“世博”背景下上海经济与环境的耦合演化

2013-09-19 03:05岳文泽张云堂吴次芳
生态学报 2013年19期
关键词:世博环境质量区县

倪 尧,岳文泽,2,*,张云堂,吴次芳

(1.浙江大学土地管理系,杭州 310029;2.国土资源部资源环境承载力评价重点实验室,北京 101149)

改革开放以来,中国城市化水平从1978年的17.92%激增至2011年的51.3%,城镇人口从1978年的17245万人增加到2011年的69079万人。如此规模巨大的城市化过程,对社会、经济、生态等各个层面的影响都是前所未有的[1]。自20世纪90年代以来,许多学者从不同角度对城市快速扩张的影响进行过研究,例如,在耕地流失与粮食安全方面,Tan等以京津冀地区为例,分析了由于城市扩张造成大量耕地流失状况[2];Chen与Deng等使用统计数据,探讨了中国城市快速扩张给粮食安全带来的巨大压力[3-4]。在经济影响方面,姜海与曲福田、张虹鸥等以及杜官印和蔡运龙等学者分别探讨了建设用地增长与经济增长关系,发现快速城市化导致的城市建设用地扩张推动了城市经济的快速增长[5-7]。而城市化对生态环境的负面影响,可以说是关注度最高的。概括起来,学者们重点关注城市快速扩张造成了大量耕地、园地、林地、牧草地、水域等自然景观转化为以不透水面为代表的城市景观[1-2],从而进一步导致环境退化,如土壤水分蒸发减少[3]、地表径流增加[8]、热岛效应增强[9-10]、空气与水质量下降等[11-12]。

20世纪中期以来,西方国家基本结束了高速城市化阶段,开始反思城市化进程中经济快速发展与环境污染的关系[13-14]。1991年美国经济学家Grossman和Krueger通过对污染与人均收入的实证分析指出,污染在低收入水平上随人均国民生产总值(GDP)增加而上升,高收入水平上随GDP增长而下降[15]。1993年Panayotou借用1955年库兹涅茨界定人均收入与收入不均等间的倒U型曲线,首次将这种环境质量与人均收入的关系称为环境库兹涅茨曲线(Environmental Kuznets Curve,EKC)[16]。后来Arrow等以国家为样本,证实了国家层面上经济增长与环境退化的关系满足环境库兹涅茨曲线规律[17]。在快速城市化的中国,政策制定者对经济发展与环境保护之间关系的博弈管理也是一个很大挑战。马妍和朱晓东及韩贵锋等针对苏州和重庆,分别揭示了经济发展与环境污染水平之间满足“倒U形”的EKC[18-19]。而曹世雄等则从居民态度角度,证实了居民对环境问题关注程度与经济收入的关系符合EKC[20]。可见,EKC在不同尺度的空间单元上都有所表现。而现有研究大多从国家或自然单元来探索经济环境的耦合关系,而较少关注城市内部行政单元上经济与环境的耦合关系[17-19]。在中国城市内部,区级政府是城市经济发展中,具有独立决策权的最低行政级别,它可以通过制定相关政策来影响产业、人口、资本、环境保护等方面的空间配置,从而直接影响区域经济发展与生态环境保护。因此,在城市内部的区级政府层面上探讨经济与环境的耦合关系具有重要的现实意义。

2002年,上海被正式批准为2010年世界博览会的主办城市。世博会的大规模投资建设加速了城市空间演化。“世博”背景下的经济发展与环境演化也引起了相关学者的关注,屈雪莲与过聚荣探讨了世博会对上海经济增长的拉动效应[21]。徐蕾通过产业分析发现,世博会的举办成为上海经济的助推器,促进了产业结构调整[22]。在环境方面,Yue等发现,2000年后上海市中心城区的热环境得到明显改善[23]。周晋等模拟了“世博”前后的环境变化,发现空气质量、环保投资和人均绿地面积等指标的改善还不明显[24]。王波和杨小东对上海绿色GDP进行了核算,发现世博会提升了经济与环境协调的可持续发展能力[25]。上述研究揭示了世博会对经济发展或环境变化的影响,但都基于城市整体层面,缺乏对城市内部差异及其时空演化特征的研究。

