论文（设计）基于公平性的水污染物总量分配基尼系数分析[J].doc

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1、基于公平性的水污染物总量分配基尼系数分析王丽琼泉州师范学院资源与环境科学学院，福建 泉州362000摘要: 基尼系数是经济学中对贫富差距量化评价的重要工具。从基尼系数的经济学内涵出发，将基尼系数的概念和意义应用于环境分析中。以全国2006年各地区的水污染物总量分配为例，应用基尼系数法分析了人口、国内生产总值、水资源量指标对水污染物总量分配的影响。根据计算出的中国2006年的水污染物总量分配基尼系数，对水污染物总量分配公平性进行量化分析并提出削减方案，最后得出合理的结论。关键词: 基尼系数；总量分配；公平性分析 中图分类号：X22 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2008）05-1

2、796-06在我国大部分经济较发达地区以及一些欠发达但缺水地区，排入水体的污染物超过了水环境承载能力，水体污染已经成为制约当地经济社会可持续发展的重要因素。实施水污染物总量控制是控制污染源发展趋势、改善环境质量，实现经济社会可持续发展的重要途径。如何制定科学的总量分配方案，各个排污单位或污染源之间如何科学、合理地分配允许排放污染物量，是实施水污染物总量控制的技术关键1。在市场经济条件下，公平原则是排污总量分配中应遵循的首要原则。本研究从基尼系数的内涵出发，以全国31个省、自治区、直辖市作为评价对象，选取COD、NH3-N、人口、水资源量、GDP 5个评价因子，构建基于公平性的水污染物总量分配基

3、尼系数计算与分析方法。1 基尼系数在总量分配公平性分析的应用1.1 基尼系数的内涵基尼系数亦称洛伦茨系数，由意大利经济学家基尼于1922年根据洛伦茨曲线提出，是衡量收入分配不平均程度的指标，在国际上得到广泛应用。基尼系数的计算如图1所示，设实际收入分配曲线和收入分配绝对平等曲线之间的面积为A，实际收入分配曲线右下方面积为B，并以A除以A+B的商表示不平等的程度，这个数值被称为基尼系数，即基尼系数=A/(A+B)。基尼系数是反映收入分配公平性的判断指标，如果A为0，基尼系数为0，表示收入分配完全平均，如果B为0，基尼系数为1，表示绝对不平均，该系数可在0和1之间取任何值。按照国际惯例，通常把0.

4、4作为收入分配贫富差距的“警戒线”。基尼系数在0.2以下，表示社会收入分配“高度平均”或“绝对平均”；0.20.3之间表示“相对平均”；0.30.4之间为“比较合理”；0.40.5为“差距偏大”；0.5以上为“高度不平均”2。笔者根据基尼系数原理，将其用于水污染物总量分配的公平性判断。1.2 基尼系数的分析应用基尼系数作为一个综合考察居民内部收入分配差异状况的分析指标，是用来测量个人、居民和家庭户收入分配分布情况的指标，是在某一段时期内从总体上对一定范围内居民的收入分配状况的描述，可以较为客观、直观地反映和监测居民及社会各阶层收入群体之间的贫富差距，可以有效地预报、预警居民之间出现贫富两极分化

5、的可能程度，并以此为基础来说明一定时期社会收入分配格局的公平程度。基尼系数解决了经济协调中“度”的问题，是众多衡量收入分配不均衡性指标和方法中最有效和最有力的一种，同时也是衡量社会稳定程度的重要指标3。实际上，就基尼系数的工具性而言，分布均匀度的量化分析功能是其实质。因此，除了用于经济学社会财富分配平等状况分析外，还可以运用在其他学科有关分布均匀度分析的各个方面4-5。有关学者对基尼系数在其它领域的运用做出了积极探索，如运用基尼系数这一经济学指标研究流动人口犯罪，基尼系数在资源环境分析、区域水土资源匹配分析中也得到广泛的应用，同时运用基尼系数对降水时间分布均匀度变化进行研究，还有用基尼系数评价

