中国区域污染影响因素:基于EKC曲线的面板数据分析

摘要 在分析经济增长、产业结构变化、技术进步等区域污染影响因素作用机理的基础上,构造带有三次项的环境-收入简约模型,利用1998-2007年间我国30个地区包括水污染、大气污染与固体废弃物污染在内的5类区域污染指标及其主要影响因素的省际面板数据,对环境库兹涅茨曲线假设进行实证检验,探讨导致我国区域污染恶化的主要区域污染影响因素。研究结果表明:经济增长和贸易开放水平对区域污染排放的影响有正有负;人口规模和政府环保管制对区域污染排放影响不显著;科技水平的提高能有效降低区域污染排放;产业结构不合理、能源利用率低会加剧区域污染排放。指出提高经济发展质量、加大环保科研投入、转变贸易增长方式、加强对FDI的环保规制、优化产业结构、提高能源利用率是促进我国经济环境协调发展的重要保障。

关键词 区域污染;影响因素;环境库兹涅茨曲线

中图分类号 X132 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)10-0117-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.10.020

随着我国经济总量大幅增长、城市化步伐加快,区域污染排放增加,可持续发展面临严峻挑战。经济增长与环境污染的矛盾问题一直是经济学家关注的重点[1]。环境库兹涅茨曲线(Environmental Kuznets Curve, EKC)假设是当前分析经济发展与环境质量关系的重要工具,它指出环境污染与经济发展之间存在这样一种关系:起初逐步递增,达到顶点,然后下降,其形状类似于Kuznets[2]提出的关于收入分配和经济发展的倒U型曲线。[3]国外学者利用各国的面板数据、历史数据对EKC进行大量实证分析[4-7];国内对EKC的研究始于20世纪末,主要采用时间序列分析方法[8-9],利用面板数据和截面数据进行分析的研究较少[10]。早期的实证研究集中探讨EKC曲线形状及其转折点,EKC曲线是否成立、转折点的位置等引发了很多争论。在大量实证研究基础上,人们发现EKC关系是一种长期现象,和多种因素有关,学者开始尝试利用人口密度、经济结构、技术进步、贸易开放度、环保政策等各种可能影响因素[11-13],进一步分析经济增长与环境质量之间的关系。但多数研究局限于个别因素,缺乏全面性和系统性。本文利用1998-2007①年间我国30②个地区的面板数据对EKC假设进行实证研究,分析我国区域污染的主要影响因素及其作用机理,构造区域污染经济计量模型,为区域污染治理提供宏观控制思路。

1 区域污染的主要影响因素

借鉴前人的研究成果,结合中国的现状,本文重点讨论经济发展水平、人口规模、科技水平、政府环保管制、贸易开放水平、产业结构和能源利用率对区域污染的影响,作用机理如图1所示。

1.1 经济发展水平

经济发展初期,发展经济依赖要素投入[14],人们创造经济价值要消耗大量资源和能源,经济发展加快的同时,污染排放剧增。随着经济进一步发展,经济增长方式发生转变,主要依靠科技进步、劳动者素质提高和产业结构优化升级,污染排放减少,另外经济发展也为环境保护提供资金和技术支持。

1.2 人口规模

人口规模扩大使得生产规模不断扩大,资源压力增大,废弃物和污染物增多,处理不当会带来严重的环境污染。

1.3 科技水平

科技水平的提高对环境保护有巨大的引领和支撑作用:加快环保基础设施建设,增强生产末端污染治理能力;逐步淘汰高消耗、高污染的落后生产设备,提高资源利用率,减少生产过程中废弃物和污染物的产生;推动产业优化升级,降低高污染产业部门的比重,缓解环境压力。

丁焕峰等:中国区域污染影响因素:基于EKC曲线的面板数据分析中国人口•资源与环境 2010年 第10期1.4 政府环保管制

环境保护具有公共物品的特性,容易滋生“搭便车”行为,无人愿意支付环保费用,需要由政府出面干预,实行环保管制。政府主要通过制定各项环保法规、标准,实施排污收费制度,环保投资等方式控制企业对环境的污染程度,以达到保护环境的目的。

1.5 贸易开放水平

目前学术界在贸易开放水平对环境的影响问题上尚未达成共识。“污染天堂假说”认为:发达国家的环境管理能力和标准普遍高于发展中国家,资源配置全球化将导致发达国家一些污染产业的企业向发展中国家转移,对发展中国家的生态环境产生负面影响,贸易开放水平提高会增加污染。而Stevens则指出贸易对环境的影响可归结为规模效应、技术效应和结构效应,贸易自由化可为环保增加资金投入,提高环保技术以及促进资源有效配置,贸易开放水平提高将能改善环境状况。[15]

