以来中国环境与发展关系的演变

摘要: 从IPAT方程出发,发现了环境影响随着经济发展或时间的演变依次遵循三个“倒U型”曲线规律,即环境影响强度的倒U型曲线、人均环境影响的倒U型曲线和环境影响总量的倒U型曲线。根据此规律,可以将该演化过程划分为四个阶段即:环境影响强度高峰前阶段、环境影响强度高峰到人均环境影响量高峰阶段、人均环境影响量高峰到环境影响总量高峰阶段以及环境影响总量稳定下降阶段。在环境演变的不同阶段,主要驱动力存在着明显的差异。在环境影响强度高峰前阶段,资源消耗或污染物排放增长更多地由资源或污染密集型技术进步驱动;在资源消耗或污染物强度高峰到人均资源消耗或污染物排放高峰阶段,主要由经济增长驱动;而在人均资源消耗或污染物排放高峰到资源消耗或污染物排放总量高峰阶段以及总量高峰以后的发展阶段,则主要由节约高效技术或污染减排技术进步来驱动。实证分析表明,中国目前环境与发展关系基本上处于经济增长主要驱动的环境影响强度高峰向人均环境影响高峰过渡阶段,这同时意味着中国要在短期内实现人均环境影响和环境影响总量高峰的跨越是异常困难的。

关键词 :环境与发展关系;环境库兹涅茨曲线;环境影响;演变;阶段;中国

中图分类号 X22 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)02-0043-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.02.008

环境与发展之间的复杂关系贯穿于可持续发展理念的始终。不仅因为可持续发展思想产生于二者之间的冲突,而且追求二者之间的动态协调,提高环境对人类发展的持久支撑能力,满足人类今后世世代代的需求亦是可持续发展的主要目标。学术界通常用环境库兹涅茨曲线(Environment Kuznets Curve,简称EKC)假说来描述环境与发展之间的动态演化关系。自1991年Grossman 等人[1]首次指出污染物和人均收入之间存在“倒U型”关系以来,关于EKC的理论和实证研究成为学术界研究的热点问题。EKC研究旨在追求把一个国家经济发展阶段与环境退化阶段联系起来。虽然该假说没有明确地谈及时间,但实际上反映的是一个国家在一个较长时期内,其环境状况随经济增长或收入增加而经历不同阶段的发展轨迹,即在经济发展的最初阶段,环境污染或退化随着人均收入的增加而加重,当达到一定的峰值后,则随着人均收入的增加而改善[2]。理解和揭示经济发展与环境质量之间的因果关系也是进行环境政策设计、解决和应对环境问题的前提和基础。

建国以来,我国总体上走的是一条粗放型的经济增长道路,使得资源环境付出了沉重的代价。从1953-2005年,我国GDP增长了48倍,而能源消耗增长了41倍,钢材183倍,水泥296倍,纸和纸板85倍,货运周转量104倍。其中,1953-1978年GDP增长了3倍,能源增长了近10倍,钢材12倍,水泥16倍,纸和纸板6倍,货运周转量12倍。改革开放以来,随着我国经济的持续高速增长,资源消耗急剧增加,环境问题日益严重,对发展的瓶颈约束作用不断显现,已经严重威胁到中国未来社会经济的可持续发展。1978-2005年间,我国GDP增长了11倍,与此同时,能源消耗增长了近3倍,钢材13倍,水泥16倍,纸和纸板11倍,货运周转量7倍。据中国国家环保总局和国家统计局(2006)联合的《中国绿色国民经济核算研究报告》表明,2004年全国因环境污染造成的经济损失为5118亿元,占当年GDP的3.05%。如果考虑到生态破坏造成的经济损失,环境代价则大得多。显而易见,在不同的发展阶段下,经济增长的资源环境效应明显不同。虽然国内已有学者就中国经济增长与环境质量之间的关系开展了相关的理论和实证分析[3],但是主要侧重于改革开放以来这一时期,难以反映中国环境演变的阶段性特征。有鉴于此,本文拟从IPAT方程出发,对建国以来中国环境与发展之间的关系演变进行研究,以期在更长的时间尺度上准确把握我国环境演变的阶段性特征,为寻求切实可行的对策提供依据。