6、城市一般卫生资源公平性等。本文引入经济学中基尼系数法，采用基尼系数法对区域水污染物总量分配进行研究，探讨一种定量分析分配结果公平性的方法。1.3 基尼系数的计算方法基尼系数有多种求法，本文水污染物总量分配基尼系数的求取采用梯形面积法6，将洛伦茨曲线下方的面积近似为若干梯形进行计算,其公式如下：100100累计人口百分比/%累计收入百分比/%实际收入分配曲线AB收入分配绝对平等曲线图1 洛伦次曲线Fig. 1 Lorenz curve （1）式中，Xi 为评估指标的累计比例/%；Yi 为污染物的累计比例/%;当 i = 1，( Xi - 1,Yi - 1)视为(0,0)。表1 全国各地区COD排

7、放人口排序及所占比例Table 1 COD emission population load and percentage statistics地区COD排放量-人口/(kg人-1）人口所占比例/%人口累计所占比例/%COD排放量所占比例/%COD排放量累计所占比例/%西藏5.45 0.2 0.2 0.1 0.1 贵州6.10 2.9 3.1 1.6 1.7 云南6.55 3.5 6.6 2.1 3.8 甘肃6.83 2.0 8.6 1.2 5.0 北京6.95 1.2 9.8 0.8 5.8 安徽7.47 4.7 14.6 3.2 9.0 河南7.68 7.3 21.8 5.1 14.0 山

8、东8.14 7.2 29.0 5.3 19.3 重庆9.40 2.2 31.2 1.8 21.2 陕西9.51 2.9 34.1 2.5 23.7 四川9.86 6.3 40.4 5.6 29.3 河北9.97 5.3 45.8 4.8 34.1 江西10.93 3.4 49.1 3.3 37.5 湖北10.99 4.4 53.5 4.4 41.9 福建11.10 2.8 56.3 2.8 44.6 广东11.28 7.2 63.5 7.4 52.0 山西11.47 2.6 66.1 2.7 54.7 海南11.84 0.6 66.8 0.7 55.4 浙江11.90 3.9 70.6 4.2

9、 59.5 江苏12.32 5.8 76.5 6.5 66.1 内蒙古12.43 1.9 78.3 2.1 68.1 黑龙江13.03 3.0 81.3 3.5 71.6 天津13.30 0.8 82.1 1.0 72.6 青海13.65 0.4 82.5 0.5 73.2 新疆14.03 1.6 84.1 2.0 75.2 湖南14.55 4.9 89.0 6.5 81.6 辽宁15.01 3.3 92.3 4.5 86.1 吉林15.31 2.1 94.5 2.9 89.1 上海16.64 1.4 95.9 2.1 91.2 宁夏23.17 0.5 96.3 1.0 92.2 广西23.7

10、2 3.7 100.0 7.8 100.0 1.4 基尼系数法进行水污染物总量分配公平性的思路基于公平性的水污染物总量分配的基尼系数分析的基本思想是：在全面了解各分配对象的自然属性、并承认其社会经济发展现状的前提下，对各分配对象应排放的污染物总量进行分配，以人口、GDP、水资源量作为基尼系数的分配指标，分配过程中，通过基尼系数的调整体现公平的思想。分析过程可按以下步骤进行：(1) 确定总量分配方案。(2) 选择评价指标，选取的评价指标能较好地反映地区社会、经济、水环境的属性，并可量化处理，能获取准确数据的指标，本文收集分配对象的控制指标数据：人口、GDP、水资源量。(3) 收集整理各分配对象的

11、相关指标数据及主要污染物的污染排放量数据。(4) 绘制各种控制指标的洛伦茨曲线，计算相应的环境基尼系数。绘制时应按不同指标的单位污染物排放量对数据进行排序。(5) 对各种环境基尼系数进行分析并提出削减方案，最后得出结论。2 案例研究全国各地区水污染物总量分配公平性分析以全国各地区为对象，采用基尼系数法对全国各地区的水污染物总量分配进行分析，根据以上对基尼系数内涵的界定以及计算方法的确定,选取实施总量控制分配的COD、NH3-N 2项指标作为评价指标。同时,为反映我国水污染物总量分配水平的区域公平性，选取人口、水资源量、GDP 3项评价指标,共计5项评价指标。对全国各地区的2006年COD 排放

