包頭市三次產業結構與生態環境的典型相關分析

張佳健,馬倩

摘 要：本文首先論述包頭市三次產業結構的演變過程，再應用典型相關分析產業結構變化對生態環境產生的影響，并針對各產業發展過程中產生的問題提出對策建議。

關鍵詞：包頭市；產業結構；典型相關

0 引言

包頭作為內蒙古的重要工業城市和西部重要的地區經濟中心，其經濟基礎主要是通過“一五”、“二五”時期重點建設逐漸形成的。經過半個多世紀的建設和發展，包頭目前己形成了以冶金、電力、重汽、稀土、絨紡、軍工、乳業等優勢行業為特征的具有包頭特色的工業體系。包頭市整個工業增加值和實現利稅分別占內蒙古自治區工業增加值和利稅的四分之一強，是內蒙古最大的工業城市和國家重要的工業基地[1]。重工業城市帶來的便是經濟結構的不合理，2011年包頭的三次產業結構比例為2.7：55.4：41.9，服務業比重小、能級低，與北京、上海等國內發達城市60%的比重比起來相差甚遠，甚至還低于西部地區的一些同類城市。由于工業占比過重，雖然包頭總量較大，但是帶來的環境問題也不容忽視。

1 包頭市三次產業結構演變

改革開放以來，包頭市的經濟得到較快發展，隨著經濟的不斷發展和提高，經濟體制的逐步演進，包頭市的產業結構也相應發生著較大變化。1978～2010年包頭市GDP及其三次產業比重的變化趨勢如圖1.1所示。

圖1.1 1978～2010年包頭市GDP及其三次產業比重變化趨勢圖

從圖1.1和相關數據并通過計算可知，包頭市GDP從1978年的9.5億元增加到2010年的2460.8億元，增長超過258倍，尤其是進入21世紀以來，年均增長26.8%，高于同期全國平均水平。1978～2010 年，包頭市的第二產業一直占據主導地位，盡管其比重呈現波動下降的趨勢，但始終處于50%以上，最高為1980年的68.1%；第三產業發展較快，其比重由22.2%增加到43.2%，年均增長0.6個百分點，但始終低于第二產業比重；第一產業發展緩慢，其比重不斷降低，2010年僅為2.7%。

綜上所述，在研究期內包頭市國內生產總值快速增長，第一產業比重逐年下降，第二產業比重緩慢下降，而第三產業上升較快?？梢?，包頭市產業結構正在逐漸從“二三一”向“三二一”轉型，與國家產業政策基本吻合，但由于包頭市經濟發展的特點，第二產業（尤其是工業）對經濟增長的影響短期內難以改變，因此造成的環境污染也日趨嚴重，如何在發展經濟的同時保持良好的環境以及建設和諧生態城市已成為學者們研究的重點。

2 包頭市生態環境質量演變

經濟的不斷發展和提高逐漸改變著產業的結構，同時對環境的質量也必然存在著一定的影響。對于環境質量，學者們一般選取包含于水環境、大氣環境、固體環境中的若干因素，其中廢水排放量、廢氣排放量、煙塵排放量和固體廢棄物產生量是產業對環境造成污染的比較具有代表性的污染物[2]。但由于統計數據的限制，論文所分析的環境質量僅限于工業企業對環境所造成的污染。然后，根據包頭市工業企業“三廢排放”的實際情況（煙塵和工業粉塵的排放量均較少，而工業二氧化硫的排放量較多），論文選取工業廢水排放總量，工業廢氣排放總量，工業二氧化硫排放量和工業固體廢物產生量作為環境質量指標，其1999～2010年的數據如圖1.2所示。

圖1.2 1999～2010年包頭市工業企業“三廢”排放情況

對于水環境，1999～2010年包頭市工業廢水排放總量呈現波動減少的趨勢（見圖1.2）。以2001年和 2007 年為界可以分為3個階段，1999～2001年工業廢水排放量處于增加的趨勢，由7099.2萬噸增加到7966.4萬噸，增加了12.2%；2002-2007年則呈現不斷下降趨勢，僅2006年有小幅度增加（增加30.8萬噸），2007年為 4220萬噸，平均每年減少排放748.1萬噸；而此后的2008～2010年，工業廢水排放量有增加的趨勢，至2010年增加到4832.8萬噸，與前兩個階段相比，變化趨勢極為微弱。

對于大氣環境，1999～2010年包頭市工業廢氣和工業二氧化硫的排放量均呈現波動上升的趨勢（見圖1.2）。其中，工業廢氣排放總量從1999年的1637.4億標立方米增加到2010年的5886.8億標立方米，增長近2.6倍，僅2004年的排放量反常（突然猛增到5171.2億標立方米）；除1999年外，工業二氧化硫排放量從2000年的8.8萬噸持續增加到2006年的最大值18.0萬噸，年均增長1.525萬噸，此后3年有所減少，2010年又回升達17.5萬噸。

