煤炭资源型城市经济增长与环境污染的EKC分析以大同市为例
Vol. 30 ! No. 6
June  2021
第30卷第6期2021年6月
中国矿业
CHINA  MINING  MAGAZINE
煤炭资源型城市经济增长与环境污染的
EKC 分析：以大同市为例
李炫妮12 ，刘 珊12 !廖 磊12 !曹 磊12 ，董小林13
(1.长安大学水利与环境学院，陕西 西安710064；
空间伤感网名2.长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室，陕西 西安710064；
3.长安大学环境经济与管理研究所，陕西 西安710064)
摘要：近年来，我国煤炭资源型城市在经济、社会和生态环境等方面的矛盾开始集中显现，研究其经济
与环境之间的关系，对进一步推动煤炭资源型城市高质量发展，确保城市环境治理、生态保护与经济协调
发展有重要意义(大同市是我国典型的煤炭资源型城市，根据2000-2017年相关数据，基于环境库兹涅
茨曲线(EKC)及相关理论，研究大同市经济增长与环境污染的内在关联性。选取工业“三废$为环境指标!
建立大同市EKC 计量模型，进行拟合分析(分析结果表明：不同于典型的倒U 型，大同市工业SO?、工业 废水和人均GDP 曲线关系呈U 型+倒U 型，而工业烟粉尘、工业固体废弃物和人均GDP 呈偏倒N 型的 弱倒U 型曲线关系(大同市环境污染随经济的增长表现出先降低后升高再降低的趋势，目前大同市经济
发展与环境正处于向好态势，但工业固体废弃物方面还有待进一步提升(
关键词：煤炭资源型城市；环境污染；环境库兹涅茨曲线(EKC )；大同市
中图分类号：X37； F407. 21
文献标识码：A  文章编号：1004-4051(2021)06-0050-07
EKCanalysisofeconomicgrowthandenvironmentalpo l utionin
coal  resource-based  city : taking  Datong  city  as  an  example
LI  Xuanni 12, LIU  Shan 12 , LIAO  Lei 112, CAO  Lei 112, DONG  Xiaolin 13
(1. School  of  Water  and  Environment , Chang'an  University , Xi'an  710064, China ；
2. Key  Laboratory  of  Subsurface  Hydrology  and  Ecological  Effect  in  Arid  Region(Chang'an  University),
Ministry  of  Education, Xi'an  710064, China ；
3. Institute  of  Environmental  Economics  and  Management , Chang'an  University , Xi'an  710064, China )
Abstra8t :Inrecentyearsthecontradictionofeconomicsocialandecologicalenvironmentincoalresource-
basedcitiesinChinahasbeguntoappear)Therelationshipbetweeneconomyandenvironmentisstudiedto
ensurethat  urban  environmentalgovernance !ecologicalprotection  and  economic  developmentare  more
coordinated  andfurtherpromotethehigh-qualitydevelopmentofcoalresource-basedcities)Datongcityisa  typical  coal  resource-based  city  in  China)According  to  the  relevant  data  of  Datong  city  from  2000 to  2017!