12、、NH3-N排放、人口、水资源量、GDP的水污染物总量分配基尼系数进行计算并逐项分析。图3 人口-氨氮排放量的洛伦茨曲线Fig. 3 Lorenz curve based on the population and NH3-N emission2.1 洛沦茨曲线的绘制1234 5 78 6910图4 水资源量-COD排放量的洛伦茨曲线Fig. 4 Lorenz curve based on water resources and COD emission1天津、2宁夏、3上海、4河北、5北京、6山西、7山东、8辽宁、9江苏、10河南洛伦茨曲线是以人口累计百分比和收入累计百分比的对应关系描绘在图

13、形上得到的。洛伦茨曲线由若干拐点组成，拐点的斜率和曲线的弯曲程度具有重要意义，反映了收入分配的不平等程度。拐点斜率越大，曲线弯曲程度越大，收入分配程度越不平等；反之亦然。本文为研究水污染物总量分配的公平性，选取COD、NH3-N、人口、水资源量、GDP5项评价指标。以累计的人口、GDP、水资源量指标的累计百分比作为横坐标，累计水污染物（COD，NH3-N）排放量作为纵坐标，绘制相应的洛伦茨曲线。2.2 水污染物总量分配基尼系数计算图2 人口-COD排放量的洛伦茨曲线Fig. 2 Lorenz curve based on the population and COD emission12 3

14、45图5 水资源量-氨氮排放量的洛伦茨曲线Fig. 5 Lorenz curve based on water resources and NH3-N emission1天津、2上海、3宁夏、4河北、5北京根据基尼系数法，以人口COD 排放量洛伦茨曲线为例，先按COD排放量人口比值对各省份进行排序，具体结果见表1，再做洛伦茨曲线（见图2），并根据图2、公式1计算得到人口COD的基尼系数为0.171。根据同样的方法，得到人口氨氮排放量洛伦茨曲线图（见图3），并计算得到人口氨氮的基尼系数为0.162。依次可得到其它各指标的洛伦茨曲线（图4-7）和对应的基尼系数，结果由表2显示，2006年上述5项指

15、标的资源环境基尼系数分别为0.171，0.162，0.536，0.584,0.282，0.266。图6 GDP-COD排放量的洛伦茨曲线Fig. 6 Lorenz curve based on GDP and COD emission2.3 基尼系数的公平性分析图7 GDP-氨氮排放量的洛伦茨曲线Fig. 7 Lorenz curve based on GDP and and NH3-N emission在评估总量分配方案前，需界定基尼系数的合理范围。按照国际惯例，基尼系数衡量均衡程度的一般标准为:基尼系数在0.2以下表示高度平均；0.20.3之间表示相对平均；0.30.4之间表示较为合理；0

16、.40.5之间表示差距偏大；0.5以上为差距悬殊，本文以此来判断我国各地区水污染物总量分配的公平性。由表2可知，人口水污染物排放量的基尼系数是00.2，说明以人口为基准，我国水污染物分配高度平均；GDP水污染物排放量的基尼系数是0.20.3，我国各地区的水污染物排放量基于GDP分配是相对公平。但水资源量COD排放量及NH3-N排放量的基尼系数很高，其数值都在0.5以上，超过了国际“警戒线”0.4，处于差距悬殊的范围内，为高度不平均分配。由水资源量COD排放量洛伦茨曲线（图4）来看，洛伦次曲线的最右端的点为单位水资源量COD排放量最多的省份，依次为天津、宁夏、上海，三省只有0.1%的水资源量分配