1.6 产业结构

产业结构水平对一个经济体的环境质量起决定性作用。在较早的经济发展阶段,资本是最稀缺的要素,劳动力和资源相对充裕,劳动密集型和资源密集型产业占的比重大[14],需要消耗大量原材料和能源,同时排放大量废水、废气和废渣;当经济增长进入更高的发展阶段,资本积累达到一定程度,成为相对丰富和便宜的要素,劳动力和资源相对稀缺,资本密集型和技术密集型产业的份额增大[14],相应地劳动密集型和资源密集型产业比重下降,从根本上减少了资源的耗费和污染物的排放。

1.7 能源利用率

促进能源技术的创新与应用,提高能源利用率,为经济增长提供源源不断的动力,同时减少对环境产生的负面影响,可达到经济持续发展与环境质量提升的“双赢局面”。

2 区域污染的经济计量模型

2.1 经济计量模型设计

2.2 变量的选取

根据数据的可获得性和可比性,本文选取包括水污染、大气污染、废弃物污染在内的5类污染物指标衡量区域污染程度;选取地区生产总值(GDP)衡量区域经济发展水平;其他区域污染影响因素包括上文提及的人口规模、科技水平、政府环保管制、贸易开放水平、产业结构、能源利用率。本研究的数据为年度数据,样本区间为1998-2007年,数据主要来源于对应年份的《中国统计年鉴》和《中国环境年鉴》①。本文在进一步分析前先对以上变量进行对数化②处理。各变量的符号、名称及单位见表1。

2.3 数据处理③

首先对各区域污染影响因素做正态性检验,检验结果表明各变量服从正态分布。其次对各区域污染影响因素做相关性分析,结果显示大多变量间的相关性在[-0.5,0.5]之间,说明各区域污染影响因素间的相关性不高。计算病态数K(Condition Number),K=最大特征值/最小特征值=4.04/0.14=28.86

3 中国区域污染影响因素的实证分析

3.1 计量结果

利用1998-2007年间我国30个地区的数据,分别对5类区域污染指标和主要区域污染影响因素进行回归检验。面板数据的估计有齐性参数模型、变截距模型和变系数模型3类,其中变截距模型又可分为固定效应模型(Fixed Effect Model, FE)和随机效应模型(Random Effect Model, RE)。由于通常较少采用变系数模型,因此本文在面板数据估计过程中主要考虑齐性参数模型和变截距模型。考虑到不同地区样本截面异方差④对估计有效性的影响,齐性参数方程与固定模型均采用截面加权回归法以消除截面异方差;随机效应模型则采用基于随机效应转化方程的可行广义最小二乘估计方法。根据Fix Effect检验判断选用齐性参数模型还是变截距模型;确定选用变截距模型后,根据Hauseman检验在FE和RE中做出选择。根据

D.W值判断回归残差是否存在序列自相关,并相应在估计方程中加入AR项,以消除序列自相关。估计步骤:首先对包括GDP平方项、立方项的方程进行估计,根据估计系数的T统计值和Wald检验判断是否存在N型或倒N型曲线关系。若GDP的立方项不显著,则对剔除了GDP立方项的方程重新进行估计,根据估计系数的T统计值和Wald检验判断是否存在U型或倒U型曲线关系。若GDP的平方项仍不显著,则继续剔除平方项,重新进行估计。若存在其他不显著的区域污染影响因素,予以全部剔除,重新进行估计。估计结果见表2。

3.2 影响中国区域污染的主要因素

3.2.1 经济发展水平

①GDP与indwater、indsolid呈正线性相关,随着经济增长,污染排放量增多。②GDP与indsmoke呈负线性相关,经济的进一步发展能够降低工业烟尘排放量。③GDP与inddust呈倒U型EKC曲线关系,转折点为338.2亿元(1998年基期价),2007年全国30个地区都突破了临界值水平,说明我国目前位于EKC曲线的右半段,经济发展水平的提高有利于减少工业粉尘排放。④GDP与SO2呈倒U型EKC曲线分布,转折点为35 363.7亿元(1998年基期价),2007年全国没有一个地区超过临界点,说明我国目前位于EKC曲线的左半段,二氧化硫排放量随着GDP的上升而增多。

3.2.2 人口规模

5类污染指标方程的pop系数均无通过显著性检验,表明人口增长并不一定会导致环境恶化。人口增长对环境的影响有消极的一面,也有积极的一面。人口增多对环境的负面影响已在上文进行分析,此处不再赘述;而人们素质提高和科技进步有利于环境质量的改善。可见人口增长并不是区域污染加剧的主要影响因素。