based  on  the  Environmental  Kuznets  Curve  ( EKC) and  related  theories, the  industrial  “three  wastes  $ are  selected  as  the  env:ronmental:nd:cators  to  establ  sh  the  EKC  measurement  model  of  Datong  c:ty  for  f:t  ng
analysis. The  results  show  that  the  EKC  curve  of  per  capita  GDP  and  industrial  “three  wastes " in  Datong  city  is  different  from  the  typical  inverted  “U" type. Industrial  SO 2 and  industrial  wastewater  show  a  “U  + inverted  U $ curve  relationship  with  percapita  GDP !whileindustrialsootindustrialsolid  wasteand  per
收稿日期：2020-12-30 责任编辑：刘硕
基金项目：陕西省社会科学基金“建设项目社会风险评价与管理机制研究”项目资助(编号= 20150016)
第一作者简介：李炫妮(1997 — )，女，山西吕梁人，硕士研究生，主要从事水污染控制研究,E-mail :524632582@qq. com 。
引用格式：李炫妮，刘珊，廖磊，等.煤炭资源型城市经济增长与环境污染的EKC 分析：以大同市为例)*中国矿业，202130(6):50-56,32.doi ： 10. 12075/j. issn. 1004-4051. 2021 06. 027
第6期李炫妮，等：煤炭资源型城市经济增长与环境污染的EKC分析：以大同市为例51
capita GDP show a weak#inverted U"curve relationship.With the economic growth,t he environmental
po l utionofDatongcityshowsatrendoffirstdecreasing，thenincreasingandthendecreasing Atpresent，
theeconomicdevelopmentandenvironmentofDatongcityareinapositivetrend，buttheindustrialsolid
wasteneedstobefurtherimproved
Keywords:coal resource-based city；environmental pollution；EKC,Datong city
煤炭型资源城市是指煤炭产业在城市工业结构中占比较大，或在城市工业中居于主导地位的城市（根
据《全国资源型城市可持续发展规划（2013-2020年）》，我国资源型城市共有262座，其中煤炭型资源城市有100多个，大同市被列为成熟型煤炭资源城市。长期的煤炭开采对城市造成了严重的环境污染和生态破坏（大同市是我国最重要的煤炭城市和老工业基地之一，是以煤炭采掘和依托煤炭的高耗能产业为主要行业的城市。长期以来大同市经济和环境矛盾突出，加快大同市经济转型已经成为大同市经济社会发展的重中之重。研究煤炭资源型城市经济增长和环境污染之间的关系，对包括大同市在内的煤炭资源型城市加强城市环境治理与生态保护，推进城市转型高质量发展具有重要意义（
EKC理论是研究环境质量与经济发展两者关系的经典假设，然而鲜有关于煤炭资源型城市的相关研究。本文以典型煤炭资源型城市大同市为研究对象，选取工业“三废”为环境指标，人均GDP为经济指标，通过构建EKC模型，确定大同市EKC曲线的具体形态及拐点，分析其环境质量随经济增长的变化趋势，以及未来环境质量变化，为制定为生态环境保护与社会经济发展规划和政策提供依据，为煤炭资源型城市经济和环境的协调高质量发展提供参考。
1研究区分析
11资源型发展分析
1.1.1经济发展状况分析
煤炭资源型城市是在煤炭开采、加工基础上发展起来的城市，其经济发展对煤炭资源的依赖性强，存在产业、产品、就业等结构单一的问题。在产业结构方面，资源持续粗放式开发，第二产业比重较高，三次产业结构不协调，城市发展后劲不足；在产品结!资源型提的产于产业
链上游，产品附加价值低，经济效益低⑴；在就业结构方面，矿业是煤炭资源型城市经济发展的主导力量，矿业技术人才占比很大，人才结构单一。
