松花江流域（吉林省段）经济环境效应与产业空间组织研究
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摘要
在流域经济快速发展与环境质量不断恶化的背景下，如何推动产业系统对经济全球化和全球气候变化的积极响应，创新流域产业发展模式，构建产业空间组织优化模式，成为流域可持续发展面临的新课题。松花江流域（吉林省段）是我国重要的重化工基地和重要粮食主产区，在国民经济发展中占据重要地位。其环境质量，尤其是水环境的好坏直接影响东北地区经济发展，居民生活状况以及我国与周边国家的关系。本研究基于人地系统理论，顺应全球环境变化背景下人与环境系统耦合作用研究的新趋向，从流域经济-环境库兹涅茨曲线、经济-环境系统协调发展及产业空间组织入手，分析流域经济-环境系统耦合特征、主要污染物的空间格局特征、探讨产业系统与环境系统的耦合作用机理，提出不同尺度产业空间组织的发展模式，以期推动流域环境质量的改善，促进流域经济-环境协调发展。
论文主要研究内容包括以下5个方面：
1．对经济-环境系统研究、产业空间组织理论研究进行系统回顾和分析；从经济-环境发展的不同阶段及模式，及产业空间组织的内涵出发，揭示产业空间组织与环境质量的内在联系；揭示经济-环境效应分析框架与产业空间组织作用的一般规律，丰富经济地理学、产业生态学及环境科学等学科的理论内涵。
2．采用环境库兹涅茨曲线，分析松花江流域经济-环境演变的时空特征；建立经济-水环境复合生态系统的评价指标体系，构建耦合度及耦合协调度模型，对经济增长与水环境质量的耦合度及耦合协调度进行测算，进而分析经济发展与水环境质量的耦合作用机理。
3．以各监测断面为对象，运用GIS手段和空间关联分析方法，分析各断面污染物浓度，对主要污染物进行判别，进一步确定流域重点污染地区和重点污染物。
4．选择重点污染物进行行业特征分析，确定这些污染物的主要行业来源，同时对污染物的空间分布特征进行分析，进一步确定重污染区域。
5．综合以上的分析，基于松花江流域（吉林省段）不同尺度污染程度的不同，以及现有产业结构与产业布局的不同，对调整流域产业结构与优化空间组织进行思考，提出了针对研究区域不同尺度产业空间组织模式，以及发展的建议。
主要结论包括：
1．从经济发展水平来看，人均GDP与GDP都呈现增长趋势。从产业结构演变来看，第一产业呈现下降趋势，第二产业先下降后上升，第三产业一直处于增长趋势，各产业就业人口变化趋势与产业GDP比重相同，虽然第一产业就业人口不断下降，但仍占据主要比重。
2．利用EKC曲线对人均GDP与区域环境污染物排放量、人均排放量指标进行拟合，不同污染物呈现不同变化趋势。其中，废水排放量、工业固体废物产生量、人均工业废气排放量、人均废水排放量、拟合曲线呈“U”型特征；人均工业SO2排放量的拟合曲线呈现倒“U”型；COD排放量与人均排放量呈现“N”字型变动趋势；人均工业废水排放量的拟合曲线呈“U”+倒“U”型，人均生活废水排放量的拟合曲线呈近直线上升型；人均烟尘排放量、人均粉尘排放量的拟合效果不佳，并未通过检验。
3．经济发展与水环境指数在时间序列上呈现基本同步上升的趋势，表明两者发展呈现基本协调的状态，经济的发展并未对水环境造成较大的影响；从耦合协调度来看，系统交互耦合具有复杂性、非线性和时变性的特点，整体上经历了较低水平耦合阶段、拮抗时期以及磨合阶段三个阶段；从总体趋势上看由不协调，到协调发展；从流域耦合度来看，耦合度数处于第一象限，呈现基本协调的发展阶段。
4．耦合度在空间上具有复杂性，长春、吉林两市耦合度高于松原白城，呈现东高西低的特征，按照河流流向来看，表现为上游耦合度较高，下游较低。原因在于位于上游的长、吉两市的经济发展明显高于下游城市，但他们在环境质量保护以及减少污染排放方面采取了严格的措施，水环境质量较高。经济发展与水环境质量的交互作用不仅仅取决于城市自身的经济发展水平，还与其内部的产业结构，以及城市之间的联系等相关因素有关。
5．对城市重点行业进行判别，并对各市产业集聚水平进行测算，发现产业集聚度与产业空间集中度表现出较强的相关性。从产业集聚度来看，长春市得分最高，可见长春市产业集聚发展水平最高，吉林市分值最低，松原和白城两市居于长吉之中。可见区内资源型或资源依赖型城市产业集聚水平较高，而发展水平较低的综合型城市产业集聚发展水平较低。
6．对重点行业污染物进行分析， COD主要来源于造纸及纸制品业、汽车制造业以及农副食品加工业，氨氮主要来源于水的生产和供应业，农副食品加工也、化学原料及化学制品制造业、化学纤维制造业等，石油类主要来源于汽车制造业、石油加工、炼焦及核燃料加工业及水的生产和供应业。挥发酚主要来自石油加工、炼焦及核燃料加工业。从空间排放特征来看，六种污染物的最主要来源是吉林市和长春市区，其他县市较少。
针对以上结论，提出研究区域不同尺度产业空间组织的优化模式。
Under the background of the rapidly economic development and the aggravatedenvironment, promoting the industrial system’s positive response to the economicglobalization and global climate change, innovating the basin’s industrialdevelopment model and constructing the industrial spatial organization model are nowthe new issues that facing basin sustainable development. Songhua River Basin (JilinProvince paragraph) is the important heavy chemical industry base and grainproducing areas of Northeast China, which occupies an important position in thedevelopment of the national economy. Its environment especially the waterenvironment directly affects the economic development of Northeast China, theresidents’ living conditions, as well as the international relationships with China’sneighboring countries.
Based on the human-land system theory and the new trend of environmentalsystems’ coupling study against the global environmental change, this paper analyzesthe coupling and spatial characters of the economy-environment with the methods ofthe EKC. The paper concludes the coupling mechanism of the industry-environmentsystem to propose possible optimal development models in different scales. And itwill promote the environment to a better state, and lead the basin’s economy andenvironment to coordinated development as well.
The main research contents are as follows：
1．Based on the review of the economy-environment and industrial spatialorganization theory, the analysis of the different stages of economy-environmentsystem and the connation of the industrial spatial organization, the internalrelationships between the industrial spatial organization and environment is revealed.It will enrich the connation of the economy geography, industry ecology andenvironmental science, by revealing the analysis framework of the economy-environment system, and the common rules of the industrial spatial organization.
2. The spatial-temporal characters are concluded by using the EKC. The papercalculates the coupling degree and coupling coordination degree between the economy development and the water environment. By constructing evaluate formulate,coupling model and coupling coordinate model, the coupling mechanism between theeconomy development and the water environmental quality are analyzed.
3．Taking the monitoring sections as the object, every monitoring section’spollutant density and main pollutants are recognized by using ArcGIS and the spatialcorrelation method, and further the major polluted areas？ And the major pollutantsare identified as well.
4．Based on the above analysis, the industrial characters of the major pollutantsare discussed，in order to find the heavy polluted region. And then the spatialcharacters of the pollutants are concluded.
5．Aiming to adjust the basin’s industrial structure and optimize its spatialorganization, different scales’ industrial spatial organization models and some advicesare put forward, based on the different pollution degrees，industrial characters andlayout.
The main results can be concluded as follows：
1．The GDP and the per capita GDP present a growth trend in the perspective ofthe economy development. The primary industry presents a decline trend, thesecondary industry firstly presents declined and then decreased and the tertiaryindustry present a growth trend. And the working population of every industrypresents the same trend as each industry. Although the first industries workingpopulation is declined, but it occupied the major position.
2．Different pollutants display different changes, by taking the EKC to analyzethe environmental index and the per capita GDP. The fitting curves of the wastewateremissions, industrial solid waste generation, per capita industrial waste gas and percapita industrial wastewater display the―U‖shaped. The fitting curve of per capitaindustrial SO2emission displays an inverted―U‖type. The fitting curves of CODemission and per capita COD emission display the―N‖type. The fitting curve of percapita industrial wastewater displays the―U‖type and inverted―U‖type. The fittingcurve of per capita sanitary wastewater presents straight up trend, while the per capitasmoke emission and per capita dust don’t fit the EKC curve and not pass theexamination.
3. The conclusions are concluded: the value of the water environmental indexrises with the economic index in the time series, which means that both of themdisplay basic coordination. The development of economy doesn’t affect theenvironment a lot. From the prospective of coupling coordinate degree, the system is interactive coupled and has complex, nonlinear and time-varying characters. The firstlow couple of the system comes through a varied trend from incoordination tocoordination, then antagonism, and then breaking-in stage. The coupling value is inthe first quadrant, which implies that the system is at the coordination stage.
4. The coupling degree has complexity in space, which character is that the Eastis higher than the west; the values of Changchun and Jilin City are higher thanSongyuan and Baicheng city. The coupling value of the upper stream is higher thanthe downstream from the prospective of the river flows. The reason is that economiclevel of Chang-Ji city, which in the upper stream and higher than the downstream,takes more strict measures in protecting environment and decreasing the pollutionemission. So their environmental quality is much better. The interactive effect of theeconomic and the water environmental quality not only depend on the economicdevelopment, but also on the industrial structure, the relation of these cities, and soon.
5. By calculating the industrial gathering level of every city, we find that theindustrial concentration degree shows a strong correlation with the industrial spatialconcentration. The value of Changchun is higher than other cities, and the Jilin city isthe lowest from the perspective of the industrial concentration development.
6. The pollutants of the major industry are identified. The source of COD ispaper producing industry, motor industry, agriculture and sideline foods processing.The source of ammonia nitrogen is Water production and supply industry，Agricultural and sideline foods processing，Raw chemical materials and chemicalproducts，Chemical fiber manufacturing. The petroleum industry’s source is motorindustry, oil processing, Coking and nuclear fuel processing, Water production, supplyindustry. The major six pollutants are mainly coming from the Changchun and JilinCity, little in other areas, from the prospective of the spatial character.
The optimization models of the industrial spatial organization are proposed indifferent scales based on the above conclusions.
论文主要研究内容包括以下5个方面：
1．对经济-环境系统研究、产业空间组织理论研究进行系统回顾和分析；从经济-环境发展的不同阶段及模式，及产业空间组织的内涵出发，揭示产业空间组织与环境质量的内在联系；揭示经济-环境效应分析框架与产业空间组织作用的一般规律，丰富经济地理学、产业生态学及环境科学等学科的理论内涵。
2．采用环境库兹涅茨曲线，分析松花江流域经济-环境演变的时空特征；建立经济-水环境复合生态系统的评价指标体系，构建耦合度及耦合协调度模型，对经济增长与水环境质量的耦合度及耦合协调度进行测算，进而分析经济发展与水环境质量的耦合作用机理。
3．以各监测断面为对象，运用GIS手段和空间关联分析方法，分析各断面污染物浓度，对主要污染物进行判别，进一步确定流域重点污染地区和重点污染物。
4．选择重点污染物进行行业特征分析，确定这些污染物的主要行业来源，同时对污染物的空间分布特征进行分析，进一步确定重污染区域。
5．综合以上的分析，基于松花江流域（吉林省段）不同尺度污染程度的不同，以及现有产业结构与产业布局的不同，对调整流域产业结构与优化空间组织进行思考，提出了针对研究区域不同尺度产业空间组织模式，以及发展的建议。
主要结论包括：
1．从经济发展水平来看，人均GDP与GDP都呈现增长趋势。从产业结构演变来看，第一产业呈现下降趋势，第二产业先下降后上升，第三产业一直处于增长趋势，各产业就业人口变化趋势与产业GDP比重相同，虽然第一产业就业人口不断下降，但仍占据主要比重。
2．利用EKC曲线对人均GDP与区域环境污染物排放量、人均排放量指标进行拟合，不同污染物呈现不同变化趋势。其中，废水排放量、工业固体废物产生量、人均工业废气排放量、人均废水排放量、拟合曲线呈“U”型特征；人均工业SO2排放量的拟合曲线呈现倒“U”型；COD排放量与人均排放量呈现“N”字型变动趋势；人均工业废水排放量的拟合曲线呈“U”+倒“U”型，人均生活废水排放量的拟合曲线呈近直线上升型；人均烟尘排放量、人均粉尘排放量的拟合效果不佳，并未通过检验。
3．经济发展与水环境指数在时间序列上呈现基本同步上升的趋势，表明两者发展呈现基本协调的状态，经济的发展并未对水环境造成较大的影响；从耦合协调度来看，系统交互耦合具有复杂性、非线性和时变性的特点，整体上经历了较低水平耦合阶段、拮抗时期以及磨合阶段三个阶段；从总体趋势上看由不协调，到协调发展；从流域耦合度来看，耦合度数处于第一象限，呈现基本协调的发展阶段。
4．耦合度在空间上具有复杂性，长春、吉林两市耦合度高于松原白城，呈现东高西低的特征，按照河流流向来看，表现为上游耦合度较高，下游较低。原因在于位于上游的长、吉两市的经济发展明显高于下游城市，但他们在环境质量保护以及减少污染排放方面采取了严格的措施，水环境质量较高。经济发展与水环境质量的交互作用不仅仅取决于城市自身的经济发展水平，还与其内部的产业结构，以及城市之间的联系等相关因素有关。
5．对城市重点行业进行判别，并对各市产业集聚水平进行测算，发现产业集聚度与产业空间集中度表现出较强的相关性。从产业集聚度来看，长春市得分最高，可见长春市产业集聚发展水平最高，吉林市分值最低，松原和白城两市居于长吉之中。可见区内资源型或资源依赖型城市产业集聚水平较高，而发展水平较低的综合型城市产业集聚发展水平较低。
6．对重点行业污染物进行分析， COD主要来源于造纸及纸制品业、汽车制造业以及农副食品加工业，氨氮主要来源于水的生产和供应业，农副食品加工也、化学原料及化学制品制造业、化学纤维制造业等，石油类主要来源于汽车制造业、石油加工、炼焦及核燃料加工业及水的生产和供应业。挥发酚主要来自石油加工、炼焦及核燃料加工业。从空间排放特征来看，六种污染物的最主要来源是吉林市和长春市区，其他县市较少。
针对以上结论，提出研究区域不同尺度产业空间组织的优化模式。
Under the background of the rapidly economic development and the aggravatedenvironment, promoting the industrial system’s positive response to the economicglobalization and global climate change, innovating the basin’s industrialdevelopment model and constructing the industrial spatial organization model are nowthe new issues that facing basin sustainable development. Songhua River Basin (JilinProvince paragraph) is the important heavy chemical industry base and grainproducing areas of Northeast China, which occupies an important position in thedevelopment of the national economy. Its environment especially the waterenvironment directly affects the economic development of Northeast China, theresidents’ living conditions, as well as the international relationships with China’sneighboring countries.
Based on the human-land system theory and the new trend of environmentalsystems’ coupling study against the global environmental change, this paper analyzesthe coupling and spatial characters of the economy-environment with the methods ofthe EKC. The paper concludes the coupling mechanism of the industry-environmentsystem to propose possible optimal development models in different scales. And itwill promote the environment to a better state, and lead the basin’s economy andenvironment to coordinated development as well.
The main research contents are as follows：
1．Based on the review of the economy-environment and industrial spatialorganization theory, the analysis of the different stages of economy-environmentsystem and the connation of the industrial spatial organization, the internalrelationships between the industrial spatial organization and environment is revealed.It will enrich the connation of the economy geography, industry ecology andenvironmental science, by revealing the analysis framework of the economy-environment system, and the common rules of the industrial spatial organization.
2. The spatial-temporal characters are concluded by using the EKC. The papercalculates the coupling degree and coupling coordination degree between the economy development and the water environment. By constructing evaluate formulate,coupling model and coupling coordinate model, the coupling mechanism between theeconomy development and the water environmental quality are analyzed.
3．Taking the monitoring sections as the object, every monitoring section’spollutant density and main pollutants are recognized by using ArcGIS and the spatialcorrelation method, and further the major polluted areas？ And the major pollutantsare identified as well.
4．Based on the above analysis, the industrial characters of the major pollutantsare discussed，in order to find the heavy polluted region. And then the spatialcharacters of the pollutants are concluded.
5．Aiming to adjust the basin’s industrial structure and optimize its spatialorganization, different scales’ industrial spatial organization models and some advicesare put forward, based on the different pollution degrees，industrial characters andlayout.