17、值，却有4.1%的COD排放量分配值，处于重点的COD水污染地区，而处于原点附近的西藏拥有16.4%的总水资源量，COD排放量仅占0.1%。同样从水资源量氨氮排放量洛伦茨曲线（图5）来看，对处于曲线顶点的地区是天津、上海、宁夏，则是重点氨氮污染地区，其水资源量-氨氮排放量基尼系数较大原因是西藏有16.4%的水资源量，却仅有0.1%的水污染物总量分配，而天津、上海、宁夏仅有0.1%的水资源量，却有4.2%的氨氮排放总量分配值，因此通过以上分析说明该分配结果不够均衡，天津、上海、宁夏这些地区为水污染物重点削减的对象，需要对该总量分配方案进一步调整，使水污染物总量分配更趋于公平性。2.4 水污染物总

18、量分配方案的调整对初始分配方案进行调整时，本文以全国环境保护“十一五”规划的初步思路为依据，考虑到社会经济发展水平，认为“十一五”期间全国的污染物总量削减率约为5%较为适宜。对此方案进行调整，必须遵循的原则有：(1)污染物总量削减率在5%左右(0.5%)；(2)主要指标的基尼系数由高向低进行调整，其他指标的基尼系数不超过合理范围；(3)污染物总量削减率不得超过地区可承受的范围。所以，在COD和氨氮两个指标上，根据地区社会经济发展水平，在污染物总量削减率不超过地区可承受的范围时，结合“十一五”期间全国污染物排放总量控制规划，对基尼系数从高到低进行调整，保证削减方案的可行性，其削减方案如表3，通过

19、调整，得出新方案的基尼系数如表4所示。2.5 新方案的实施分析表2 各指标的基尼系数Table 2 The Gini coefficient of each index水污染物排放量人口水资源量GDPCOD0.171 0.536 0.282 氨氮0.162 0.584 0.266 由表4可知，由此方案对总量分配进行削减后，各地区的水污染物总量分配更合理，更趋于公平性。人口污染物排放量、GDP水污染物排放量的基尼系数通过调整，基尼系数有增减，但仍处于合理范围内，而水资源量水污染物排放量的基尼系数通过削减有所下降，但仍未降至合理范围，这是因为污染物总量削减率在5%左右(0.5%)的局限，根据“十一

20、五”全国污染物总量削减原则，削减率以（5%0.5%）为宜，如果整体削减太大，对全国各个地区的水污染物总量削减的操作性和可行性有很大的影响，所以该削减率总体上符合我国目前的水污染治理水平和能力，该削减方案基本可行。3 结论基尼系数是诸多衡量收入分配公平程度的指标和方法中比较有效的一种，近年来它广泛被社会各领域研究、应用。本文以全国各地区水污染物总量为分析对象 ,选择人口、水资源量和GDP为分析指标，计算所得基尼系数结果表明以水资源量为分析指标，我国各地区的水污染物总量分配基尼系数偏高，是不公平分配，应进行相应的削减，并根据该指标拟定水污染物排放削减方案，通过削减方案的调整，基尼系数有所下降，但仍

21、未降至合理范围，这与我国目前的社会发展和经济发展水平相关。表3 COD和氨氮的削减方案Table 3 The scenarios of reduction of COD and NH3-N地区名称COD氨氮现状排放量削减比例/%排放方案削减量现状排放量削减比例/%排放方案削减量北京11.0910.000.991.3101.180.13天津14.3713.301.001.5151.270.22河北68.81558.4710.326.8106.100.68山西38.71034.833.874.283.900.34内蒙古29.8229.200.603.853.580.19辽宁64.11057.706

22、.417.486.810.59吉林41.7539.602.083.653.430.18黑龙江49.8248.801.005.355.010.26上海30.21425.974.233.5152.940.52江苏93.01083.729.308.387.640.66浙江59.3258.081.195.725.620.11安徽45.6244.710.915.955.630.30福建39.5139.110.404.94.92江西47.4146.950.473.53.53山东75.81068.237.588.387.660.67河南72.11064.907.219.488.610.75湖北62.6559

23、.463.137.457.030.37湖南92.3290.411.8510.039.740.30广东104.91103.871.059.319.200.09广西111.92109.692.247.126.960.14海南9.929.700.200.80.76重庆26.426.402.832.740.08四川80.6278.971.616.616.540.07贵州22.922.901.81.78云南29.429.402.01.96西藏1.51.500.10.14陕西35.5733.052.492.652.510.13甘肃17.817.803.383.070.27青海7.57.500.70.69宁

