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城市化是工业革命以来人类社会发展的重要趋势。伴随着我国过去三十年来的快速城市化进程，人口与经济活动大幅向城区集中，给城市环境带来了巨大的压力。城市化进程对自然环境到底形成怎样的压力以及该压力受到哪些因素的影响是一个迫切需要研究的问题。目前，城市化进程与城市环境的关系以定性研究为主，少量的定量研究也仅以城市化率作为城市化进程的全部特征，研究其与污染排放之间的数量关系。
本文围绕着这一命题展开，定量描述城市环境状况及由城市化进程引起的污染效应，分析城市化进程作用于环境的机理，定量研究城市化进程的典型特征(城市人口规模，人口城市化速度，人口密度)对环境污染的影响，最后，研究了城市化进程不同维度(人口城市化，经济城市化，空间城市化)之间的关系以及它们对环境污染的影响。
首先，对2002-2008年287个地级以上城市环境污染数据进行分析，发现以二氧化硫，二氧化氮，可吸入颗粒物(PM10)为主导污染物的城市的数量在历年大致各占1/3，同时，这些城市的三类污染物的变化范围均在缩小，且年均值呈下降趋势，只有二氧化氮浓度(年均值)的均值呈现N型曲线变化。这说明伴随着城市化的推进，我国的城市污染没有呈现明显的阶段性变化特征。
其次，以城区和农村人均污染排放量的差异表征城市化进程的污染效应。2003-2008年间，在全国层面，工业废水，工业二氧化硫，工业烟尘的污染效应强度分别为29.98万吨/万人，259.43吨/万人，122.00吨/万人；三类污染物的污染效应占当年工业污染排放量的比例分别在1.25-4.92％，1.33-3.99％，1.82-4.65％之间变动，且呈逐渐下降趋势。在东中西三大经济区划层面，城市化对西部地区的污染效应均远大于东部，工业废水，工业二氧化硫污染效应强度分别是东部地区的3.16，10.52倍。城市化进程中农村工业化带来的废水污染人均排放量在东部地区是西部地区的3.8倍，二氧化硫人均排放东部地区是中部地区的2.65倍.
再次，剖析城市化进程影响环境的机理，定量分析城市人口规模以及人口城市化速度与人均污染排放之间的关系，发现人均污染-城市人口规模之间呈现倒U型曲线关系，而人均污染与城市化速度之间没有显著的关系。进一步构建包括污染方程，生产方程，治理方程的联立方程组，以287个地级以上城市为样本实证分析城市化特征与污染排放之间的关系，定量解释城市化规模以及人口城市化速度对污染排放的影响。研究发现，在全国层面，对人均工业污染排放而言，城市人口规模是对其贡献最大的因素，二氧化硫和烟尘的人均排放量对城市人口规模的弹性系数分别为-0.25，-0.51；而人口城市化速度与其存在着较弱的负向影响关系：人口城市化速度增加1％，人均工业二氧化硫，人均烟尘污染排放降低0.006％，0.009％。人口密度对人均工业污染排放量有正向效应，二氧化硫人均排放量对人口密度的弹性系数为0.042。
对于人均生活污染排放进行的单方程估计显示，消费水平对其贡献最大，人均生活二氧化硫，人均生活烟尘对消费水平的弹性系数分别达到0.170，0.263。其他依次是人口密度，城市化速度。城市人口规模的系数估计值不稳健，可能是通过人口密度来影响人均生活污染排放使得估计值受到影响。但人口密度和人口城市化速度对生活污染和工业污染的影响相反。
最后，在城市化进程的污染效应机理的基础上，构建城市化进程三个维度(人口城市化，经济城市化，空间城市化)影响环境的的结构方程模型(SEM)。定量计算在2003-2005年，2006-2008年两个阶段，人口城市化，经济城市化和空间城市化对污染排放(污染物浓度)产生的影响。研究显示：本文关注的人口城市化，经济城市化，空间城市化三个潜变量对污染排放产生影响的9条通径有5条不能通过统计检验。
根据研究结果，本文就如何走出一条环境友好型的城市化道路给出了一些对策建议。