The main results can be concluded as follows：
1．The GDP and the per capita GDP present a growth trend in the perspective ofthe economy development. The primary industry presents a decline trend, thesecondary industry firstly presents declined and then decreased and the tertiaryindustry present a growth trend. And the working population of every industrypresents the same trend as each industry. Although the first industries workingpopulation is declined, but it occupied the major position.
2．Different pollutants display different changes, by taking the EKC to analyzethe environmental index and the per capita GDP. The fitting curves of the wastewateremissions, industrial solid waste generation, per capita industrial waste gas and percapita industrial wastewater display the―U‖shaped. The fitting curve of per capitaindustrial SO2emission displays an inverted―U‖type. The fitting curves of CODemission and per capita COD emission display the―N‖type. The fitting curve of percapita industrial wastewater displays the―U‖type and inverted―U‖type. The fittingcurve of per capita sanitary wastewater presents straight up trend, while the per capitasmoke emission and per capita dust don’t fit the EKC curve and not pass theexamination.
3. The conclusions are concluded: the value of the water environmental indexrises with the economic index in the time series, which means that both of themdisplay basic coordination. The development of economy doesn’t affect theenvironment a lot. From the prospective of coupling coordinate degree, the system is interactive coupled and has complex, nonlinear and time-varying characters. The firstlow couple of the system comes through a varied trend from incoordination tocoordination, then antagonism, and then breaking-in stage. The coupling value is inthe first quadrant, which implies that the system is at the coordination stage.
4. The coupling degree has complexity in space, which character is that the Eastis higher than the west; the values of Changchun and Jilin City are higher thanSongyuan and Baicheng city. The coupling value of the upper stream is higher thanthe downstream from the prospective of the river flows. The reason is that economiclevel of Chang-Ji city, which in the upper stream and higher than the downstream,takes more strict measures in protecting environment and decreasing the pollutionemission. So their environmental quality is much better. The interactive effect of theeconomic and the water environmental quality not only depend on the economicdevelopment, but also on the industrial structure, the relation of these cities, and soon.
5. By calculating the industrial gathering level of every city, we find that theindustrial concentration degree shows a strong correlation with the industrial spatialconcentration. The value of Changchun is higher than other cities, and the Jilin city isthe lowest from the perspective of the industrial concentration development.
6. The pollutants of the major industry are identified. The source of COD ispaper producing industry, motor industry, agriculture and sideline foods processing.The source of ammonia nitrogen is Water production and supply industry，Agricultural and sideline foods processing，Raw chemical materials and chemicalproducts，Chemical fiber manufacturing. The petroleum industry’s source is motorindustry, oil processing, Coking and nuclear fuel processing, Water production, supplyindustry. The major six pollutants are mainly coming from the Changchun and JilinCity, little in other areas, from the prospective of the spatial character.
The optimization models of the industrial spatial organization are proposed indifferent scales based on the above conclusions.
引文
1宋涛,2007.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究[D].博士论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
2宋涛,2007.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
3宋涛,2007.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
4宋涛,2007.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
5高迎春,2010.区域产业生态化及其空间组织研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
6高迎春,2010.区域产业生态化及其空间组织研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
7宋涛,2007.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所。
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11宋涛,2007.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
12赵林飞,2003.产业生态化的若干问题研究[D].硕士学位论文,杭州:浙江大学.
13高迎春,2010.区域产业生态化及其空间组织研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
14高迎春,2010.区域产业生态化及其空间组织研究[D].博士学位论文,长春:中科院东北地理与农业生态研究所.
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18刘军.基于生态经济效率的适应性城市产业生态转型研究—以兰州市为例[D].博士学位论文，兰州：兰州大学，2006．
19刘颖.吉林市哈达湾老工业区改造研究[D].硕士学位论文,长春:中国科学院东北地理与农业生态研究所.2012.45
20刘颖.吉林市哈达湾老工业区改造研究[D].硕士学位论文,长春:中国科学院东北地理与农业生态研究所.2012.46
21根据（徐大伟，2005；Amaral et al，2004）改绘，杨丽花，2012b
22韩良.吉林省老工业基地生态产业发展模式研究[D].博士学位论文,长春:中国科学院东北地理与农业生态研究所.2006:174改绘
23宋涛.基于产业-环境系统协调发展的适应性城市产业生态化研究D].博士学位论文,长春:中国科学院东北地理与农业生态研究所.2007:136改绘
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