包头市三次产业结构与生态环境的典型相关分析

    张佳健,马倩

    摘 要：本文首先论述包头市三次产业结构的演变过程，再应用典型相关分析产业结构变化对生态环境产生的影响，并针对各产业发展过程中产生的问题提出对策建议。

    关键词：包头市；产业结构；典型相关

    0 引言

    包头作为内蒙古的重要工业城市和西部重要的地区经济中心，其经济基础主要是通过“一五”、“二五”时期重点建设逐渐形成的。经过半个多世纪的建设和发展，包头目前己形成了以冶金、电力、重汽、稀土、绒纺、军工、乳业等优势行业为特征的具有包头特色的工业体系。包头市整个工业增加值和实现利税分别占内蒙古自治区工业增加值和利税的四分之一强，是内蒙古最大的工业城市和国家重要的工业基地[1]。重工业城市带来的便是经济结构的不合理，2011年包头的三次产业结构比例为2.7：55.4：41.9，服务业比重小、能级低，与北京、上海等国内发达城市60%的比重比起来相差甚远，甚至还低于西部地区的一些同类城市。由于工业占比过重，虽然包头总量较大，但是带来的环境问题也不容忽视。

    1 包头市三次产业结构演变

    改革开放以来，包头市的经济得到较快发展，随着经济的不断发展和提高，经济体制的逐步演进，包头市的产业结构也相应发生着较大变化。1978～2010年包头市GDP及其三次产业比重的变化趋势如图1.1所示。

    图1.1 1978～2010年包头市GDP及其三次产业比重变化趋势图

    从图1.1和相关数据并通过计算可知，包头市GDP从1978年的9.5亿元增加到2010年的2460.8亿元，增长超过258倍，尤其是进入21世纪以来，年均增长26.8%，高于同期全国平均水平。1978～2010 年，包头市的第二产业一直占据主导地位，尽管其比重呈现波动下降的趋势，但始终处于50%以上，最高为1980年的68.1%；第三产业发展较快，其比重由22.2%增加到43.2%，年均增长0.6个百分点，但始终低于第二产业比重；第一产业发展缓慢，其比重不断降低，2010年仅为2.7%。

    综上所述，在研究期内包头市国内生产总值快速增长，第一产业比重逐年下降，第二产业比重缓慢下降，而第三产业上升较快。可见，包头市产业结构正在逐渐从“二三一”向“三二一”转型，与国家产业政策基本吻合，但由于包头市经济发展的特点，第二产业（尤其是工业）对经济增长的影响短期内难以改变，因此造成的环境污染也日趋严重，如何在发展经济的同时保持良好的环境以及建设和谐生态城市已成为学者们研究的重点。

    2 包头市生态环境质量演变

    经济的不断发展和提高逐渐改变着产业的结构，同时对环境的质量也必然存在着一定的影响。对于环境质量，学者们一般选取包含于水环境、大气环境、固体环境中的若干因素，其中废水排放量、废气排放量、烟尘排放量和固体废弃物产生量是产业对环境造成污染的比较具有代表性的污染物[2]。但由于统计数据的限制，论文所分析的环境质量仅限于工业企业对环境所造成的污染。然后，根据包头市工业企业“三废排放”的实际情况（烟尘和工业粉尘的排放量均较少，而工业二氧化硫的排放量较多），论文选取工业废水排放总量，工业废气排放总量，工业二氧化硫排放量和工业固体废物产生量作为环境质量指标，其1999～2010年的数据如图1.2所示。

    图1.2 1999～2010年包头市工业企业“三废”排放情况

    对于水环境，1999～2010年包头市工业废水排放总量呈现波动减少的趋势（见图1.2）。以2001年和 2007 年为界可以分为3个阶段，1999～2001年工业废水排放量处于增加的趋势，由7099.2万吨增加到7966.4万吨，增加了12.2%；2002-2007年则呈现不断下降趋势，仅2006年有小幅度增加（增加30.8万吨），2007年为 4220万吨，平均每年减少排放748.1万吨；而此后的2008～2010年，工业废水排放量有增加的趋势，至2010年增加到4832.8万吨，与前两个阶段相比，变化趋势极为微弱。

    对于大气环境，1999～2010年包头市工业废气和工业二氧化硫的排放量均呈现波动上升的趋势（见图1.2）。其中，工业废气排放总量从1999年的1637.4亿标立方米增加到2010年的5886.8亿标立方米，增长近2.6倍，仅2004年的排放量反常（突然猛增到5171.2亿标立方米）；除1999年外，工业二氧化硫排放量从2000年的8.8万吨持续增加到2006年的最大值18.0万吨，年均增长1.525万吨，此后3年有所减少，2010年又回升达17.5万吨。

    而固体环境，1999～2010年包头市工业固体废物产生量也呈现波动上升的趋势（见图1.2），但2007～2009年下降明显。除1999年外，工业固体废物产生量从2000年的1082.4万吨持续增加到2007年的最大值5121.1万吨，增长达3.7倍，尤其2007年比2006年增加了72.7%；2007～2009年则不断下降，到2009年降为1829.8万吨，2010年有所回升，达2254.5万吨。

