基于环境熵模型的呼和浩特经济与环境协同性分析

　　摘要：针对目前经济-环境系统评价研究中的主观性评价的缺陷，借鉴热力学熵理论和?分析方法，探讨了经济-环境协同性内涵，提出了经济-环境协同性评价的环境熵定量计算模型。并通过对呼和浩特市2006-2015年经济发展与环境的协同性研究，结果表明2006-2015年呼和浩特市经济-环境系统处于良好或优质协调水平，但从2012年至2015年环境熵值逐年增加，需要呼和浩特市应进一步加大环保投入和加强污染治理力度。
　　关键词：经济；环境；环境熵；协同性
　　中图分类号：X196文献标识码：A文章编号：2095-672X（2018）03-0009-03
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.004
　　Abstract：For the shortcoming of the subjective evaluation in the present economic-environmental system， based on the thermodynamic entropy theory and exergy analytical method， the connotation of economy-environment synergy was discussed and the environment entropy quantitative calculation model for the evaluation of economy-environment synergy was proposed in this paper. Also， the synergy of economic development and environment in Hohhot city from 2006 to 2015 has been investigated. The results indicates that the economic-environmental system of Hohhot is at a good or high quality level from 2006 to 2015. However， the environmental entropy increased year by year from 2012 to 2015， indicating that the investment in environmental protection and pollution control efforts should be further increased in Hohhot.
　　Keywords： Economy；Environment；Environmental entropy；Synergy
　　经济—环境是一个复杂系统。经济与环境两个系统通过各自的耦合元素产生相互作用彼此影响的现象定义为经济—环境耦合。经济对环境具有胁迫效应，环境恶化对经济增长具有约束效应。[1]如何对这样一个复杂系统的运行效果进行评价，进而提出改善建议是目前学术研究的热点之一。目前，Agras J等学者从经济結构[2]、科技进步[3]、国际贸易[4]、环境需求[5]等方面论证了EKC曲线形成的主要原因。金春雨应用索罗模型验证了经济增长和工业结构对环境的影响机制[6]。但是，目前鲜有学者基于能量损耗的角度分析经济与环境的协同关系。本文尝试借鉴热力学熵及“?”[7-8]损原理，构建环境熵模型[9-10]，对呼和浩特市经济-环境的协同性进行分析。
　　1 研究方法
　　1.1 背景
　　20世纪60年代以来，?分析方法已经被国内外学者广泛应用于能源科学中。Stepanov[11]分析了化工工业生产排放的废弃物对环境造成的影响；Rosen[12]指出：工业生产排到环境的废弃物中含有物理?和化学?等，能够引起环境的变化而造成环境污染；到目前为止，许多学者对基本物质?进行了研究，并获得了数百种物质的?值，部分?值如表所示[13]。Owen学者提出污水中有机物总的分子式为C10H18O3N，细菌细胞分子式为C5H7O2N，将两种物质的燃烧值与理论上算出的两物质的COD相联系，可得出污水的化学能量式为13.9kJ/g COD，细菌细胞为14.8kJ/g COD，Loll学者测定污泥稳定的热产量为每分解1gCOD产热14.7kJ[14]。目前，?分析方法正在向自然科学和社会科学的各门学科渗透[15]。
　　1.2 环境熵模型构建
　　1.2.1 序参量选择
　　本文依据科学性、系统性、可比性原则，考虑到资料的可得性和连续性，及经济系统发展水平、产业结构和环境系统中主要污染物等因素，确定各系统描述经济环境协调性的序参量。
　　（1）经济系统序参量主要包括：呼和浩特市人均GDP、呼和浩特市工业增加值占GDP比重、呼和浩特市二三产业产值占GDP的比值、呼和浩特市二三产业劳动力占比、呼和浩特市城镇化率。
　　（2）环境系统序参量主要包括：水体污染物COD排放量、空气污染物SO2排放量、空气污染物烟（粉）尘排放量。
　　1.2.2 “环境熵”的定义及其物理意义
　　根据经济环境协同性分析内涵，本文借鉴熵及?研究成果[11-15]，将环境熵定义为经济发展与环境质量变化的同步状态函数（用“EE”表示），其数学表达式为：
　　式中，Q为污染损失?；K为工业化水平综合指数，n为时间，为环境系统第n年第i种序参量的?值，为环境系统第i种序参量的危害系数权重，为经济系统第n年第j种序参量的数值，为经济系统第j种序参量的权重。环境熵的物理意义：当环境熵为正值时，说明经济发展对环境产生了负面影响，导致环境质量下降，经济发展与环境质量变化同步过程中和谐程度差；当环境熵为负值时，表明经济发展对环境质量改善产生了积极影响，可以提高环境质量水平。当环境熵为零时，说明经济发展过程中，环境质量水平趋于稳定，具体经济-环境协调程度划分见表2。

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