1 EKC研究的基本途径和主要挑战

目前,学术界关于EKC假说的理论和实证研究基本上沿着两条途径开展:一种是通过建立各种理论模型来揭示环境与经济发展之间的关系是否符合EKC假说,如优化增长模型、环境作为生产要素模型、内生增长模型[2]、跨代模型[3]、二元响应模型(Binary response model)[4]等。而且理论模型表明,如果一些可能的假设条件随着收入的增加被满足,如消费边际效用恒定或下降、污染边际无效性上升、边际污染破坏上升或恒定、边际减排成本上升等,EKC就能够成立[5]。但是这些结果依赖于所作的假设和特定参数值,迄今为止没有一个理论模型得到严格的实证检验[6]。

另一条途径是通过经济计量模型实证分析和考察环境与经济发展之间是否存在EKC关系,这也是通常所采用的研究途径。模型中的因变量为不同的环境指标,自变量为不同的经济要素如人均GDP、GDP总量、收入差异、政策制度因素等。同样,这些经济计量模型在实际应用中也存在问题。就其方法而言,存在着异方差性、同时性、遗漏变量倾向以及协整性等问题[7]。其中对于遗漏变量问题,调整过的EKC模型往往要优于未调整过的传统上单纯以人均GDP为变量的EKC模型[6]。就实证结果而言,通常对不同行为、所选择的国家、国家组或部门数量、环境退化或质量的衡量指标包括绝对指标和相对指标[8]、不同的数据来源、不同的解释变量如贸易效应、模型或函数形式、估计方法和时间段的选择等通常是敏感的[9],而且结果也是混合的。更值得注意的是,目前EKC实证研究较多地采用跨国、跨部门的面板数据进行分析,该方法暗含的一个假定是所有的国家或部门都遵循着一个相同的EKC发展路径。事实上,不同国家由于其自然特点、历史文化、社会经济技术状况不同,环境状况的演化路径也有所不同,这就使得面板数据的分析结果带有一定的不确定性[3]。因此,面板数据中所揭示的EKC关系可能对于各个国家不成立,而时间序列调查可能更好地阐明污染如何与发展相互联系在一起的[10],或者说各个国家的历史研究比跨部门研究途径优越之处在于使得分析更接近EKC模式的动态[11]。陈劭锋等:1949年以来中国环境与发展关系的演变

中国人口•资源与环境 2010年 第2期但是,在目前EKC的实证研究中,往往忽视时间序列的分析研究[4]或具体国家的EKC研究[12]。最近研究发现,各个国家经济增长与环境之间长时期的或历史分析更可能也更容易获得EKC存在的证据,但是横截面数据研究结果却未能产生EKC的强有力估计,即对于一组EKC在足够长的时间上成立的不同类型的国家而言,跨部门研究一般不能产生收入―环境之间的EKC函数关系[13]。因此,该结果对现有横截面研究结果的合理性产生了怀疑。这也为我们从历史的角度揭示中国环境状况随着经济发展的演变路径提供了支撑。

2 从IPAT方程到环境库兹涅茨曲线

IPAT方程由Ehrlich等学者[14]先后提出,用于表征人类活动对环境影响的驱动力或环境问题的成因,即环境影响或环境应力(stress)是人口、富裕度和技术因素综合作用的结果其具体的数学表达式如下:

I=P×A×T(1)

其中I代表环境影响,可以用污染物排放量或者资源消耗量来表征,P代表人口,A代表富裕度,通常用人均GDP表达,T代表广义的科技水平,通常用环境影响强度即单位GDP的环境影响来表征。对(1)两边取对数并对时间求导,则可以得到如下等式:I•/I=P•/P+A•/A+T•/T(2)

由(2)可知,人类对环境影响的变化受到人口增长、经济增长和科技进步的综合作用,因此调控人类活动对环境的影响可以从上述三个因素的增长速度控制入手。但是一般而言,人口增长具有强大的惯性,即使采取严格措施控制人口增长,一般短时间内难以奏效,尤其是对于发展中国家。经济增长通常是各个国家追求的目标,试图通过降低经济增长率来实现环境影响减少也是不现实的。因此降低环境影响的希望主要被寄托在科技进步这一活跃而又能动的因素上。根据科技进步的大小大体可以分为三种情形进一步讨论。

