基于脱钩模型的煤炭城市可持续发展动态分析――以徐州市为例

1、基于脱钩模型的煤炭城市可持续发展动态分析以徐州市为例仇方道1,沈正平1,张敬1,佟连军2(1徐州师范大学城市与环境学院,江苏徐州221116;2中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130012摘要:促进经济与环境协调是煤炭城市可持续发展的关键和核心。采用物质流分析、脱钩分析和分解分析等方法,深入分析了19952007年徐州市经济增长与资源环境之间的脱钩类型、可持续状态及驱动因素。结果表明:研究期内徐州市DMI 和DPO 的年均增长率分别为274%和091%,而GDP 年均增长率为1262%,二者之间呈较为明显的正相关关系,而物质代谢效率的提升又使其发展方式呈现向资源节约型、环境友好型发展模

2、式转型的趋势;资源投入、废物排放与经济增长之间均出现弱脱钩现象,表明徐州经济系统正处于显著的弱可持续发展态势;经济规模扩大和技术效应抑制作用减弱是引起煤炭城市资源环境约束性增强、可持续发展降低的主要驱动因素。关键词:煤炭城市;可持续发展;脱钩分析;物质流分析;徐州市中图分类号:F1199文献标志码:A文章编号:1003-2363(201103-0067-06收稿日期:20101202;修回日期:20110307基金项目:国家自然科学基金资助项目(41071086;江苏省社会科学基金资助项目(10GLD016;江苏省高校哲学社会科学基金资助项目(08SJB7900024作者简介:仇方道(1970

3、,男,江苏丰县人,副教授,博士,主要从事区域规划与区域可持续发展研究,(E-mail qiufangdao163com 。伴随着世界范围内资源短缺和环境恶化,可持续发展日益成为世界各国追求的发展目标12,其核心通过改造或调控现有物质线性流动模式,阻断经济增长与资源消耗、环境污染之间的耦合关系,实现经济增长与资源环境的脱钩,为此,科学地评价经济增长与资源环境之间的关系成为区域可持续发展研究关注的主题。目前,脱钩理论和模型因其对经济增长与资源环境之间关系的恰当解释而成为衡量区域可持续发展的有效分析方法。西方学者自20世纪60年代开展探讨经济发展与环境脱钩问题,近年来已被拓展到能源与环境、农业政策、

4、循环经济等研究领域37;国内学者主要开展了农业生态环境8、耕地占用或建设用地9、能源10等资源环境要素与经济增长的脱钩研究,而运用脱钩模型分析物质代谢与经济增长关系的研究成果尚不多见。煤炭城市是以煤炭资源开发为基础、以煤炭开采及其加工业为主导部门的典型矿业城市。长期以来,在煤炭资源高强度开发的驱动下,该类城市经济快速增长,与此同时环境污染、生态破坏也日趋加剧,特别是20世纪90年代以来,受煤炭资源枯竭的影响,煤炭产业衰退,并诱使生态、失业等社会问题显性化,使得部分煤炭城市出现矿竭城衰的现象。为此,学者们主要从产业转型11、可持续发展模式等方面开展了煤炭城市可持续发展研究12,而从脱钩理论开展经

5、济增长与资源环境关系研究正成为煤炭城市可持续发展研究的新领域。徐州市位于江苏省西北部,2007年全市面积11258km 2,人口9405104人,人均GDP 为19221元/人,分别是全国和江苏省平均水平的102倍和056倍,表明其经济发展水平远低于江苏发达地区。19952007年徐州市GDP 以年均126%的速度增长,而能源消耗量以年均90%的速度增加,表明徐州市经济增长是依靠增加能源资源投入推动的。同期煤炭开采及加工业占工业总产值的比重由1995年的1652%增加到2007年的1818%,与之相伴随的是,煤炭资源枯竭、生态破坏、环境污染等问题日趋严重。基于此,以徐州市为案例,探讨煤炭城市经

