浙江省經濟增長與環境污染的關系
——基于VAR模型的實證分析

段顯明， 郭家東

(杭州電子科技大學管理學院，浙江杭州310037)

浙江省經濟增長與環境污染的關系
——基于VAR模型的實證分析

段顯明， 郭家東

(杭州電子科技大學管理學院，浙江杭州310037)

選取1985～2009年間浙江省經濟增長和環境污染數據，建立向量自回歸模型(VAR)，運用脈沖響應函數和預測方差分解，刻畫了浙江省經濟增長與環境污染在時序維度上的相互影響機制和動態相關性。結果表明，經濟增長是影響浙江省污染排放量變化的重要原因，工業固體廢棄物排放量、工業廢水排放量和工業廢氣排放量的增加對經濟增長也存在著反作用力。經濟增長指標對解釋環境污染指標排放的預測方差分解的貢獻度較高，但環境污染指標排放對經濟增長指標的預測方差的解釋貢獻度較小。

經濟增長; 環境污染;VAR模型

經濟增長與環境污染的關系已逐漸成為環境經濟學與生態經濟學研究的熱點問題，也是世界各國在工業化進程中所面臨的重要問題。浙江省是中國經濟發達的省份之一，長期以來形成的以低成本競爭和數量型擴張為特征的經濟增長方式造成了資源的過度消耗與生態環境的嚴重破壞。雖然生態建設和環境整治取得了一定成效，但是由于浙江人多地少，大宗原材料和能源短缺，生態環境保護區域和生態環境脆弱地區面積較大，粗放型增長方式與資源環境要素制約所構成的矛盾日趨尖銳。2010年，浙江省全省生產總值為22832億元，人均GDP為44335元，工業廢水排放總量達到365017萬噸，工業固體廢物排放量為3907萬噸，工業煙塵排放量為18．8萬噸，工業粉塵排放量為16．8萬噸，經濟的快速增長導致廢棄物排放量不斷增加，對資源環境的壓力也越來越大。面對經濟的快速發展和日益嚴峻的環境污染問題，對浙江省經濟增長與環境污染的關系展開深入研究顯得很有必要，深入了解兩者之間的內在聯系，對浙江省實現“轉型發展”具有重要的理論意義和現實意義。

一、文獻回顧

從國內外關于經濟增長與環境污染關系研究的文獻中可以發現，針對環境庫茲涅茨曲線假說的研究最為廣泛和普遍。然而就目前的研究來看，經濟增長與環境污染之間是否存在“倒U型”的一般規律，結論仍然很模糊。目前的研究結論都取決于數據形式和環境污染指標的選取，特別是對于數據形式使用的爭議更為激烈［1］(P59～62)。所以研究者更傾向于使用單個國家或地區的時間序列數據，但時間序列數據大多都是非平穩的，用回歸方法(如EKC曲線)無法識別這種非平穩性。在這種情況下，即使變量之間沒有任何關系，也會由于非平穩的時間序列帶有趨勢項而顯現出一定的關系。向量自回歸模型(VAR)可以有效避免這種問題，VAR模型既能反映變量之間的雙向作用關系和動態關聯效應，同時也能克服可能出現的“偽回歸”問題［2］(P415～418)。如彭水軍、包群(2006)通過 VAR 模型和廣義脈沖響應函數對中國的經濟增長和環境污染加以分析，指出了兩者之間的相互作用機理［3］(P15～23);李鵬、蘭宜生(2009)通過脈沖響應函數分析了山西省環境污染與人均GDP之間的相互作用關系，認為該省存在“倒U型”關系［4］(P54～62);李琳、朱金山、高潤霞(2009)通過 VAR 模型對重慶市的經濟增長與環境污染之間的關系進行了研究，并考察了兩者的相互影響機制和動態關聯效應［5］(P92～96);呂健(2010)通過建立VAR模型分析了上海市經濟增長與環境污染水平在時序維度上的相互影響機制和動態關聯效應［6］(P1～6);吳丹、吳仁海(2011)利用向量自回歸對廣州——佛山——肇慶(簡稱廣佛肇)經濟圈各城市環境污染指標和經濟增長指標的時序數據進行脈沖響應函數分析及預測方差分解分析，研究了該經濟圈經濟發展與環境污染在時序維度上的關系及其動態性［7］(P880～884)。

綜合以上研究可以發現，利用時間序列研究具體地區經濟增長與環境污染的關系已成為環境與經濟交叉領域的研究熱點之一。因此，本文利用1985～2009年浙江省3個環境污染指標與經濟增長指標，首先采用Johansen協整檢驗證明經濟增長與環境污染物排放量間存在著長期穩定的關系，并以此建立向量自回歸模型，然后應用VAR模型考察了浙江省經濟增長與環境污染在時序維度上的相互影響機制和動態關聯效應。

二、研究方法與數據說明

(一)研究方法

VAR模型是Sims(1980)提出的一種動態聯立方程模型，在VAR模型中各個方程都具有相同的解釋變量，并以被解釋變量的滯后變量作為解釋變量，這樣可以很方便地研究變量之間的動態關系，且克服了傳統聯立方程模型受制于經濟理論不完善而帶來的諸如內生變量和外生變量的劃分、估計和推斷等復雜問題。此外，VAR模型還可以進行經濟變量之間的因果關系、脈沖響應以及方差分解分析。

VAR模型一般的數學表達式為:y1=A1yt－1+… +Apyt－p+B1xt+ … +Brxt－r+ εt。其中，yt是 m 維內生變量向量，xt是 d 維外生變量向量，A1，A2…Ap與 B1，B2，…Br是待定的參數矩陣，內生變量向量和外生變量向量分別有p和r階滯后期，εt是隨機擾動項。模型中內生變量有p階滯后，所以可稱其為VAR(P)模型。在實際應用中，通常希望滯后期p和r足夠大，從而完整地反映所構造模型的動態特征。此外，滯后期越長，模型中待估計的參數就越多，自由度就越少。滯后階數一般根據AIC、SC準則來確定。

(二)指標選取與數據來源

由于各項反映經濟發展水平的指標都與人均GDP有密切的聯系，結合以往學者的研究，本文采用浙江省人均GDP來衡量經濟發展水平。為了剔除物價變動的影響，全部轉換為1978年的不變價格。根據工業污染源所排出的“三廢”是導致環境質量惡化的主要原因，選取同時期的工業固體廢棄物排放量、工業廢水排放量、工業廢氣排放量來表征環境污染程度。為了避免數據的劇烈波動，消除可能存在的異方差，考慮到對時間序列數據進行對數化后并不改變數據的特征，而且容易得到平穩序列，本文的實證分析均對各變量取自然對數值。其中各類污染變量時序長度均為1985～2009年，所有原始數據均來自相應年份的《浙江省統計年鑒》。研究變量指標有工業固體廢棄物排放量LNSOLID(單位:萬噸)，工業廢水排放量LNWATER(單位:萬噸)，工業廢氣排放量LNGAS(單位:萬噸)和人均生產總值LNGDP(單位:元人民幣)。

三、實證分析

(一)數據序列平穩性檢驗

由于VAR模型估計值的可靠性依賴于變量的平穩性，如果變量為平穩的時間序列，則可以直接構建無約束的VAR模型;如果變量為非平穩的時間序列，則需要檢驗模型所涉及的變量之間是否存在協整關系。基于這樣的思路，本文首先對LNGDP以及各類環境污染指標(LNWATER、LNSOLID、LNGAS)進行單位根檢驗。

對涉及的相關變量運用ADF(Augmented Dickey－Fuller test)方法進行單位根檢驗，檢驗結果見表1。從表1可以看出，定義的新變量在5%的顯著性水平下是非平穩的，而一階差分后的序列在5%的顯著性水平下均滿足平穩性的要求。故原有的時間序列滿足一階單整，變量之間可能存在協整關系。

表1 ADF平穩性檢驗

(二)協整檢驗

由表2的協整檢驗結果可見:LNGDP、LNGAS、LNSOLID、LNWATER之間存在協整關系，即非平穩變量之間存在著長期穩定的均衡關系，滿足建立VAR模型的前提。LNGDP與LNGAS、LNWATER之間的協整關系為正，說明在經濟增長的同時，工業廢氣和工業廢水的排放量總體上在增加;LNGDP與LNSOLID之間的協整關系為負，說明隨著經濟的增長，工業固體廢棄物的排放量在不斷減少。

