基于數據包絡分析的福建省城市環境污染治理投資技術效率評價*

劉 濤

(福建師范大學福清分校管理系，福建 福清 350300)

隨著我國經濟和社會的快速發展，環境問題也變得日益突出，已成為制約地區可持續發展、構建和諧社會的瓶頸因素，引起政府、學術界和民眾的普遍關注.資源生態環境是國民經濟發展的基礎，為經濟社會提供了大量要素投入，但目前我國很多地方仍采取以犧牲環境為代價、高污染、高消耗、低效率為特征的粗放式發展模式，當地環境受到嚴重污染，有的甚至是不可恢復的破壞.資源生態環境質量下降，增加了社會公共治理成本，同時也降低了經濟產出效率，阻礙了經濟協調發展.重視生態環境保護，加大城市環境污染治理投資，提高環保投資生態技術效率，是解決區域生態環境問題，實現經濟發展和環境優化雙贏的重要保證.城市環境污染治理投資對于改善環境質量，遏制環境污染發展趨勢具有重要作用.據統計我國“十一五”期間環境污染治理投資總額逐年增加，從2006年的2 566.0億元增加到2010年的6 654.2億元，環境污染治理投資占GDP比重也從1.2%上升到1.66%，環境保護投資絕對量增加了2.6倍左右，在一定程度上降低了環境進一步惡化的速度，取得了不少成效，但環保投資的產出效果、技術規模效率卻并不十分理想，環保投資的利用效率有待進一步提高.從某種程度上來說，關注環境污染治理投資技術效率問題，比單純增加投入量更為重要.因此，在保持城市環境污染治理投資總量適當調整的情況下，研究如何有效利用環保投資，提高其技術效率和規模效率，具有重要的理論和現實意義.

目前，對于城市環境污染治理投資研究主要集中于探討環保投資結構和空間分布，如:吳舜澤(2008)通過對我國環保投資結構及投資重點的失真問題進行分析，認為環保投資口徑偏大，投資方向與需求不匹配，投資結構不合理是影響環境效益的重要因素［1］;董小林(2008)采用結構分析、比較分析等方法，對陜西省環保投資規模、使用水平進行研究，認為投資總量不足，投資結構不合理是影響改善環境質量的主要因素［2］;張霞(2011)以湖南2003～2008年環境污染治理投資的情況為研究對象，闡明了環境保護與環境污染治理投資之間的關系［3］;常哲敏(2011)闡述了內蒙古“十一五”期間特別是2009年環保投資的結構與使用情況［4］.其次，學者們還使用定量分析方法對區域環保投資效率進行研究，如:劉立秋(2000)認為影響區域環境污染治理投資大小的因素包括區域環境污染狀況、區域經濟實力、區域人口數量、區域公眾環境意識以及區域環境政策的執行力度等，并運用DEA法對投資有效性進行研究［5］.通過對相關文獻梳理，發現目前環保投資研究多以定性分析為主，定量分析較少.即使是定量模型研究［6，7］，由于對環保投資內涵及影響因素理解不盡一致，加上研究多是區域分析［8，9］，可比性和借鑒性較低.簽于此，本文基于現有研究成果，結合福建省2010年9個地市環境污染治理投資數據，運用數據包絡分析法，計算出各城市環保投資的技術效率、純技術效率和規模效率，并使用超效率DEA方法，測量各區域環保投資的有效性，對評價結果進行分析并提出相應對策建議.

1 福建省城市環境污染治理投資概況

環境污染治理投資是指在工業污染源治理和城市環境基礎設施建設的資金投入中，用于形成固定資產的資金，也可指為治理環境污染、維持生態平衡而投入的資金，用以轉化為實物資產或取得環境效益的行為和過程［2］.環境污染治理投資是國民經濟和社會發展的固定資產的重要組成部分，是表征一個國家或地區環境保護力度的重要指標.環境污染治理投資主要包括三個部分:工業新老污染源治理工程投資、建設項目“三同時”環保投資、城市環境基礎設施建設投資.其中，工業新老污染源治理工程投資主要指用于治理工業企業的廢水、廢氣、固廢、噪聲和其他污染的工程項目投資;建設項目“三同時”環保投資是指已經明確納入環境保護“三同時”管理，與建設主體工程同時設計、同時施工、同時投產的環保配套建設投資;城市環境經常設施建設投資則主要包括用于燃氣、集中供熱、排水、園林綠化和市容環境衛生等5個方面的基礎建設投資.

福建省位于我國東南沿海，全省土地總面積12.4 萬 km2，海域面積 13.6 萬 km2，人口 3 689 萬，大部分屬于中亞熱帶，氣候溫和，雨量充沛，森林覆蓋率居全國首位，擁有較豐富的礦產資源和旅游資源.隨著福建省經濟社會飛速發展，環境污染問題也不容忽視.“十一五”期間福建省開展了有效的環境污染治理專項行動，致力于加大環保治理投資力度，取得了明顯的經濟生態效益.福建省環境污染治理投資從2006年的59.8億元增加到2010年的129.7億元，環保投資額翻了一倍多;環境污染治理投資占當年GDP比重也由2006年的0.79%提高到2010年的0.88%，但仍低于全國平均水平，環保投資不足、投資效率低等問題較明顯(見表1).