    3 包头市三次产业结构与环境质量的典型相关分析

    因所选用的数据为12年，属于小样本、少数据，对这类小样本数据进行回归分析是不可行的。论文运用典型相关分析对包头市三次产业结构和环境质量的相关性进行实证分析。

    3.1 典型相关分析简介

    典型相关分析（Canonical Correlation Analysis）也称为正则相关分析，或点则分析，是研究两组变量间相关关系的多元统计分析方法。它可以真正反映两组变量之间相互依赖的线性关系，具体做法：在每一组变量中选择若干个有代表性的综合指标通过研究两组综合指标之间的关系来反映两组变量之间的相关关系。

    典型相关分析的基本原理如下：首先，在每组变量中找出变量的线性组合，使其具有最大相关性；然后，再在每组变量中找出第二对线性组合，使其分别与第一对线性组合不相关，而第二对本身具有最大的相关性，如此继续下去，直到两组变量之间的相关性被提取完毕。其计算过程分为以下四步：① 计算相关系数矩阵；② 求典型相关系数及典型变量；③ 典型相关系数显著性检验；④ 典型结构与典型冗余分析。

    因此，设X=（X1，X2，…，Xp）与Y=（Y1，Y2，…，Yp）是两个相互关联的随机向量，利用主成分的思想，分别在两组变量中选取若干有代表性的综合变量Ui、Vi（均为原变量的线性组合），即这些典型变量反映了X与Y之间线性相关的情况，从而将两组变量之间相关性的研究，转化为少数典型变量之间相关性的研究，能够从整体上分析问题的本质[3]。

    3.2 指标及数据预处理

    环境经济学认为，产业结构是影响环境的重要变量，不同产业结构对环境的影响是不同的。那么，包头市的产业结构及其演变对环境的影响状况又是如何的呢？论文运用典型相关分析方法，利用产业和环境的相关数据，对三次产业结构对于环境质量之间的相互作用进行分析，然后从整体上分析包头市产业结构演变的环境效应。

    为研究包头市三次产业结构与生态环境的典型相关关系，论文将三次产业的比重作为第一组分析变量，即：X1→第一产业比重；X2→第二产业比重；X3→第三产业比重。根据影响环境的因素和包头市工业企业“三废排放”的实际情况，把4种污染源的排放量作为第二组分析变量，即：Y1→工业废水排放总量；Y2→工业废气排放总量；Y3→工业固体废物产生量；Y4→工业二氧化硫排放量。论文选取1999～2010年包头市产业和环境的年度数作为基础数据进行研究，由于指标间具有不同的量纲，需要依据标准化公式对数据进行标准化处理来消除量纲和基数大小的影响。

    3.3 典型相关分析结果

    将消除量纲后的指标数据运用PASW Statistics 18软件进行处理，得出典型相关分析的输出结果，如表1.1-1.3所示。

    3.3.1典型相关系数及其检验

    典型相关系数及其相关检验如表1.1所示。

    表1.1 典型变量的相关系数及其多变量统计量

    由表1.1可知，三次产业结构与生态环境指标之间的相关系数均较大，表明它们之间确实存在相关性。同时，前两组典型变量的相关系数达到0.6以上，其中，第一典型变量的相关系数为0.951，而且Wilk's和Chi-SQ检验值均符合要求，显著性水平sig.值为0.048小于0.05，表明：相应典型变量之间相关关系显著，能用三次产业的比重来解释环境质量指标变量组；但第二、三典型变量的Wilk's和Chi-SQ检验值均不符合要求，显著性水平sig.值均大于0.05，因此这两组典型变量应该舍去。

    3.3.2典型结构

    典型结构分析是根据原始变量与典型变量之间的相关系数给出的，包头市三次产业比重、环境质量指标与典型变量的相关性结果如表1.2所示。

    表1.2 典型结构分析结果

    由表1.2可知，X2与典型变量U1、V1呈高度负相关，X3与它们呈较强正相关，而X1与U1、V1呈负相关，而且X2与U1、V1的相关系数均大于X1 和X3；Y1与典型变量V1 、U1呈较强负相关，而Y2、Y4与它们呈高度正相关，且Y3与U1、V1的相关系数均小于Y1、Y2和Y4。以上结果表明：包头市第二产业对生态环境质量的影响较大，第三产业次之，第一产业最小；水环境和大气环境（包括工业废气排放总量和工业二氧化硫排放量，下同）受三次产业结果的影响较大，固体环境较小。

    进一步，由表1.2数据可得，典型变量将环境质量指标中的工业废水排放总量、工业废气排放总量和工业二氧化硫排放量提取出来，其典型载荷分别为-0.845、0.959 和 0.908，三次产业结构中相对应的解释变量为第二、三产业比重，其典型载荷分别为-0.946、0.763。以上结果表明：包头市第二、三产业对大气环境影响最大，对水环境影响次之，而且第二产业对二者的影响大于第三产业，对于比重较小的第一产业对大气环境和水环境的影响最小。