24、夏14.01212.311.681.0150.840.15新疆28.828.802.32.31合计1427.151355.3571.76141.35134.117.21表4 基尼系数变化Table 4 The change of Gini coefficients项目COD氨氮人口水资源量GDP人口水资源量GDP基尼系数原值0.1710.5360.2820.1620.5840.266基尼系数新值0.1740.5190.2940.1590.5700.270基于公平性的水污染物总量分配基尼系数可以为水污染物排放总量控制提供一定依据，能够反映其分配的公平性，可以为国家的总量控制提供参考依据。当然，基

25、尼系数本身是一个比例参数，因此仅从基尼系数本身下结论将丢失一些信息，从而对水污染物总量分配公平性的反映也不明确。基尼系数法本身未提供方案修正幅度大小的依据，尚需通过其他方法进行修正。所以，方案修正的理论需要进一步的研究。但总体来讲，基尼系数能够说明水污染物总量分配的分布情况，同时还可以进一步分析水污染物总量分配的公平程度。参考文献：1 林高松,李适余,讲峰.基于公平区间的污染物允许排放量分配方法J.水利学报,2006,37(1):52-57.Lin Gaosong, Li shiyu,Jiang Feng. Allocation method of allowable waste load i

26、n river based on the principle of equitable intervalJ. Journal of Hydraulic Engineering,2006,37(1):52-57.2 王金南,逯元堂,周劲松.基于GDP的中国资源环境基尼系数分析J.中国环境科学,2006,26(1):111 -115.Wang Jingnan, Lu Yuantang, Zhou Jingshong. Analysis of China resource-environment Gini coefficient based on GDPJ.China Environment Sci

27、ence,2006,26(1):111 -115.3 罗日镁.从基尼系数看居民收入差距J.统计观察,2005,8(6):89-90.Luo Yuemei.Survey resident income gap by Gini coefficientJ. Commercial Research, 2005,8(6):89-90. 4 吴悦颖, 李云生, 刘伟江.基于公平性的水污染物总量分配评估方法研究J.环境科学研究, 2006, 19(2):66-70.Wu Yueying, Li Yunsheng, Liu Weijiang. Study on Gini coefficient method

28、of total pollutant load allocation for water bodiesJ. Research of Environmental Sciences, 2006, 19(2):66-70. 5 李如忠.水污染物允许排放总量分配方法研究J.水利学报,2003,12(5): 112-115.Li Ruzhong. Study on distribution of total amount of drainage water pollutant in a regionJ.Journal of Hydraulic Engineering, 2003, 12(5): 112-

29、115.6 叶礼奇.基尼系数计算方法J.中国统计, 2003, 9(4):58.Ye Liqi. Calculating method of Gini coefficientJ.China Statistics,2003,9(4):58. Analysis of total pollutant load allocation for water bodies Gini coefficient based on equityWang Liqiong School of Resources & Environmental Science, Quanzhou Normal University, Q

30、uanzhou 362000，ChinaAbstract: The Gini coefficient is an important index in measuring inequality in economics. In this paper, based on application of the conception and signification of Gini Coefficient in the environmental analysis, all areas of the whole country is studied with this method, and co

31、rrelative factors of Gini coefficient for total pollutant load allocation are analyzed in detail, such as population, GDP, water resources. Total pollutant load allocation for water bodies Gini Coefficient in year 2006 in China is calculated to evaluate the total pollutant load allocation for water

32、bodies based on equity and promise the reduction method, finally obtain rational conclusions.Key words: Gini coefficient; total load allocation; equity evaluationEditors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe wea

33、ther from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot

34、 on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reac

35、h for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for

36、a George Lucas movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos

37、 Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I liv

38、e for taking a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twi

39、sted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrink

40、les of disappointment on the face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an i

41、mportant role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day we

42、ather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of

43、 turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the c

44、oncrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitt