城市群地区产业集聚的生态环境效应研究进展

１ 引言
城市群是城市化的高级空间组织形式。它是在 特定的区域范围内具有相当数量的不同性质、 类型 和等级规模的城市，依托一定的自然环境条件， 以 一个或两个超大或特大城市作为地区经济的核心， 借助通达的交通运输和信息网络， 共同构成的在各 城市之间具有密切经济、 社会联系的一个相对完整 ［１］ 随着我国城市化的快速发展， 市 的城市“ 集合体”。 场发育的逐渐完善和城市之间竞争合作需求的日 益迫切， 城市群已经开始成为推动我国经济和城市 化发展的重要的地域空间组织形式。 产业集聚是城 市群发展的深层动力， 它通过规模效应、 集聚效应、 关联效应和扩散效应的发挥， 在城市群各节点城市 之间分工协作， 形成区别于其他区域的联系紧密的 产业体系， 推动城市群发展和成熟。因此城市群产 业集聚的研究一直是学者们关注的热点研究领域， 对其特征、 动力机制、 影响因素、 外部经济效应以及 空间格局进行了较为深入的研究。近年来， 随着城 市群生态环境问题的日益凸现和环境对城市群刚
［６］
等工业和交通运输业发展的环境污染和生态破坏 进行研究， 由于城市群发展过程中地区工业和交通 运输业发展迅速， 对资源、 能源的消耗量大， 排放的 废弃物多， 因此它们与生态环境交互作用最为强烈 和复杂， 这一类研究涉及行业多、 生态环境要素波
１６］ ， 主要是 及范围广、 研究手段丰富、 研究成果多 ［１２～ 对不同发育阶段城市群地区及其节点城市不同工
力的提升具有重要意义。 本文总结了当前该领域研究在理论、 方法和实践等方面取得的最新进展， 指出了当前研究 的薄弱环节， 并展望了未来的研究方向。研究认为， 目前城市群地区产业集聚的生态环境问题受到普遍关注， 已从 产业部门发展、 结构变动、 布局调整、 产业集群建设等多个角度对城市群地区产业集聚的生态环境影响机理和效应 进行了分析， 并探讨了城市群地区产业集聚与生态环境协调发展的对策。 在研究方法上， 以能值、 生态足迹、 系统动 力学模型、 人工神经网络模型、 投入产出法、 灰色系统分析和多目标规划法为主的定量分析方法开始应用于城市群 地区产业集聚的生态环境效应评价、 产业集聚与生态环境相互关系模拟及情景预测之中。当前的研究尚未形成体 系， 理论研究欠缺， 方法应用有限。从发展趋势来看， 今后基于城市群空间特性的理论研究有待深入， 多学科融合、 新技术方法的应用及与实践的结合将得到加强。 关 键 词：城市群地区；产业集聚；生态环境效应；研究进展
基金项目： 国家“ 十一五” 科技支撑计划重点项目（ 、 中国科学院知识创新工程重要方向性项目（ ２００６ＢＡＪ１４Ｂ０３） ＫＺＣＸ２－ ＹＷ－ 共同资助。 ３２１－ ０５） 作者简介： 蔺雪芹（ ， 女， 甘肃省武威市人， 博士生， 主要从事城市可持续发展研究。Ｅ－ ｍａｉｌ：ｌｉｎｘｑ．０６ｂ＠ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎ １９８０— ）
３期
蔺雪芹 等：城市群地区产业集聚的生态环境效应研究进展
・１１１・
高的相关性［３］， Ｄｕｃ 等研究表明越南河内 Ｎｈｕｅ 河的 严重污染由该地区城市工业的快速发展带来的含 有有机碳、 磷和氮的高污染废水排放导致［４］， 盖文启 认为劳动力和资本密集型产业主导的产业结构造 成了我国沿海地区城市群发展的高耗能和重污染， 而城市群内部各城市工业结构的趋同化则带来了 资源的不合理利用和环境污染叠加等生态环境问 题 ［５］， 王树功等认为长江三角洲城市群的集聚效应 和产业空间布局的不合理，造成了城市群地区水、 土等自然资源短缺和环境污染日益严重， 城市群生 态安全受到威胁 。正是国内外学者对城市群地区 产业集聚带来的生态环境问题的日益关心， 促使城
第 ２７ 卷 第 ３ 期 ２００８ 年 ０５ 月
地 理 科 学 进 展
ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＩＮ ＧＥＯＧＲＡＰＨＹ
Ｖｏｌ．２７， Ｎｏ．３ Ｍａｙ， ２００８
城市群地区产业集聚的生态环境效应研究进展
蔺雪芹 １， ２， 方创琳 １
（１． 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 １００１０１； ２． 中国科学院研究生院，北京 １０００４９） 摘 要：城市群地区产业集聚的生态环境效应研究对于资源节约和环境友好型城市群的建设和城市群整体竞争