6、济增长与资源消耗、环境污染关系的演化过程,分析其资源环境压力的驱动因素,从而为煤炭城市可持续发展提供参考的依据。1研究方法11物质流分析物质流分析是自20世纪90年代初被广泛应用于探讨区域经济发展的环境影响的研究方法,其基本思想是人类活动所产生的环境影响在很大程度上取决于进入经济系统的自然资源和物质的数量以及从经济系统排入环境的废弃物质的数量。前者产生对环境的扰动,引起环境退化;后者则直接引起环境污染13。根据欧盟统计局提出的物质流分析帐户体系14,直接物质投入量(direct material input ,DMI 和国内生产过程排放量(do-mestic processed output

7、,DPO 是表征经济系统物质输入输出的2个关键指标。其中,DMI 表示进入经济系统并直接参与经济系统运行的自然资源和物质,用来反映经济系统的资源消耗;DPO 表示经济运行过程中产生并直第30卷第3期2011年6月地域研究与开发AREAL RESEARCH AND DEVELOPMENT Vol30No3Jun2011接排放到生态环境中的各种废弃物,反映经济活动的环境压力15。因此,DMI和DPO两个指标可以分别作为源头循环和末端循环的示踪指标。12脱钩分析模型脱钩理念来源于OECD对农业政策的研究,其后被用来形容阻断经济增长与资源环境压力之间的关系或使两者的变化速度不同步4。当经济增长快于资源

8、消耗、环境污染物增长时称为相对脱钩,而当经济增长而资源消耗、环境污染物增量为零甚至负增长时称为绝对脱钩2。通常采用脱钩指数3来反映经济增长与资源环境压力的脱钩程度,其计算公式16为DI=I(REP/DFt(REP/DF0。(1式中:DI为脱钩指数;REP为资源消耗、环境压力;DF为驱动力指标,主要指经济发展方面的指标。依据JVehmas等人提出的相对“脱钩”和“复钩”的概念模型17,结合研究对象的实际,提出煤炭城市经济社会发展与资源消耗、环境压力之间的相对“脱钩”与“复钩”的概念模型(图1,大致可分为6种情景。即,当DF0,REP0,DI0时(图1中区,即随着经济发展水平下降,同时资源环境消耗

9、强度也降低的情形,称为紧缩性脱钩;当DF0,REP0, DI0时(图1中区,也就是随着经济快速增长而资源环境压力降低,此种情景称为强脱钩,是实现可持续发展的目标追求;当DF0,REP0,DI0时(图1中区,也就是经济快速增长的同时资源环境压力也增大,但资源环境消耗强度下降,此种情景称为弱脱钩,是一种相对可持续发展状态,也是目前我国各地区较为普遍的发展态势;当DF0,REP0, DI0时(图1中区,也就是经济快速增长的同时资源环境压力也增大,但资源环境消耗强度也增大时,称为扩张性复钩;当DF0,REP0,DI0时(图1中区,也就是经济衰退,而资源环境消耗增大的情景,称为强复钩;当DF0,REP0

10、,DI0时(图1中区,即经济增长和资源环境压力均下降,同时资源环境消耗强度却增大的情形,称为弱复钩。区域无论处于强复钩、扩张性复钩、弱复钩还是紧缩性脱钩状态都属于不可持续发展态势。13数据处理及来源DMI计算一般包括化石燃料、金属和非金属矿物、建筑材料以及生物质,但不包括牲畜、肉、奶、人工饲养的鱼类等物质18。DPO的计算主要包括二氧化硫排放量、烟尘排放量、粉尘排放量、工业固体废物产生量、工业和生活COD等废弃物质。在DMI和DPO计算中,一般也不将水和空气计入14。以上计算所需资源环境数据及脱钩指数计算所需经济社会数据均来源于19962008年徐州统计年鉴、江苏统计年鉴,19982008年的

11、徐州年鉴 。图1脱钩与复钩分析概念模型2Fig1Concept model of decoupling and relink22徐州市物质输入与输出变化趋势图2显示,19952007年徐州市直接物质投入(DMI与生产过程排放(DPO均呈现增长趋势。DMI和DPO分别由4109104t、872104t增加到5682104t、972104t,年均递增率分别为274%和091%,均低于GDP的增长速度(1262%。DMI和GDP具有显著的线性相关性,其函数表达式为DMI=14215GDP+ 33707,相关系数为0935,R2=08749,表明徐州市经济增长是以资源高投入为特征,仍属于粗放式的线性经

