（环境工程专业论文）武汉市环境库兹涅茨曲线模拟研究.pdf

i 摘 要 “ 环境库兹涅茨曲线（environmental kuznets curve）” 是指经济发展与环境质量之 间的“ 倒 u 型” 曲线关系， 即随着经济发展和收入水平的提高， 环境质量先恶化后好转。 全文基于环境库兹涅茨曲线特征原理，运用统计学和计量经济学分析方法，以武汉市 1986- 2005 年环境质量为研究对象，借助 spss、eviews 和 excel软件系统，分析研究 了武汉市大气环境质量和工业“ 三废” 排放量与武汉市经济发展之间的环境库兹涅茨 曲线特征。 文章在总结了环境库兹涅茨曲线研究现状的基础上，根据武汉市 1986 年以来经 济与环境变化状况，重点分析了武汉市产业结构和能源结构演变趋势，及其与武汉市 空气质量、工业“三废”和水质等环境因子之间的关系。 文章对武汉市大气环境污染物（so2、nox、tsp） 、空气污染综合指数 p 和工业 “三废”相关指标与反映经济发展各因子之间的关系进行了分析。采用统计学分析方 法，建立各环境指标与反映武汉市经济发展各因子之间的拟合最优模型。模型分析结 果表明，武汉市大气环境质量相关指标：so2浓度年日均值、nox浓度年日均值、总 悬浮物 tsp 浓度年日均值和空气综合污染指数 p，除 nox 浓度年日均值可用以人均 gdp 作为自变量的传统环境库兹涅茨曲线三次模型拟合外， 其余三个指标除了和人均 gdp 存在相关关系外，还和产业结构、能源结构和机动车辆拥有量等因素密切相关。 so2的年日均浓度和人均 gdp 呈正相关，和第三产业占国民经济的比重呈负相关； tsp 的年日均浓度和人均 gdp 呈负相关，和煤炭占总能源的比重呈正相关；空气污 染综合指数 p 和人均 gdp 呈负相关，与机动车辆拥有量和煤炭占总能源的比重呈正 相关；武汉市六种工业“三废”指标，除工业固体废物排放量外，其余都可以用以人 均 gdp 为自变量的传统环境库兹涅茨曲线模型模拟。除工业废气排放量与工业固体 废物排放量呈增长趋势外，其余指标的排放量都呈现出减少的趋势，说明武汉市工业 环境污染状况总体上得到一定的控制。 文章最后从影响武汉市环境库兹涅茨曲线的主要因素着手，提出了相关改善武汉 市环境状况的方法与措施。主要有保证经济持续健康发展、调整产业结构、调整能源 ii 结构、加强对机动车辆污染物排放监督与管理、提高科技水平，加大环保投入、大力 推行清洁生产、加强环境管理力度和运用经济手段保护环境这几个方面。 关键词： 经济发展; 环境质量; 环境库兹涅茨曲线; 回归分析; 武汉市 iii abstrct the environmental kuznets curve (ekc) hypothesis, which came to be know by analogy with the income- inequality relationship postulated by simon kuznets (1955), proposes that there is an inverted- u shape relation between environmental quality and economic growth. this had been taken to imply that economic growth will eventually redress the environmental impacts of the early stages of economic development. the whole paper, in which was applied with the regression analysis method and spss, eviews, excel software system, was based on the theory of the environmental kuznets curve to study the interrelation between atmosphere environmental quality, discharge amount of the industrial “ three waste” and economy development during 1986- 2005 in wuhan city. firstly, the concepts of the basic theory, peak dot, interval in a dilemma and interval of profit each other were outlined. in view of the environmental kuznets curve, the works of statistics and analysis made by the researches at home and abroad were summarized. in addition, the situation of economy and