南京市环境与经济协调发展的实证研究.docx

南京市环境与经济协调发展的实证研究 摘 要：选取20002008年南京市经济与环境等相关数据，利用主成分分析分析法对南京市的经济与环境协调发展程度的演进特征进行研究，对两者的协调程度进行综合评价。结果表明，南京市经济发展与环境在20032006年间出现了不协调情形，但总体呈现良好的协调发展趋势，并提出促进南京经济和环境协调发展的相关政策建议。 关键词：经济；环境；协调发展；主成分分析；南京市 中图分类号：F291.1 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2011）33-0135-02 引言 经济与环境之间相互作用、相互影响。一方面，经济发展离不开环境的支撑，环境质量高低直接对区域经济发展产生制约和反馈；另一方面，人类经济活动作用下的经济发展对环境产生压力，不仅向环境索取资源和能源，而且源源不断向环境排放废弃物。经济的发展过程不可避免地将改变环境结构和功能，影响其演变过程。改革开放后，中国各地经济取得了突飞猛进的发展，创造了大量的物质财富，但大多是以粗暴的掠夺资源为代价的，生态环境不断恶化并日益制约着经济发展 12。 经济与环境发展的研究是一项复杂的系统工程，其中存在着许多错综复杂的关系和诸多指标变量。要全面客观地评价其协调发展状况，需遵循科学性、全面性、实用性、动态性和稳定性等原则，建立一个科学合理的指标体系35。近年来，南京市经济发展和环境的关系处于什么阶段?两者的关系将会有什么动态趋势?这些问题的解决不仅有利于对南京经济发展历程有全面的认识，更能从中吸取经验教训，为制定一系列有效措施，为实现经济与环境的协调发展提供有力依据。 一、主成分分析的评价模型 主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）又称主分量分析，是将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法。它首先是由K.皮尔森对非随机变量引入的，尔后H.霍特林将此方法推广到随机向量的情形。在实际课题中，为了全面分析问题，往往提出很多与此有关的变量（或因素），每个变量都在不同程度上反映这个课题的某些信息，但在用统计分析方法研究这个多变量的课题时，变量个数太多增加了课题的复杂性，人们自然希望利用最少的变量而得到最多的信息。为了实现这样的降维，就可以利用主成分分析法，设法将原来众多具有一定相关性（比如P个指标），重新组合成一组新的互相无关的综合指标来代替原来的指标。通常数学上的处理就是将原来P个指标作线性组合，作为新的综合指标。最经典的做法就是用F1（选取的第一个线性组合，即第一个综合指标）的方差来表达，即Var（F1）越大，表示F1包含的信息越多。因此在所有的线性组合中选取的F1应该是方差最大的，故称F1为第一主成分。如果第一主成分不足以代表原来P个指标的信息，再考虑选取F2即选第二个线性组合，为了有效地反映原来信息，F1已有的信息就不需要再出现在F2中，用数学语言表达就是要求Cov（F1，F2）=0，则称F2为第二主成分，依此类推可以构造出第三、第四第P个主成分。 二、南京环境与经济发展的实证研究 1.指标的选择及数据处理。本文选取南京市20002008年经济和环境数据，并根据经济和环境的关系，选择独立性强，具有代表性的经济和环境指标，分别用x1、 x2 y1、 y2 来表示。这些指标分别为7个环境指标和9个经济指标。环境指标有：废水排放量（x1）、废水排放达标率（x2）、废气排放量（x3）、二氧化硫排放量（x4）、工业固体废物产生量（x5）、工业固体废物综合利用率（x6）、环境保护投资占地区生产总值比例（x7）；经济指标有：GDP（y1）、社会消费品零售总额（y2）、财政收入（y3）、财政支出（y4）、人均GDP（y5）、第一产业产值占GDP的比例（y6）、第二产业产值占GDP的比例（y7）、第三产业产值占GDP的比例（y8）、工业总产值（y9）。数据来源于20012009年的南京统计年鉴及南京市环境公报等统计资料整理计算。 为了各类评价指标的统一性，本文采用极差标准化的方法对数据进行无量纲处理： Xi = （xi - min xi）/（max xi - min xi） （正） Xi = （max xi - xi）/（max xi - min xi） （逆） Yj = （yj - min yj）/（max yj - min yj） （正） Yj = （max yj - yj）/（max yj - min yj） （逆） 其中XI 、Yj分别为环境与经济原始指标的标准值；xi、yj表示原始指标值；min，max分别对原始指标取最小值和最大值。 