情形1:当T•/T>0时,说明科技进步以资源消耗或污染排放为代价,必然会大大刺激资源消耗或污染排放总量的快速增长,同时也反映了经济增长方式极其粗放。当T•/T

情形2:当A•/A≤|T•/T|

情形3:当科技进步的作用发展到足以抵消掉人口和经济增长所导致的资源消耗或污染排放总量增长速度时,或者资源节约或污染减排科技进步起主导作用时,亦即|T•/T|≥P•/P+A•/A时,此时I•/I≤0时,环境影响总量I出现了零增长,之后随着科技的进步将进入稳定下降阶段,从而形成了环境影响总量的倒U型曲线。

由于科技进步本身就是一个随时间演变的过程,这就决定了上述三个倒U型曲线先后依次出现的基本特征。在一般情形下,人口增长速度低于经济增长速度。当人口保持低速增长和零增长时,人均环境影响高峰和环境影响总量高峰将会接近或重合。尽管三个“倒U型”曲线规律是从时间尺度上获得的,但同样适用于经济尺度,因为经济增长也在很大程度上是时间的函数。

综上所述,从长期来看,环境影响随着经济发展或时间的演变依次遵循三个“倒U型”曲线规律,即该演化过程需要先后经历环境影响强度(I/GDP)的倒U型曲线、人均环境影响(I/P)的倒U型曲线和环境影响总量(I)的倒U型曲线。或者实现三大方向性的转变即由环境影响强度不断上升向环境影响强度稳定下降方向转变、从人均环境影响量不断上升向人均环境影响量稳定下降方向转变、从环境影响总量不断上升向环境影响总量稳定下降方向转变(如图1所示)。根据三个“倒U型”曲线规律,可以将该演化过程划分为四个阶段即:环境影响强度高峰前阶段即环境影响强度不断上升阶段(即图1中的S1阶段)、环境影响强度高峰到人均环境影响量高峰阶段(即图1中的S2阶段)、人均环境影响量高峰到环境影响总量高峰阶段(即图1中的S3阶段)以及环境影响总量稳定下降阶段(即图1中的S4阶段)。如果人均环境影响量高峰和环境影响量总量高峰在时间上重合,此时上述环境影响高峰的四个阶段就演变为三个阶段,这也可以看作是四个阶段的特殊情形。

各阶段下环境演变的驱动力也有所不同。在S1阶段,虽然人口增长、经济增长和科技进步均对资源消耗或污染物排放起着强化作用,但是科技进步导致的资源消耗或污染排放强度增长速度往往大于其他两个因素的增长速度;在S2阶段,虽然技术进步在一定程度上能够缓解资源消耗或污染物排放增长速度,但是仍抵不上人口和经济增长所导致的资源消耗或污染物排放增长速度,在该阶段经济增长对资源消耗或污染物排放增长起着主导作用;在S3和S4阶段,资源消耗或污染物的排放主要由资源节约高效利用或污染减排技术进步驱动。图1 环境影响三个倒U型曲线演化态势示意图

Fig.1 The evolutionary tendency of three inverted U shape of environmental impacts

需要说明的是,上述判断是基于环境影响强度持续降低或者科技不断进步的严 格假定即T•/T

3 中国环境与发展关系演化阶段的基本判定

上述理论研究业已表明,环境影响随着经济发展或时间演化长期来看依次遵循三个倒U型曲线规律,据此可以选择不同的资源消耗或环境污染物指标对建国以来中国环境与发展关系的演变进行实证分析。数据主要来源于各年《中国统计年鉴》、《中国环境年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《中国水利年鉴》、《中国造纸年鉴》等。统计分析结果如表1所示。

从表1可以看出,我国主要资源和污染物排放的三个倒U型曲线得到不同程度的验证,尽管个别资源消耗和污染物不符合如有色金属消费、工业废气排放和固体废物产生量呈现正U型,COD的人均和总量排放出现反N型。一些资源或污染物排放强度下降,可以视为正处于倒U型曲线的右侧。其中资源消耗类指标虽然绝大部分跨越了强度倒U型曲线高峰,但其人均和总量仍保持增长态势。而传统污染排放类指标已经有一些基本上出现了三个倒

