京津冀主要大城市经济发展中城市化与大气环境质量的关系

　　摘要：京津冀城市群在快速城市化进程中，“高耗能、高污染、高排放”的粗放型经济发展模式引发了一系列大气污染问题，亟需协调经济发展与大气污染之间的关系。本文基于2004—2017年北京市、天津市、石家庄市的大气环境质量与城市化各指标数据，运用熵值法多维度研究了城市化进程中大气空气质量的演化规律。选取城市空气主要污染物SO2、NO2、PM10的年均浓度、好于Ⅱ级天天数4个指标反映城市大气环境质量水平，选取地区生产总值、人均GDP、三产比重、建成区面积等10个指标反应城市化发展水平分别进行综合指数模型构建后进行回归拟合。分析表明，城市化对大气污染的影响是各因素共同作用的结果，京津冀三市的城市化综合指数与大气环境污染综合指数分别呈“倒U型”、“正U型”和“倒N型”。将10个城市化指标分别归类为结构效应、规模效应以及活动效应，进一步分析了各类效应对大气污染指数的影响。对于北京市，三类效应各因变量对大气污染均产生负向影响;对于天津市，结构效应、规模效应中的建成区面积和活动效应中的人均GDP、生产总值、居民消费水平和社会消费品零售总额与大气污染呈现负相关关系;对于石家庄市，由于分析数据的时间序列有限，三种效应的各因变量对大气污染的影响不明确。本文研究结果可为京津冀地区的城市生态文明建设提供基础数据支撑。

　　关键词：城市化;大气环境污染;EKC曲线;拟合关系

　　城市化和工业化带来城市繁荣的同时，也带来了不断加剧环境污染，尤其是“洛杉矶光化学烟雾事件”、“伦敦烟雾事件”的发生，引起了学者的深入关注，开展了诸多定量和定性的关于城市化和工业化与生态破坏、环境污染之间的交互作用关系及其机理的研究。Grossman等[1]在1995年提出的目前被广泛接受的环境库兹涅茨曲线(EKC曲线)的假说，认为城市化与环境保护拟合曲线呈现“倒U型”关系，即整体上来说环境情况随着经济的不断增长呈现出先恶化再改善的趋势。

　　大气环境论文范例：关于京津冀协同保护大气环境的十大对策建议

　　但是在国内外学者的研究过程中发现，EKC的倒U型曲线取决于不同时期、具体地区、污染指标以及估计方法的选择，不存在适合所有地区、所有污染物及估计方法的单一情况[2]。Al-Mulali等[3]发现对于中-高等收入的国家生态环境与GDP之间存在EKC假说。Richard等[4]通过美国50个州的数据验证了七种大气污染与人均GDP之间的EKC假说，而Roda等[5]基于西班牙的研究发现只有SO2符合EKC假说。但Stern等[6]对158个国家研究中却没有出现收入与PM2.5的EKC假说的证据，只表明国民收入提高对PM2.5浓度产生较小的正影响。对6个发展中国家的污染物浓度与国民收入的分析发现，不同国家两者之间的关系呈现不同模式，并不呈现传统的EKC曲线[7]。

　　Avik等[8]对印度139个城市的研究进一步发现，对于高收入和工业化发达的城市，SO2浓度与城市收入之间存在EKC曲线，其他中低收入城市，两者之间关系分别是N型和直线关系。基于对中国的城市数据的分析表明，中国工业化对PM2.5浓度的影响呈现显著的倒“U型”[9];城市SO2浓度与城市经济的发展符合倒U型曲线;而对于NO2、PM10浓度及综合污染指数与经济发展之间呈U型关系[10]。按照区域研究发现，中国东、中、西部地区环境库兹涅茨曲线均呈“N”型[11]。