12、济增长模式 。图2徐州市DMI,DPO,GDP变化趋势Fig2Trends of DMI,DPO and GDP in Xuzhou City从物质代谢效率看,19952007年单位GDP的DMI 和DPO分别由1018t/104元、216t/104元减少到338 t/104元、058t/104元(图3。说明单位物质投入、输出创造的经济效率显著提升,经济发展过程的物质消耗显著下降,显示出该市资源节约型、环境友好型城市建设取得了较大成效。从物质代谢强度看,同期人均DMI和DPO分别由483t、102t增加到604t、103t(图3,说明该市经济发展主要是依赖大量资源投入推动的,反映出经济活动的资

13、源压力正迅速增加。·86·地域研究与开发第30卷 图3徐州市物质代谢效率和强度变化趋势Fig3Chang of efficiency and intensity ofmaterial metabolism in Xuzhou City3基于脱钩理论的发展状态判定根据前述研究方法,计算出经济增长与资源消耗、环境压力的脱钩指数(表1,并据此,分别从源头循环和末端循环2个方面分析徐州市可持续发展状态。31GDP与资源消耗的脱钩分析19962007年徐州市经济增长与资源消耗(DMI的脱钩指数平均为0668,GDP和DMI增长率分别为126%和27%,由图1模型可知,12年来徐州市经

14、济增长与资源消耗之间整体上呈弱脱钩状态,而没有发生任何形式的复钩和紧缩性脱钩现象,表明徐州市处于弱可持续发展状态。从变化趋势看,脱钩指数总体上呈上升趋势,由0095增加到0154,而DMI增长率由95%下降到05%,显示出徐州市经济增长与资源消耗之间脱钩趋势在增强。19961998年受东南亚金融危机的影响,经济增长减缓, DMI增长率由95%演变为82%,经济增长与资源消耗关系实现由弱脱钩向强脱钩的转变。19982003年随着经济的复苏,GDP增长率由65%增加到137%,而DMI 增长率则由82%增加到63%,不仅出现由强脱钩向弱脱钩的逆转,而且弱脱钩趋势也趋于增强,即不可持续性增加。200

15、32007年随着科学发展观的贯彻落实,经济结构的调整优化,经济规模持续扩张,而资源消耗增长率呈下降趋势,使得经济增长与资源消耗的关系实现由弱脱钩向强脱钩转变,表明发展的可持续性在增强。表1徐州市主要脱钩指标的脱钩指数及类型(19962007年Tab1Decoupling index and types of main decoupling indicators during different period of Xuzhou City in19962007年份GDP增长率/%DMI增长率/%DMI/GDP脱钩状态脱钩指数脱钩类型可持续性DPO增长率/%DPO/GDP脱钩状态脱钩指数脱钩类型可

16、持续性19951996210950095弱脱钩弱1020257强脱钩强1996199733490080强脱钩强790109强脱钩强1997199865820137强脱钩强160045弱脱钩弱1998199975130058弱脱钩弱500116强脱钩强1999200068450022弱脱钩弱310092强脱钩强20002001106230116强脱钩强750028弱脱钩弱20012002100610035弱脱钩弱570038弱脱钩弱20022003137630066弱脱钩弱1580259强脱钩强20032004210480134弱脱钩弱560127弱脱钩弱20042005176510106弱脱钩

17、弱300124弱脱钩弱200520061791330039弱脱钩弱4980270扩张性复钩非20062007176050154强脱钩强770214强脱钩强19952007126270668弱脱钩弱090732弱脱钩弱1995200088020338弱脱钩弱500493强脱钩强20002005145390383弱脱钩弱080470弱脱钩弱20052007177620187弱脱钩弱1760002弱脱钩弱32GDP与环境压力的脱钩分析19962007年徐州市经济增长与环境压力之间仅在2006年出现扩张性复钩,其余年份没有发生复钩和紧缩性脱钩,其中19961997,19992000,2003,2007

18、年中的6个年份DPO呈降低之势,说明经济增长与环境压力处于强脱钩状态,也表明徐州经济系统处于强可持续发展态势。1998,20012002,20042005年中的5个年份二者处于弱脱钩状态,主要原因在于规模效应、结构效应和政策效应的共同作用。从规模效应看,1996年以来徐州市经济增长的速度远远低于环境压力降低的速度,造成经济规模扩张与环境约束性增强的冲突不断加剧,是未来徐州发展中面临的重大课题;从结构效应看,1990年代中期以来,高污染、高能耗、高物耗的煤炭、电力、化工、黑色冶金等行业的比重逐渐降低,而以高附价值、低污染、低能耗、低物耗为特征的电子、机械、第三产业等产业比重不断提高,促使经济结构

19、不断高级化、生态化。从政策效应看,随着市场体制的完善,以及政策、法律、价格、技术等行政、经济、法律多种手段的综合运用,有效遏制了环境污染的加剧,大大降低了环境压力,进一步增强调控力度仍是未来相当长时期改善环境质量的重要保证。·96·第3期仇方道,等:基于脱钩模型的煤炭城市可持续发展动态分析4影响因素分解分析运用分解分析法思想,可以将资源消耗与环境压力的变化量分解为多个因子的变化,以确定这些因子对资源消耗与环境压力的贡献程度19。本研究将资源消耗与环境压力(I的变化量分解为经济规模效应(G,表现为经济增长和技术效应(T,表现为资源消耗下降和环境压力降低之和,则有I=G+T=g

20、(1+05t+(1+05g。(2式中:I=Ik/I1,表示资源消耗或环境压力的变化;g=Gk/G1,表示经济规模的变化;t=Tk/T1,表示物质利用效率或输出效率的变化。由式(2计算出19952007年经济增长对资源消耗、环境压力变化的贡献程度(表2。表2徐州市经济系统DMI与DPO变化中各种效应的贡献(19952007年% Tab2Contribution of different effects to the change of DMI and DPO of Xuzhou City in19952007年份DMI DPO总变化率规模效应贡献技术效应贡献总变化率规模效应贡献技术效应贡献199

21、5199694719971050102118262847 199619974963188147923141106 199719988146011415166631464 199819991257296055057071212 19992000450672222302648950 2000200122999612257561043288 20012002608978370565976411 200220036271328702157811952773 200320044811958147857319661394 200420055111663115229316461354 20052006132

22、71752426497920292949 200620070511620167176915672336 1995200011243844272225939746234 2000200521357817568241573946979 2005200712693496222738263852025 199520073828210681723911472004918902表2可知,研究期内规模效应对资源消耗和环境压力的增加在各年份均表现出明显的促进作用,经济规模扩大使资源消耗总量和环境压力分别增加21068%和20049%,同期,由于物质利用效率的提高和环境整治技术的进步,技术效应在各年份则表现出与

23、规模效应相反的抑制作用,使资源消耗和环境压力分别降低17239%和18902%,但总体而言,技术进步对资源消耗和环境压力的削减效应小于经济规模扩大对资源消耗和环境压力的增量效应,从而造成资源消耗和环境压力均加剧的局面,一定程度上增大了经济活动对资源环境的影响,加剧资源环境对经济发展的约束性,降低了经济系统发展的可持续性。从发展趋势看,19952007年徐州市资源消耗提高幅度经历了先增后减的变化过程,由“九五”时期的112%增加到“十五”时期的2135%再减少到“十一五”前两年的1265%,“十五”期间资源压力的快速增加主要是由经济加速增长引起的,更重要的是技术效应的减量作用在减弱。近年来,资源

24、消耗增加幅度的下降则是由于经济增长方式的转变,特别是节能减排政策的实施,大大增强了技术效应的抑制作用所致。同期,环境压力呈现先降后增的变化趋势,“九五”期间环境压力降低了2259%,主要是因为虽然经济规模扩大使环境压力增加了3974%,而技术效应则使之降低了6234%;此后则环境压力呈加速增长,增加幅度由“十五”的415%提高到“十一五”前两年的3826%,主要是由于技术效应的抑制作用大大减弱所致,但技术效应的减量幅度小于规模效应的增量幅度。需要指出的是,规模效应对资源消耗(源头循环的贡献率高出环境压力(末端循环1019个百分点,而技术效应对资源消耗的贡献率比环境压力低1663个百分点,说明规

25、模效应对资源消耗的推动作用强于对环境压力的促进作用,技术效应对资源消耗的抑制作用则弱于环境压力。5结论(1随着徐州经济以年均1262%的速度增长,拉动DMI和DPO分别以年均274%和091%的速度增加,显示出二者较为明显的正相关关系,也说明徐州经济发展依然是以资源高消耗、高排放为特征的粗放式线性增长模式,而物质代谢效率的提升又使得徐州经济呈现向资源节约型、环境友好型发展模式转型的趋势。(219962007年徐州市资源投入与经济之间以及环境压力与经济增长之间整体上均呈现弱脱钩现象,表明徐州市经济系统正处于显著的弱可持续发展态势。(3相对资源投入而言,研究期内废物排放与经济·07

26、83;地域研究与开发第30卷增长的脱钩程度要高于资源投入与经济增长的脱钩程度,表明资源投入的增加对于资源环境约束性增强具有更明显的推动作用,也表明现行的过于重视环境污染末端治理而相对忽视资源投入源头管理的资源环境政策不利于降低资源压力。确保资源综合、高效、循环利用仍将是未来相当长时期内我国资源环境政策的主要调控方向。(4煤炭城市资源环境约束性的增强受制于经济规模扩大的促进作用和技术效应的抑制作用,近年来,技术效应抑制作用的减弱,致使随着经济规模扩大出现资源消耗与环境压力均增大的局面,增大了经济活动对资源环境的影响,降低了煤炭城市经济系统发展的可持续性。加大清洁生产技术应用,发展低碳经济,从源头

27、和末端全面降低经济增长的环境影响,依然是实现煤炭城市经济转型的关键路径。参考文献:1Molls ,Gee DMaking Sustainability Accountable Eco-ef-ficiency M Resource Productivity and Innovation Co-penhagen :EEA ,1998:1372李名升,佟连军基于能值和物质流的吉林省生态效率研究J 生态学报,2009,29(11:623962473OECDDecoupling :A Conceptual Overview R Paris :OECD ,20014Jon Thor SturlusonEc

28、onomic Instruments for DecouplingEnvironmental Pressure from Economic Growth ,2001EB /OL (2006032320101130wwwnordenorg /miljoe /Miljo-okonomi /prosjekt /prosjekt-tskiss /sk /Decou071pdf 5Ayres R U ,Ayres L W ,Warr BExergy ,Power andWork in the US Economy ,19001998J Energy ,2003,28(3:2192736Wei J ,Zh

29、ou J ,He X B ,et alDecoupling Soil Erosionand Human Activities on the Chinese Loess Plateau in the 20th Century J Ecological Indicators ,2007,7(1:1231327OECDModeling the Impact of Agricultural Policies onFarm Investments under Uncertainty :The Case of theCap of Arable Crop Regime R Paris :OECD ,2005

30、8贺秀斌,文安邦,张信宝,等农业生态环境评价的土壤侵蚀退耦指标体系J 土壤学报,2005,42(5:8528569陈百明,杜红亮试论耕地占用与GDP 增长的脱钩研究J 资源科学,2006,28(5:364210赵一平,孙启宏,段宁中国经济发展与能源消费响应关系研究J 科研管理,2006,27(3:12813411赵静,焦华富,宣国富基于集群视角的煤炭城市产业转型研究以安徽淮南市为例J 地域研究与开发,2006,25(5:586212李博,佟连军,韩增林东北地区煤炭城市脆弱性与可持续发展模式J 地理研究,2010,29(2:36137213陈效逑,乔立佳中国经济环境系统的物质流分析J 自然资源学

31、报,2000,15(1:172314European CommunitiesEconomy-wide Material Flow Accounts and Derived Indicators :A Methodological Guide M Luxembourg :Office for Official Publica-tions of the European Communities ,200115仇方道,李博,佟连军基于MFA 和DEA 的东北地区矿业城市可持续发展能力评价J 资源科学,2009,31(11:1898190616宋伟,陈百明,陈曦炜常熟市耕地占用与经济增长的脱钩(dec

