基于 IPAT模型的蘇州市環境壓力 -響應分析

羅 宏,舒儉民,呂連宏,裴瑩瑩

中國環境科學研究院,北京 100012

基于 IPAT模型的蘇州市環境壓力 -響應分析

羅 宏,舒儉民,呂連宏,裴瑩瑩

中國環境科學研究院,北京 100012

蘇州市經濟快速發展,資源環境壓力日益加重,實現污染物總量削減目標形勢嚴峻.在分析蘇州市污染物排放與經濟發展現狀的基礎上,利用 IPAT模型就多種經濟、環境發展情景下,定量分析蘇州市 2010年的環境壓力.結果表明：在 GDP年增長率分別為 15.4%和 12.0%的情景下,單位 GDP的環境負荷年下降率分別為 18.0%和 15.0%時,污染物排放量可實現“十一五”規劃的削減目標,但資源效率分別需要提高 1.2和 1.0倍,實現削減目標的壓力很大;應采取提高環境效率、控制社會經濟發展速度、加速重點行業產業結構調整等措施以緩解蘇州市的環境壓力.

蘇州市;環境壓力;對策;IPAT模型

IPAT模型用于定量分析人口、經濟、技術對能源消耗的影響[1-2],并且能夠對未來人口、經濟等發展情況進行模擬分析,其優點是可直接應用、方法較簡便,在環境污染和氣候變化等研究領域中已經得到廣泛應用[3-6].蘇州市經濟發展迅速,隨著經濟總量倍數擴張和消費水平的大幅上升,資源、耕地及能源供需矛盾進一步加大,污染物種類和排放量將繼續增加,生態環境保護壓力日益加重;同時,“十一五”時期是我國環境保護的關鍵時期,也是蘇州優化產業結構、發展循環經濟、建設生態市的重要時期[7-8].在這種形勢下,筆者利用 IPAT模型,通過預測 2010年 GDP增長率,分 2種情景討論并計算蘇州“十一五”期間環境壓力,根據研究結果提出可持續發展措施.

1 模型構建

環境問題是經濟社會問題的綜合表現,世界經濟增長和城市化的過程中已付出了過大的資源環境代價.美國斯坦福大學著名人口學家 EHRL ICH在研究人口增長對環境的沖擊中,于 1971年提出人口增長對環境的沖擊不僅與人口總量有關,而且與社會的富裕度以及社會生產活動的技術水平有關,因此提出了環境影響的三因素公式[9-10]：

式中,I為環境影響;P為人口數量;A為富裕度;T為技術.

在 IPAT模型應用過程中,特別是在環境影響方面,環境影響 (I)與環境負荷等同,富裕度 (A)逐漸被認同可用人均 GDP來表示 (即 A =GDP/P),而技術 (T)則可用單位 GDP的環境負荷來表示,即 T=I/GDP.

IPAT方程還可寫成：

式中,G=P×A,也就是 GDP.該公式被稱作 IGT方程[11].

設基年的 GDP為 G0;基年的單位 GDP環境負荷為 T0;基年的環境負荷為 I0;國民生產總值年增長率為 g;單位 GDP環境負荷的年下降率為 t;第 n年的 GDP為 Gn;第 n年的單位 GDP環境負荷為Tn;第 n年的環境負荷為 In.由于：

則有 In=Gn·Tn=G0(1+g)n·T0(1-t)n=G0·T0·(1+g-t-tg)n.

當 (1+g-t-tg)n=1,即 tk=g/(1+g)時 ,其中 tk為 t的臨界值[12-13],In=I0;當 t=tk時,環境負荷不變;當 t＞tk時,In＜I0;當 t＜tk時,In＞I0.

2 蘇州市環境壓力分析

2.1 蘇州市經濟與環境狀況

2006年蘇州市的 GDP為 4.82×1012元,全市工業廢水年排放量為 7.32×108t;全市生活污水年排放量為 4.04×108t;全年水耗 1.14×109t;全市工業廢水 CODCr年排放量為 6.49×104t;全市工業廢氣年排放量為 6.984×1012m3,其中 SO2年排放量為 2.296×105t.

2.2 經濟發展情景預測2.2.1 統計情景

根據蘇州市統計年鑒,得出 1995─2006年蘇州市 GDP變化趨勢,如圖 1所示.由圖 1可得：

圖 1 1995─2006年蘇州市 GDP變化趨勢Fig.1 The variantion trandancy of GDP during 1995 and 2006 in Suzhou City

式中,G為 GDP,1012元;T為預測年份.

根據式 (5)計算 2010年蘇州市 GDP為 8.54×1012元 (以 2006年不變價格折算).

式中,G2010和為 G2006分別為 2010和 2006年的GDP,由該式得到 GDP的年均增長率為 15.4%.

2.2.2 規劃情景

參照《蘇州市國民經濟和社會發展“十一五”規劃綱要》,蘇州市 2010年的 GDP增長率按照 12.0%計算.

2.3 環境壓力分析

分別計算蘇州市 2種經濟發展形勢下 (GDP年均增長率分別為 15.4%和 12.0%)單位 GDP環境負荷年下降率的臨界值(tk)[14].