environment in wuhan city were introduced. in the situation of economy, the structure of economy and energy sources was mainly presented. in the situation of environment, the atmosphere quality, the industrial “ three waste” and water quality were stated. secondly, the interrelation between the atmosphere environment pollutants (so2, nox, tsp) , the atmosphere pollution integrated index p, the index of industrial “ three waste” and the related factor of economic development was analyzed. with the regression analysis method, some calculating models was established. we choose the best model through the method of statistic analysis. according to the best model, the impaction of economic development on the environment index was analyzed. the study presents evidence that nox whose evolution might be compatible with the ekc hypothesis, but the relationship between economic development and three other types of index (so2、 tsp、 integrated index p) not only depends on the per capital gdp but also depends on many factors. just like industrial structure, energy structure, the quantity of motor vehicles and so on. the so2 emission intensity tends to increases as per capital gdp increases and the ratio of service iv played an important role in reduction of so2 emission. the tsp emission shows an negative relationship with per capital gdp, while the increase in coal use worked in opposite direction. the atmosphere pollution integrated index p also shows an negative relationship with per capital gdp, while the increase in quantity of motor vehicles and coal use had a positive relationship. although the nox and tsp emission tend to decrease, the so2 emission and the atmosphere pollution integrated index p still displayed a trend to increase. so we have to adopt some measure to make the quality of atmosphere better. the discharge amount of industrial “ three waste” (except the discharge amount of industrial solid waste) all might be compatible with the ekc hypothesis. except the discharge of industrial waste gas and industrial solid waste, other index all displayed the trend of decline. the environmental pollution of industry was under control. finally, according to