　　而刘华军[12]以中国160个地级市为研究样本，研究PM2.5和PM10作为雾霾污染衡量指标与经济发展之间的关系，发现两者呈现线性递减关系。可见，经济发展与环境污染之间不是单一关系，有可能呈现正U型、倒U型、正N型、倒N型等其他曲线关系，甚至还会出现直线关系或没有相关关系[13-15];另一方面，影响环境污染的因素除了经济发展外，还有产业结构变化、人口迁移、土地利用方式、投资等诸多城市社会发展经济因素，而缺乏考虑其他对环境质量产生影响的社会经济指标，会导致研究结果的片面性;除了经济因素的单一性之外，空气质量指标的单一性如只选择SO2浓度、PM10浓度等作为单一的解释变量，也造成了分析结果的片面性。

　　本文利用京津冀地区3个主要大城市北京、天津、石家庄的2004—2017年的统计数据，利用熵值法将SO2浓度、NO2浓度、可吸入颗粒物浓度(PM10)和好于Ⅱ级天天数构建的综合空气质量综合指数作为解释变量，这种处理方式将传统的单独大气污染物浓度分开考察变成了综合考察，简化并明确了环境污染度量指标;同时也将城市经济发展如GDP、城市化率等诸多因素构建的综合经济发展指数作为因变量，综合考察城市化发展水平对大气环境质量的影响，进一步定量化大气环境与城市化发展之间的关系。

　　考虑到北京、天津、石家庄三个城市在京津冀区域的不同的城市定位及发展类型，选择这3个城市作为研究对象，能有效验证城市发展与大气污染之间的不同关系。本文在考虑经济发展这一因素外，将城镇化、产业结构、土地利用等作为控制变量纳入考虑因素，构建一个包含城市经济发展过程中的城市化水平提升、城市规模扩张、产业结构升级、生活水平提高等系统指标体系下的模型检验，进一步分析它们对研究结论的影响，以期为探究空气污染的宏观机理提供素材。

　　另一方面，京津冀地区是中国首都“经济圈”，2012年左右成为全国区域性雾霾污染的最典型及影响最大的区域，雾霾天气不仅对交通安全造成影响，也极大地危害着人体的健康，成为了京津冀地区经济和社会快速发展的桎梏。近几年，京津冀区域的环境质量虽然得到了明显改善，但是每年冬季进入采暖季后，空气污染形势仍然十分严峻，在新的社会治理体系下，改善大气环境成为京津冀城市发展的重要内容[16]。因此，研究北京、天津、石家庄城市化发展过程中的大气污染问题对于区域联防联治大气污染问题，以及促进区域可持续发展有重大意义，同时为京津冀地区的城市生态文明建设提供基础数据支撑。

　　1　区域概况

　　京津冀地区作为中国重要的政治、文化、经济中心，也成为全国大气污染突出、灰霾污染严重的区域，该地区的大气污染呈现同步性和区域性的同时，由于受经济发展、城市化水平、土地利用方式等的不同影响，各自的污染也呈现出各自的特殊性。北京市是国家中心城市、超大城市，是中国目前城市化水平最高的城市之一。截至2018年底，全市总人口为2154万人，城镇化率达到86.5%，地区生产总值实现30320亿元，三产比重分别为0.4∶18.6∶81。根据北京市源解析的结果，机动车、燃煤、工业生产为大气污染的主要本地源。

　　天津市是环渤海地区的经济中心，京津冀区域的超大城市。截至2018年，常住人口达到1559.6万元，城镇化率83.15%，地区生产总值达到18809.64亿元，三产构成为0.9∶40.5∶58.6。受产业、人口等的影响，汽车尾气、煤炭燃烧、发电和工业生产是天津大气污染的主要贡献者[17]。

　　石家庄市是河北省的省会，是京津冀地区重要的中心城市之一。截至2018年底，常住人口1095.16万人，城镇化率为63.16%，地区生产总值达到6082.6亿元，三产比重为6.9∶37.6∶55.5。产业结构中第二产业特别是重工业占绝对主导地位，其能耗高、污染大，煤炭消费比重过大，导致石家庄的大气污染以工业污染排放为主[18]。

