田 穎, 沈紅軍

(江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 南京 210036)

環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都與人類(lèi)的生存和發(fā)展息息相關(guān)，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，已經(jīng)成為各國(guó)以及個(gè)地區(qū)的共識(shí)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴(yán)重。人們開(kāi)始反思傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提出了可持續(xù)發(fā)展、循序經(jīng)濟(jì)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)等發(fā)展模式[1～8]。耦合系統(tǒng)研究是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重要研究?jī)?nèi)容[9～13]， 經(jīng)發(fā)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)表明，環(huán)境壓力隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度的加快和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大而加重，環(huán)境退化(壓力)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在密切的互動(dòng)作用，是兩個(gè)相輔相成的矛盾體[14]。研究影響污染排放的因素，通過(guò)調(diào)控這些因素來(lái)減少污染排放變得尤為重要[15]。近年來(lái)，空氣污染備受民眾關(guān)注，優(yōu)良的環(huán)境空氣是居民生活幸福感的基本要求[16]，但是我國(guó)大部分地區(qū)大氣污染嚴(yán)重，造成這種現(xiàn)象的根本原因是區(qū)域污染物的大量排放，江蘇省作為全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的區(qū)域之一，環(huán)境建設(shè)取得了一定成效，然而，高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式不可避免地給江蘇省地區(qū)帶來(lái)了較為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，環(huán)境承受能力較脆弱。因此研究江蘇省大氣環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展成為重要的課題。

1 研究方法

經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境之間存在密切的內(nèi)在聯(lián)系，兩系統(tǒng)之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)與能量的交換，一方面，人們從自然界獲取生產(chǎn)資料進(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，因經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)而產(chǎn)生的直接或間接的廢棄物一定程度上可以被環(huán)境容納和凈化，但若超過(guò)了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的承載力，就會(huì)造成環(huán)境污染，生態(tài)環(huán)境惡化，進(jìn)一步會(huì)阻礙經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展；另一方面，當(dāng)環(huán)境系統(tǒng)不能繼續(xù)支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)，就必須改善生態(tài)環(huán)境，加大物力和財(cái)力等的投入進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)改造，減少“三廢”物質(zhì)的排放量以及提高治污能力，而這一切又依靠于經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高[17-18]?；诖?，本文對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)之間的環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)度進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。

1.1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)指標(biāo)體系的建立

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展指標(biāo)體系是對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與研究的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，本文根據(jù)指標(biāo)的理論性和實(shí)際性意義，以最大可能反映系統(tǒng)的功能和效益(效率)為原則選取有代表性的指標(biāo)(表1)。

表1 地區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Comprehensive evaluation index system of regional economy and environment subsystems in Jiangsu Province

注：其中權(quán)重分別為2001年/2005年/2010年/2015年各指標(biāo)權(quán)重。

1.2 評(píng)價(jià)對(duì)象和數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究選取江蘇省13個(gè)省轄城市單元為研究對(duì)象，一方面他們?cè)诳臻g意義上具有一定的地理范圍獨(dú)立性，另一方面在經(jīng)濟(jì)意義上是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)體。社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)自《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》和《環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》。

1.3 計(jì)算功效函數(shù)

區(qū)域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境耦合系統(tǒng)由經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。區(qū)域經(jīng)濟(jì)-環(huán)境耦合系統(tǒng)中不同指標(biāo)的功效系數(shù)dij計(jì)算公式為：

dij=(xij-xijmin)/(xijmax-xijmin) 正指標(biāo)

dij=(xijmax-xij)/(xijmax-xijmin) 負(fù)指標(biāo)

式中：dij為系統(tǒng)i指標(biāo)j的功效值；dij反映目標(biāo)達(dá)成的滿(mǎn)意程度，0≤dij≤1。當(dāng)dij=0時(shí)，為最不滿(mǎn)；當(dāng)dij=1時(shí)，為最滿(mǎn)意[19]。

1.4 子系統(tǒng)功效綜合評(píng)價(jià)

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境子系統(tǒng)的綜合功效是各系統(tǒng)內(nèi)所有指標(biāo)對(duì)該子系統(tǒng)的貢獻(xiàn)的綜合，可通過(guò)集成方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其計(jì)算公式為：

其中，Wij≥0，∑Wij=1，j= 1,2,…,m

式中：Wj為系統(tǒng)i指標(biāo)j的權(quán)重。熵值越小，所蘊(yùn)涵的信息量越大，若某個(gè)屬性下的熵值越小，則說(shuō)明該屬性在決策時(shí)所起的作用越大，應(yīng)賦予該屬性較大的權(quán)重，否則相反[20]。