表 1 2種經濟發展情景下 tk的計算值Table 1 Calculated values under different economic development situations

以 2006年為基準年,根據 t取值計算 2010年蘇州市環境壓力：①t=0,即單位 GDP環境負荷不變;②t=tk,即環境負荷 (I)不變;③滿足“十一五”期間 CODCr和 SO2總量削減目標條件下的 t值[15-16].分析結果見表 2.

表 2 2種 GDP年增長率下 2010年蘇州市的環境壓力Table 2 Environmental pressure under different senariosof Suzhou City in 2010 with growth rate of GDP

由表 2可知,單位 GDP的環境負荷年下降率(t)為 0時,蘇州市 2010年的環境負荷增大 .t=tk時,即分別取 13.3%和 10.7%(相應 GDP年增長率分別為 15.4%和 12.0%),雖然環境負荷不變,但單位 GDP環境負荷呈下降趨勢,GDP年增長率越高,其下降越快.在 GDP年增長率分別為 15.4%和12.0%,t分別為 18.0%和 15.0%時,蘇州市污染物排放量可實現“十一五”削減目標.

3 結果討論

不同 GDP年增長率下 2010年蘇州市環境壓力如圖 2所示.由圖 2可知,當單位 GDP的環境負荷年下降率 (t)相同時,GDP年增長率越高,污染物排放量越高,環境負荷越大.在相同 GDP年增長率條件下,單位 GDP的環境負荷年下降率與污染物排放量基本呈線性關系.污染物排放量均隨單位 GDP的環境負荷年下降率的增大而降低,當達到臨界值時,環境負荷不變;如繼續增大,超過臨界值,則環境負荷降低.伴隨 GDP年增長率分別為 15.4%和12.0%,相應地單位 GDP的環境負荷年下降率分別達到 18.0%和 15.0%時才能實現蘇州市“十一五”削減目標,但相應要求環境效率分別提高 1.2和1.0倍,實現削減目標的壓力很大.

圖 2 不同 GDP年增長率(g)條件下 2010年蘇州市環境壓力Fig.2 Environmental pressure of Suzhou City in 2010 with different growth ratesof GDP

4 發展對策

根據蘇州市 2010年環境壓力計算結果和現階段的經濟發展水平,實現“十一五”削減目標存在較大困難,因此蘇州市應采取提高環境效率、控制社會經濟發展速度、加速重點行業產業結構調整等措施緩解環境壓力.

4.1 提高環境效率

單位 GDP環境負荷的倒數即為“環境效率”[14].由 3章可知,實現“十一五”削減目標,在 2種 GDP年增長率條件下,蘇州市環境效率應分別提高 1.2和 1.0倍.因此,如果蘇州市只重視經濟增長,而對單位 GDP環境負荷不給予充分重視,是不可能實現可持續發展的.為提高環境效率,應加強以下幾方面的建設：強化蘇州市政府的政策引導[17],建立、完善節能減排制度,降低污染物排放,如實施差別電價、排污權交易制度和總量控制制度等;按照《蘇州市推進清潔生產指導意見》和已發布的《清潔生產標準》要求,在全市推廣清潔生產,爭取在 2年內對規模以上企業完成清潔生產普及,對使用有毒、有害原料生產企業,實施強制性清潔生產審核,使污染物達標排放;大力推進機制創新和技術創新,確立技術創新的激勵政策;發展循環經濟,促進蘇州市盡快形成新的生產方式和消費模式.但是在長期的經濟增長中,環境效率也并非越高越好,提高環境效率也需要投入一定的經濟成本,過度地強調增加環境效率,反而會限制經濟發展.

4.2 適當控制社會經濟發展速度

由圖 2可知,當 2種不同經濟發展速度下單位GDP的環境負荷年下降率相同時,GDP年增長率越高,污染物排放量越高,環境負荷越大.最高發展速度 (GDP年增長率為 15.4%)與最低發展速度 (GDP年增長率 12.0%)下,2010年污染物排放量差距見表 3.單位 GDP環境負荷不變時 (t=0),蘇州市2010年 2種經濟發展速度下的 CODCr排放量相差6.74×104t,SO2排放量相差 11.64×104t,排放差值較大;當 t=10.0%時,2010年 2種 GDP年均增長率下的 CODCr排放量相差 1.52×104t,SO2排放量相差 2.93×104t,排放差值也比較大.因此,適當地控制經濟增長速度,可明顯降低污染物排放量,緩解環境壓力.

表 3 不同發展速度下蘇州市 2010年污染物排放量差異Table 3 The pollutant emission of Suzhou City in 2010 with different development speed 104 t

4.3 重點行業產業結構調整

根據現階段蘇州市污染物排放特征分析,CODCr排放主要來源于紡織業、化學原料及化學品制造業、造紙業、醫藥制造業,上述行業排放總量占全市工業排放總量的 61.7%,年排放總量達到3.5×104t,而 GDP貢獻僅占全市總量的 19.8%;SO2排放主要來源于電力行業,年排放量為 1.28×105t,占全市排放總量的 50%以上.未來幾年應對上述重點行業加大力度進行產業結構調整,通過關、停、轉、并等措施提高環境效率 .