表1 福建省及全國2006～2010年環境污染治理投資情況

2 研究方法［10］

環境污染治理投資技術效率是一個涉及多項投入產出指標的綜合評價問題，且投入產出之間存在的顯示表達式不容易找到，給環保投資技術效率評價造成很大困難，而數據包絡分析(DEA)則不需要預先給定前沿面函數的具體形式，在評價多種投入產出效率問題方面具有獨特的優勢.數據包絡分析是一種基于線性規劃技術的非參數前沿效率分析方法，由美國著名運籌學家 Charnes、Cooper等人于1978年在“相對有效性”概念基礎上發展起來的一種系統分析方法.DEA將參與分析的個體稱為決策單元(DMU)，利用線性規劃構建相對有效前沿面，將每個DMU同前沿面進行比較，決定其效率.根據規模報酬是否固定，DEA模型可分為基于固定規模報酬的CCR模型和基于可變規模報酬的BCC模型.通過CCR模型可計算出技術效率(TE)，即前沿面相對有效值與實際值之間比值，該值越大表征該DMU越靠近前沿面，越有效，反之則越無效.通過BCC模型可計算出DMU的純技術效率(PTE)和規模效率(SE)，PTE反映了在規模不變情況下資源要素配置、利用效率以及決策單元使用資源要素的能力水平，SE反映了DMU的規模狀況對資源利用效率產生的影響，且滿足TE=PTE×SE.CCR和BCC計算出的效率值只是相對值，無法區分同在前沿面上效率值均為1的各DMU效率高低，而超效率DEA模型則有效解決了這個問題，對于一個有效的DMU，可以使其投入按比例增加，而效率值保持不變，投入增加比例即超效率評價值越大，效率越高，且可按超效率評價值大小對個DMU進行排序.

假設福建省有n個地區決策單元DMUj(j=1，2，…，n)，各地區環境污染治理投資額 X=(X1，X2，…，Xn)，環保投資的各種產出共m種，每個DMUj的產出向量 Yj=(Y1j，Y2j，…，Ymj)T，s－，sj(j=1，2，…，m)為投入和產出所對應的松弛變量，ξ為非阿基米德無窮小，則構造出基于投入導向的CCR模型和BCC模型.

CCR模型:

假設 CCR 模型的最優解為 λ*，θ*，s－*(j=1，2，…，m)，θ*為各 DMU 的技術效率(TE).若VD＜1，則第j0個DMU是非DEA有效，并且該值越小，其有效性越差;若 VD=1，且 s－*，(j=1，2，…，m)全等于 0，則第 j0個 DMU為 DEA有效;若 VD=1，且 s－*，(j=1，2，…，m)不全等于 0，則第j0個DMU為弱DEA有效.若，則該DMU處于規模報酬遞增階段;若，則該DMU處于規模報酬不變階段;若，則該DMU處于規模報酬遞減階段.對于非有效和弱有效的DMU，s－表示投入的冗余量(j=1，2，…，m)表示各產出的不足量，第j0各DMU的投入和產出指標的優化值為:

BCC模型:

假設BCC模型的最優解為δ*，其表示各DMU的純技術效率(PTE)，結合CCR模型得出的TE，可求得個DMU規模效率SE=TE/PTE.

超效率DEA模型:

假設超效率DEA模型最優解即各DMU超效率值為μ*，若DMU為非DEA有效，其超效率值μ*和CCR模型得出的θ*結果一致;若DMU為弱DEA有效或DEA有效，則μ*反映了各DMU有效程度.

3 福建省環境污染治理投資技術效率評價

3.1 評價指標構建及數據來源

根據環境污染治理投資定義可知，環境污染治理投資在工業污染防控、污染物總量控制、城市環保基礎設施建設、環境保護及環境管理能力建設等方面發揮了重要作用.為反映福建省2010年環境污染治理投資利用效率，按照評價指標全面性、相關性、獨立性、科學性、可比性等原則，選取了環境污染治理投資額(萬元)X作為投入指標;人均GDP(萬元)Y1、人均工業產值(萬元)Y2、城市污水日處理能力(萬m3/d)Y3、人均園林綠地面積(m2)Y4，城市清掃保潔面積(萬m2)Y5，生活垃圾清運量(萬t)Y6作為產出指標.將福建省9個行政區劃，即福州、廈門、莆田、三明、泉州、漳州、南平、龍巖、寧德作為獨立決策單元，研究原始數據來源于《福建省統計年鑒2011》和《中國統計年鑒2011》.

3.2 評價結果及分析

運用DEAP2.1對福建省2010年環境污染治理投資9個地市CCR模型、BCC模型和超效率DEA模型進行求解，得出個DMU環境污染治理投資技術效率、純技術效率、規模效率以及超效率DEA值，結果見表2、表3.