計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)在第i個(gè)系統(tǒng)中所占的比重Pij：

然后，計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵ej

j=1,2,…,m)

接著，熵值法確定權(quán)重Wj：

1.5 區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)

借助物理學(xué)中的容量耦合概念及其容量耦合系數(shù)模型，推廣得到多個(gè)子系統(tǒng)的相互作用耦合度模型。

式中：C為耦合度；Ui為各子系統(tǒng)的綜合功效。根據(jù)目前眾多學(xué)者對(duì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境耦合度分段方法，采用中值分段法，當(dāng)0

協(xié)調(diào)度模型可以更好的評(píng)判經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染交互耦合的協(xié)調(diào)程度。其計(jì)算公式為：

式中：D為協(xié)調(diào)度；C為耦合度；T為經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)指數(shù)；α、β為特定權(quán)數(shù)，由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境同等重要，故取α=β=0.5。

采用中段分值法將協(xié)調(diào)度可以劃分為4種類(lèi)型：0

1.6 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)耦合的分類(lèi)體系與判別標(biāo)準(zhǔn)

按照耦合協(xié)調(diào)度的大小將區(qū)域生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r劃分為4大類(lèi)10個(gè)亞類(lèi)，然后再按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)U正指標(biāo)與U負(fù)指標(biāo)的相對(duì)關(guān)系劃分為30種基本型[21](表2)。

表2 江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的分類(lèi)體系與判別標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification system and criteria for coupled and coordinative development of economic development and atmospheric environmental effects in Jiangsu Province

2 區(qū)域經(jīng)濟(jì)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度測(cè)算結(jié)果分析

在建立了經(jīng)濟(jì)發(fā)展-大氣環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系后，通過(guò)熵值法對(duì)各個(gè)指標(biāo)賦權(quán)重(表1)，最后可以得到2001～2015年江蘇省13個(gè)城市的綜合評(píng)價(jià)得分(表3)。

表3 江蘇省2001年和2015年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)的耦合度與協(xié)調(diào)度Tab.3 Coupling and coordination degree of economic development and atmospheric environmental effects in Jiangsu Province in 2001 and 2015

2.1 經(jīng)濟(jì)環(huán)境耦合度的空間格局

2.1.1 2001～2015年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，從空間分布來(lái)看，2001年低耦合度區(qū)域的中心主要位于宿遷市，2010年，耦合度最低的城市仍舊位于宿遷市，2015年，低耦合度的區(qū)域逐漸集中，主要位于宿遷市和淮安市，從總體上看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域主要位于江蘇省北部區(qū)域，以宿遷市為中心，在其周邊擴(kuò)散。

2.1.2 耦合度的大小與所選取的正指標(biāo)和負(fù)指標(biāo)有關(guān)，從負(fù)指標(biāo)在四年間的變化趨勢(shì)來(lái)看，宿遷市在2001年和2005年均處于較高的狀態(tài)，而2010年和2015年有較大的下降幅度，然而四個(gè)典型年份中宿遷市的耦合度卻為全省的低谷，這是由于宿遷市在四年間正指標(biāo)處于全省最低的狀態(tài)，對(duì)于宿遷市來(lái)說(shuō)，正指標(biāo)的較低狀態(tài)對(duì)其低耦合度現(xiàn)狀影響較大。因此，2010年以后，宿遷市耦合度的最低的狀況更為明顯，低耦合度區(qū)域向宿遷市聚攏的趨勢(shì)更為明顯。

2.1.3 從耦合度的絕對(duì)數(shù)值來(lái)看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，由2001年的0.487降低到2015年的0.393，最低值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，由2001年的0.029升高至2015年的0.111，總的來(lái)看，江蘇省的經(jīng)濟(jì)與大氣環(huán)境的耦合度處于低水平耦合階段和拮抗階段。

2.2 經(jīng)濟(jì)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的空間類(lèi)型劃分

2.2.1 2001～2015年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，從空間分布來(lái)看，2001年低協(xié)調(diào)度區(qū)域主要位于宿遷市和泰州市，到了2005年有向揚(yáng)州市轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，2010年，協(xié)調(diào)度最低的城市擴(kuò)張為宿遷市和鹽城市，2015年，低協(xié)調(diào)度的區(qū)域由宿遷市轉(zhuǎn)移至淮安市，并且從總體上看，低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，從總體上看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境協(xié)調(diào)度區(qū)域的分布基本上與耦合度一致，但是又有細(xì)微差別。

