魏 楚 沈滿洪
(浙江理工大學經濟管理學院,浙江杭州310018)
基于污染權角度的流域生態補償模型及應用*
魏 楚 沈滿洪
(浙江理工大學經濟管理學院,浙江杭州310018)
生態補償標準的測算一直是理論界的研究重點,本文對相關文獻進行綜述,將現有的研究方法劃分為費用分析法、機會成本法、支付意愿法和水資源價值法等,分別評述了各種方法的特點、優劣以及在我國流域生態補償研究應用中的主要結論,在此基礎上,基于污染權角度,采用機會成本法和水資源價值法,構建了一個基于計量經濟學的流域生態補償標準測算模型,其核心在于強調了流域上下游居民均有適當的“污染權”,即便在上游地區達標排放的前提下,由于下游地區對水質的較高要求,借助行政手段對上游地區采取了較強的環境管制,在缺乏足夠生態補償的情況下,上游地區由于環境管制而放棄了部分“污染權”,也即是其為了更高的環境標準而放棄的機會成本,這部分機會成本可以視作下游需要向上游支付的生態補償金額。以浙江飛云江流域為例,利用該模型測算出下游溫州市每年應向上游文成縣提供3.24億元的生態補償,用于購買文成縣為保護溫州市“大水缸”所放棄的污染權。
污染權;流域生態補償;機會成本
流域生態補償已成為國內外學術研究及政策實踐的重點領域之一[1]。國外最具代表性的流域生態補償項目是由世界銀行發起,旨在改善拉丁美洲流域水環境的環境服務支付項目(Payments for Environmental Services)[2];在美國,流域生態補償實踐的典型代表是紐約市為了獲得清潔的城市供水,通過投資的方式來購買上游Catskills流域的生態環境服務[3]。歐洲比較成功的流域生態補償實踐則是貫穿德國與捷克的易北河,為改善流域水質,處于中下游的德國在易北河流域建立了國家公園和自然保護區,并將本國征收的排污費經環保部對上游捷克進行經濟補償,用于建設流域上、下游交界城市的污水處理廠[4]。當前國內對流域生態補償的研究主要集中在生態補償理論內涵、類型模式、主客體關系和補償機制等方面,對流域生態補償標準的量化研究較少[5-6],而生態補償標準的確定恰恰是生態補償研究的難點和關鍵[7-8]。本文將對現有的流域生態補償標準研究進行綜述和歸納,在此基礎上提出一種基于計量經濟模型的補償標準模型,并以浙江飛云江流域為例,對溫州—文成間生態補償金額進行測算,并與其他方法計算結果進行比較。
本文結構安排如下,第二部分對現有文獻研究方法進行綜述和評價;第三部分在環境庫茲涅茲曲線基礎上,提出一個基于環境污染權的流域生態補償標準模型;第四部分以浙江飛云江流域為例,測算下游溫州市應向上游文成縣支付的生態補償金額,并利用其它計算方法進行比較;最后是結論部分。
當前大多數流域生態補償標準測算的依據是基于投入和效益兩個角度進行的[1,9-10]。其中基于投入角度測算方法主要核算上游地區對于流域生態建設與生態保護的各項投入,以及由此而導致發展受限制的損失,與此相對應的研究方法包括費用分析法和機會成本法;基于收益角度測算方法主要估算流域生態保護所帶來的外部效益,以及增加的生態服務價值,主要采用支付意愿法及生態服務價值法。此外,還有基于交易角度水資源價值法,主要測算水資源在假定的市場交易條件下的交易額。
1.1 費用分析法
費用分析法主要是從流域上游生態建設與環境保護所付出的成本角度進行測算,是較常用的計算方法。一般考慮直接成本和間接成本,其中直接成本包括工程建設成本、退耕還林建設成本、水土流失治理成本、生態污染防治投入等;間接成本包括水源涵養區發展節水的投入、生態移民投入、部分產業發展受限的損失等。由于生態建設與生態保護的收益是由上、下游地區共享的,因此需要對流域生態建設與生態保護的費用進行分攤,一般采取上下游取水比重、斷面水質等系數進行修正,從而計算出總費用中應由下游承擔的部分,也即是下游向上游補償的部分。