    因此，包头市三次产业结构对生态环境的影响可以总结为：第二、三产业对大气环境和水环境的影响显著，而第一产业对此的影响不显著。

    3.3.3典型冗余分析

    第一典型冗余表示一变量组的方差被其自身典型变量解释的百分比，第二典型冗余表示一组变量的方差被对方典型变量解释的平均比例。典型相关系数的平方表示两组典型变量间享有的共同变异的百分比，可进一步分解为各自的解释能力，将第一典型冗余乘以典型相关系数的平方，即为第二典型冗余。

    表1.3 典型冗余结果

    由表1.3可知，典型变量U1、V1较好地预测了对应的那组变量，三次产业比重变量组被其自身及其对立典型变量解释的百分比，生态环境总量指标变量组被其自身及其对立典型变量解释的百分比均较好，第一、第二典型冗余均达到60%以上。

    4 结论及建议

    包头作为“呼包鄂”经济圈的重要工业城市，其经济从21世纪以来得到了高速发展，目前己形成了以冶金、电力、重汽、稀土、绒纺、军工、乳业等优势行业为特征的具有包头特色的产业体系。产业结构是影响环境的重要变量，不同产业结构对环境的影响是不同的，论文采用典型相关分析研究了包头市三次产业结构与环境质量的关系，其结论及建议如下：

    经过论文的研究，包头市第二产业对生态环境质量的影响较大，第三产业次之，第一产业最小，而且水环境和大气环境受三次产业结构的影响大于固体环境；第二、三产业对大气环境影响最大，对水环境影响次之，而且第二产业对二者的影响大于第三产业，对于比重较小的第一产业对大气环境和水环境的影响最小。以上结果与包头市产业结构密切相关，作为以工业为主的“草原钢城”，在资源开发利用的过程中，环境也付出了相应的代价。

    包头市的第一产业主要以农业和牧业为主，林业和渔业的比重极低，并且1982年以来，牧业产值（25.4亿元）于2004年首次超过农业产值（21.9亿元）。过度放牧增加了对有限的水、草牧场的压力，以致形成超载放牧，造成放牧草场生态失衡，出现草原退化和沙漠化，从而减弱了环境的自我净化能力，造成对水环境和大气环境的过度污染；农业又以种植业为主，种植业是造成水环境污染的主要来源；而对环境污染小的渔业以及有利于环境的林业比重严重偏低，进一步加重了水环境和大气环境的负担。因此，我们应该调整第一产业的内部结构，增加林业、渔业的比重，适度降低农牧业尤其牧业的比重，从而达到保护生态环境的目的。

    第二产业主要以工业为主，随着“十一五”时期经济的快速增长，包头市的第二产业也得到较快发展，基本上形成了以钢铁、装备制造、电力、铝镁、稀土、新型化工等优势特色产业为主导的工业体系。但是，由于第二产业居于主导地位（其比重始终处于50%以上），以传统重工业为主的现象未从根本上得到改变。在生产过程中，工业废水排放量虽有减少的趋势，但基数大的局面仍未得到有效改观；而工业废气呈现不断增加的趋势，对生态环境造成严重破坏，其影响远大于第一、三产业。因此，我们要加快工业内部产业结构优化升级的速度，尽量避免传统的高污染高能耗的生产方式，尤其是限制对大气环境影响较大的产业或企业的发展，坚持依靠科技进步、劳动者素质的提高等来发展高附加值的高新技术产业，降低经济发展对传统产业的依赖，从而提高资源利用效率和环境承载能力，尽量减少废水、废气、固体废弃物的排放量，并加强对它们的吸收和循环再利用，使包头最终走上新型工业化道路和可持续发展之路。

    第三产业对环境的影响从表面上来看不如第二产业，但包头市第三产业因其产业内部结构的特点而显示出对水环境、大气环境有较大影响的特征，其主要原因是第三产业的支柱行业是对水环境、大气环境影响较大的交通运输业、餐饮业等传统行业，而金融保险业、信息服务业、科研及综合技术服务业等对环境污染少的新兴行业在第三产业中所占的比重极低。在第三产业中对环境污染大的行业所占比重大，而对环境污染小的行业所占比重少，这两个方面作用的结果就使得包头市第三产业对水环境和大气环境的影响也较大。因此，我们要加大对第三产业中环境污染少的行业的投资，适度控制污染大的行业的发展速度。

    参考文献：

    [1] 李秉荣.包头生态城市建设研究[J].内蒙古农业大学学报，2005.

    [2] 尤天龙.包头市工业企业“三废”排放的实证分析[J].内蒙古科技大学学报，2012.

    [3] 刘宇，黄继忠.辽宁省产业结构演变的环境效应分析[J]. 资源与产业，2013，（2）.