随着我国经济结构调整，可再生能源、核能、天然气等能源消费革命的推进，煤炭需求增速放缓，煤炭市场原煤产量下降、价格下跌，煤炭相关企业普遍亏损，煤炭资源型城市的发展受到不同程度的影响。长期以煤炭资源开釆为主导的经济发展模式，加上过度以及不合理的开采导致城市其他功能的落后，煤炭资源快速枯竭⑵。
112环状况分析
长期以来，全国几乎所有煤炭资源型城市都贯彻“以煤为纲”的方针，经过几十年的开采，这些城市形成的环境问题没有得到有效解决，历史欠帐很多。
资源型经济发展的依赖程度很高，煤炭的消费比重与环境污染水平存在极为显著的正相关关系
药师证煤矿开采产生的SO2,CO2,CO等有毒有害气体造成严重的大气污染。长期的开采破坏土地资源和森林
植被资源，据统计，每采万吨煤平均塌陷土地0.2hm2，全国因采矿损毁土地累计约400000hm24。煤炭开采也会导致大量尾矿、粉煤灰、煤歼石等固体废弃物的产生，全国目前仅煤歼石就有30多亿t，占地超过5000hm2，使得土地资源浪费严重。部分煤矿企业存在管理制度不严、环保意识薄弱、环保设施不配套等问题，将未经处理或简单处理的洗煤水、岩溶水、煤歼石淋溶水等矿井水直接排放，导致地表水及地下水的污染。煤炭资源型城市长期粗放式、高度的开采、产态环破坏重，
市高质量发展面临的环境压力很大。
12大同环经济状况分析
大同市位于山西省北部，是我国最大的煤炭能源基地之一，为我国经济社会发展做出了重要贡献，是闻名全国的“煤都”。大同市总面积14176km2，其中城市面积2080km2,2019年末常住人口达346.30万人。大同市的煤炭产业已步入成熟期，高度的开采造成的环问题著，态环
保护与资源开发、经济发展之间不平衡、不协调的矛盾突出。煤炭开采引发的地面塌陷、地裂缝等地质环境高风险区面积达1277.26km2，占总面积的9.01%5。煤炭生产和使用过程产生大量的工业“三废”，导致城市周边环境、水环境和大气环境等欠佳甚至是恶劣。
2000-2017年大同市工业SO2、烟粉尘的排放量整体呈下降趋势，但仍高于全国平均水平。由图1可知，大同市工业烟粉尘排放量从2000年的150236t 攀升至2001年最高的262562t，之后在波动中逐
52中国矿业第30卷
渐降低至十八年间的最小值18789t工业SO2排放量从2000年的116195t降至2001年的76040t 随后处于波动状态，2011年达到峰值143447t，之后又继续降低至2017年最小值18789t分析工业烟粉尘排放量在2001年和2003年的突增和工业SO2排放2001-2005年的持续增长，可能是
于期间，我国经济快速发展，煤炭资源：应，业快速发展，气中SO2、烟粉尘出现大度(2010-2011年工业SO2排放
量增长可归因于政府应对2007-2008年金融危机的刺激。党的十八大来，大同党中央的决策部署，努态环境，2013年后工业SO2和工业烟粉尘的排放著降低，但仍高于全国平均水平。
2可知，大同市GDP总体呈现增长趋势。根据2000-2017年产业结构变化可知：第一产业占大同市GDP的比重经过短暂波动，2002年后趋于稳定，2017年为5.53%,013年前，第二产业的比重居高不下，自2013年之下势，从2000年的50.71%降至2017年的36.85%。从收集到的十八年来看，第三产业比重波动式上升，表现出良好的增长态势，从2000年的41.50%增长至2017年的57.61%，发展速度明显快于第一产业和第二产业的发展(从大同产业化势
可以看出，第三产业的比重在逐步扩大，2013年首第二产业，三次产业的发展于平衡，产业化(
300000
200000
150000
100000
50000
250000
图12000—2017年大同市工业SO?、
帝王蟹蒸多久工业烟粉尘排放量情况
Fig.1Emissions of industrial SO2and industrial smoke dust in Datong city from2000to2017
IR g ' I r
症、K
曲
-■-地区生产总值
♦第一产业
第二产业
第三产业
00
12000000
10000000
8000000
6000000
4000000
2000000
14000000
年
80
40
20
o
1
l..\l1
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一
(b)2000—2017年大同市三次产业比重
图22000—2017年大三次产业变化情况
Fig.2Changes of three industries in Datong city from2000to2017
2研究方法与模型
2.1EKC曲线研究现状
1991年美国经济学家GROSSMAN等页提出EKC假说，认为的时间跨度内，经济增f 资源环倒U型曲线，即人均GDP 的提高，资源环现先上下降的趋势(国众多从不同视EKC曲线进入，得出倒U型的EKC曲线并不是普遍规律，也U型、倒N型、N型和复合型等「7切(目前国EKC聚焦于全国和省域，有关资源型1的EKC研究鲜少。基于本文所选环境指标，表1总了目前国内部分气、废水、固体等为环境指标的EKC曲线。