具體到實際應用中,不同的研究對于直接成本和間接成本包含的項目有較大差異,同時對如何設定上、下游分擔比重也受限于數據可得性。如胡熠、李建建以閩江流域為例,對上游南平市在2003-2005年間生態建設的直接成本和間接成本進行了測算,并根據上下游地區取水比重、生態支付意愿和支付能力確定了福州與南平對生態建設成本的分擔比重[11];劉玉龍等人以新安江流域為例,對2000-2004年間上游地區生態建設與生態保護的直接成本與間接成本進行了計算,并按照上、下游水量分攤系數、水質修正系數和效益修正系數,測算出新安江下游應向上游支付相應生態建設與保護投入5.26億元[12];鐘華等人對渭源縣生態保護的直接成本和間接成本進行了計算,在考慮受水區取水系數和排污分配系數后,測算出2005年甘肅、寧夏和陜西共應向渭源縣支付3.88億元生態補償費用[13];蔡邦成等人測算出南水北調東線水源地保護區一期生態建設工程建設總成本為1.46億元/年,按照生態服務價值收益比例來確定不同區域對生態建設成本的分擔比重,并由此測算出外部區域對建設區域每年補償標準為1.11億元[14]。
費用分析法較為直觀,但計算中涉及數據多,結果受限于數據可得性與精確性,此外,對于費用分擔系數的設定存在一定主觀性。
1.2 機會成本法
機會成本法是指水源保護區為保護整個流域的生態環境所放棄的經濟收入和發展機會等[15]。機會成本法測算的基本要素是確定合適的載體[16],即以該載體為基礎,定量計算出進行生態保護和不進行生態保護狀況下的利潤差值,也即是生態保護的機會成本。常見的載體包括勞動力、土地、森林等[17]。目前研究主要集中在土地利用上,如蔡邦成等在測算南水北調東線水源地保護一期生態建設工程的機會成本時,選擇以土地為載體,根據建設前后土地利用類型的面積以及相關用地單位面積產值,估算出工業用地和農業用地由于轉換為生態用地,產生的機會成本為1.46億元/年[14];但更多的研究則往往包括了多種載體,如毛占鋒,王亞平運用機會成本法在對水源地安康的研究中,以耕地為載體,測算了因為退耕還林工程帶來的經濟作物損失為1.23億元/年,此外還考慮了因產業結構調整帶來的工業損失和因為涵養水源導致的漁業損失,三者共計 6.31 億元/年[18]。
此外,部分學者將水源保護區與參照地區的收入差距作為保護區的機會成本進行計算 ,利用該方法計算的成本并不能完全反映出由于生態建設與保護所帶來的機會成本,因為地區間的經濟差距除了生態建設與生態保護以外,還可能受地理區位、資源稟賦、人力資源水平等諸多因素影響,將人均收入水平差異全部歸結為流域生態建設與生態保護有失偏頗[19]。
機會成本是生態保護者放棄的機會,目前可計算的是基于載體的某一用途所帶來的直接損失,對于間接的損失,如放棄的發展工業等則無法測算,因此計算出來的僅僅是機會成本的一部分。
1.3 支付意愿法
支付意愿法(Willingness to pay,WTP)是對消費者進行直接調查和詢問,了解消費者的對于改善或保護環境的支付意愿,其中由Ciriacy-Wantrup提出的條件價值法(contingent valuation method,CVM)被大量應用于非市場化物品的價值評估[20]。
根據支付意愿法獲得的數據能夠得出生態補償者所愿意支付的最大值,在現實應用中,其計算方法一般利用實地調查獲得的各類受水區最大支付意愿乘以該地區人口數。如毛占鋒,王亞平以安康為例,運用支付意愿法計算出南水北調中線工程受水區人均支付意愿為11.68元/年,并由此測算出受水區向水源地提供4.14億元/年的生態補償金額[18]。
盡管支付意愿法獲得的數據在理論上最接近邊際外部成本數值,但是由于調查中可能存在的信息不對稱,被調查者提供的支付意愿同真實意愿可能存在偏誤,往往需要進行大樣本問卷調查來消除各種誤差。
1.4 水資源價值法