　　2　指标体系构建、数据处理及模型设置

　　2.1　指标体系构建

　　城市化伴随着人口的增加、人民生活消费水平等日益增加，从而增加了城市生活废弃物、改变城市小气候、加大城市热岛等问题[19]，对城市大气环境造成影响。经济发展是一个城市化进程中的重要过程，经济发展对大气质量的影响主要是产业结构、产业投资等，主导产业在三次产业间进行调整时会对空气质量产生不同的影响[20-21]。一方面，城市土地规模的扩张必然带来城市交通、住宅等的增加，在城市建筑设施等施工和拆迁中会产生扬尘、以及其他大气污染物[19];另一方面，城市中各类不同功能地块的结合与布局构成了城市布局，不合理的城市布局会对能耗和污染物起到增加的作用，而合理地增加城市绿地面积等，会有效地降低污染物[22]。

　　2.2　数据处理

　　多指标的综合评价方法包括主管赋权评价法和客观赋权评价法，为了保证评价结果的客观性，本研究采用客观赋权法，消除人为主观因素的影响[23]。熵值评价法是客观赋权评价法中的一种，具有信息量越大不确定性越小的优点，可以明确地判断指标的客观性和科学性[24]。

　　3　城市化水平与大气质量分析与评价

　　3.1　城市化水平发展过程及其综合评价

　　3.1.1　城市化进程变化

　　京津冀城市2004—2017年时间序列内城市化综合指数动态变化及趋势图Fig.1　Dynamicandtrendofurbanizationcompositeindexinthethreecitiesduring2004—2017通过熵值评价法确定城市化水平各单项评价指标的权重，并计算北京市、天津市、石家庄市2004—2017年城市化水平综合指数。结果表明，2004—2017年，三城市的城市化水平一直处于直线上升趋势，尤其是2010年之后，城市化进程快速发展，迅速上升。

　　但城市化发展水平不同，北京、石家庄的年均增长率保持在20%以上，天津市的城市化水平的年均增长率保持在4%以上。在上升速度上，石家庄城市化上升水平表现最快，由2004年的0.021上升到2017年的0.116，升幅达到552%，2010年后城市化发展速度超过北京;天津的城市化水平发展速度整体比较平稳，在2004—2010年期间其城市化水平在三个城市中表现最为优越;对于北京来说，整体呈直线上升趋势，但是2010年之前的城市化综合水平发展迅速，自2010年以后相对平稳。从权重分析来看，三个城市的城市化率的影响因素不同。

　　4　结论和建议

　　本文采用2004—2017年北京、天津、石家庄三市的统计数据，分析了城市化发展水平与大气污染之间的关系，主要获得以下结论。

　　(1)北京市的城市化发展指数与大气污染指数已进入“倒U”型曲线的右侧，三大效应的各变量与大气污染指数间呈现显著的负相关关系，即符合EKC假说，北京市已进入城市发展与大气环境质量协调发展的阶段，通过技术研发进一步支持城市化发展改善大气质量。

　　(2)天津市的城市化发展指数与大气污染指数之间的关系进入“正U”型曲线的左侧，若加强环保政策力度，曲线关系会持续下降进入“倒U型”右侧，环保政策一旦松懈，大气污染质量则会反复。结构效应、活动效应以及规模效应因素建成区面积与大气污染指数呈0.01置信水平下的负相关关系。深化结构转型应是天津市大气污染质量的主要抓手。

　　(3)石家庄市的城市化发展与大气污染之间的拟合曲线呈“倒N”型，三大效应的各因变量对大气污染的影响不明确，表明城市化发展过程中大气环境污染出现了反复，城市化发展与大气环境光协调发展的拐点未出现，还需进一步调整产业和能源结构加大环境政策执行力度，才能实现拐点的尽早出现。

　　5　参考文献：

　　[1]　GrossmanGM，KruegerAB.Economicgrowthandtheenvironment[J].TheQuarterlyJournalofEconomics，1995，110(2)：353-377.

　　[2]谭梦薇.经济增长与环境污染实证研究[J].合作经济与科技，2020(16)：42-44.

　　作者：杨晓燕1，贾秋淼1，孙大利1，胡永锋1，吕晓剑2