２ 城市群地区产业集聚生态环境效 应研究的主要领域
２．１ 城市群地区生态环境问题诱因认识 学者们普遍认为城市群地区大部分生态环境 问题与产业的快速发展有关， 产业集聚是造成城市 群地区水资源短缺、 土地占用、 土壤退化、 大气污 染、 生物多样性减少等一系列生态环境问题的主要 原因之一。Ｖｉｒｋａｎｅｎ 认为芬兰南部地区工业集聚是 造成波及水环境和大气环境重金属污染的主要原 因［２］， Ｆｒａｎｋ 等研究认为欧盟 ２００ 多个城市密集区空 气质量的变化与该地区产业的规模化集聚具有很
定性和定量分析相结合的方向发展 ， 广泛采用指
［２３］
标构建、 灰色关联分析、 协调度模型、 投入产出模 型、 系统动力学模型等对城市群地区产业结构和生 态环境之间的因果关系、 产业结构对生态环境的影 响机理和效应进行了较为深入的探讨
［２４～ ２９］
。但已有
的研究专注于城市群地区或节点城市不同行业组 合和比例关系对应的不同生产行为、 发展速度和发 展规模的生态环境影响分析， 而考虑城市群整体产 业空间特性、 基于城市群各节点城市产业分工协作 体系的生态环境效应研究较少。 ２．４ 城市群地区产业空间集聚格局的生态环境 影响研究 城市群地区产业集聚带来的产业地域分工和 空间重组与生态环境变化也有密切的相关性。 研究 认为， 城市群各种经济活动为获取外部经济和规模 效益而在城市群内部各不同等级城市间和各城市 内部的转移、 重组和再分布过程对生态环境具有重 要影响。研究内容侧重于产业规模变动、 布局变化 和空间重组对土壤、 大气、 水、 生物、 植被、 人类健康 以及景观生态等的影响评价。如 Ｂｒａａｔ 等通过构建 生态－ 经济模型，分析了工业规模扩张和生态环境 的协调程度［３０］， Ｖｅｒｈｏｅｆ 等在构建空间平衡模型分析 环境保护目标与集聚经济关系的基础上， 认为工业 的集聚分布在推动城市发展的同时， 导致了城市居 住区环境污染的空间分异 ［３１］， 等采用相关分析 Ｒｅｎ 法分析了 １９４７￣１９９６ 年上海市水质与土地利用变 化之间的关系， 研究表明城市土地利用肯定与水质 的下降有关， 同时水质中接近 ９４％的污染物质都是 由工业用地快速增加造成的 ［３２］； Ｚｈａｎｇ 等通过指标 体系构建分析了自 １９９０ 年以来上海市工业改造和 布局调整与生态环境及人类健康之间的相互关系
・１１２・
地
理
科
学
进
展
wk.baidu.com
２００８ 年
南省丽江市区域产业结构变动的生态环境综合影 响进行了定量分析 ， 并且研究逐步由定性分析向
［２２］
逐渐成为城市群地区产业集聚的重要空间组织形 式。它的出现不仅掀起了产业集群外部经济效应、 竞争优势和创新关系的研究， 更引起了学者们对其 生态环境效应研究的兴趣。大多数学者普遍认为， 在产业集群形成的初期， 产业间联系松散、 产业链 短， 企业间关联度低， 网络化的紧密协作生产关系 尚未形成， 一般难以形成生态化组织的路径， 因而 会表现出发展持续力不够的问题，产生水体破坏、 酸雨增多、 土壤污染严重、 环境破坏及食品安全等 ［３６］ 随着产业集群的不断高级化， 产业 生态环境问题 。 之间的深度合作分工形成， 受到的环境管制压力也 日益增强，产业的生态环境负效应如资源高耗、 污 染严重等问题， 都会因为物质循环、 生态效率提高 而缓解， 对环境的影响表现为有限的能量与资源耗 费和有限的废料排放。到产业集群发展的高级阶 段， 则形成了完善的资源利用网络， 并且知识和技 术发挥了主要作用， 污染物产生量减少， 即使有排 放也能够成为另一成员的“ 食物” 加以利用， 生态环 ［３７］ 境影响达到最小， 生态效率实现最大化（ 表 １） 。 借 助于产业生态学、 环境科学等相关学科的研究基础 和研究方法， 城市群地区产业集群建设的生态环境 影响定量分析逐渐增多 ［３８￣４０］， 但目前研究还主要停 留在其生态环境效应分析、 生态化建设路径探讨等 ［４１～ ４４］ 方面 ， 同时现有的研究对于立足企业组织、 产业 关联、 网络协作、 技术创新、 制度创新等产业集群特 性的生态环境影响机理探寻还不够， 有待今后继续 深入。 ２．