排放量的控制已取得較好的效果。生活廢水排放量整體有所改善，但增長(zhǎng)速率仍然較高，對(duì)生活廢水排放的控制仍需進(jìn)一步提高。

圖3 工業(yè)（生活）廢水排放量與用水量之間的彈性系數(shù)

圖4 工業(yè)（生活）COD排放量與廢水排放量之間的彈性系數(shù)

圖5 工業(yè)（生活）氨氮排放量與廢水排放量之間的彈性系數(shù)

由圖4 可知，2013—2015 年間工業(yè)COD 的彈性系數(shù)均大于1，在2016—2017 年間彈性系數(shù)出現(xiàn)較為明顯的下降趨勢(shì)，且工業(yè)COD的增長(zhǎng)速率出現(xiàn)了負(fù)值。在近5年中，整體來看工業(yè)COD的治理效果顯著，尤其在進(jìn)入“十三五”后，隨著工業(yè)廢水排放量增長(zhǎng)速率的降低，工業(yè)COD增長(zhǎng)速率大幅下降。生活COD的彈性系數(shù)表現(xiàn)出明顯的波動(dòng)，但整體數(shù)值有所降低。2015—2017年間的彈性系數(shù)均小于1，表明生活COD的增長(zhǎng)速率小于生活廢水排放量的增長(zhǎng)速率，由此可見生活COD在近3年中得到了較為穩(wěn)定的治理，效果較好。

根據(jù)圖5氨氮排放量的彈性系數(shù)可知，2013—2017年間生活氨氮的彈性系數(shù)均小于1，表明生活氨氮排放量的增長(zhǎng)速率小于生活廢水排放量的增長(zhǎng)速率，整體治理效果較好。在2013—2015年間工業(yè)氨氮的彈性系數(shù)均大于1，表明此期間工業(yè)氨氮排放的增長(zhǎng)速率并未得到較好的控制，治理效果不佳，2016年后治理效果明顯改善，2016和2017年均出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)的情況。由此可見，山東省在近5年內(nèi)生活氨氮治理較為穩(wěn)定，效果較好；工業(yè)氨氮在“十三五”后治理效果得到了大幅提升。

綜上分析可知，工業(yè)廢水排放量的增長(zhǎng)速率已得到較好的控制，生活廢水排放量增長(zhǎng)速率雖有所降低，但目前仍然大于生活用水的增長(zhǎng)率，控制效果有待進(jìn)一步提高。生活氨氮和COD的治理效果較好，現(xiàn)狀情況下彈性系數(shù)均小于1，即其增長(zhǎng)速率已小于生活廢水排放量的增長(zhǎng)速率，但由于生活廢水排放量的基數(shù)在增加，因此，生活氨氮和COD的排放量仍在小幅上漲。進(jìn)入“十三五”后，工業(yè)氨氮和COD的治理效果較為顯著，近2年內(nèi)彈性系數(shù)持續(xù)出現(xiàn)負(fù)值，表明工業(yè)氨氮和COD的增長(zhǎng)速率已出現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，治理效果較好。

4.3 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水污染治理協(xié)調(diào)發(fā)展建議對(duì)于山東省今后發(fā)展而言，應(yīng)著力維持工業(yè)污染物與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好關(guān)系，并重點(diǎn)關(guān)注生活污染物與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的不協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，發(fā)揮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生活污染物治理的促進(jìn)作用。政府應(yīng)加大對(duì)生活污染物治理的力度，投入更多的資金修建城市生活污水處理廠，優(yōu)化污水處理設(shè)備和工藝，提高再生水的利用率。此外，在目前的形勢(shì)下，可強(qiáng)化節(jié)水措施以降低用水量實(shí)現(xiàn)對(duì)生活污水排放量的控制，例如，可在城市實(shí)行階梯水價(jià)制度，加強(qiáng)計(jì)劃用水與定額管理；宣傳節(jié)水知識(shí)，鼓勵(lì)居民使用節(jié)水器具；加強(qiáng)節(jié)水管理信息系統(tǒng)建設(shè)，把節(jié)水目標(biāo)任務(wù)完成情況納入到政府業(yè)績(jī)考核中等措施。以期實(shí)現(xiàn)對(duì)生活廢水排放量的有效控制，進(jìn)而促進(jìn)山東省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生活廢水排放之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

5 結(jié)論

依據(jù)山東省2003—2017年的水環(huán)境指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)5種擬合優(yōu)度指標(biāo)的深入比選，確定出人均GDP與污染物排放量的最優(yōu)EKC模型，進(jìn)而繪制了污染指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的EKC曲線，評(píng)價(jià)山東省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境污染的耦合作用機(jī)制。同時(shí)，結(jié)合用水排污關(guān)系，利用彈性系數(shù)法對(duì)廢水排放的控制效果和污染物排放的治理情況進(jìn)行了分析。得出以下結(jié)論：

（1）2003—2017年間，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)廢水排放量EKC曲線呈倒“U”型；工業(yè)COD排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在線性關(guān)系；工業(yè)NH3-N 排放量為“U”型曲線的左側(cè)部分?？傮w而言，山東省工業(yè)污染物排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系逐漸趨于協(xié)調(diào)。

（2）隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，2003—2017年生活廢水排放量EKC曲線呈上升趨勢(shì)，目前尚未達(dá)到峰值；生活COD排放量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間呈“U”型曲線；生活NH3-N排放量為“U”型曲線的右側(cè)部分。表明山東省生活污染物排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系仍未實(shí)現(xiàn)。

（3）分析2013—2017年指標(biāo)間彈性系數(shù)的變化趨勢(shì)，表明工業(yè)廢水排放量的控制效果和污染物的治理效果均優(yōu)于生活。生活污染物排放已逐漸成為山東省流域內(nèi)主要的污染源之一，對(duì)未來山東省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水生態(tài)安全將構(gòu)成潛在威脅。

（4）由于山東省人口眾多，工業(yè)較發(fā)達(dá)，因此本研究的觀測(cè)指標(biāo)主要來源于生活和工業(yè)，而并未涉及農(nóng)業(yè)。今后還需在農(nóng)業(yè)用水及再生水利用等方面開展進(jìn)一步的研究。