表2 福建省2010年各DMU環境污染治理投資效率評價結果

表3 福建省2010年各DMU松弛變量計算結果

由表2可以看出，福建省2010年環境污染治理投資平均技術效率為0.669 8，平均純技術效率為0.767 0，平均規模效率為0.872 0，表明福建省環境污染治理投資總體利用效率不高，純技術效率較低是制約福建省環保投資技術效率提高的主要瓶頸.從各地市具體情況來看，廈門、福州、寧德3市技術效率等于1，所有松弛變量均為0，表明該3DMU是DEA有效，處于技術效率前沿面上，并且其純技術效率和規模效率也都為1，說明該3DMU環境污染治理投資的投入和產出組合達到最優配置，是相對有效的.南平、龍巖、漳州、泉州、三明、莆田技術效率小于1，且松弛變量不全為0，表明該6DMU非DEA有效，偏離技術效率前沿面，環境污染治理投資投入和產出組合沒有達到最優狀態，可以在不影響當前各決策單元產出效益情況下，適當調整投入量，以提高各DMU的環境污染治理投資技術效率.在6個DEA無效的DMU中，第一，漳州的純技術效率小于規模效率，規模效率小于1，處于規模報酬遞增階段，表明漳州純技術效率和規模效率都是非有效的，DEA無效主要是由純技術效率造成，因此，可以通過適當增加環境污染治理投資規模，重點調整環保投資利用配置結構比例，增加決策單元技術吸納能力和提高決策單元使用和管理投資能力.第二，三明、莆田、龍巖的純技術效率小于規模效率，規模效率小于1，處于規模報酬遞減階段，表明該3DMU的純技術效率和規模效率都是非有效的，DEA無效主要是由純技術效率造成，因此，可以通過適當減少環境污染治理投資規模，調整環境污染治理投資配置結構，有效提高決策單元使用和管理環保投資能力.第三，南平的純技術效率大于規模效率，純技術效率等于1，處于規模報酬遞增階段，表明南平純技術效率有效，而規模效率非有效，DEA無效主要是由規模效率造成，因此可以通過大力增加環境污染治理投資規模，進一步提高該市環保投資技術效率.第四，泉州的純技術效率小于規模效率，純技術效率等于1，處于規模報酬遞減階段，表明泉州純技術效率有效，而規模效率都非有效，DEA無效主要是由規模效率造成，因此可以通過適當減少環境污染治理投資規模，提高環保投資技術效率.

福建省2010年區域環境污染治理投資技術效率，見表4.從表4可以看出，技術效率差異不僅僅表現在各DMU上，而且各區域技術效率也不盡相同.第一，從福建省東南西北四大區域來看，閩北技術效率最高，接下來依次是閩東、閩南、閩西，都是非DEA有效.閩北地區純技術效率等于1，規模效率為0.99，說明閩北處于技術效率前沿面，環境污染治理投資投入產出組合結構相對較合理;閩東和閩南地區純技術效率小于規模效率，規模效率小于1，純技術效率是造成DEA無效的主要原因;閩西地區純技術效率大于規模效率，純技術效率小于1，規模效率是造成DEA無效的主要原因.第二，從福建省沿海和內陸兩大區域來看，兩者技術效率相差不大，閩沿海地區技術效率比閩內陸地區技術效率略高，閩沿海地區環境污染治理投資利用效率比閩內陸地區好，導致兩區域DEA無效的主要原因都是純技術效率不高，但閩內陸區域純技術效率制約區域整體技術效率問題更加嚴重，兩大區域都應該在適當調整環保投資規模的情況下，重點解決環境污染治理投資配置不合理，使用不科學，利用效率不高的問題，以期提高我省綜合環保投資技術效率.

表4 福建省2010年區域環境污染治理投資技術效率評價結果

4 結論

本文根據福建省2010年9地市環境污染治理投資以及相應經濟社會生態原始數據，運用數據包絡分析，對各DMU環保投資技術效率進行實證評價，研究結果表明:

第一，福建省整體環境污染治理投資利用效率不高，各決策單元之間差異明顯，平均技術效率為0.669 8，高于平均水平的有廈門、福州、寧德、南平4市，龍巖、漳州、泉州、三明和莆田5市技術效率低于平均水平.在非DEA有效的6個DMU中，只有南平和泉州純技術效率等于1，其余各市純技術效率和規模效率都小于1，都處于無效狀態.從總體來看，造成福建省各地市環境污染治理投資技術效率普遍不高的主要瓶頸是純技術效率較低.因此，在提高福建省環保投資技術效率過程中，應著重解決各DMU投資不合理、配置不科學、使用無效率、技術創新吸納能力差等問題.

第二，除了廈門、福州、寧德3個DEA有效外，其余各DMU的松弛變量都不全為0，且都存在產出不足現象，特別是市容衛生、城市污染控制和處理能力有待提高.

第三，處于技術效率前沿面上的廈門、福州、寧德3市的超效率值差異也較顯著.廈門超效率值為4.699 8，遠遠高于其他各地DMU，說明廈門環境污染治理投資投入產出組合較合理，投資使用分配途徑較科學，投資規模具有較高的規模效率.福州和寧德的超效率值分別為1.278 3和1.034 0，表明該2市雖然環保投資技術效率是有效的，但仍有很大的提升空間，應不斷優化環保投資組合，進一步提高環境污染治理投資技術效率.

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