該方法思路是基于水資源可以進行市場化交易的前提,此時可以根據上游供給下游的水資源數量及水質高低,設定交易的價格以及交易的方向——如果是優質好水,下游向上游購買,否則是劣質污水,上游則需要向下游賠償。我國相關的實踐包括浙江東陽和義烏在2001年簽訂的水權協議、嘉興市秀洲區的排污權交易等[21]。
水資源價值法的計算方法為:總水量乘以水價,其中水量可以直接測度,水價格一般可參照污水處理成本或者相似水資源市場交易價格,此外,還可以乘以水質修正系數來確定最終的補償金額。如毛占鋒,王亞平對安康的研究中,根據南水北調中線工程的調配水量,根據不同用水類型設定水價,并設定水質系數,測算出安康可獲得的補償總額為5.93億元/年[18]。王嶸等人以南水北調東線水源地揚州為例,估算出揚州市2008年為削減COD排放的成本為1.6 億元/年[22]。
水資源價值法基于可交易的市場品價格,對水資源或水污染價值進行評價,方法簡單易行,但是水質修正系數的設定主觀影響因素較多。
此外,在機會成本法、支付意愿法等方法的基礎上,還發展出了生態服務功能價值法,它是一種綜合生態經濟學和環境經濟學的綜合方法。其核心思想是估算出生態系統服務功能的價值,并且利用估算出的價值進一步確定出生態補償的標準[15]。如蔡邦成等對水源地不同的生態系統服務功能,如氣體調節、水源涵養、土壤形成與保護、廢物處理與凈化、生物多樣性保護、食物生產、原材料、娛樂文化等進行綜合評價,測算出南水北調東線水源地保護一期生態建設工程能為本地帶來0.83億元/年的生態服務價值,并為下游區域和全國其他區域帶來2.13億元/年的生態服務價值,也即是“外溢的正外部性”[14]。生態服務功能的價值可能有一定高估,甚至超過同期人類社會生產總值[15],因此往往借助某一調整系數來測算可以接受的生態補償標準[23],但調整系數的確定往往帶有主觀性,結論偏差較大,因此一般將生態系統服務功能價值作為生態補償的上限,現實中該方法應用最少[15]。
綜上所述,不同的生態補償標準測算方法選擇的角度和參照載體不同,均存在一定缺陷,目前該領域仍缺乏統一的理論和方法體系。本文與現有文獻的差異體現在:將從污染權角度出發,基于機會成本法和水資源價值法,測度出水源保護地由于生態建設和環境保護所損失的污染權利的市場價值。
2.1 基本思路
假定流域上、下游分別為甲地和乙地,如果甲地不是流域的水源保護地,那么甲地可以同其他地區一樣發展工業,并在環境容量范圍內排放相應的廢棄物。如果甲地成為流域的水源保護地,那么必須嚴格控制污染排放的權利來保證供給下游的水質。同氣候變化談判中涉及到的CO2排放權即是發展權一樣[24],污水排放權也是發展權,甲地為保證水質必須關停部分污水排放企業,或者付出更高的成本對污水進行處理后排放,甚至還喪失了部分生活污染權,如上游庫區生態移民等。因此甲地喪失的這部分排污權即是由于乙地對水源保護要求所導致的,也即是下游需要向上游購買和補償的污染權。
可以用一個簡單的圖來說明:在圖1中,區域I表明該地區實施了嚴格的環境管制(如生態保護區的水質約束),那么區域I的經濟發展到A點時,由于受到環境約束而受限,可能產生停滯甚至下滑;區域II中屬于適度發展區間,由于沒有環境約束,而且在正常的環境容量范圍內,因此經濟可以繼續向上增長至B點;區域III則是突破了環境容量的閾值,經濟可能會繼續增長,但是按照庫茲涅茲曲線,在達到頂點C之后,污染會隨著經濟增長而下降,即出現拐點。
根據對排污權的理解,可以認為正常環境容量與環境約束之間的差值,即圖中的AD即是該地區損失掉的排污權,為了測度排污權的價值,需要確定兩個值:一是損失的排污權,或者說為了保護水質而減少的污染排放量;二是排污權的價格,也即是每一單位污染物所可能帶來的產出值。
2.2 基本模型
由于污染權即是發展權,因此首先確定污染物與經濟發展水平之間的函數關系式。設定人均GDP(rGDP)與人均污染量(rWater)之間存在函數關系:

其次依據函數關系計算出每一年的“理論”人均污染量,也即是處于正常發展狀態下,與該經濟發展水平相對應的污染權:

上游地區在環境管制狀態下實際產生的人均污染水平rWatert是已知的,因此每年上游地區由于生態保護和生態建設所喪失的污染權為:

當年該地區總的損失的污染排放權為:

由于大多數污染物無法通過市場進行交易的,因此污染物價格確定仍是學術界探討的難題,但是可以通過間接的方法對污染物價格P進行估算(譬如選擇單位污水帶來的工業總產值、單位污水的GDP產出,或是污水的處理成本),一旦確定污染排放權價格后,也就確定了上游損失的污染排放權的價值,也即是下游需要向上游購買和補償的部分:

3.1 背景介紹
珊溪水庫位于浙江省溫州市境內的飛云江干流中游河段,由珊溪水庫工程和趙山渡引水工程組成。其中珊溪水庫壩址控制流域面積1 529 km2,占全流域面積3 252 km2的47%。壩址多年平均年徑流量18億m3,總庫容18億m3,電站裝機容量20萬 kW。每年可向溫州市提供13.4 億 m3清水,年可引水量7.3 億m3,可供溫瑞平原、洞頭縣及飛云江以南沿海地區的平陽市、蒼南縣等地區,供水區內受益人口500萬人,因此也被譽為溫州的“大水缸”。
為了建設珊溪水庫、保護珊溪水庫的水環境,庫區尤其是文成縣作出了巨大犧牲,全縣移民人數13 749人,淹沒耕地4 834畝,林地13 158畝,自身可開發的水電資源、砂石資源和飛云江漂流資源完全喪失,環境保護壓力加大,更重要的是文成縣在工業、農業、養殖業、旅游業以及房地產業等方面均嚴重受阻。
由于缺少相應的生態補償機制,流域上下游之間經濟發展水平與環境治理水平形成了巨大的剪刀差,“經濟小縣”承擔著“生態大縣”的角色。2009年文成縣人均國民生產總值為8 988元/人,處于全溫州地區最落后的位置,最高的溫州龍灣區達到了63 342元/人,為文成的7倍;但與此同時,由于受溫州市行政管轄,文成縣除了遵守國家環境標準外,還要為了保護溫州“大水缸”的水質而遵守更為嚴格的環境管制,文成縣在財政收入極為緊張的情況下,不得不投入巨大資金用于生態保護,2010年文成縣城鎮生活污水集中處理率為70%,高于溫州市區62%的水平,飛云江干流水質保持II類標準(上述數據均來自文成縣環境保護“十一五”規劃,http://www.wencheng.gov.cn/zwpd/zw_tszf/fzgh/20090304/16627_1.htm)。盡管從 2008年開始溫州市出臺了《溫州市人民政府關于建設生態補償機制的意見》、《溫州市生態補償專項資金使用管理暫行辦法》等相關文件和辦法,并下撥不少于3 500萬元的生態補償專項資金,但對文成縣而言仍然是杯水車薪。
3.2 模型選擇
為保證樣本數量,選擇了溫州地區的12個縣(市,區)為研究對象(包括:溫州市區、鹿城區、龍灣區、甌海區、瑞安市、樂清市、洞頭縣、永嘉縣、平陽縣、蒼南縣、文成縣和泰順縣),時間區間為2002-2007年(主要是由于在統計年鑒中,各地區的污染物數據從2002年才正式發布),這樣就獲得了12個截面單位6年間的平衡面板數據(panel data),共有72個樣本點,較多的樣本點能夠保證計量模型估計的準確度。
變量rGDP代表各地區的人均GDP水平,數據來源于《溫州市統計年鑒》(2003-2008年),以1990年不變價格進行計算,單位為元/人。變量rWater代表各地區的人均工業廢水污染量,數據來源于《溫州市統計年鑒》(2003-2008年),單位為噸/人。
根據EKC假設,人均 GDP(rGDP)與人均污染量(rWater)之間存在以下關系:

由于存在倒U形關系,因此應滿足:β2<0且β1>0。
此外,根據沈滿洪等人的研究發現,我國有些地區可能并不存在EKC的倒U形曲線,而是可能是N形曲線關系[25]。因此為了找出最能擬合實際樣本點分布的曲線形態,還設定了不同的函數形式。
設定的線性關系式為