评估指标依性质和作用分为正指标和逆指标。正指标，是指实际值越大，在考核评价中所起的正面效应也越大的指标，即指标值越大方案越优的指标，如国内生产总值、财政收入、各种产量、农民和职工收入等指标。而负指标则相反。由于在环境与经济之间的关系的不一致性，本文对指标数值的无量纲化分正负指标，分别采用正逆两个过程。负指标包括：废水排放量、废气排放量、二氧化硫排放量、工业固体废物产生量四项指标。其余指标均为正指标。 2.南京市环境与经济发展的实证分析。按照主成分分析原理，运用SAS软件进行主成分分析，得到样本协差阵的特征值表。根据样本数据和累计率大于85%的一般原则，取1个主成分时，方差贡献率为82.12%小于85%，取两个主成分时，方差贡献率累计为92.83%，几乎提取了全部的信息，只损失了7.17%的信息，所以取两个主成分是适宜的。由于选用两个主成分进行分析，SAS运行结果中的特征向量表中的16个成分，仅列出分析用两个主成分prin1、prin2，结果（见表1）。 由特征向量第一、二主成分分别是： Y1=0.263996x1+0.200731x2-0.273412x3-0.123714x4-0.310672x5+ 0.303589x6+0.238585x7+0.271873y1+0.269700y2+0.245061y3+ 0.286381y4+0.268586y5-0.286087y6+0.024086y7-0.185569y8+ 0.276814y9 Y2=0.005575x1+0.126827x2+0.001816x3+0.511523x4-0.022021x5+ 0.007566x6-0.173722x7+0.138780y1+0.159016y2+0.203620y3- 0.014479y4+0.131168y5+0.141292y6-0.597695y7+0.432592y8+ 0.154083y9 第一主成分中，特征向量各个分量值大体相同，近似于=0.25，说明第一主成分反映整体情况和一些指标对整体情况的影响。由第一主成分结果可以看出：（1）x1、x2为正，即废水的排放量得到有效的控制并且达标率也越来越好；（2）x3、x4、x5为负，即废气和工业固体废弃物的排放量越来越多，它们与废水相比不和谐。沈毅等对南京近郊主要大气污染物的观测分析研究发现南京市近郊区PM10污染很严重，年均浓度0.14 mg/m3，日均浓度超标的有133天，超标率约41.8%；SO2的年均浓度21.1410-9，略有超标；CO日均浓度有4 d超标，超标率为1.12%；（3）x6为正，即环境保护综合利用率投资总体变好，说明政府在环境方面的投资增加；（4）在y1-y9中，除了y6、y8外均为正，说明经济方面整体情况可观，但是第一产业和第三产业呈现负增长，而第二产业趋于稳定。工业方面有所增加，对环境将有所影响，但是对经济发展有益。 由第二主成分结果可以看出：（1）y3、y4异号，即财政收入和财政支出可以看出，支大于收，财政呈现“赤字”，但不是很大。（2）环境保护投资占GDP的比例x7和GDP y1异号，绝对值相近，说明投入到环境保护方面的资金比例减少，与第一主成分结论中得出的境保护综合利用率投资总体变好相结合，说明虽然投资金额增长，但是增长速率较GDP的增长速率慢，政府开始关注环境保护，但是力度不够。（3）第二产业和第三产业产值占GDP比重y7、y8，它们绝对值差相近，符号相反，说明第二产业和第三产业之间总体有相对的关系，第二产业减少，而第三产业增大，相互作用，对环境的影响不大。 此外，并得到主成分得分表，表2列出主成分prin1、prin2的得分情况。 从表2可以明显看出，第一主成分得分呈逐年上升趋势；第二主成分得分在2005年负方向最强，但近两年呈增长趋势，表明经济与环境系统处于逐步好转的协调状态。 结论 通过以上分析可知，近几年来南京市区域经济和生态环境都取得了长足进步：在经济发展方面，南京市的经济一直呈上升趋势；在环境方面，评价指数虽然有一定的波动，但总体趋势是上升的。南京是一个重化工业城市，近年来在发展经济的同时，也实施了一系列切实有效的环境政策，加强环境污染的监管力度，有效减缓、控制了污染排放，可见环境发展水平逐年改善与这些措施的有效实施是密不可分的，这也为其他地区处理经济发展与生态环境关系提供借鉴。 参考文献： 沈毅，王体健，韩永，谢?F.南京近郊主要大气污染物的观测分析研究J.南京大学学报:自然科学，2009，(6). 李孝坤，韦杰.重庆都市区环境与经