而固體環境，1999～2010年包頭市工業固體廢物產生量也呈現波動上升的趨勢（見圖1.2），但2007～2009年下降明顯。除1999年外，工業固體廢物產生量從2000年的1082.4萬噸持續增加到2007年的最大值5121.1萬噸，增長達3.7倍，尤其2007年比2006年增加了72.7%；2007～2009年則不斷下降，到2009年降為1829.8萬噸，2010年有所回升，達2254.5萬噸。

3 包頭市三次產業結構與環境質量的典型相關分析

因所選用的數據為12年，屬于小樣本、少數據，對這類小樣本數據進行回歸分析是不可行的。論文運用典型相關分析對包頭市三次產業結構和環境質量的相關性進行實證分析。

3.1 典型相關分析簡介

典型相關分析（Canonical Correlation Analysis）也稱為正則相關分析，或點則分析，是研究兩組變量間相關關系的多元統計分析方法。它可以真正反映兩組變量之間相互依賴的線性關系，具體做法：在每一組變量中選擇若干個有代表性的綜合指標通過研究兩組綜合指標之間的關系來反映兩組變量之間的相關關系。

典型相關分析的基本原理如下：首先，在每組變量中找出變量的線性組合，使其具有最大相關性；然后，再在每組變量中找出第二對線性組合，使其分別與第一對線性組合不相關，而第二對本身具有最大的相關性，如此繼續下去，直到兩組變量之間的相關性被提取完畢。其計算過程分為以下四步：① 計算相關系數矩陣；② 求典型相關系數及典型變量；③ 典型相關系數顯著性檢驗；④ 典型結構與典型冗余分析。

因此，設X=（X1，X2，…，Xp）與Y=（Y1，Y2，…，Yp）是兩個相互關聯的隨機向量，利用主成分的思想，分別在兩組變量中選取若干有代表性的綜合變量Ui、Vi（均為原變量的線性組合），即這些典型變量反映了X與Y之間線性相關的情況，從而將兩組變量之間相關性的研究，轉化為少數典型變量之間相關性的研究，能夠從整體上分析問題的本質[3]。

3.2 指標及數據預處理

環境經濟學認為，產業結構是影響環境的重要變量，不同產業結構對環境的影響是不同的。那么，包頭市的產業結構及其演變對環境的影響狀況又是如何的呢？論文運用典型相關分析方法，利用產業和環境的相關數據，對三次產業結構對于環境質量之間的相互作用進行分析，然后從整體上分析包頭市產業結構演變的環境效應。

為研究包頭市三次產業結構與生態環境的典型相關關系，論文將三次產業的比重作為第一組分析變量，即：X1→第一產業比重；X2→第二產業比重；X3→第三產業比重。根據影響環境的因素和包頭市工業企業“三廢排放”的實際情況，把4種污染源的排放量作為第二組分析變量，即：Y1→工業廢水排放總量；Y2→工業廢氣排放總量；Y3→工業固體廢物產生量；Y4→工業二氧化硫排放量。論文選取1999～2010年包頭市產業和環境的年度數作為基礎數據進行研究，由于指標間具有不同的量綱，需要依據標準化公式對數據進行標準化處理來消除量綱和基數大小的影響。

3.3 典型相關分析結果

將消除量綱后的指標數據運用PASW Statistics 18軟件進行處理，得出典型相關分析的輸出結果，如表1.1-1.3所示。

3.3.1典型相關系數及其檢驗

典型相關系數及其相關檢驗如表1.1所示。

表1.1 典型變量的相關系數及其多變量統計量

由表1.1可知，三次產業結構與生態環境指標之間的相關系數均較大，表明它們之間確實存在相關性。同時，前兩組典型變量的相關系數達到0.6以上，其中，第一典型變量的相關系數為0.951，而且Wilk's和Chi-SQ檢驗值均符合要求，顯著性水平sig.值為0.048小于0.05，表明：相應典型變量之間相關關系顯著，能用三次產業的比重來解釋環境質量指標變量組；但第二、三典型變量的Wilk's和Chi-SQ檢驗值均不符合要求，顯著性水平sig.值均大于0.05，因此這兩組典型變量應該舍去。

3.3.2典型結構

典型結構分析是根據原始變量與典型變量之間的相關系數給出的，包頭市三次產業比重、環境質量指標與典型變量的相關性結果如表1.2所示。

表1.2 典型結構分析結果

由表1.2可知，X2與典型變量U1、V1呈高度負相關，X3與它們呈較強正相關，而X1與U1、V1呈負相關，而且X2與U1、V1的相關系數均大于X1 和X3；Y1與典型變量V1 、U1呈較強負相關，而Y2、Y4與它們呈高度正相關，且Y3與U1、V1的相關系數均小于Y1、Y2和Y4。以上結果表明：包頭市第二產業對生態環境質量的影響較大，第三產業次之，第一產業最??；水環境和大氣環境（包括工業廢氣排放總量和工業二氧化硫排放量，下同）受三次產業結果的影響較大，固體環境較小。

進一步，由表1.2數據可得，典型變量將環境質量指標中的工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量和工業二氧化硫排放量提取出來，其典型載荷分別為-0.845、0.959 和 0.908，三次產業結構中相對應的解釋變量為第二、三產業比重，其典型載荷分別為-0.946、0.763。以上結果表明：包頭市第二、三產業對大氣環境影響最大，對水環境影響次之，而且第二產業對二者的影響大于第三產業，對于比重較小的第一產業對大氣環境和水環境的影響最小。