當符合線性關系時,顯然有λ1>0,即人均工業污水排放量隨著人均GDP水平增加而遞增。
設定的三次多項式為

如果符合N形曲線關系,則應該有δ1、δ3>0且δ2<0。
對于面板數據的估計有多種方法,根據Hausman檢驗,需要用固定效應模型(Fixed Effect)來進行參數估計,對模型(6)(7)(8)的估計結果見表1。
從表1可以看出,對模型(6)的估計中,二次項并非負數,顯然不滿足EKC關于倒U形的假設;但是在三次多項式的回歸結果中,各參數的符號均符合預期,此外模型(8)的估計結果中R2系數最高,因此在三個模型中可以認為最能擬合實際樣本點的是N型曲線的三次多項式模型。
3.3 污染權計算
一旦確定了溫州市所有地區的經濟發展水平與污染物之間的函數關系,就可以對文成縣的排污量進行測算,以2005年各地區經濟水平同人均工業廢水排放之間的散點圖為例,見圖2。
在圖2中,圓形散點表示各地區的位置,方框代表的是文成縣,即低經濟水平和低人均污染量,但是根據溫州市的所有地區來看,其平均的經濟水平與人均污染之間應體現在擬合的N形曲線上,對于文成而言,如果保持其經濟水平不變,在全溫州范圍來看,其平均的人均污染水平應該是處在曲線上的三角形位置,因此兩者之間的人均污染量的差即為損失的人均污染權(從圖2可以發現,處于擬合曲線下方的地區同平均趨勢曲線相比,屬于污染“少排”,而處于擬合曲線上方的地區則屬于過度排放)。

表1 對計量模型的估計結果Tab.1 Result of econometric model

圖2 實際污染排放與理論污染排放量(2005)Fig.2 Actual and theoretical pollution in 2005
由于函數關系已經確定,根據式(2)可以計算出各年的“理論”人均污染量,與溫州全市平均水平以及文成實際排放水平的比較如圖3所示。
從圖3可以看出,文成的理論人均工業廢水排放量為2.89-5.46t/人,而實際的人均工業廢水排放量僅為其理論排放量的11-31%,有70%以上的人均污染權沒有使用,如果按照與經濟發展水平相對應的污染水平來計算,文成在2002-2007年中損失總的工業廢水排放權達到677萬t,平均每年少排放112萬t工業廢水。
此外,文成的實際人均排放量僅為溫州全市平均水平的1/20左右,而且在溫州全市人均工業廢水排放量遞增的趨勢下,反而出現文成的人均工業廢水排放水平逐年遞減的趨勢。對于經濟發展尚未跨過環境庫茲涅茨曲線轉折點的文成來講,污染權即是生存權,也是百姓的發展權,在沒有足夠的相關政策配套的情況下,通過種種強制手段抑制文成的經濟發展,人為壓制污染指標的走低,這無疑是剝奪了上游地區人民發展經濟、提高生活水平的正常權利。