the main factors influencing the environmental kuznets curve, the concrete suggests and measures for improving environmental quality were proposed. the main measure were change industrial structure, change energy structure, improve technological level and strengthen the environmental management. keywords: economic development; environmental quality; environmental kuznets curve; regression analysis; wuhan city 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做 出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本 声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许 论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。 保 密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 1 绪 论 1.1 研究环境库兹涅茨曲线的目的和意义 1.1.1 研究环境库兹涅茨曲线的目的 产业革命后，社会生产力得到极大提高，经济得到了快速发展。随着经济的发展， 人们的物质生活水平越来越高，要求也越来越高。但人们发现生活质量的提高与物质 生活水平的增长很不协调。尽管建立了高楼大厦、拥有现代化的设备和丰富的物质资 料，但发现自己的生存空间中出现了一系列诸如生态环境被破坏，大气、水和土壤等 环境恶化的问题。这使得很多国家的政府和机构在深刻反思自己在经济发展中的行为 后，明白了这样一个道理：经济发展和社会进步是以生态平衡和资源丰富为基础和依 托的，经济发展不应以破坏人类美好家园为代价。因此，如何处理好环境与经济发展 之间的关系问题就成为许多学者研究的主题。其中，环境库兹涅茨曲线(ekc)是这一 领域研究的热点之一。 20 世纪末以来，国内开展了有关的研究，但迄今为止，我国的研究还主要集中于 北京、上海和一些沿海发达地区，当然，这是与这些地区是经济发达地区同时也是污 染最严重的地区相一致的，但是，中部地区作为我国的能源和原材料基地，将面临的 环境恶化问题可能更严重。武汉作为中部地区一个特大城市，从全国环境质量公布数 据来看，其环境质量在全国 42 个城市中排位靠后(2001 年)。如何在不抑制经济正常 增长的情况下，改善武汉市环境问题是武汉市可持续发展面临不可回避的现实问题。 因此研究武汉市环境库兹涅茨曲线具有重要的理论意义和现实意义。 1.1.2 环境库兹涅茨曲线的意义 1955 年，在美国经济学会上， 诺贝尔经济学奖获得者西蒙 库兹涅茨做了题为经 济增长与收入不公平的报告，对经济增长与收入差距之间的关系即经济发展过程中 收入差距将怎样变动进行了创造性分析，提出了著名的收入分配差别“ 倒 u 理论” ，即 在经济发展过程中，收入分配差距的长期变动轨迹是“ 先恶化后改进” 。这一假说产生 2 之后在国际学术界有关居民收入差距问题的长期变动趋势的研究中具有相当广泛的 影响。 西蒙 库兹涅茨是通过许多历史资料的整理和比较， 考察西方发达国家经济增长的 全过程，从各国经济增长的差异中，探索影响经济增长的因素及经济发展中的收入分 配变动并提出 “ 倒 u 理论” 假说的。人们将该假说所反映的经济增长与收入分配之间 关系的曲线称为库兹涅茨曲线(kuznets curve)。该曲线表明：在进行现代经济增长之 前，绝大多数人是小资产者，收入差距很小；在现代经济增长的最初阶段，资源占有 的差距开始扩大，社会再分配机制由于没有建立起来，导致收入差距不断扩大；当经 济发展到一定水平之后，人力资本的作用越来越大，社会再分配机制愈益完善，收入 差距逐渐缩小1。 1991 年，grossman和 kruege 根据长期以来经济增长和环境保护之间恶化与改善 的事实演变轨迹，特别是发达国家在经历了普遍的高增长、高污染之后，环境质量随 经济增长开始有所改善的经验数据的支持下，开创性地将库兹涅茨曲线引入环境污染 和经济增长关系的研究， 发现 so2排放量和经济增长的关系符合库兹涅茨假说。 随后， shafik 等在 1992 年世界发展报告 （world development report）中运用 ekc 对不 同国家经济增长和环境质量关系进行了对比研究。环境库兹涅茨曲线的研究也因该报 告提出这个观点而逐渐流行起来2。环境库兹涅茨曲线的基本涵义为：在经济发展的 最初阶段，由于人口的无序增长，工业技术的落后，资源的无序开发，造成了环境污 染的急速加剧，随着经济的发展，以科技进步为标志的产业发展对经济的贡献作用越 来越突出，人们控制环境污染的意识、能力和投入逐渐提高，污染物排放逐步趋缓3。 环境库兹涅茨曲线中有三个重要概念：峰点 e、两难区间和双赢区间（如图 1.1 所示） 。从曲线的峰点 e 向横轴划一条直线，曲线与直线将“ 倒 u 型” 区域分为两个区 间，在直线的左边，环境污染程度随人均收入的提高而渐趋严重；直线右边，环境随 收入水平提高而逐步改善。因此，前者称为两难区间(环境与经济不协调)，后者为双 赢区间(环境与经济相协调)。从两难区间到双赢区间的转折点（峰点 e）所对应的收 入水平因国家、区域的不同而有所差别，并且由于受到诸多因素的综合影响，“ 倒 u 型” 曲线的曲率也有不同。其中 a 为不考虑环境成本的环境库兹涅茨曲线，环境退化 3 很可能超出生态不可逆阈值。b 为考虑环境成本的环境库兹涅茨曲线，通过制定环境 标准、控制环境污染等政策手段，使曲线变得平缓，环境恶化的峰值降低，不超过生 态不可逆阈值，有效的防止了经济发展过程中对环境的不可逆破坏。 ekc 假设表现出了双重内涵：一方面，ekc 只有在环境政策和其它因素的干预 下才可能出现；另一方面，如果没有环境政策和其它因素的干预，环境污染水平可能 不会随经济增长自动下降。因此，对 ekc 进行研究的意义也就在此凸现。即如果在 人为干涉下环境经济演变呈 ekc 轨迹，哪些因素会影响它的形态？环境与经济相对 立的阶段是否可以缩短甚至避免？是否存在着降低转折点的可能和途径？又如何吸 取发达国家的教训，通过制定合理的经济发展政策和环境调控政策等使经济发展与环 境改善协调起来？如果说通过对 ekc 的研究，能够找到使环境经济发展目标趋于一 致的方法，也就为实现经济的可持续发展解决了一个核心问题。 在明确环境库兹涅茨曲线的作用机理和作用条件的基础上，武汉市完全有可能利 用后发优势，突破该曲线，缩小环境与经济两难区间，扩大双赢区间。研究如何熨平 “环境库兹涅茨曲线” ，实现经济增长、环境改善同步进行具有重要的现实意义。 图 1.1 环境库兹涅茨曲线 双赢 区间 两难 区间 e a b 4 1.2 ekc 的国内外研究进展 1.2.1 国外研究现状 关于 ekc 最早的研究是 grossman- krueger4,5，shafik- bandyopadhyay 6 和 panayotou7在 20 世纪 90 年代初的 3 份独立的研究。1991 年，grossman- krueger 对 gems 的城市大气质量数据做了分析，发现 so2和烟尘符合“ 倒 u 型” 曲线关系，顶 点在40005000 之间；而大气悬浮颗粒含量随人均 gdp 增长而升高。1992 年， shafik- bandyopadhyay 提出以下 10 个生态环境指标估算 ekc：清洁水缺乏率、城市 公共卫生设施缺乏率、大气悬浮颗粒、二氧化硫、森林覆盖率、森林采伐、河流中溶 解氧、河流中的大肠杆菌、人均城市垃圾产生量和人均碳排放量。他们根据世界银行 提供的数据，使用 3 种不同的方程形式(线性对数，对数平方和对数立方)拟合各项环 境指标与人均 gdp 的关系。 同时， panayotou也发现人均收入大约在30005000 时， 环境质量开始好转。之后涌现出大量 ekc 实证研究，不仅转折点出现时对应的收入 水平差异较大，且至今还没有一个一般性的、能够科学全面地反映环境破坏和资源损 耗整体水平的指标。 grossman- kruger 还对重金属污染指标做了研究，发现一些重金属污染指标也呈 “ 倒 u 型” 曲线，hettige 等8和 rock9对一般金属的浓度和一般性有毒物质做了研究， 发现顶点在1000013000 范围内出现。shafik- bandyopadhyay发现清洁水短缺率随 收入增长下降；而城市垃圾的产生量是上升的。这是因为清洁水是反映生活质量的主 要指标, 收入的增长首先带动其上升；而生活条件改善后带来无节制的消费行为, 使 城市生活垃圾剧增。 自然资源利用率方面，就森林开采(deforestation)而言，cropper- griffiths 10得到的 转折点很高；shafik- bandyopadhyay发现它和收入没有关系；panayotou发现顶点在很 低的收入水平(8001300)时出现，这远低于燃烧污染物的结果。skonhoft- solem 11 对挪威的土地开发展开研究,发现荒地剩余量随人均收入增长而下降； michael1 研究生 物多样性，发现鸟类和哺乳类都呈 n 形曲线。与全球变化相关的碳排放和化石燃料消 耗，一 些 研 究 的 结 果 显 示 在 很 高 的 收 入 水 平 下 才 出 现 顶 点(如 shafik6和 5 moomaw- unruh12等)，而另一些研究结果显示它们随收入水平增长而上升(如 holtz 13)。说明这些对人们生活不直接相关、对国家(或区域)的直接利益损害不大但对全球 环境影响深远的全球性环境指标得不到有效的控制。 1.2.2 国内研究现状 我国 ekc 研究起步较晚，主要是因为我国处于经济发展初期阶段，不具备完整 的经济发展方面的时间系列数据；但是环境问题的紧迫性促使国内科学家开始重视这 一问题，并且在实证研究方面做了很多工作。 从整体上， 陆虹14发现全国人均co2排放量表现出随收入上升的特点， 表明 gdp 与 co2排放量的当前值与前期值之间确实存在交互影响作用，而不是呈简单的“ 倒 u 型” 关系。李周等15根据“ 单位 gdp 污染排放量预测” 和“ gdp 总量预测” 方法对“ 污染 物总排放量” 进行估算，预测了全国“ 三废” 排放量达到顶点的时间(固废在 2004 年前 后、废水在 2006 年前后、废气在 2010 年前后)，而且从东部到西部存在阶梯性差异。 胡守丽对 so2展开研究，发现虽然北京、上海、广州等发达城市 so2的排放量与人均 gdp 呈“ 倒 u 型” 曲线，但是全国整体水平却持续上升(北京大学硕士论文)。洪阳16 指出生态预警线和临界线在 ekc 中的应用，但没有提出预警线的度量方法。范金17 以我国 81 个大中城市 1995- 1997 年度 nox、so2、总悬浮颗粒物浓度和人均降尘量的 数据对环境库兹涅茨曲线进行实证分析， 发现除 nox浓度外其余污染物与收入确实存 在“ 倒 u 型” 关系， 但 so2和总悬浮颗粒物的转折点处于几乎不可能达到的高收入水平 上（分别为人均 24974058 和 7276610 美元，1985 年不变价） 。杨海生等18通过研究 中国城市经济增长与大气污染水平计量模型认为中国城市 so2浓度、降尘量和 nox 浓度与人均 gdp 演替轨迹呈现显著的“ 倒 u 型” 特征，比发达国家较早达到 ekc 转折 点，而 tsp 与人均 gdp 呈现负相关关系，这主要与中国政府摈弃“ 先污染后治理” 的 老路、实施有效的环境政策及巨大的后发优势有关。王瑞玲等19对我国“三废”排放 状况进行了研究并用灰色关联度分析法定量剖析了我国“三废”库兹涅茨曲线成因。 从区域上，继环境库兹涅茨曲线提法出现之后，也有学者将其应用于区域性环境 经济分析中。由于东部地区经济发展速度快，生态环境问题(尤其是污染问题)更显严 重；而且数据系列比较完全，能观察到比较完整的 ekc 过程，因此得到人们更多的 6 关注。其中，吴玉萍20等选取北京数据建立经济增长与环境污染水平计量模型，发现 了显著的“ 倒 u 型” 曲线特征，而且比发达国家更早地达到了转折点，认为北京施行了 比较有效的环境政策。 张云等21运用因素分析法对北京市工业废气污染态势从经济总 量、技术进步、协同交叉作用三方面作了分析，研究表明工业环境经济可持续发展关 键在于经济总量增长与单位经济产出的环境负荷二者之间的协调。 杨凯22等人于 2002 年对上海废弃物增长进行了估计，预计转折点出现在人均 gdp 达到 33441 元（约 4000） ，认为上海市和北京市一样部分环境指标污染排放量 ekc 已通过转折点呈下降 趋势；王西琴等23对天津市环境库兹涅茨曲线进行了研究，发现其曲线与传统的环境 库兹涅茨曲线形态不同，出现波动性特征，呈“u 型倒 u 型” 。刘应希24发现广州 的 so2排放量与经济发展存在 m 形的关系，即如果以 1996 年为分界点，则存在两个 并列的“倒 u 型”曲线。沈满洪等25用浙江省经济与环境数据得到各类指标的 n 形 曲线，认为我国的发展轨迹与世界上发达国家不同，存在更多波动。凌亢等26从行业 数据验证了南京的 ekc，发现废气排放量和 so2浓度都随收入增长严格递增，整体污 染趋势在扩大；高振宁等4研究江苏省环境 ekc 特征后发现江苏省单位 gdp 污染排 放量总体呈现下降趋势，结果表明，技术进步和产业结构的调整已产生了明显的环境 效益，同时发现经济发展与环境污染水平的关系总体上符合 ekc 曲线特征。张思锋 等27人预测西安市的环境质量转折点在人均7000 时才到来，西安市现阶段经济与 环境协调发展水平远远落后于上海等东部城市。 以上研究现状表明，我国整体和各个区域上表现出不同形式的环境库兹涅茨曲 线，主要有“倒 u 型” 、 “u 型”和“n 型”等。也有的区域并不符合传统的环境库兹 涅茨曲线，因此，需要寻找新的模型来解释经济发展对环境状况的影响。 1.2.3 环境库兹涅茨曲线模型研究 环境库兹涅茨曲线的实质是研究经济发展(y)对环境质量或资源消耗(e)的影响， 即 e 是 y的函数。各个研究者从不同的假设条件出发，考虑不同的主导因子，设计出 种类繁多的数学模式。最简单常见的数学模式是收入与资源环境关系的二次方程，有 的为了突出曲线特征形状而使用收入取对数后的二次方程，得到明显的倒 u 形曲线。 三次方程(如 madhusudan28等)显示为 n 形曲线；说明现实中存在很多波动效应。 7 grossman- kruege 考虑了地理因素，结果表明城乡综合环境的改善比单纯提高市区环 境质量更难实现。garyk，liset29,30考虑了人口密度、人口增长和收入分配等参数， 认为人口压力大(密度高而且增长快)、收入分配高度不均的国家森林破坏更严重。 