Feight ton-kilometers1952-2007倒U型1980上升无上升无注:能源、钢材消费和碳排放强度出现明显的驼峰型曲线即存在两个比较明显的峰值点,这与中国经历“运动”和“”两个特殊时期有关,长期看,可以近似认为是倒U型曲线的特殊情形。

U型曲线,这在很大程度上应归功于环境保护的成效。具体而言,从强度变化来看,不少资源消耗或污染物排放强度虽然跨越了强度高峰,但是尚未出现平稳下降态势,如能源、常用有色金属、纸和纸板、货运周转量等,其在经历连续一段时间的下降后部分年份又出现了反弹现象。这与我国的工业化进程正处于重化工业化阶段有关。水资源、木材消耗以及废水(包括工业废水)、COD、二氧化硫、烟尘等污染物的排放强度基本上呈连续下降态势。还有一些资源消费或污染排放强度如钢材、水泥等整体上还处于波动上升态势,拐点并不明显。只有当资源消耗或污染排放强度总体上实现稳定下降后,才有望跨越人均量的倒U型曲线高峰。从人均量变化来看,对于那些消耗或排放强度尚未呈现明显下降的资源或污染物,如钢材、水泥、常用有色金属、废气排放等,其人均资源消耗量增长幅度更大。而对于其消耗或排放强度呈现稳定下降的资源或污染物,其人均量或呈明显上升,如人均纸和纸板消费、人均货运周转量、人均化肥、农膜等;或呈现波动中上升,如人均废水排放(包括人均工业废水排放)、人均二氧化碳排放;或呈现波动中下降,如人均木材、人均水资源消耗、人均COD、人均工业固体废弃物排放等。但是要实现这些大部分资源或污染排放人均量的稳定下降,至少在短期内难以实现。从总量变化来看,目前我国的化肥、农药、能源、钢材、水泥、纸和纸板、有色金属消耗总量、工业废气排放总量、二氧化碳排放总量、货运周转量等上升势头还是比较强劲。而水资源消耗总量波动中略有上升,废水排放总量总体上升幅度趋缓,工业废水排放总量在连续下降后最近几年又开始抬头,工业固体废弃物总体上呈下降趋势,二氧化硫也刚刚止住上升势头。

总之,目前中国的主要资源消耗或污染物排放强度基本上跨越了强度倒U型曲线高峰,而进入到倒U型曲线右侧的下降阶段。但是由于受到工业化中期阶段经济结构或消费结构快速调整等因素的影响,有相当一部分资源消耗或污染物排放强度一度出现反弹,尚未形成明显的稳定下降态势。这说明中国总体上仍未实现资源消耗或污染排放强度稳定下降这一阶段,充其量正处于从资源消耗或污染排放强度倒U型曲线高峰向人均资源消耗或污染排放倒U型曲线高峰的过渡时期,尽管少数的传统污染物基本实现了人均和总量倒U型曲线高峰的跨越。这也意味着中国短期内要实现人均环境影响和环境影响总量高峰的跨越是异常困难的。因此,制度的安排、政策工具的选择和设计、资源利用和污染减排目标的制定不能脱离开环境与发展关系演变的基本阶段。同时,通过对不同阶段下资源消耗或污染排放强度和总量的变化计算,可以进一步证实上述关于各阶段主要驱动力的理论判断。

4 结 论

通过对环境与发展关系演化阶段的理论和实证研究,可以得到如下几方面的结论:(1)从IPAT模型出发,理论上证明了环境影响随着经济发展或时间的演变依次遵循三个“倒U型”曲线规律即环境影响强度倒U型曲线、人均环境影响倒U型曲线和环境影响总量倒U型曲线。换言之,该演变过程需要先后跨越三个环境影响的倒U型曲线高峰即环境影响强度的倒U型曲线高峰、人均环境影响的倒U型曲线高峰以及环境影响总量的倒U型曲线高峰或者实现三大方向性的转变即由环境影响强度不断上升向环境影响强度稳定下降方向转变、从人均环境影响量不断上升向人均环境影响量稳定下降方向转变、从环境影响总量不断上升向环境影响总量稳定下降方向转变。中国的实证分析也表明了这一点。