2.2.2 從協(xié)調(diào)度的絕對(duì)數(shù)值來(lái)看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，由2001年的0.420降低到2015年的0.331，最低值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，由2001年的0.052升高至2015年的0.067，總的來(lái)看，江蘇省的經(jīng)濟(jì)與大氣環(huán)境處于低度和中度協(xié)調(diào)耦合。

2.3 典型年份經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境效應(yīng)協(xié)調(diào)測(cè)算結(jié)果與分析

分別選取2001年和2015年兩個(gè)典型年份，對(duì)其協(xié)調(diào)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行分析(表3)。

2.3.1 從耦合協(xié)調(diào)程度看，2001年，南京市、無(wú)錫市、徐州市、常州市、蘇州市和南通市的耦合程度處于拮抗階段，其余城市處于低水平耦合階段，從協(xié)調(diào)程度看，除南京市、無(wú)錫市、徐州市和蘇州市為中度協(xié)調(diào)外，其他9市均為低度協(xié)調(diào)；2015年，南通市、揚(yáng)州市、鎮(zhèn)江市、泰州市和宿遷市處于拮抗階段，其余城市處于低水平耦合階段，從協(xié)調(diào)程度看，只有泰州市為中度協(xié)調(diào)，其余12市均為低度協(xié)調(diào)。

2.3.2 從耦合協(xié)調(diào)度類(lèi)型看，共分為4類(lèi)：①輕度不協(xié)調(diào)類(lèi)：2001年輕度不協(xié)調(diào)的是常州市、南通市、連云港市、鹽城市、揚(yáng)州市和鎮(zhèn)江市；2015年輕度不協(xié)調(diào)的是無(wú)錫市、常州市、蘇州市、南通市、連云港市、鹽城市、揚(yáng)州市、鎮(zhèn)江市和宿遷市。②極度不協(xié)調(diào)類(lèi)：2001年無(wú)極度不協(xié)調(diào)城市；2015年極度不協(xié)調(diào)類(lèi)的是徐州市。③勉強(qiáng)協(xié)調(diào)類(lèi)：2001年勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的是南京市；2015年勉強(qiáng)協(xié)調(diào)的是泰州市。④?chē)?yán)重不協(xié)調(diào)類(lèi)：2001年無(wú)嚴(yán)重不協(xié)調(diào)城市；2015年嚴(yán)重不協(xié)調(diào)的是南京市和淮安市。

2.3.3 從環(huán)境與經(jīng)濟(jì)對(duì)比關(guān)系看：2001年和2015年江蘇省13市大多數(shù)為經(jīng)濟(jì)滯后型。2001年屬于環(huán)境滯后型的是徐州市、蘇州市和鎮(zhèn)江市，其中環(huán)境極度滯后型的為徐州市，環(huán)境比較滯后型的是蘇州市，環(huán)境嚴(yán)重滯后型的是鎮(zhèn)江市；除環(huán)境滯后型的3市，其余的10市均為經(jīng)濟(jì)滯后型，其中經(jīng)濟(jì)比較滯后型是南京市，經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重滯后型是無(wú)錫市，其余8個(gè)為經(jīng)濟(jì)極度滯后型。2015年徐州市和宿遷市是環(huán)境滯后型，其中徐州市為環(huán)境比較滯后型，宿遷市為環(huán)境嚴(yán)重滯后型其余的均為經(jīng)濟(jì)滯后型；除環(huán)境滯后型的2各市，其余11市均為經(jīng)濟(jì)滯后型，其中鎮(zhèn)江市和泰州市為經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重滯后型，其余9市為經(jīng)濟(jì)極度滯后型。

2.3.4 從2001～2015年，江蘇省13市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與大氣環(huán)境效應(yīng)的耦合協(xié)調(diào)程度均處于低、中協(xié)調(diào)程度，耦合程度均處于低水平階段和拮抗階段。隨著工業(yè)總產(chǎn)值的增加，工業(yè)廢氣排放總量呈上升趨勢(shì)，雖然在發(fā)展的過(guò)程中已經(jīng)開(kāi)始嚴(yán)格控制污染物的排放量，污染物的排放增量有所下降，但是形勢(shì)依然不容樂(lè)觀，因?yàn)楫?dāng)污染物減排到一定程度時(shí)，采用傳統(tǒng)的減排工藝和方法已經(jīng)很難再繼續(xù)縮減污染物排放，新的技術(shù)和政策措施必須同步發(fā)展，才能使污染物排放得到進(jìn)一步控制。因此相對(duì)于2001年，2015年的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀與大氣環(huán)境效應(yīng)的耦合協(xié)調(diào)程度有所下降。