cropper- griffiths，cole，suri31，kaufmann32等在研究中通过国际贸易额、制造业进 出口比率、重要原料商品(如钢铁或木材)的国际价格、国际直接投资等参数研究贸易 与环境问题，发现发达国家通过“ 环境倾销(environmental dumping)” 使国内环境得到 好转33。 目前国内主要用二次或三次模型建立 ekc，但是，由于“环境- 经济”系统是一 个复杂的系统，其相互作用还受许多其它因素的影响，如：人口、地理、贸易、技术、 收入分配和政策激励等。研究者从不同的侧重点出发，通过不同的计量模型，发现这 些控制参数在一定程度上改变了 ekc 曲线的细节，具体表现在顶点的高低、顶点出 现的早晚和长时期内的波动，这些有助于针对性地采取措施把环境破坏降到最小。模 型的复杂化能够反映一些细节情况， 但不可能完全拟合现实， 但却是一些很好的尝试， 也暗示了将来的研究发展趋势。 1.2.4 环境库兹涅茨曲线四种形式及其理论解释 大量的实证研究中环境压力指标和经济增长指标(收入)之间出现了四种关系：倒 u 形关系、同步关系、u 形关系和 n 形关系(见图 2)。研究者对每种关系都进行了理 论解释，下面总结实证研究中出现的四种关系及其理论解释。 图 1.2 环境压力和经济增长之间四种关系34 1.2.4.1 倒 u 形关系 倒 u 形关系是最常见的一种实证研究结果,也是 ekc 存在的证据。总结其理论解 8 释主要有以下五点。 1) 技术与产业结构：技术进步与产业结构的变化使环境压力在高收入时减小 35- 37。社会经济发展带动了技术进步和产业结构转变。技术能提高资源利用率，减少 生产污染；工业是相对污染较重的产业，对环境影响大，而服务业对环境影响较小； 服务业代替工业的主导地位后，环境污染便会逐渐减少，环境质量随之改善，环境压 力和经济增长便出现了分离。 2) 环境质量需求的收入弹性。环境质量需求的收入弹性是 ekc 关系形成的原因 之一38。随经济收入的增加人们对环境质量的要求会逐渐提高，环境质量需求的收入 弹性会逐渐变大。环境质量需求的收入弹性大于 1，人们会牺牲经济利益来改善环境 质量，环境质量就会逐渐改善。 3) 国际贸易：一些研究者认为国际贸易在 ekc 关系中起关键作用39- 41。某些国 家出现 ekc 的原因是通过进口污染工业产品减少了本国污染，向外转移了自己的环 境压力。对这些国家来说环境压力是减少了，但是对于整个世界来说环境压力并没有 减少， 因为这些国家通过贸易把环境压力转嫁给了其他国家。 另一种观点是贸易使 “绿 色”技术得到充分发挥42。各国出口相对清洁技术产品、进口相对污染生产产品，整 个污染减少，环境质量总体改善。 4) 市场机制： 市场机制的转变可以减轻环境压力。 自然资源和污染进入市场以后， 市场的内生自调节功能会阻止环境恶化43。随经济发展和市场机制的完善,资源和污 染逐渐纳入市场，这样它们的外部成本会转化为内部成本。比如把能源消费作为内生 变量，就可以得出 co2排放和国家收入呈倒 u 形关系44。这样不但能提高资源利用 率而且可以把污染内部消化，导致环境质量改善。 5) 环境政策：完善的环境政策及其有力的实施可以改善环境，减小环境压力。甚 至有人认为 ekc 关系的出现不是收入增加的结果，而是由于环境政策的正确实施。 1.2.4.2 同步关系 在一些 ekc 实证研究中,并没有出现转折点， 环境压力是随经济发展同步增加的。 有以下三种理论解释。 1) 经济发展不能解决环境问题：经济发展需要消耗自然资源和服务， 而消耗自然 9 资源和服务必定会造成环境破坏。利用经典 ipat 等式研究发现 co2排放量随富裕(a) 增加而上升,得出经济(富裕)不能解决 co2排放问题,而把希望寄于技术(t)45。研究者 认为经济发展只能带来环境压力,不能解决环境问题,环境压力和经济增长不会分离 46。 2) ekc 假说不适用于全球环境指标：研究者认为 ekc 假说只适用于单个国家的 环境压力指标，不适用于全球环境指标47。在分析单个国家的环境指标时很容易找到 ekc 存在的证据。而在分析全球环境指标时，一般会出现这种同步关系48。 3) 经济发展尚未到分离阶段： 在实证研究中发现转折点超出收入数据范围或者没 有出现转折点，研究者认为经济发展尚未到分离阶段，环境压力和经济增长还在同步 增长。如果实证研究中使用转折点之前发展阶段的时序数据就会出现同步关系。 1.2.4.3 u 形关系 在实证研究中出现了环境指标随收入的增加先下降到一定水平而后逐渐升高的 情况，也就是说环境压力和经济增长呈 u 形关系。这是一种特殊的关系，有特殊的理 论解释。 1) 特殊环境压力指标。以造林和森林采伐作为环境压力指标研究 ekc 时发现两 种指标都与收入呈 u 形关系， 这是由于下降的森林采伐率在现阶段又重新上升49。 在 发展中国家，家庭通过他们的生产和消费决定(如能源类型)影响环境，研究者就以家 庭生产和消费模式(原料的消耗)作为环境压力指标研究 ekc。研究发现这种指标和收 入呈 u 形关系，这是由于家庭生产和消费模式与原料的消耗之间没有必然联系，因此 在 ekc 的实证研究中要注意环境压力指标的选取。 2) 经济活动与政策。kaufman等人在以 so2浓度为环境退化指标研究 ekc 时发 现 so2浓度与收入呈 u 形关系，而与经济活动空间强度(单位面积的经济活动)呈倒 u 形关系。