(2)在环境与发展关系演化的不同阶段,环境演变的主要驱动力存在明显的差异。根据三个“倒U型”曲线规律,可以将该演化过程划分为四个阶段即:环境影响强度高峰前阶段、环境影响强度高峰到人均环境影响量高峰阶段、人均环境影响量高峰到环境影响总量高峰阶段以及环境影响总量稳定下降阶段。在环境影响强度高峰前阶段,虽然人口增长、经济增长和技术进步均对资源消耗或污染物排放起着强化作用,但是资源消耗或污染物排放增长更多地由资源或污染密集型技术进步驱动;在资源消耗或污染物强度高峰到人均资源消耗或污染物排放高峰阶段,资源消耗或污染物排放增长主要由经济增长驱动;而在人均资源消耗或污染物排放高峰到资源消耗或污染物排放总量高峰阶段以及总量高峰以后的发展阶段,资源消耗或污染物排放增长主要由资源节约高效利用技术或污染减排技术进步来驱动。

(3)对中国的实证分析结果表明,中国的主要资源消耗或污染物排放强度虽然基本上跨越了强度倒U型曲线高峰,但是尚未形成明显的稳定下降态势,正处于环境影响强度高峰到人均环境影响量高峰阶段,或者资源消耗或污染物排放增长主要由经济增长推动阶段,因此,中国短期内要实现人均环境影响和环境影响总量高峰的跨越是异常困难的。这也意味着制度的安排、政策工具的设计和选择、资源利用和污染减排目标的制定不能脱离我国环境与发展关系演变的基本阶段。(4)科技进步在环境与发展关系的演化过程中发挥着基础性、关键性的作用。作为广义科技水平集中体现的环境影响强度,受到需求结构、技术、政策制度和管理等多因素的影响和作用。因此,通过加强经济结构调整、促进技术创新、完善政策制度、强化监督管理,可以有力地减缓或遏制资源消耗或污染排放增长态势。虽然资源消耗或污染排放三个倒U型曲线规律不可逾越,但是不同倒U型曲线高峰之间经历的时间可以缩短、不同高峰的峰值可以降低,相信只要采取上述审慎、严密的措施,完全有可能在相对较短的时间内和较低的环境影响下跨越环境演变的三大高峰。

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Evolutionary Stage of Relationship Between Environment and Economic Developme nt in China Since 1949

CHEN Shaofeng LIU Yang ZOU Xiuping SU Liyang

(Institute of Policy and Management Science, CAS, Beijing 100190, China)

Abstract Based on IPAT identity, the authors found out that along with economic development or passage of time environmental impact change followedin sequence of three inverted Ushape curves in the long run, which is the inverted Ushape curve of envi ronmental impacts per unit of GDP, of environmental impacts per capita, and of tot al environmental impacts respectively. According to three inverted U shape curves, the environmental change process can be divided into four stages, which is, the sta ge before the peak of environmental impacts per unit of GDP, the stage between the pe ak of environmental impacts per unit of GDP and the peak of environmental impacts per capita, th e stage between the peak of environmental impacts per capita and the peak of total environmentalimpacts, and the stage atter the total environmental impacts. The leading dr iving forces are also different in different stages of environmental change. Before the peak of environmental impacts per unit of GDP, the growth of resource consumption or pollutant emissionsis mainly driven by those technical advances which are usually resourceintensive or pollutionintensive, by economic growth in the stage between the peak of the strength of resource consumption or pollutants and the peak of r esource consumption or pollutants per capita, and by technical advances which are resourcesaving or pollution reducing in the stage between the peak of resource consumption per capita or pollutant emissions and the peakof total resource consumption or total pollutant emissions as well as the develo pment stoge after the peak of total consumption and emissions. The empirical ana lysis indicates that China is in the stage between environmental impacts per unit of GDP and environmental impacts per capita, where the growth of resource consumption or pollutant e missions is mainly driven by economic growth, and it is difficult for China to surpass the peak of environmental impacts per capita and total environmental impacts in the short term.

Key words relationship between environment and economic development; Environment Kuznets