2.2指标选取备
资源型产业为主的特征，同时考虑的可'、完整性，以2000-2017年大同市的建模型。对于经济指标，国般人均GDP)5*，常规的人均GDP作为经济指标。工业“三废$大是环境恶化的普遍指标，故？
第6期李炫妮，等：煤炭资源型城市经济增长与环境污染的EKC分析：以大同市为例53
工业废水、工业废气和工业固体废弃物作为环境质
摩天大楼小说结局量指标。鉴于工业废气中SO2，烟粉尘的主要来源是工业和化石能源燃烧，可充分体现出煤炭产业对环境的影响，所以本文选取工业so”工业烟粉尘、工业废水排放量及工业固体废弃物产生量作为环境
质量指标，相关数据见表2。
表1国内部分学者关于EKC曲线研究结果梳理汇总
Table1Summaryoftheresear8hresultsofsomedomesti8s8holarsontheEKC8urve 作者样被解释变量解方法与模型结论钱萍等）0*1995-2016年中国30个省域数据人均碳排放量人均GDP时间序列三次函数回归模型倒U型
周正柱等［11*2004-2017年长江经济带
人均工业废气排放量倒U型11省
人均工业固体废弃物产生量人均GDP面板计量方法和参数估计模型N型
人均工业排放N型
工业N型
凌立文等［12*1997-2014年 省工业气人均GDP时列模型不存在
工业体倒N型
张欣等1986-2018年《中国统计年鉴《
人均年度废水排放量N型相关数据
人均年度废气排放量人均平减GDP时列模型倒N型
人均年度体排放U型
工业排放人均GDP时列模型倒N型
徐鹏凡［⑷2001-2017年烟
排放倒U型
表22000—2017年大同市人均GDP和污染物排放量Table2Per8apitaGDPandpolutantemisionsof
Datong city from2000to2017
年份
人均
GDP/
（元/人）
工业SO2
排放/
t
工业烟粉
尘排放量/
t
工业
排放/
t
工业体
产/
t
200060831161951502362831388 20016485760402625622406398 20027186968731219622825384 200382151236761619433477446 2004105141298541053244180701 2005119131303961055124288754 200612970112414934154207769 200715581102202833204243802 200817974101229832624445809 2009187109881680659466312
96 201021360974167718548321586 2011253411434476621258913901 2012278151350976242159854001 2013287411280265806853873801 2014206071158535803849073549 201530989959735829937264093 201630046210442546219243639. 201732671187892184018213105
资料来源：根据2000-2018年《大同统计年鉴》《山西统计年鉴》《中国环境年鉴》《中国城市统计年鉴》整理；注：.为三次样条插值法计算所得数据。
2.3平稳性检验与数据拟合
在研究经济增长和环境质量之间关系时选取2000-2017年的时间序列数据，在对时间序列进行分析前，需要先通过单位根检验其是否平稳，避免伪回归现象。时序数据取对数后可减少变量的极端值、非正态分布及异方差性，且不会改变时序的性质和关系，因此在数据验证前对几组变量序列进行了对数标准化处理。运用EViews10进行检验，检验结果见表3。由表3可知，在一次差分后时间序列均达到平稳状态，是一阶单整序列，可以进行回0分析。
表3各变量ADF检验结果汇总
Table3SummaryofADFtestresultsforea8hvariable 变量
检验类型
（c,t，ag&
ADF
统计量
置信度为5%
的临界值
结论
(c,t,3)—1.947252—3.710482 n（人均GDP&(c，3)—1.702164—3.065585非平稳
(0,0,3)  2.659008—1.962813 Dn(人均GDP&(c,t,3)—4.075720—3.791172平稳
(c,t,3)—0.512196—3.710482 n（工业soj(c,0,3)—0.030159—3.052169平
(0,0,3)—1.085384—1.962813
(c,t,3)—4.352371—3.733200
D n(工业SOQ(c,0,3)—3.422413—3.065585平