在低收入水平经济活动中的能源利用向含硫量低的能源(如天然气)转移，so2 浓度逐渐降低；在高收入水平经济活动中的能源消耗排放超过能源转移减少的部分， so2 浓度又逐渐上升。他们认为不是收入而是经济活动空间强度提供减少 so2浓度的 技术和政策，使环境压力和经济活动空间强度产生分离。研究发现环境质量与总要素 生产力呈 u 形关系，这是考虑了不同国家的特殊经济问题和政策的结果。 10 1.2.4.4 n 形关系 环境压力和经济增长呈 n 形关系，是“重组假说”所描述的情况。重组假说认为 环境压力和经济增长分离状态不会长期持续下去，经济发展达到一定水平后会重新组 合。环境压力和经济增长之间的关系，从长期来看呈现一种 n 形关系，而不是倒 u 形。 20 世纪 90 年代初期研究者已经发现中收入水平时经济增长能改善环境质量，但 在高收入水平时环境质量再次恶化。随后又有研究者发现在高收入水平时物质利用会 再次增加，认为环境压力和经济增长之间呈 n 形关系而不是倒 u 形关系。20 世纪 90 年代末bruyn和opschoor在研究ekc的过程发现了环境压力和经济发展重组的可能。 表明总的环境压力不但依赖物质强度而且依赖经济增长率。随经济增长率的提高，很 有可能抵消物质强度的减少，从而出现重新组合的现象。他们在实证研究中确实发现 一些发达国家已经出现了重新组合的情况。以后许多研究者在实证研究中加入三次项 来验证重组假说，发现某些国家的某些指标确实出现了重新组合现象。出现这种关系 的理论解释有以下两点。 1) 政策因素： friedl和getzner(2003)研究奥地利19601999年的co2排放的ekc 时，co2 排放与收入呈 n 形关系。研究者认为能源危机的恢复和环境政策的软弱造成 了污染的上升，从而出现环境压力和经济增长的重组现象50。 2) 经济因素：bruyn 和 opschoor(1997)以产出指数(ti)作为环境压力指标研究 19 个国家的 ekc 时，发现一些国家(如荷兰)的 ti 随收入的增加有重新上升的趋势，环 境压力和经济增长重新组合。研究者认为在经济迅速发展的同时，减物质化没有受到 高度的重视；经济增长率超过了物质强度的减少，从而出现重新组合的情况51。 1.3 选题背景及研究内容 在经济快速发展的今天，如何确保在经济发展的同时，最大限度地保护人类赖以 生存的环境是环保科技工作者必须认真思考的问题。党中央已把增强可持续发展能力 改善生态环境作为全面建设小康社会的四大目标之一，足见正确处理经济发展与环境 保护的关系这个问题的重要性。 11 我国正面临着全面的工业化和城市化，生态环境问题日益突出；我们不能照搬发 达国家的发展模式，但他们的发展经验值得借鉴。在国内开展经济发展与环境保护之 间关系的研究，对照发达国家的发展轨迹，不仅可以认识我们所处的发展阶段，更有 利于采取更加合理有效的生态环境措施。鉴于目前的国内外经济发展与环境保护之间 关系研究现状，本文结合武汉市近 20 年的实际情况，分析武汉市的环境状况，将环 境与经济同步考虑，从分析中找出武汉市环境污染随经济发展的变化趋势，希望能引 起社会对环境保护的进一步重视，为武汉市的经济发展和环境保护提供可行建议，以 期从源头上杜绝和减少污染的发生，尽早步上“ 循环经济” 之新路，使武汉市实现可持 续发展。 本论文属于自选型课题。 论文研究的主要内容：以武汉市环境状况为研究对象，选择影响武汉市环境的大 气污染物和工业 “三废” 排放物近二十年数据来研究其与武汉市经济发展之间的关系， 探讨减少污染，改善武汉市环境状况的方法与措施。 本研究采用实证和理论相结合，计量分析为主的研究方法。论文准备前期，在武 汉市环保局进行了大量的调查研究并分别在武汉市环保局，学校图书馆收集了武汉市 近二十年来各环境质量指标的原始资料和数据。然后对收集的数据进行整理和筛选， 选取一套合理的环境指标和反映经济发展的相关因子。 再借助 spss 和 eviews 等计量 分析学软件建立各环境指标与反映经济发展各因子之间的多种回归形式，从中选取对 原始数据拟合最优的模型作为最终估计结果。先通过实证分析发现问题，然后用经济 学或者计量的方式对发现的问题给出解释。最后在理论和实证分析的基础上提出政策 建议。 1.4 论文章节安排 第一章 绪论部分 主要内容包括：研究环境库兹涅茨曲线的意义，环境库兹涅茨 曲线的概念和国内外研究进展，以及选题背景与所研究的工作内容概述； 第二章 武汉市经济发展与环境质量状况分析研究 介绍了 1986 年2005 年武汉 市经济发展状况和环境质量状况。在介绍武汉市经济发展状况时，着重从经济增长总 12 量、产业结构、能源消耗量和交通运输四个方面来进行说明并研究了这些方面演变的 长期趋势问题。在环境状况中, 主要阐述了武汉市空气质量状况、三废排放状况和水 质状况。 第三章 武汉市环境库兹涅茨曲线模拟研究 本章对大气环境质量和工业“三废” 污染状况两个方面进行了环境库兹涅茨曲线模拟研究和分析。基于武汉市各个环境指 标和经济发展相关因子的原始数据，采用多元回归模型和曲线回归模型，建立了各环 境指标与经济发展相关之间的计量模型。