H城市县域雾霾污染与经济发展的时空关联研究
安徽农学通报2024年05期
乡村振兴
基金项目江西科技学院校级人文社科项目（RW1906）；江西省社会科学基金项目（23YJ21）。作者简介李峥荣（1993—），女，河南南阳人，硕士，助教，从事区域经济发展与空间结构研究。收稿日期
2023-12-17
H 城市县域雾霾污染与经济发展的时空关联研究
李峥荣
（江西科技学院，江西南昌330098）
摘要
探讨环境污染与经济发展间的关系是推动区域经济可持续发展的重要依据之一。本文以H 城市为
研究对象，对城市的县域雾霾污染、经济发展演化过程及二者时空关联特征进行探讨。结果表明，城市内雾霾污染得到有效治理，高值区、中高值区依次退出，出现由“高值集聚、东西分异”向“中部轴带”转变；
城市县域经济发展的相对差异逐步缩小，高水平区域组团相对稳固，空间组织形态在各阶段具有差异性；县域雾霾污染与经济发展的关联程度稍有提升；双低型区域、高低型区域空间稳定性较强，双高型、低高型集中分布态势增强。同时提出了特资源利用、产业结构转型以及创新驱动发展等区域高质量发展对策，为城市高质量发展提供参考。
关键词雾霾污染；经济发展；双变量空间相关；时空关联中图分类号F124；X508
文献标识码A
全球十大污染城市
文章编号1007-7731（2024）05-0125-05
经济可持续发展是区域可持续、高质量发展的重要方面，也是实现现代化的核心要求之一。随着城市化、工业化进程加快，社会经济得到快速发展；同时，区域生态环境面临诸多挑战，如大气污染、水污染等。雾霾污染作为生态环境问题之一，不仅影响居民生命财产安全，也影响着经济的高质量发展[1]。
雾霾污染与经济增长相关研究逐渐成为学术界的热点问题之一。刻画雾霾污染的时空演化规律是认知区域经济可持续发展的基础，相关学者从全国[2]、流域[3]、城市[4]、省域[5]和城市[6]等空间尺度进行了一系列研究，普遍认为雾霾污染具有明显的时间依赖性和空间梯度性特征，且存在明显正向空间相关性和空间溢出效应[4-6]；从雾霾污染的影响因素与机制来看，产业结构、经济发展、城市等级、能源消
耗量以及人口密度等因素对雾霾污染具有正向促进作用[7-9]。雾霾产生及其影响是一个复杂的动态过程，是人类社会经济活动与环境相互作用的结果。为此，相关研究关注雾霾污染与社会经济发展间的相互关系，对雾霾污染与基础设施建设[10]、产业集
聚[11-12]、环境规制竞争[13]、人口迁移[14-15]、入境旅游[16]及粮食生产[17]等方面之间的关系进行了廓清，得到提升技术创新水平是遏制雾霾污染的关键途径之一，产业集聚、基础设施建设等均可通过绿技术进步抑制区域雾霾污染[10-12]，环境规制有利于缓解雾霾污染[13-14]；而雾霾污染则对人口迁移、旅游发展和粮食生产等社会经济活动具有明显负向影响关系[15-17]。基于经济发展视角，部分学者提出雾霾污染的主要原因可能与能源结构、环境法规和环境交易市场等因素有一定关联；而相应的治理措施包括优化产业与能源结构、强化区域政府合作治理机制、健全相关环境法规等[18]。综合现有研究来看，雾霾污染与经济发展间的关系在宏观尺度上得到了较好刻画，但聚焦县域尺度的雾霾污染与经济发展间关系的研究较少，而雾霾污染与经济发展过程具有显著的尺度效应特征，从县域尺度精细化揭示二者关系对推进县域环境治理、发展经济高质量具有现实意义。
H 城市是中部崛起的重要板块之一，也是该
区域实现绿发展的区域支撑载体与核心增长
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极[19]。在H城市高质量发展进程中，绿生态是城市的基础与底；而雾霾污染作为生态环境治理的重要内容，已成为城市经济绿发展面临的挑战之一。在新型城镇化建设背景下，进一步探讨区域雾霾污染与经济发展间的关系对强化区域环境治理、助力区域经济可持续发展提供科学依据，也为成长型城市实现高质量发展提供经验借鉴。基于此，本研究以H城市为基本单元，系统刻画雾霾污染、经济发展的时空格局，探讨二者的时空关联特征并划分发展类型，分类提出环境保护与经济发展协调策略，为助力城市县域经济高质量发展提供参考。
1材料与方法
1.1数据来源
雾霾污染数据来源于Atmospheric Composition Analysis Group的全球PM2.5年平均浓度值（http：// fizz.phys.dal.ca/～atmos/martin/？page_id=140），本文
基于ArcGIS10.6软件平台进行投影转换、裁剪并利用区域统计分析功能计算H城市各县域内的PM2.5平均值，用以表征雾霾污染程度；H城市各县域GDP数据来源于统计年鉴；同时，综合考虑县域GDP
统计数据及PM2.5年平均浓度值数据状况，本研究选取的时间尺度为2012—2020年。
1.2研究方法
1.2.1空间自相关空间自相关是一种空间统计分析方法，其空间分布特征可以通过空间自相关的全局和局域2个指标来度量[19]；研究利用全局空间
自相关系数来探讨县域雾霾污染及经济发展在该城市内的分布态势或集聚状况。
1.2.2双变量空间自相关该方法可对不同地理要素的空间关联关系进行表征；研究借鉴该方法定量测定雾霾污染与经济发展间的时空关系[20]。其计算公式如下。
I hc=
N∑i=1N∑j=1N w ij(h i-hˉσh)(c i-cˉσc)
(N-1)∑i=1N∑j=1n w ij（1）
I i,hc=(h i-h
ˉ
σh)
∑j=1N[w ij(c j-cˉσc)],
i=1,2,3,⋯,N)（2）式中，h、c分别代表雾霾污染和经济发展指标数据；I hc为观测值h、c的双变量全局空间自相关系数，取值为[-1，1]；I i,hc则为空间单元i处h、c的双变量局部空间自相关系数；N为空间单元数；w ij为空间单元i、j间的连接矩阵；h i、c i和c j分别为空间单元i的h、c 值和空间单元j的c值；hˉ、cˉ分别为h、c的均值；σh、σc 分别为h、c的方差。
2结果与分析
2.1雾霾污染时空格局
结合该城市雾霾污染实际状况和雾霾污染分类标准，分别将县域雾霾污染划分为低污染区（<30μg/m3）、中低污染区（30～40μg/m3）、中高污染区（40～50μg/m3）和高污染区（>50μg/m3）4类，形成该城市县域雾霾污染的空间格局图（图1），以探究县域雾霾污染的时空演化特征。
（A）2012年（B）2016年（C）2020年低污染区中低污染区中高污染区高污染区0
100200km
图1H城市雾霾污染空间格局演变
从时间跨度来看，该县域雾霾污染平均值由45.2ug/m3持续下降至27.5ug/m3、值域区间也由[22.6，67.8]收缩至[13.7，41.2]；表明该城市内县域生态文明建设取得良好进展，大气污染在研究期内
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得到有效治理。从雾霾污染的区域差异来看，该县域雾霾污染的变异系数由0.11上升至0.13，空间自相关系数由0.76下降至0.67，城市内雾霾污染在县域内相对差异稍有上升，而空间集聚程度则出现下降趋势。
从空间格局来看，该城市内雾霾污染的高值区在研究期内持续收缩，而低值区则出现不断扩张趋势。2012年，高污染区主要集中在城市北部、中部和西部地区，这些区域主要以矿产开采、工业制造等产业发展为主，产业较粗放低效是雾霾污染的主要因素之一；城市内近83%的区域为雾霾污染的中高污染区，集中分布在城市中西部地区。2016年，城市内雾霾污染的高值区已消失，主要以中高、中低污染区为主，占比达到95%；城市东部部分区域为低污染区；中高污染区在这一时期基本呈轴带状分布。近3年，中高污染区已全部退出，在该地区“三净”专项行动治理下，雾霾污染得到普遍改善；中低污染区呈轴带状集中分布。研究期内，该城市县域雾霾污染得到有效控制，在时间尺度上呈现出高污染区、中高污染区的梯度退出，在空间内由“高值集聚、东西分异”逐步向“中部轴带”格局转变。
2.2经济发展时空特征
借鉴世界银行的区域经济分类方法和标准，以区域GDP平均值的50%、100%和150%为临界点，将该城市县域经济发展划分为低水平区、中低水平区、中高水平区和高水平区4个类型（图2），以探讨环该城市县域经济发展的时空演化规律。
（A）2012年（B）2016年（C）2020年低水平区中低水平区中高水平区高水平区0
100200km
图2H城市县域经济发展时空格局
从时间跨度来看，该城市经济得到快速发展，GDP总值增长近86%。县域GDP的变异系数由0.81下降至0.68，区域经济发展的相对差异逐步缩小；县域经济的空间自相关系数由0.21上升至0.31，表明经济发展在地域空间内具有不均衡性特征，高水平区呈现出集聚发展态势。
县域经济发展的空间格局显示，2012年，高水平区呈团块状集中分布，经济发展具有一定的辐射扩散效应；而低水平县域则在城市西北部地区呈组团状分布，部分区域受地形影响，交通基础设施建设缓慢，在一定程度上阻碍了经济发展。2016年，经济发展的低水平区范围收缩，基本以散点状分布在城市；高水平区在城市南部及中部呈倒“T”型分布，值得注意的是，城市东部地区的部分县区成为区内
经济发展的增长极。近3年，经济发展的低水平县（区）域主要分布在城市边缘地区；高水平县域在城市中部地区呈“X”型分布，且基本以散点状和团块状分布。整体来看，该城市经济得到快速发展，经济发展的高水平县域数量保持相对稳定，空间上呈组团和散点状分布为主；高水平组团相对稳固，但各阶段的空间组织形态随时间演化而存在差异性。
2.3雾霾污染与经济发展的时空关联特征
为进一步探究县域雾霾与经济发展间的相互关系，基于Geoda平台利用双变量空间自相关进行测度，将其划分为不显著、高经济水平—高雾霾污染、低经济水平—低雾霾污染、低经济水平—高雾霾污染和高经济水平—低雾霾污染5种类型，如图3所示。该城市县域雾霾污染与经济发展的双变量空间自相关系数由0.25上升至0.26，二者的关联程度稍有上升。
李峥荣：H城市县域雾霾污染与经济发展的时空关联研究
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不显著
高—高
低—低
低—高
高—低
（A ）2012年（B ）2016年
（C ）2020年
100
200
km
图3H 城市雾霾污染与经济发展的时空关系
2.3.1高经济水平—高雾霾污染型2012年，该类型县域主要为地级市市辖区及其周边县域；2016年为地级市市辖区；近3年，该类型县域主要分布在核心城市的市辖区。研究期内，该类型区域具有显著的空间集聚特征。因此，在实现经济可持续发展过程中，应依托地级城市整合区域资源、市场，推动高污染产业有序退出；同时应立足区域特与经济基础，发展集约型、创新型产业，助力区域经济健康发展。2.3.2
低经济水平—低雾霾污染型
2012年，该
类型区域主要分布在城市的东部地区，占比达到14%；2016年，该类型区域在县域数量上无明显变
化；近3年，该类型区域稍有收缩，空间上主要集中在城市东部地区。整体来看，该类型区域呈团状集中分布在城市东部地带，具有空间稳固特征。该类型区域在经济发展中应进一步注重环境保护，促进经济发展与生态环境保护的有机协调；同时，应立足区域特旅游、农业等资源，着力推动区域绿产业升级发展。2.3.3
低经济水平—高雾霾污染型
2012年，该
类型县域主要分布在城市西部；2016年，主要分布在城市北部部分县区；近3年该类型区呈集中趋势分布于城市北部。研究期内，该类型区范围呈现出持续收缩现象、在地域空间内由分散逐步向集中分布格局转变。此类型区经济发展多依托制造业、矿产开采等产业；可依托区域产业基础，以绿可持续发展促使相关产业升级改造，以创新驱动绿产业做强做大，实现区域经济集约型、创新型发展。
2.3.4高经济水平—低雾霾污染型2012年，该
类型区域主要分布在城市东部地区的部分县区内；2016年，该类型区出现一定收缩趋势；发展至近3年，该类型区数量未发生明显变化。研究期内，该类型区以散点状分布在城市东部地区，其空间组织形态由“品”字形向“吕”字形转变。该类型区在未来经济发展过程中应依托创新、特资源进一步坚持绿发展，促进经济与环境的有机协调。
3结论与讨论
以H 城市为案例区、以县域为基本单元，综合
运用传统数理统计和空间分析方法对该城市雾霾污染与经济发展间的关系进行探讨，研究该城市县域雾霾污染、经济发展的时空演化特征及二者的时空关系，并依据其主要类型提出相应对策建议。
（1）研究期内，该城市雾霾污染在县域内的相对差异稍有上升，空间集聚程度出现下降趋势；时间
尺度内具有高污染区、中高污染区的梯度退出特征，在空间格局上出现“高值集聚、东西分异”向“中部轴带”转变。
（2）该城市县域经济发展的相对差异逐步缩小、高水平的集聚发展态势持续增强；高水平组团相对稳固，研究期内分别呈现出“团块状”、倒“T ”型和“X ”型等组织形态特征。
（3）该城市县域雾霾污染与经济发展的关联程度稍有上升。其中，高经济水平—高雾霾污染型区域主要依附于高等级行政中心且空间集聚趋势增强；低经济水平—低雾霾污染型区域集中分布在城市东部地带且空间稳定性较强；低经济水平—高
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雾霾污染型区域出现持续收缩现象且由分散格局逐步向集中分布转变；高经济水平—低雾霾污染型区域由“品”字形逐步向“吕”字形转变，部分县区相对稳定。
综上所述，本文立足经济可持续发展，研究了城市雾霾污染与经济发展间的时空关系，提出各类型区域实现环境与经济协调发展对策，为城市高质量发展提供了一定参考。同时，经济发展涉及社会、基础设施和产业等诸多方面，未来将进一步研究构建相对全面的指标体系进行综合测度。
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（责编：李媛）
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