６ 城市群地区产业集聚与生态环境协调发展 对策探讨 城市群地区产业集聚对生态环境的深刻影响， 使城市群处于经济发展与环境优化的“ 两难” 境地， 城市群的健康、 持续发展面临严峻挑战， 因此探讨 城市群产业集聚的生态化对策， 寻找产业集聚与生 态环境协调发展的途径， 成为人们关注的焦点。已 有的研究从政策保障、 产业升级转型、 产业结构调 整、 产业建设实践等方面对该问题进行了多角度探 讨。Ｃａｍａｇｎｉ 等认为城市中环境问题破坏着有关集 聚经济的所有优势， 并提出了整合“ 自然、 人造和社 ［４５］ 会” 环境的政策框架 ， 蒋志学认为限制城市群高能 耗、 重污染行业， 加快第三产业和科技先导型产业 的发展， 引导产业空间合理布局， 是实现城市群可 持续发展的重要途径［４６］， 马建会从加速产业技术创
klmnYcopJqrstu vw89xZ y!z{| !}u~ " [ Zn89
!"#$ %&’(

)*+,-./0 123456 78 9:;
<=#$ >?@ABCD EF6G HIFJKFLGFMN O PQORS :TUVFWX YZ[F\]
收稿日期： ２００８－ ０４；修订日期：２００８－ ０５．
性约束作用的日益明显， 城市群地区产业集聚的生 态环境效应逐渐受到人们的关注， 研究城市群地区 产业集聚与生态环境的相互作用关系， 明晰城市群 地区产业集聚对生态环境的作用机理， 探讨城市群 地区产业集聚的生态建设途径， 对于资源节约和环 境友好型城市群的建立和城市群地区整体竞争实 力的提升都具有重要的理论和现实意义。
市群地区产业集聚的生态环境效应研究不断深入， 城市群地区产业集聚对生态环境的作用机理、 城市 群地区产业集聚的生态环境响应过程、 城市群地区 产业集聚生态化建设等相关领域研究才得以逐步 开展。 ２．２ 城市群地区产业部门的生态环境响应评价 产业部门的生态环境效应研究一直是学者们 研究的传统领域。 不同产业具有不同的资源环境要 素需求、 生态环境影响边界、 影响强度和作用方式， 康晓光等据此对产业进行了基于环境属性的类型 再划分，以界定不同产业的环境需求和环境压力 ［７］ （ 图 １） 。 在城市群产业结构不断优化升级和产业演 进重组的背景下， 明晰城市群地区不同产业部门的 生态环境影响机理， 评价不同产业部门的生态环境 响应具有重要意义。根据城市群产业发展演进路 径， 目前的研究分为三类： 第一类是种植业、 林业、 畜牧业、 渔业等为主的第一产业发展对生态环境影 １１］ 响的评价分析 ［８～ ； 第二类是对采矿业、 化学、 电力
^_JK‘abcdGc eFceUVff Fg_JK‘abhJK ij
a
图 １ 基于环境需求和环境压力的产业类型划分 Ｆｉｇ．１ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｔｙｐｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｄｅｍａｎｄ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
业部门对大气、 土壤、 河流、 气候变化等生态环境要 素的影响进行分析评价； 第三类是针对旅游业为主 的绿色新兴产业的生态环境影响分析， 研究认为游 客流量、 旅游设施、 旅游路线、 交通条件等是旅游业 发展和生态环境变化的主要影响因素， 过度的旅游 开发会对区域声环境、 水环境、 生物环境和游客感 １９］ 知环境等造成不良影响［１７～ 。产业部门生态环境效 应的研究将城市群地区产业集聚要素进行了分解， 试图探讨产业集聚要素与生态环境要素之间的一 一对应关系， 使城市群地区产业集聚的生态环境效 应研究开始具有系统化的特征。 ２．３ 城市群地区产业结构与生态环境的关系剖析 学者们一致认为城市群地区产业结构变动是 产业集聚作用于生态环境的重要环节， 对生态环境 具有重大影响， 并对此进行了大量研究。如徐颂等 从产业集中度、 产业规模发展、 企业素质、 产业组织 等方面分析了珠江三角洲产业结构调整对生态环 境的影响机理［２０］， 张晓东等从资源环境对产业结构 的制约作用出发， 构建了产业结构指数、 经济效益 指数、 资源供需指数、 资源效率指数和环境承载力 指数对区域产业结构的生态合理性进行了评价［２１］， 彭建等分析了不同产业类型对生态环境的影响机 理， 构建了区域产业结构生态环境影响指数， 对云