3.2.3 科技水平

仅indsmoke污染方程中的envrd系数显著为负,证实了环保科研经费的投入的确能减少污染排放,然而其余4类污染指标估计方程中的envrd系数均不显著,说明环保科研经费投入还未能有效抑制各类污染物的排放。除indsolid方程的grd系数不显著外,其余4类污染指标估计方程的grd系数均显著为负,说明政府科研经费支出能有效抑制大多污染物排放,改善环境质量。综合envrd和grd的估计结果来看,可知技术进步能减少污染排放,提高污染治理水平,对环境保护意义重大;但现阶段,环保科研课题经费投入还未能充分发挥出其应有的作用。对这一现状,我们做出如下解释:目前我国环保科研课题经费投入严重不足,2007年我国环保科研课题经费仅占政府支出的0.011%,且投资主体主要是国家和地方政府,少有社会资金注入。环保科研经费不足制约了环保科研的发展,科研成果少,难以转变成现实的生产力,科研与生产脱节。

3.2.4 政府环保管制

5类污染指标方程中的pdf系数均不显著,表明排污费征收未能有效减少污染排放。排污费征收理论上是促进企业和消费者防治污染、保护环境的一种有效途径,然而估计结果与理论不符。原因何在?我们从成本-效益的角度出发寻找答案。若排污费征收额高于污染者的边际治理成本,那么投资者就会选择治理,减少污染物的排放,从而有效地保护了环境;若排污费征收额小于边际治理成本,那么投资者就会选择花钱购买排污权,而不进行治理,污染物排放有增无减,环境质量得不到改善。据了解,目前我国污染物排污费征收标准严重偏低,许多企业宁愿缴纳排污费也不愿意治理污染,不利于污染物的治理和排放。另外由于各种因素的制约,排污费不能足额征收,超额排污费征收未得到很好地落实。从效率的角度来看,征收排污费的过程需要耗费大量的人力、物力和财力,大多会采取协商收费的形式以替代按标准收费,与此同时征得的排污费没有得到有效监管,部分地方出现挪用排污费的现象,排污费并未真正用于治理污染。indsmoke方程的api系数为正且通过显著性检验,意味着工业污染治理投资的增加导致污染物排放量的上升。我们的解释是:工业污染治理投资属于被动投资,是环境污染或者资源破坏已经产生危害时而被迫支付的对环境的一种补偿费用,即“先污染,后治理”。因而其投资额度越高,意味着污染程度越严重。

3.2.5 贸易开放水平

inddust和SO2这两类污染指标方程的open系数显著为正,indsolid方程的FDI系数显著为正,符合“污染天堂”假说。发达国家的环境管制比较严格,迫使重污染产业向环保管制较宽松的发展中国家转移,随着贸易开放度提高,外商直接投资增加,我国环境污染加剧。indwater,indsolid方程的open系数为负,indsmoke方程的FDI系数为负,且均能通过显著性检验,与“污染天堂”假说相反,其经济涵义是贸易开放度提高有利于减少污染排放。加入世贸以来,为了满足各国的技术、质量、环保等标准,提高我国出口商品在国际市场的竞争力,国家不断加大科研力度,开发高科技含量、高附加值的环保产品,以供出口,取得了一定成效。另外随着环保意识增强,我国在引进外资时会特别重视外资的结构问题,引入具备高新技术和清洁生产技术的外资企业,促进我国技术创新,进而提高环境质量。

3.2.6 产业结构

除indwater外其余4类污染指标方程的shaind系数显著为正,表明第二产业在GDP所占比重下降能够有效降低污染物排放量。必须明确的是:工业化本身并不是导致环境恶化的原因,产业结构不合理,粗放的生产方式才是症结所在。目前我国正处于重化工业快速增长阶段,重工业粗放经营,“高投入、高消耗、高排放”等问题突出,资源与环境矛盾尖锐。加快产业结构升级,促进环保型产业发展,是促进经济发展,缓解环境压力的有效途径。

3.2.7 能源利用率

除indsolid外其余4类污染指标方程的power系数均为正,且通过显著性检验,意味着单位GDP能耗的减少会抑制污染物排放。2007年,北京的能耗全国最低,每万元GDP仅消耗

0.714 tce,相当于全国平均水平的67%,但相对美国、日本等发达国家的0.38 tce和0.14吨tce而言,还有相当大的距离,能源利用率有待提高。

4 结 论

综合上述5类区域污染指标与主要区域污染影响因素的面板数据估计结果,可以得出如下结论:

(1)随着经济发展水平的提高,我国工业烟尘、工业粉尘排放量呈现下降趋势,而工业废水、二氧化硫排放量和工业固体废弃物产生量仍然呈现增加趋势。

(2)人口规模对区域污染的影响不显著,人口规模扩大并不必然引起环境质量恶化。

(3)科技水平的提高能有效改善区域污染状况,改善环境质量,但就目前而言,环保科研课题经费投入尚未能很有效地控制区域污染排放。

(4)政府环保管制未能有效控制区域污染排放,排污费对环境的保护作用还不显著,工业污染治理投资甚至对环境质量有负面影响。

(5)贸易开放水平提高,部分污染物排放加剧,但亦有部分污染物排放受到抑制,与“污染天堂”假说不符。

(6)产业结构不合理、能源利用率低下等均会导致区域污染程度恶化,环境质量下降。

总体而言,经济发展水平、科技水平、贸易开放水平、产业结构和能源利用率对区域污染具有显著影响,提高经济发展质量,加大环保科研投入,加快技术创新步伐,转变贸易增长方式、加强对FDI的环保规制以提高出口产品和引入外资的质量,优化产业结构,降低单位GDP能耗是促进经济与环境协调发展的重要保障。

参考文献(References)

[1]Kula E. History of Environmental Economic Thought[M]. Routledge, 1998.

[2]Kuznets S. Economic Growth and Income Inequality [J]. American Economic Review, 1955, 45(1): 1-28.

[3]Grossman G M, Kreuger A B. Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement[R]. NBER Working Paper,1991:3914.

[4]Shafic N, Bandyopadhyay S. Economic Growth and Environmental Quality: Time Series and Cross-Section Evidence [J].World Bank Policy Research Working Paper # WPS904, The World Bank, Washington, DC, 1992.

[5]Hilton F G H, Levinson A. Factoring the Environmental Kuznets Curve: Evidence from Automotive Emissions[J]. Journal of Environmental Economics and Management, 1998, 35: 126-141.

[6]Inmaeulada Martinez-Zarzoso. Pooled Mean Group Estimation of an Environmental Kuznets Curve for CO2 [J]. Economies Letters, 2004, 82: 121-12.

[7]Marzio Galeotti, AlessandroLanza. Desperately Seeking Environmental Kuznets[J]. Environmental Modeling & software, 2005, 20: 1379-1388.

[8]王西琴,李芬.天津市经济增长与环境污染水平关系[J].地理研究, 2005, 24(6):834-842. [Wang Xiqin, Li fen. Econometric Analysis of the Relationship between Economic Growth and Environmental Degradation of Tianjin [J]. Geographical Research, 2005, 24(6): 834-842.]

[9]马树才,李国柱.中国经济增长与环境污染关系的Kuznets曲线[J].统计研究, 2006,(8):37-40. [Ma Shucai, Li Guozhu. The Kuznets Curve of Chinese Economic Growth and Environmental Pollution [J]. Statistical Research, 2006, (8): 37-40.]

[10]宋涛,郑挺国,佟连军. 基于Weibull函数和Gamma函数的环境污染与经济增长的关系[J].地理研究, 2007, 26(3):569-576. [Song Tao, Zheng Tingguo, Tong Lianjun. Study on the Relationship between Economic Growth and Environmental Pollution based on the Weibull and Gamma Specifications[J]. Geographical Research,2007,26(3): 569-576.]

[11]赵玉焕. 贸易、经济增长与环境保护的关系研究[J].中国软科学, 2003,(6):569-576. [Zhao Yuhuan. On the Relationship Among International Trade Economic Growth and Environmental Protection[J]. China Soft Science, 2003, (6): 569-576.]

[12]彭水军,赖明勇,包群. 环境、贸易与经济增长:理论、模型与实证[M].上海:三联书店, 2006. [Peng Shuijun, Lai Mingyong, Bao qun. Environment, Trade and Economic Growth: Theory, Mode with Case Analysis [M]. Shanghai: The Joint Publishing Company, 2006.]

[13]于峰,齐建国,田晓林. 经济增长对环境影响的实证分析: 基于1999-2004年间各省市的面板数据[J].中国工业经济, 2006, (8):36-44. [Yu Feng, Qi Jianguo, Tian Xiaolin. Empirical Analysis on Impact of Economic Development on Environmental Quality:Based on the Panel Data of Chinese Provinces & Municipal Cities from 1999 to 2004[J].China Industrial Economy, 2006, (8): 36-44. ]

[14]蔡,林毅夫.中国经济[M].北京:中国财政经济出版社, 2003. [Cai Fang, Lin Yifu. Chinese Economy[M]. Beijing: China's Financial and Economic Press, 2003. ]

[15]OECD. Economic Globalization and the Environment [M]. OECD , Paris ,1997.