并根据建立的模型，分析了各因素对武汉市 环境质量的影响。 第四章 改善武汉市环境状况的方法与措施建议 本章根据第三章的分析结果从 影响武汉市环境库兹涅茨曲线的主要因素着手，提出了相关改善武汉市环境状况的方 法与措施。主要有保证经济持续健康发展、调整产业结构、调整能源结构、加强对机 动车辆污染物排放监督与管理、提高科技水平，加大环保投入、大力推行清洁生产、 加强环境管理力度和运用经济手段保护环境这几个方面。 第五章 总结与展望 13 2 武汉市经济与环境质量状况分析研究 2.1 武汉市概况 武汉市位于中国腹地中心，湖北省东部长江与汉水交汇处，素有“江城”之称， 是全国交通的重要枢纽和特大城市，也是湖北省省会，华中地区和长江中游的经济科 技教育和文化中心。地理位置为东经 113.41115.050，北纬29 .5831.220。市区地势 东高西低，市内湖泊众多。武汉版图面积为 8494.41km2，平面图形如一只自西向东飞 舞的彩蝶。武汉市地处北回归线北侧，属北亚热带季风性气候，具有常年雨量充沛， 热量充足，雨热同季，冬冷夏热四季分明等特点。 长江、汉江纵横交汇通过市区，形成了武昌、汉口、汉阳三镇鼎立的格局，通称 武汉三镇。1998 年经国务院批准，武汉行政建置为辖江岸、江汉、硚口、汉阳、武昌、 青山、洪山、东西湖、汉南、蔡甸、江夏、黄陂、新洲 13 个区；区下辖 108 个街道 办事处、21 个镇、15 个乡。设有两个开发区即东湖新技术开发区（洪山区关山）和 武汉经济技术开发区（蔡甸区沌口） 。全市群众自治组织 3140 个，其中，社区 1107 个，村民委员会 2033 个。全市土地面积 8494.41km2。到目前为止， 武汉市环境质量 监测的网络现由 13 个区级站，五个行业站及市环境监测中心所组成，承担了武汉市 大气、地表水、声环境等环境质量监测和各种污染源监测任务。 武汉市是一个多民族散杂而居的城市。据 2000 年第五次人口普查资料，全市共 有 50 个民族，其中少数民族 49 个，共 5.42 万人，占全市总人口的 0.7%。到 2005 年 止，武汉市总户数为 2499482 户，总人口数为 8013612 人53。 2.1.1 地质地貌 武汉市地质结构以新华夏构造体系为主，几乎控制全市地质构造的轮廊。地貌属 鄂东南丘陵经汉江平原东缘向大别山南麓低山丘陵过渡地区，中间低平，南北丘陵、 岗垄环抱，北部低山林立。全市低山、丘陵、垄岗平原与平坦平原的面积分别占土地 总面积的 5.8%、12.3%、42.6%和 39.3%。 14 2.1.2 气候气象 武汉市属北亚热带季风性(湿润)气候，大陆性特点显著，具有常年雨量丰沛、热 量充足、四季分明等特点。年平均气温 15.8 17.5，极端最高气温 41.3(1934 年 8 月 10 日)， 极端最低气温- 18.1(1977年 1 月 30 日)。 年无霜期一般为 211 天 272 天，年日照总时数 1810 小时 2100 小时，年总辐射 104 千卡/cm2 113 千卡/cm2，年 降水量 1150mm 1450mm；降雨集中在每年 6 8 月，约占全年降雨量的 40%左右。 2.1.3 水资源 武汉市江河纵横，河港沟渠交织，湖泊库塘星布，滠水、府河、倒水、举水、金 水、东荆河等从市区两侧汇入长江，形成以长江为干流的庞大水网。总水域面积达 2187km2，占市域面积的 25.8%。据测算分析，在正常年景，地下水静储量 128 亿 m3 米，地表水总量 7145 亿 m3，其中境内降雨径流 38 亿 m3，过境客水 7107 亿 m3。水 能资源理论蕴藏量 2 万千瓦。全市修建水库 274 座，其中，大型水库 3 座，中型水库 6 座；总容量 9.25 亿 m3；有塘堰 9.1 万口，蓄水能力 3.3 亿 m3；有湖泊 193 个，其 中城区内有湖泊 43 个。 2.1.4 土壤植被 武汉市土壤种类繁多，共有 8 个土类、17 个亚类、56 个土属、323 个土种，其中 水稻土地面积占总面积的45.5%； 其次为黄棕壤占24.8%， 潮土占17.0%， 红壤占11.2%； 其他有石灰土、紫色土、草甸土、沼泽土等共占 1.5%。 植被：武汉市植物区系属中亚热带常绿阔叶林向北亚热带落叶阔叶林过渡的地 带。据不完全统计，全市的蕨类和种子植物有 106 科、607 属、1066 种，兼具南方和 北方植物区系成份。常绿阔叶林和落叶阔叶林组成的混交林是全市典型的植被类型。 长江、汉江以南以樟树、楠竹、杉木、叶茶油茶、女贞、柑桔为代表；长江、汉江以 北以马尾松、水杉、法桐、落羽松、栎、柿、栗等树种为主。 2.1.5 动物资源 武汉市动物资源种类繁多，有畜禽、水生、药用、毛皮羽用、害虫天敌、国家保 15 护动物等动物资源。畜禽动物主要有猪、牛、鸡等 10 余种、70 多个品种。鱼类资源 有 11 目、22 科、88 种，主要经济鱼类有草、青、鲢等20 余种。“ 武昌鱼” (学名团头 鲂)因产于武昌梁子湖而得名，肉味鲜美，中外驰名。水禽有雁、鹳、鹈等 8 目、14 科、54 种。白鹳是国家