本文选择上海市辖区作为基本空间单元,探索“世博”背景下,区级行政单元上经济、环境的时空差异及其耦合演化特征,旨在为优化城市经济发展与环境保护关系上提供更具建设性的政策建议。

1 研究区与研究方法

1.1 研究单元划分

上海地处中国东部沿海。2011年末常住人口2347万人,总面积6340.5 km2。依靠长江三角洲广阔腹地,上海作为中国经济中心已达一个世纪之久,在制造业、商业和国际贸易中一直处于领先地位。在计划经济时期(1949—1978年),上海重点发展制造业,服务业及城市生活设施配套建设相对滞后。改革开放以来,特别是浦东新区成立后,上海经历了高速的经济增长和快速的城市扩张[1]。2002年后的8a时间,围绕世博会,上海开启了大规模城市建设,推动了城市新一轮的高速发展,这段时期也成为上海经济、环境空间重构最为剧烈的阶段。2009年前上海市辖18区1县(图1),2009年进行了行政区划调整,南汇并入浦东,为了保持研究单元的一致性,采用调整前的行政单元。对于2010年南汇区的人口、经济数据,采用调查和趋势外推法,从浦东新区中分离出来。为分析经济差异构成特征,将主要分布在外环线内的区划分为主城区,包括黄浦、卢湾、静安、徐汇、长宁、闸北、普陀、虹口、杨浦和浦东;其余为郊区。

1.2 数据和研究方法

1.2.1 数据

研究采用不同类型与来源的数据,主要包括人口及地方财政收入的统计数据;环境监测数据等,例如,空气污染指数(API)。其中,人口以及地方财政收入数据均来自2001—2012年《上海统计年鉴》,通过地方财政收入与户籍人口计算了人均财政收入。而空气污染指数则是从上海市环保局的空气质量每日报道网站中获取,其是从分布于各区县环境监测站,现场监测的5种大气污染源(SO2、NO2、PM10、CO、O3)计算得到的综合指数。

1.2.2 变异系数变异系数(CV)是揭示区域差异的一个常用指标,可以反映不同区域之间差异的总体程度,公式为:

图1 上海市行政区划图(2008年)Fig.1 Administrative map of Shanghai(2008)

式中,N为区县数,¯x为各区县人均财政收入均值,而xi为各区县人均财政收入。CV越大,表示各区县间经济差异越大。

1.2.3 锡尔系数

锡尔系数又称锡尔熵,最早是由锡尔(Theil)于1967年提出[26]。公式为:

式中,N为区县数,yi表示第i个地区收入占区域总收入的比重,pi表示第i个地区人口数占研究区总人口的比重。T越大,表示经济差异越大;反之,差异越小。

锡尔系数可分解,整体差异(Td)可进一步分解为地区内差异(TWR)和地区间差异(TBR),公式如下:

式中,Y为各地区收入总和,Yi是第i个地区的收入,而Yij是第i个地区中第j个单元的收入;P是总人口,而Pi是第i个地区的人口,而Pij是第i个地区中第j个单元的人口。正如Fan和Sun总结的那样,与变异系数相比,锡尔系数最大优点是总体差异可分解为组内差异和组间差异[27]。

1.2.4 环境库兹涅茨曲线(EKC)

EKC是以经济指标为横轴,环境污染指标为纵轴的“倒U型”的曲线[15-16]。在研究中常把以经济指标为自变量的环境指标函数作为EKC的拟合模型,常见的拟合模型包括二次和三次多项式,不同国家或地区的情况不同,拟合模型不是固定的,往往应用多种形式进行回归分析,找到适合的拟合模型。本文以人均财政收入作为经济指标,以平均API作为环境污染程度指标,在各区县单元上拟合了经济发展与环境污染的耦合关系,验证其是否满足EKC规律。

2 结果

2.1 上海区域经济差异演化

图2显示了上海各区县2002年和2010年人均财政收入的变化。在世博建设周期内,上海的经济发展水平有大幅提高;同时,各区县间的经济差异迅速拉大。2002年只有浦东新区和静安区的人均财政收入达到5000元,而到2010年,则有10个区的人均财政收入达到了10000元。在差异上表现更明显,例如原来排名第一的浦东新区被市中心的静安、黄浦和卢湾区所超越,静安区的人均财政收入几乎是杨浦区的7倍。单纯从对比的角度可以看出,“世博”周期内上海经济发展迅速,但是区域差异也愈加严重。

CV的变化定量揭示了2002—2010年各区县的经济差异演化。从图3可以发现,上海各区县的经济差异大幅度上升,CV值从2002年的0.4上升到2010年的0.75左右。从差异演化来看,从2002—2006年之间,变化不大,且有所波动;2006年以后,“世博”的投资效应开始显现,差异快速上升,尤其2008年后,上升幅度和速率都是最大的。

图2 上海市各区县人均财政收入变化Fig.2 The change of per capita revenue of districts in Shanghai

图3 上海各区县经济差异演变(2002—2010年)Fig.3 The economic differential change of districts in Shanghai

利用锡尔系数可分解的优势,将总体差异分解为主城区内部差异、郊区内部差异及主城区与郊区间差异3个部分,结果如图4和表1。

图4和表1显示,2002年,各区县总体差异的构成中,主城区内部差异贡献最大,占到58.56%;郊区内部次之,为38.10%;而主城区与郊区间差异贡献则非常小,只有3.34%,与很多国家在快速城市化阶段所呈现的城乡收入差距不断拉大的规律不同。主要原因与上海长期发展模式密切相关。改革开放以来,市场在资源配置中发挥越来越重要的作用,并强化了城市功能分区,上海原来沿黄浦江与苏州河分布的工业逐渐外迁,在郊区建立了钢铁、汽车、航天及石化等大型工业基地,工业布局模式在主城区与郊区之间发生了颠倒。而2000年左右,工业仍然是国民经济产出的最大贡献者,制造业的空间重构导致了主城区与郊区之间的经济差异被拉平。

图4 经济差异的锡尔系数构成Fig.4 Theil decomposition of overall economic inequality

表1 上海经济差异的锡尔系数Table 1 Theil decomposition of overall economic inequality in Shanghai

值得关注的是,3个部分对总体差异贡献率的变化。虽然经历了波动,但是主城区内部差异的贡献趋于扩大,2010年比重上升到72.99%;郊区内部差异的贡献下降到16.01%;而主城区与郊区间的差异贡献则拉大到11.00%。这揭示了上海各区县产业结构演变的规律。主城区,随着退二进三的完成,一些区利用基础、区位以及政策优势,形成以商贸、办公、金融等高端服务业为核心的主导产业,例如黄浦、静安等;而有些传统工业区,随着制造业的外迁,支柱产业发育缓慢,增长明显放缓、甚至停滞不前,例如杨浦、闸北和普陀等,导致主城区内部差距不断拉大。特别在2006年以后,世博会的大规模建设投资开始发挥效用,世博园区附近的黄浦、卢湾、静安、浦东等抓住机遇,强化经济升级,加速增长。而在郊区内部,随着工业从近郊区向远郊区的扩散和基础设施的互通,郊区内部各区县的差异不断缩小。特别2006年后,主城区利用区位优势,抓住世博会机遇,总体发展水平有较大提升,与郊区差异趋于扩大。

2.2 环境质量演变

上海市政府高度重视世博会前及世博会期间的大气环境质量的保障工作,通过产业结构调整、加强污染治理等措施,不断改善环境质量。以空气质量为优或良的天数占全年比率为指标,由2000年的80.8%增加到2010年的93.6%,优良天数在不断增多。图5显示2006年和2010年各区县空气质量都有相应地改善,但区县间的差异十分明显。在2006年,主城区和远郊区的空气质量明显要优于制造业密集的宝山、嘉定、闵行等近郊区;在主城区内部黄浦、静安以及浦东有较高的空气质量优良率,而长宁、闸北、虹口以及杨浦的优良率较低。而2010年,原来空气质量较差的区得到明显改善,例如嘉定、闵行和宝山。对比主城区与郊区,主城区内部优良率差异较大,郊区内部差异较小。

2.3 经济发展与环境污染的耦合演化

图5 各区县空气质量优良率Fig.5 The excellent and good rate of air quality for each district

2.3.1 2006年经济发展与环境污染的耦合关系

以空气污染指数(API)作为环境污染程度,以人均财政收入作为经济水平,2006年二者在各区县上耦合分布如图6。可见,随着经济水平的提高,空气污染程度具有先恶化后减缓的趋势。基于散点图的回归拟合分析发现,最优拟合函数为“倒U形”二阶函数,相关系数达到0.47,满足EKC的规律。

2006年各区县的经济水平与环境污染耦合关系满足“倒U形”的曲线。这表明在城市发展进程中,各区县的经济水平与环境污染程度都表现出不均衡特征。不同空间单元的经济与环境耦合后分布在“倒U形”曲线的不同位置上:经济发展水平最高的区域表现为最轻的环境污染;经济发展水平居中的区域却表现为最严重的环境污染;而经济最落后的区域与最发达的区域一样,也表现为最好的环境质量。就环境质量而言,随着经济水平的提高先恶化,达到拐点后开始进入污染改善阶段。2006年上海市的拐点出现在人均财政收入6800元。对于人均财政收入超过6800元的区,经济发展水平较高,环境趋于改善,经济发展与环境保护形成良性互动。而对于低于6800元的区,经济发展水平较低,环境趋于恶化,经济增长基本是以牺牲环境为代价的。

不同区县在“倒U形”曲线上的分布,说明了其产业演化的阶段。图6中各区县根据定位可以划分为不同群组。右下角的实线圈包括静安、卢湾、浦东和黄浦,这些区的经济发展与环境质量达到较高水平。静安、卢湾及黄浦作为城市核心,其产业已逐渐演化为高端服务业主导型,而浦东实现了直接从建区时的传统农业为主向金融服务业和高新技术产业为主的转变。右上角虚线圈则表示环境质量较差,但趋于好转的新兴工业区,包括嘉定、青浦、闵行和松江,经济水平较高,尽管目前污染仍然最严重,但出现了改善的趋势。左上角的实线圈包括处于经济上升但环境处于不断恶化的地区(杨浦、普陀、虹口、徐汇、长宁和宝山),其中主城的各区(杨浦、普陀、虹口、徐汇和长宁)正试图也像静安和黄浦那样,通过产业结构升级,实现经济增长和环境改善。左下角虚线圈包括南汇、奉贤和金山,这些区距海较近,污染并不严重。最后,崇明县与其他各区均不同,拥有很少制造业,环境质量好,但经济发展落后。

图6 经济水平与空气污染的耦合关系(2006)Fig.6 The coupling relationship between economic level and air pollution(2006)

2.3.2 2010年经济发展与环境污染的耦合关系

2010年,各区县人均财政收入和平均API的散点分布如图7。对散点图进行回归,拟合函数也为“倒U形”二阶函数,相关系数为0.43,基本上满足EKC规律。对比图6和图7可以发现,2010年上海环境库兹涅茨曲线的拐点出现在人均财政收入14000元处,是2006年的2倍左右,而且2010年拐点处的API比2006年拐点的API低10个单位。这说明了2010年上海市经济环境的耦合演化到一个更高级的阶段,经济水平以及环境质量都得到了根本性的提升。

各区县在曲线上位置也分为几个群组。右下端的实线圈里包括浦东、卢湾、静安和黄浦,这些区的经济发展与环境质量都达到了较高水平,与2006年相比,这个组群变化明显,由于更靠近世博园核心区,静安、黄浦、卢湾利用“世博”契机,成功实现了从传统服务业向金融、商务等高附加值的高端服务业的转型,经济发展水平超越了浦东。浦东虽然也毗邻世博园区,但由于辖区面积过大,对总体产业结构升级的影响要弱得多。右上角虚线圈包括松江、嘉定等,是目前经济发展较快,环境质量比2006年有明显改善,目前仍然是污染最为严重的区域。左上角实线圈包括宝山、闵行、普陀、虹口及杨浦,这些区处于经济上升期、污染趋于加剧。与2006年相同组群相比多了闵行,闵行在工业转型的过程中,平均API从2006年的72.35下降到2010年的59.4,环境改善影响了经济增长速度,近几年发展速度相对滞后。主城区内的普陀、虹口和杨浦,产业转型较慢,经济增长相对迟缓,纵向比较,环境质量虽得到改善,但与主城其他区相比,仍相对较差。左下角虚线圈包括奉贤、闸北、南汇和金山,经济发展相对缓慢。其中,闸北通过工业的大量外迁改善了环境,但经济发展仍然相对缓慢;而奉贤、南汇和金山仍处于工业化加速阶段,地处远郊的沿海,受到距离和海风影响,空气质量较好。

3 讨论与建议

3.1 讨论

“世博”背景下,上海区域经济差异迅速拉大,主要表现为城区及郊区内部的差异,而城区与郊区间的差异不明显。从演化看,总体差异中郊区内部的贡献下降了22%左右;城区内部贡献上升了15%左右;城区与郊区间的贡献则增加了7%左右。在环境演变上,各区县的环境质量均有明显改善。经济与环境的耦合关系满足EKC规律,与2006年相比,2010年耦合关系演化到高级阶段,但各区县的表现及变化呈现出较大差异。耦合关系演化格局形成的机制十分复杂,分析发现与以下几个因素密切相关。

首先,经济结构调整与全球化是各区县经济环境耦合关系格局的决定力量。过去10a正是上海从传统的制造业基地向以高科技产业和生产性服务业基地转型的过程,正在打造为东亚的经济和金融中心。其中经济结构调整的核心是产业升级与工业外迁。20世纪90年代,大多数中心城区在工业产出中处于领先,而到2010年,位于外围的浦东、闵行、嘉定、宝山等已经占据鳌头。而中心的黄浦、卢湾和静安等第三产业已经占到GDP总额的90%以上。工业外迁为特征的经济结构调整,对于中心城区来说,经济附加值进一步提高、环境大幅改善,趋于“倒U型”曲线的右半部分分布;近郊的工业大区,经济水平大幅度提高,同时污染状况也十分严重,因此基本分布在“倒U型”曲线顶部两侧;而远郊区,产业基础落后,环境本底较好,处于“倒U型”曲线的左半部分。另外,全球资本的流入进一步提升了上海经济转型的速度与规模。上海外商直接投资合同金额从1981年的300万美元上升到2010年的153.07亿美元。但外商直接投资的空间分布极不均衡,浦东新区、嘉定和闵行由于其发达的制造业,投资比重很大而处于领先地位,而黄浦、静安、卢湾等中心城区在服务业中吸引了大量的外商直接投资;与之相反,杨浦、普陀、闸北等区受制于传统工业为主的产业结构制约,无法吸引较多的外商投资。由于投资规模小,导致产业升级缓慢,经济效益较差,同时环境改善也较慢。