(0,0,3)—3.417061—1.964118
(c,t,3)—3.527389—3.710482 n（工业烟粉尘）(c，3)—0.275013—3.052169平
0，03)—1.439435—1.962813
D lnd业烟粉尘）
c，t3)
c，03)
—8.182905
—8.396455
—3.733200
—
3.065585
平
(c,t,3)0.341381—3.710482 n（工业废水）c，03)—2.404465—3.065585平
0，03)—0.198587—1.964418（工业废水）c，t3)—3.772526—3.733200平
54中国矿业第30卷续表3
变量检验类型
(c,t,lag)
ADF
统计量
置信度为5%
的临界值
好用的笔记本散热器
结论(c，t3)—2164905—3759743
n（工业固体废弃物）(c,0,3)—0330289—3081002非平稳
(0,0,3)  2.234717—1966270
%c，t3)—4.012334—3.933364（工业固体废弃物）(c,0,3)—3409178—3098896平稳
(0,0,3)—2.628856—1968430
注：（c,t,lag&分别表示截距项、时间趋势和滞后期数；ln（）表示原序列；<n（）&分序列。
24模型
于已，EKC拟合模型大致可分为三种形式：二型、型、型。〔化，可减少的，比较客观地反映环境与经济的相互关系）16］，故确定式（1）作为的合模型。
ln E=%ln X+念（ln X）2+%3（ln X）3（1）式中：E为环程度；X为人均GDP；&为误差项;％1、念、%3为回归系数％值不同，经济增环境的同，最终曲线的形状同。
3EKC曲线在大同市的应用及分析
1自为n（人均gdp），分别选取n（工业SO2排放量）、—（工业烟粉尘排放量）、ln （工业排放量）、n（工业固体产、为，并助Origin软件对环境经济数据进行拟合及回归分析。由表3可知,%1V0、%2〉0、%3V0，曲线形状呈倒N型，表示环程度经济的增重，「词。
表42000—2017年大同市环境经济计量模型拟合结果
Table4Fitting results of environmental econometric models in Datong city from2000to2017
自变量#
n（人均gdp）n（人均gdp）n（人均gdp）n（人均gdp）
因变量%
n（工业so2排放量）
ln（工业烟粉尘排放量）
ln（工业废水排放量）
n（工业固体废弃物产生量）
计量模型
%1=—1.49#3+41.84#2—391.3#+1230
%2=—1.15#3+32.76#2—311#+996.3
%3=—1.142#3+32#2—297.9#+930
%4=—0.096#3+341#2—37.49#+136.8
R2
0.3127
0.8109
0.4629
0.9500
3.1工业SO2排放人均GDP的EKC检验
3可知，随着人均GDP的提高，SO2污染
呈现出高的趋势，拐点分别出现在人均GDP达8215元（2003年）和17974元（2008年）时，拟合曲线呈现明显的U型+倒U型特征。环的出台、化石能源重的下降会的趋势和同步2006-2010年数据显示工业SO2排放量低于拟合曲线，大同减排取成效。十八大，大同矿等排污企业的设备，企业内部环护工作取得成效，环保部门的监度，的成效开现，使得SO2的排放2015年著下降，2017年人均GDP达到最高（32671元）时，工业SO2排放18789t/a。
3.2工业烟粉尘排放量与人均GDP的EKC检验
模程，工业烟粉尘与人均GDP表现出倒N型，拐点为人均17974元（2008年）。拟合4，拟合曲线表现出有些起伏的倒U型的右侧的特征，2000—2017年间，正于倒U型的下降区间。综合模型形趋势，工业烟粉尘与人均GDP表现为偏倒U型的弱倒N型。2000—2004年下快，随后在
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S(人均GDP)
图3工业SO?排放量与人均GDP拟合曲线图
Fig.3Fitting curve of industrial SO2emissions
and GDP per capita
2004-2009年下降速率放缓。煤炭燃烧是烟粉尘排放最重要的来源，2003年后，经济快速增长，煤炭能源，高耗能、高业快速发展玫大同市工业废气中烟粉尘排放量的下放缓。“十一五”期间，大同重点工业源进行减排监控，对高耗能、高、高排放的“三高"企业施淘汰制，严格排，严控排放, 2008年后工业烟粉尘排放下降2017年达到最低点，工业烟粉尘排放量21840t/a，相比
2000

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