2.3.5 環(huán)境滯后型表明在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，消耗了大量的資源，已嚴(yán)重破壞了大氣環(huán)境，這些區(qū)域今后要從經(jīng)濟(jì)發(fā)展中抽出更多的資金修復(fù)環(huán)境，以保證經(jīng)濟(jì)和大氣環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展；經(jīng)濟(jì)滯后型表明在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)環(huán)境的破壞較輕，或者是在投入到環(huán)境治理發(fā)面的資金較多，環(huán)境尚可承載和消化經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的后果，這些區(qū)域今后要在保護(hù)環(huán)境的前提下發(fā)展經(jīng)濟(jì)。

2.3.6 經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展的同時(shí)，由于采取了新的工藝和污染治理措施的不斷加強(qiáng)，環(huán)境質(zhì)量得到改善。在原有基數(shù)較大的基礎(chǔ)上，相應(yīng)的環(huán)保政策和措施的實(shí)施，使得污染物排放強(qiáng)度可以迅速下降，但是當(dāng)污染物下降到一定程度時(shí)，其減排的空間變小，減排的難度加大，下降的幅度有所緩和，因此在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，采用具有更高清潔生產(chǎn)水平的技術(shù)方法，實(shí)施更高效除塵技術(shù)改造，探索更深入的減排模式，才能進(jìn)入經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的階段。

3 結(jié) 論

通過(guò)以上定量分析，得出的結(jié)論和建議如下：

3.1 15年間，4個(gè)典型年份經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，從空間分布來(lái)看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境低耦合度區(qū)域主要位于江蘇省北部區(qū)域，以宿遷市為中心，在其周邊擴(kuò)散。通過(guò)對(duì)正指標(biāo)和負(fù)指標(biāo)對(duì)耦合程度影響的分析，經(jīng)濟(jì)與大氣環(huán)境達(dá)到和諧的相互耦合，不僅要控制其污染物的排放，同時(shí)要加大對(duì)其治理狀況的投入。

3.2 從耦合度的絕對(duì)數(shù)值來(lái)看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，總的來(lái)看，江蘇省的經(jīng)濟(jì)與大氣環(huán)境的耦合度處于低水平耦合階段和拮抗階段。

3.3 15年間經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，從總體上看，低協(xié)調(diào)度區(qū)域呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境協(xié)調(diào)度區(qū)域的分布基本上與耦合度一致，但是又有細(xì)微差別，其中低協(xié)調(diào)度區(qū)域主要位于江蘇省北部區(qū)域，其中心位于宿遷市，而在2015年由于宿遷市和淮安市的耦合度均較低，造成低協(xié)調(diào)度區(qū)域的中心轉(zhuǎn)移至淮安市。

3.4 從協(xié)調(diào)度的絕對(duì)數(shù)值來(lái)看，最高值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，總的來(lái)看，江蘇省的經(jīng)濟(jì)與大氣環(huán)境處于低度和中度協(xié)調(diào)耦合。

3.5 2001年和2015年，江蘇省13市的耦合協(xié)調(diào)程度有所下降，大多數(shù)為經(jīng)濟(jì)滯后型。

3.6 近些年江蘇省在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，采取積極推進(jìn)節(jié)能減排和污染物總量減排、加大環(huán)境治理投入力度等有效措施，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，取得了一定成效，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境仍舊處于中度協(xié)調(diào)度，有的區(qū)域甚至處于低度協(xié)調(diào)度的現(xiàn)狀，經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展的同時(shí)，由于采取了新的工藝和污染治理措施的不斷加強(qiáng)，環(huán)境質(zhì)量得到一定改善。在原有基數(shù)較大的基礎(chǔ)上，相應(yīng)的環(huán)保政策和措施的實(shí)施，使得污染物排放強(qiáng)度可以迅速下降，但是當(dāng)污染物下降到一定程度時(shí)，其減排的空間變小，減排的難度加大，下降的幅度有所緩和，因此在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，采用具有更高清潔生產(chǎn)水平的技術(shù)方法，實(shí)施更高效除塵技術(shù)改造，探索更深入的減排模式，才能使經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展。