圖3 文成縣實際與理論人均排放量與溫州全市對比Fig.3 Comparison of per capita pollution between Wencheng and Wenzhou
3.4 污染價格
由于工業廢水排放主要是工業企業在生產經營中所產生的,因此排放的廢水數量越多,相應的國內生產總值也越高。當然隨著技術進步和科技發展,每噸工業廢水所產生的生產總值會越來越高。根據歷年統計數據,可以計算出溫州市全市范圍內平均工業廢水生產率,這可以視作是工業廢水的基本價格指數(此處沒有選擇以工業廢水平均處理成本作為污染物價格,主要原因在于,廢水處理成本價格是基于建設與治理成本角度,而本文則是基于機會成本角度,即如果沒有水源地水質管制要求,那么這部分實際放棄的廢水排放權是可以排放的,由此可以產生更高的工業產值),由于不同地區的水資源稟賦、涉水產業和產業技術水平存在較大差異,為保證結論的穩健,因此選擇各年份廢水生產率最低的值作為工業廢水的參考價格。
3.5 主要結果
一旦確定損失的污染權數量,以及污染物的價格信息后,根據式(5)就可以測算由于喪失污染權所導致的經濟成本—也即是通過計算“放棄的污染權”乘以“污染物參考價格”得到相應的機會成本。
根據表2的計算結果可以看出,從2002年開始,文成由于需要保證水質而放棄的工業污水數量在70-178萬t之間,即便按照當年工業廢水的最低產值計算,每年因此而導致的產出損失為2.47-4.49億元。2002-2007年,文成縣因為水質保護要求放棄了677.2萬t工業廢水污染(正如審稿人提到的,“污染補償首先必須在符合環境排放標準的前提下來探討”,也即是如果排放了這些估算的工業廢水,是否仍然能夠達到國家標準?這主要是由于缺乏適當的假設參照物,即如果文成縣并非歸屬溫州市行政管轄,那么文成縣不受溫州市環保局單獨為其制定的斷面水質環境標準限制,但采用何種新標準卻難以在現實中找到參照對象。此外,考慮到圖3中,由于經濟發展水平滯后,文成縣即便達到了理論人均排放量,也仍然遠低于溫州市人均排放量,因此我們仍然假定這部分由于額外環境管制所導致的排污權損失即為全部的生態補償金額),由此導致潛在產出損失至少19.46億元,平均每年3.24億元。
為保證結論的穩健型,還采取了水權交易方法對生態補償金額進行了驗證,分別考慮水資源交易金額、相應土地補償和發電收益分擔,結果表明2002-2008年,溫州市應累計向文成提供13.36億元水權費用。此外,國內一些相關研究與本課題研究結論較為一致。如《關于要求建立東江源區域生態資源補償機制的報告》中,測算出東江源地區為向珠三角安全供水,2000-2006年間產業發展受限,經濟損失為24.8億元,年均損失3.7億元;又如沈滿洪等人運用機會成本法和土地損耗測算法,計算出淳安作為水源保護地,每年應獲得生態補償資金為2.1-4.6億元[19]。本文的結論同其他研究結論在數量級上較為接近,說明結果較為穩健。

表2 按照排污權法測算的機會成本(2002-2007)Tab.2 Opportunity cost based on pollution-rights from 2002 to 2007
本文從污染權角度出發,用機會成本法和水資源價值法,構建了一個流域生態保護補償標準的模型,并以浙江飛云江流域珊溪水庫為例,測算了上游文成縣為保護下游溫州市的“大水缸”所放棄的機會成本,并利用其它計算方法和相關研究結論進行檢驗。由于本文設定的計量模型是基于數據驅動的,因此其形式具有較高的可靠性,而且模型具有一定的可擴展性,如本文探討了流域上游生態敏感區因為環境標準限制所放棄的機會成本,可以采用同樣方法測算流域下游地區由于較寬松的環境標準所導致的侵占收益,并由此可以確定不同區域之間對于流域上游地區的補償分擔比重,當然對于污染物價格的設定存在一定主觀性,這也是未來有待改進和繼續深入研究的地方。
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An Econometric-based Model of Basin Ecological Compensation and Application from the Perspective of Pollution Rights
WEI Chu SHEN Man-hong
(School of Economics and Management,Zhejiang University of Technology,Hangzhou Zhejiang 310018,China)
The measurement of ecological compensation standard is a key research field.In general,the research methodology on basin ecological compensation falls into several catalogues:construction cost analysis,opportunity cost analysis,willingness to pay,water resource value assessment,as well as the ecological service value assessment.This paper overviews these methodologies’key features and their application in China.According to the opportunity cost theory and resource value assessment approach,an econometric-based model is constructed from the perspective of pollution rights.The main ideal is that residents live in the upstream and downstream have the same“pollution rights”.To achieve downstream region’s additional requirement on water quality,more stringent environmental regulations are imposed on the upstream region,which lead to the loss of pollution rights in the upstream.If the market-oriented ecological compensation is absent,the loss of pollution rights means the opportunity cost.An empirical analysis based on Feiyun River basin in Zhejiang province suggests that the downstream Wenzhou should pay 324 million yuan RMB per year to the upstream,Wencheng county as eco-compensation.
pollution rights;basin ecological compensation;opportunity cost
F062.2
A
1002-2104(2011)06-0135-07
10.3969/j.issn.1002-2104.2011.06.022
2010-12-10
魏楚,博士生,主要研究方向為生態建設學環境保護。
*國家社科基金項目(編號:08AJY031,10CJY002);教育部人文社科項目(編號:09YJC790246)。
(編輯:于 杰)