其次,政府主导的多层次城市规划与建设布局直接作用于不均衡的经济环境耦合格局。针对上海处于离心型的城市化阶段,市政府专门制定了中心城向外疏散的“1966”布局规划。“1966”代表1个中心城(主城区)、9个卫星城(宝山、嘉定、青浦、松江、闵行、奉贤、金山、临港与崇明)、60个新市镇、600个中心村。城镇布局规划引导了中心城区的产业、人口向外围郊区转移,首先转移是规模大、环境污染重的制造业,在较短时间内拉动了郊区部分区县的经济产出增长,但同时也导致环境污染向郊区蔓延,典型案例包括嘉定、宝山、松江等,处于“倒U型”曲线左面,这一趋势还将继续。另外,城市建设规划重心也已经转移到旧城改造上。例如,2000年左右完成的“365旧城改造计划”,拆除中心城区大面积老旧建筑,有超过100万户居民,从市中心搬迁到外围区域,其中有超过10%改造为城市公园或者绿色空间,涉及社区主要分布于黄浦、卢湾、静安等,直接改善了中心城区的环境质量。

图7 经济水平与空气污染的耦合关系(2010)Fig.7 The coupling relationship between economic level and pollution(2010)

最后,作为城市重大活动代表的世博会的举办加速了经济环境耦合演化进程。主要表现在:第一,世博园选址与建设直接影响了部分城区的经济发展与环境保护。主园区位于中心区黄浦江两岸,面积达5.28 Km2,涉及2.6 Km2建筑、1.8万个家庭、272家工厂的搬迁。世博园建设直接改变了中心区的土地利用、产业结构以及环境质量,围绕着世博园的黄浦、卢湾、静安以及浦东,随着传统工业的搬迁,环境质量得到明显的改善。第二,世博会通过促进基础设施提升、人口与产业郊区化,从而影响整个城市的转型与空间重构。上海基础设施投资从2002年的583.49亿元上升到2010年的1497.46亿元,且空间分布极不均衡。基础设施的建设引导了城市人口与产业的空间配置,改善了区域环境质量,加速了上海经济环境耦合演化速度。第三,通过加强环境保护政策,改变了上海环境质量的格局。突出污染源头控制,通过产业结构调整等,淘汰3000多家高污染、高能耗、技术工艺落后的企业;以制度和监管推动污染减排;实施公交优先战略,提高机动车排放标准,有效防控机动车尾气污染;创建了728平方公里扬尘污染控制区。这些措施极大改变了上海环境质量的空间格局[22]。

3.2 政策建议

在追求经济快速增长的同时,发展中国家也面临更加严峻的环境问题。权衡发展经济与保护环境的矛盾是政策制定者的一大挑战。中国各城市在快速扩张中都经历了经济增长与环境恶化。通过对上海的实证,本文提出以下几点政策建议,旨在为追求城市经济与环境可持续发展的规划师和政策制定者提供新的视角。

(1)加速产业转型升级来优化经济环境耦合关系,使城市内更多区域从EKC的左边过渡到右边,实现经济快速发展与环境持续改善的双赢模式。从传统高污染、高耗能、高资源投入的制造业向绿色、低能、环保的高科技、商务、金融为代表高端服务业转变,后者显然具有更高的附加值与更低的环境成本。浦东新区成立之初就定位于发展高新技术、金融贸易等产业;黄浦与卢湾的产业转型也曾遭遇困境,但始终坚持这一原则,最终走出了一条高效、可持续的发展模式。

(2)政府通过产业布局调整、城市规划可以在城市经济环境耦合演化中发挥更积极的作用。利用好城市化的地域推进与经济环境耦合演化规律,在从传统的向心型城市化向离心型城市转变的过程中,政府通过定制科学、合理的产业结构空间疏散策略及旧城改造规划,优化城市产业的空间结构,引导老城区的产业升级与生态改造,加速经济与环境耦合关系向更高层次演化。

(3)抓住举办城市重大活动机遇,利用好城市重大活动的多方面积极影响,提升城市经济与环境协调的可持续发展能力。积极申办城市重大活动,通过重大活动建设的合理选址,加速推动落后产业的淘汰与旧城改造,加速城市传统产业与人口的郊区化进程。利用举办城市重大活动的契机,完成大规模城市基础设施的提升改造。通过重大活动,来完善污染控制政策,推动城市的环境保护建设。此外,要积极探索,如何利用城市重大活动举办后的长期影响。

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