关键词:
城市化
空气环境
空气质量
环境库兹涅茨曲线
空间计量
摘要:
空气污染作为全球性的主要环境污染问题之一,日益受到学界、社会和各国政府的共同关注。自1978年,中国改革开放以来的快速经济发展、能源效率、污染排放,严重加剧了包括空气污染在内的生态环境改变,并导致雾霾等空气污染事件成为了快速城市化过程中的“新常态”。同时,处在产业转型升级过程中的中国,伴随“京津冀协同发展”、“一带一路建设”、“长江经济带发展”三大战略的推进,新型工业化道路、区域协调发展、生态文明建设对城市空气环境质量改善提出了新的要求。因此,城市化与环境空气的相互作用关系研究,不仅是新背景下城市化与生态环境耦合作用关系研究的重要延伸,也是引导未来城市可持续发展和环境政策制定的重要依据。面对一个经济高速增长、城市化快速提升但环境日趋恶化的新常态,在中国,空气环境污染和城市经济增长、城市发展之间究竟有什么样的关系?城市化的快速发展会导致空气环境污染日益恶化,还是最终有可能带来空气环境的改善,两者的相互作用机理如何?值得我们进一步深入探讨。基于此,本文以中国地级及以上城市为主要研究对象(依据指标数据的连续性共筛选出274个城市),分析2004-2013年共10年间的SO2、NO2、PM10三种常规污染物的空间分布特征及演化趋势,并选取人口城镇化率、城市人口规模、建成区面积和第二产业比重等四个表征城市社会经济发展水平的指标来判定其对空气质量的影响,进而以城市化率和人均GDP为主解释变量,分别构建普遍面板回归模型和空间计量面板模型进行城市化对空气环境影响的EKC检验;最后,利用面板向量自回归模型(PVAR)模型和耦合协调模型(CCDM)探讨了城市化与空气环境两个系统之间的响应规律和耦合协调模式,并为我国新型城镇化的发展提出了相应建议。论文的主要工作和取得的结论如下:(1)系统揭示了三种主要空气污染物(SO2、NO2、PM10)在274个地级市上的10年时空演化格局。从时间演化序列来看,全国274个城市空气环境质量总体呈现先减缓又加重的时序演化趋势,不同污染物之间的演化特征有较大差异,PM1o是三种空气污染中较为普遍且危害较大的污染物。Daniel趋势检验结果显示,全国城市空气质量指数IAQI总体上呈下降趋势(有相对好转趋势,改善城市主要集中在沿海地区)γs秩相关系数为-0.648(0.05水平上显著)。从区域空间分布来看,城市空气环境质量分布呈现出显著的空间异质性,且城市空气污染空间格局未发生明显变化,华北地区(京津冀)及山东部分城市是我国空气污染相对严重地区,也是当前大气污染协同防治的关键区域。其中,SO2空气质量有明显改善,污染严重的地区仅零星分布在京津冀和山东的部分地区,西南地区的污染得到有效控制;NO2污染并没有显著改善,区域污染格局也未发生根本性变化,华北地区、山东、长三角是我国NO2主要污染区域;全国PM10污染呈现先减缓又加重的趋势,重污染区域范围略有减小,并呈现出由集中连片分布变的态势(华北的京津冀及山东、西北的新疆甘肃),表明近十年来,我国对PM10的控制并没有取得显著性的改善。(2)比较分析了以人均GDP和以城市化率为主导的空气环境库兹涅茨曲线演化规律。在对面板数据进行平稳性检验后,运用固定效应模型和随机效应模型,将4个反映环境空气质量指标与人均GDP等6个反映城市(化)发展的指标进行回归拟合。结果发现:不管是在GEKC体系,还是UEKC体系中,我国城市(化)发展和空气环境质量之间的关系并没有呈现经典的倒U型曲线,不同的污染物呈现的演化曲线特征不同。10年间,随着城市经济的发展,城市空气中SO2浓度呈现下降的趋势,并到达改善拐点,符合倒“N”型曲线(GEKC的恶化拐点和改善拐点分别为15444元和74015元,在UEKC体系中恶化拐点和改善拐点分别为25.7%和59.9%的城市化率);而对于NO2、PM10浓度及空气质量综合指数,10年间与城市经济发展之间呈“U”型关系,并处于空气环境恶化的上升阶段,即现阶段呈现污染继续加重的态势(两个体系中的恶化拐点依次为19909、40759、44356元和8.8%、45.75%、61%的城市化率),并且没有到改善拐点的出现。随着“十二五”以来国家对氮氧化物的总量减排的控制,NO2有迎来改善拐点的趋势,但PM10的污染将持续恶化加重,并在新空气质量标准实施背景下体现在PM2.5的污染不断加重。此外,在UEKC体系中,当以城镇化率指标为主解释变量的时候,人均GDP指标在四个模型中均未通过显著性检验,也即意味着,从城市化角度出发,探讨环境质量的演化特征和规律是一种值得实践验证和科学模拟的研究思路。(3)构建了基于ESDA- Spatial Econometrics的空气质量演化的环境库兹涅茨曲线新的分析框架。ESDA的全局空间相关性分析显示空气污染存在显著的空间正相关性,适合空间计