因此，包頭市三次產業結構對生態環境的影響可以總結為：第二、三產業對大氣環境和水環境的影響顯著，而第一產業對此的影響不顯著。

3.3.3典型冗余分析

第一典型冗余表示一變量組的方差被其自身典型變量解釋的百分比，第二典型冗余表示一組變量的方差被對方典型變量解釋的平均比例。典型相關系數的平方表示兩組典型變量間享有的共同變異的百分比，可進一步分解為各自的解釋能力，將第一典型冗余乘以典型相關系數的平方，即為第二典型冗余。

表1.3 典型冗余結果

由表1.3可知，典型變量U1、V1較好地預測了對應的那組變量，三次產業比重變量組被其自身及其對立典型變量解釋的百分比，生態環境總量指標變量組被其自身及其對立典型變量解釋的百分比均較好，第一、第二典型冗余均達到60%以上。

4 結論及建議

包頭作為“呼包鄂”經濟圈的重要工業城市，其經濟從21世紀以來得到了高速發展，目前己形成了以冶金、電力、重汽、稀土、絨紡、軍工、乳業等優勢行業為特征的具有包頭特色的產業體系。產業結構是影響環境的重要變量，不同產業結構對環境的影響是不同的，論文采用典型相關分析研究了包頭市三次產業結構與環境質量的關系，其結論及建議如下：

經過論文的研究，包頭市第二產業對生態環境質量的影響較大，第三產業次之，第一產業最小，而且水環境和大氣環境受三次產業結構的影響大于固體環境；第二、三產業對大氣環境影響最大，對水環境影響次之，而且第二產業對二者的影響大于第三產業，對于比重較小的第一產業對大氣環境和水環境的影響最小。以上結果與包頭市產業結構密切相關，作為以工業為主的“草原鋼城”，在資源開發利用的過程中，環境也付出了相應的代價。

包頭市的第一產業主要以農業和牧業為主，林業和漁業的比重極低，并且1982年以來，牧業產值（25.4億元）于2004年首次超過農業產值（21.9億元）。過度放牧增加了對有限的水、草牧場的壓力，以致形成超載放牧，造成放牧草場生態失衡，出現草原退化和沙漠化，從而減弱了環境的自我凈化能力，造成對水環境和大氣環境的過度污染；農業又以種植業為主，種植業是造成水環境污染的主要來源；而對環境污染小的漁業以及有利于環境的林業比重嚴重偏低，進一步加重了水環境和大氣環境的負擔。因此，我們應該調整第一產業的內部結構，增加林業、漁業的比重，適度降低農牧業尤其牧業的比重，從而達到保護生態環境的目的。

第二產業主要以工業為主，隨著“十一五”時期經濟的快速增長，包頭市的第二產業也得到較快發展，基本上形成了以鋼鐵、裝備制造、電力、鋁鎂、稀土、新型化工等優勢特色產業為主導的工業體系。但是，由于第二產業居于主導地位（其比重始終處于50%以上），以傳統重工業為主的現象未從根本上得到改變。在生產過程中，工業廢水排放量雖有減少的趨勢，但基數大的局面仍未得到有效改觀；而工業廢氣呈現不斷增加的趨勢，對生態環境造成嚴重破壞，其影響遠大于第一、三產業。因此，我們要加快工業內部產業結構優化升級的速度，盡量避免傳統的高污染高能耗的生產方式，尤其是限制對大氣環境影響較大的產業或企業的發展，堅持依靠科技進步、勞動者素質的提高等來發展高附加值的高新技術產業，降低經濟發展對傳統產業的依賴，從而提高資源利用效率和環境承載能力，盡量減少廢水、廢氣、固體廢棄物的排放量，并加強對它們的吸收和循環再利用，使包頭最終走上新型工業化道路和可持續發展之路。

第三產業對環境的影響從表面上來看不如第二產業，但包頭市第三產業因其產業內部結構的特點而顯示出對水環境、大氣環境有較大影響的特征，其主要原因是第三產業的支柱行業是對水環境、大氣環境影響較大的交通運輸業、餐飲業等傳統行業，而金融保險業、信息服務業、科研及綜合技術服務業等對環境污染少的新興行業在第三產業中所占的比重極低。在第三產業中對環境污染大的行業所占比重大，而對環境污染小的行業所占比重少，這兩個方面作用的結果就使得包頭市第三產業對水環境和大氣環境的影響也較大。因此，我們要加大對第三產業中環境污染少的行業的投資，適度控制污染大的行業的發展速度。

參考文獻：

[1] 李秉榮.包頭生態城市建設研究[J].內蒙古農業大學學報，2005.

[2] 尤天龍.包頭市工業企業“三廢”排放的實證分析[J].內蒙古科技大學學報，2012.

[3] 劉宇，黃繼忠.遼寧省產業結構演變的環境效應分析[J]. 資源與產業，2013，（2）.