嚴格控制建設高耗能項目,把能耗標準作為項目核準的強制性門檻.提高高耗能、高污染產品差別電價標準.積極淘汰高耗能、污染嚴重的產品和設備,加大淘汰電力、紡織業、化學原料及化學品制造業、造紙業和醫藥制造業等行業落后產能的力度.

根據國務院發布的《促進產業結構調整暫行規定》〔國發 (2005)40號〕,國家發展和改革委員會配套發布實施的《產業結構調整指導目錄 (2005年)》(國家發改委令第 40號),江蘇省發布的《江蘇省工業結構調整指導目錄》〔蘇政辦發 (2006)140號〕和《蘇州市國民經濟和社會發展第十一個五年規劃》以及國家、江蘇省、蘇州市相關法律法規政策,結合蘇州市經濟發展實際情況,特制定蘇州市產業未來發展導向.為轉變經濟增長方式,促進產業結構調整和優化,合理配置資源,實現節能減排,全面提升全市產業競爭能力提供依據.

[1] ROOD GA,ROSJ PM,DRISSEN E,et al.A structure of models for future p rojections of environmental pressure due to consumption[J].Journal of Cleaner Production,2003,11(5)：491-498.

[2] 何強,呂光明.基于 IPAT模型的生態環境影響分析：以北京為例[J].中央財經大學學報,2008(12)：83-88.

[3] 徐中民,程國棟,邱國玉.可持續性評價的 ImPACTS等式[J].地理學報,2005,60(2)：198-208.

[4] 張音波,陳新庚,彭曉春,等.廣東省環境經濟系統的物質流分析[J].環境科學學報,2008,28(5)：1021-1031.

[5] 攀良新,牛海鵬,劉悅翠,等.資源型城市綠地系統環境壓力分析：以焦作市為例 [J].東北林業大學學報,2007,35(9)：75-77.

[6] 劉宇,匡耀求,黃寧生,等.水泥生產排放二氧化碳的人口經濟壓力分析[J].環境科學研究,2007,20(1)：118-122.

[7] 程煒,周海茵,王向華,等.江蘇省“十一五”環境壓力與調控響應[J].環境科學研究,2009,22(4)：496-500.

[8] 王麗萍,朱麗萍,王春,等.江蘇省環境負荷預測分析[J].環境科學研究,2008,21(1)：208-212.

[9] YORK R,ROSA E A,DIETZ T.STIRPAT,IPAT and ImPACT：analytic tools for unpacking the driving forces of environment limpacts[J].Ecological Economics,2003,46(3)：351-365.

[10] 徐中民,程國棟.中國人口和富裕對環境的影響[J].冰川凍土 ,2005,27(5)：767-773.

[11] 王正環,樊斌,李常青,等.基于 IPAT模型的福建環境效率定量測評[J].發展研究,2007(6)：63-64.

[12] 侯瑜.“十一五”末全國能耗狀況預測 [J].統計與決策,2008(3)：98-100.

[13] 陸鐘武.經濟增長與環境負荷之間的定量關系[J].環境保護 ,2007(7)：13-18.

[14] 陸鐘武.以控制資源消耗量為突破口做好環境保護規劃[J].環境科學研究,2005,18(6)：1-6.

[15] 錢堃,朱顯成.水資源效率模型以及遼寧省為例的實證研究[J].大連工業大學學報,2008,27(2)：188-190.

[16] 朱顯成,劉則淵.基于 IPAT方程的大連水資源效率研究[J].大連理工大學學報,2006,27(3)：39-42.

[17] 楊永華,黃曉芬,宋靜.資源生產率視角的能源使用與環境質量關系模型研究[J].中國能源,2007,29(1)：38-40.

Research on Environmental Pressure-Response of Suzhou City Based on IPAT Model

LUO Hong,SHU Jian-min,LüLian-hong,PEIYing-ying
Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China

With the rapid economic development and increasing pressure on resources and environment,realizing total pollutant emission reduction targets set by the Eleventh Five-Year Plan for Suzhou City isdifficult.Based on the analysisof pollutant emissions in Suzhou City and current economic development,the environmental p ressure in Suzhou City is quantitatively analyzed w ith the IPAT model under diversified economic and environmental development scenarios in 2010.The result shows that,under grossdomestic product(GDP)growth ratesof 15.4%and 12.0%,and corresponding annual environmental load decrease ratesper unit GDPof 18.0%and 15.0%,the pollutant emission reduction targetsof the Eleventh Five-Year Plan can be achieved,but the resource efficiency needs to be improved by 1.2 and 1.0 times respectively.Strategiesmust be taken to alleviate environmental pressures of Suzhou City,including improving environmental efficiency,controlling the speed of the socio-economic development,and accelerating the adjustment of key industrial structure.

Suzhou City;environmental pressure;strategy;IPATmodel

X32

A

1001-6929(2010)01-0116-04

2009-05-27

2009-06-24

蘇州市政府項目

羅宏 (1964-),男,湖南桃源人,研究員,博士,主要從事環境經濟與管理研究,luohong@craes.org.cn.

(責任編輯：孫彩萍)