32、oupling 评价J 自然资源学报,2009,24(9:1532154017Vehmas J ,Luukkanen J ,Kaivo oja JMaterial flowsand Economic Growth :Linking anaLyses and Environ-mental Kuznets Curves for the EU 15Member Coun-tries in 19802000EB /OL (2003010120110223http :/wwwtukkkfi /tutu /Julkaisutf /Tutu%208_2003pdf ,200318刘敬智,王青,顾晓薇,等中国

33、经济的直接物质投入与物质减量分析J 资源科学,2005,27(1:465119Hoekstra RStructural Decomposition Analysis of Physi-cal Flows in the Economy J Environmental and Re-source Economics ,2002,23(3:357378Dynamics of Coal City Sustainable DevelopmentBased on Decoupling Analysis Method :A Case Study in Xuzhou CityQiu Fangdao 1,She

34、n Zhengping 1,Zhang Jing 1,Tong Lianjun 2(1School of Urban and EnvironmentalSciences ,Xuzhou Normal University ,Xuzhou 221116,China ;2NortheastInstitute of Geography and Agricultural Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130012,China Abstract :The integrated development of economy and envi

35、ronment is a key issue in the coal cityBased on·17·第3期仇方道,等:基于脱钩模型的煤炭城市可持续发展动态分析· 72· 地域研究与开发 第 30 卷 the economic and environmental data selected from 1995 to 2007 of Xuzhou City，this paper analyzed the types of decoupling ，the status of development and its driving factors betwee

36、n economic growth and resources environment using material flow analysis，decoupling analysis models and decomposition model The results showed that the average annual growth rate of DMI and DPO is 2 74% and 0 91% respectively ，while the average annual growth rate of GDP is 12 62% The both present an

37、 obvious positive correlation Moreover，the improvement of material metabolism efficiency can drive economy to a resourcesaving and environmentfriendly development model Secondly， both resources input and waste emissions have the weak decoupling phenomenon with economic growth ，which indicates an obv

38、ious weak sustainability of economic development in Xuzhou City Thirdly，both the enlarging of additional economic scale and the weakening of inhibited effect of technology are the main driving factors to strengthen the constraint power of resource and environmental in the coal city Lastly，for the pa

39、st few years，the sustainability of the economic systems in the coal city has been reduced as the weakening of inhibited effect of technology Key words： coal city； sustainable development； decoupling analysis； material flow analysis； Xuzhou City 檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨 （ 上接第 47

40、 页） 4 吴璞周， 杨芳， 卫海燕 西安市城市化水平与城市资源 干旱区资源环境， 2008 ， 22 压力的定量关系研究J （ 5 ） ： 42 46 5 高桂芝， 刘俊良， 田智勇， 等 城市水资源利用与城市化 J 中国给水排水， 2002 ， 18 （ 2 ） ： 32 34 的关系 6 许学强， M 北京： 高等 周一星， 宁越敏 城市地理学 1997 ： 43 97 教育出版社， 7 陈明星， 陆大道， 张华 中国城市化水平的综合测度及 地理 学 报， 2009 ， 64 （ 4 ） ： 387 其动力因子分析J 398 8 Hackenberg New Patterns of Ur

41、banization in Southeast Asia： An AssessmentJ Population and Development Review， 1990 （ 3 ） ： 391 419 9 卫海燕， 王威， 杨芳， 等 西安市城市资源压力与城市化 地域研究与开发， 2008 ， 27 水平的灰色关联分析J （ 4 ） ： 56 59 10 郭亚军 综合评价理论、 M 北京： 科学 方法及应用 2007 ： 31 33 出版社， 11 李元年 基于熵理论的指标体系区分度测算与权重设 D 南京： 南京航空航天大学， 2008 ： 18 19 计 12 中国科学院可持续发展战略研究组 2005 中国可持 M 北京： 科学出版社， 2005 ： 67 续发展战略报告 72 13 曾诗鸿 20 世纪 90 年代中国宏观经济的理论分析与