表2 協整檢驗結果

(三)VAR模型的建立

在ADF檢驗的基礎上，我們建立以浙江省人均GDP、工業固體廢棄物排放量、工業廢水排放量、工業廢氣排放量為因變量，以這些變量的滯后值為自變量的VAR模型。重點參考AIC和SC的評價標準，將VAR的滯后階數確定為2階，即建立VAR(2)。

1．基于VAR模型的脈沖響應分析

脈沖響應函數是指系統對某一變量的沖擊或擾動所做出的反應。可以通過脈沖響應函數來刻畫每個內生變量的變動或沖擊對它本身及所有其他內生變量產生的影響，進而反映變量之間的長期動態響應關系。

我們分別給各個環境污染變量和經濟增長變量一個單位大小的沖擊，得到關于人均GDP和環境污染變量的脈沖響應函數圖(從略)。

從函數圖可看出，給工業廢氣排放量一個正的沖擊后，人均GDP一直保持正的增長，到第9期之后達到穩定(響應值為0．031);給工業固體廢棄物排放量一個正的沖擊后，人均GDP一直保持下降，第5期時下降達最大(響應值為 －0．046)，第 10 期達到穩定(響應值為 －0．022);給工業廢水排放量一個正的沖擊后，人均GDP在第1期內保持不變，之后開始上升，第 6期達最大值(響應值為0．025)，之后仍保持增長，第8期之后達到穩定(響應值為0．021)。響應圖說明，工業廢氣排放量和工業廢水排放量正的沖擊可以持續提高人均GDP，而工業固廢排放量正的沖擊在長期內則可以持續降低人均GDP。

同理，給人均GDP一個正的沖擊，可以得到各個環境污染指標的響應圖。工業廢氣排放量在第1期保持不變，之后開始下降，第3期達到最小值(響應值為－0．072)，之后下降幅度開始減少，從6期后開始一直保持正的增長，到第8期后達到穩定(響應值為0．050);工業固體廢棄物排放量在第1期保持不變，之后開始下降，第3期下降到最小值(響應值為－0．067)，進而轉為上升，第5期轉為正向增加，到第8期后又開始下降(響應值為－0．011)，之后一直保持下降;工業廢水排放量從第1期開始下降，第2期達到最小值(響應值為－0．058)，第3期開始上升，第4期又開始下降，之后開始保持上升，從7期開始轉為正，到第8期達到穩定(響應值為0．016)。從整體而言，經濟的增長會帶來工業“三廢”產生量和排放量的增加，說明人均GDP正的沖擊可以持續增加工業廢氣、廢水排放量，也可以持續降低工業固廢的排放量，與前文分析的結論相符。

2．基于VAR模型的方差分解分析

我們運用方差分解(Variance Decomposition)分析方法來進一步考察浙江省環境污染與經濟增長之間的相互影響程度。與脈沖響應函數方法不同，方差分解法是將系統的預測均方誤差(Mean Square Error，MSE)分解成系統中各變量沖擊所做的貢獻，從而可以考察任意一個內生變量的預測均方誤差的分解。

表3 方差分解結果

各類環境污染指標與人均GDP的方差分解結果見表3。綜合方差分解結果可以發現，人均GDP對解釋各類環境污染指標的預測方差起了很大的作用，但各類環境污染指標對解釋人均GDP的預測方差的貢獻度則相對較小。在各類污染物指標的方差分解中，經濟增長對工業廢水排放量和工業廢氣排放量的貢獻程度要大于工業固體廢棄物排放量，說明目前浙江省經濟增長對環境質量影響的表現形式以大氣污染和水污染為主，這與浙江省早期的工業格局以及工業生產總值的增長嚴重依靠以煤炭為主的能源消費模式極為吻合。在經濟增長預測誤差分解中，工業廢氣排放量的貢獻度相對較大，工業廢水排放量的貢獻度相對較小，說明目前廢氣排放已經對浙江省經濟的增長產生重要的抑制作用，而其他污染物的表現相對較弱。

四、結論和啟示

本文以1985～2009年浙江省人均GDP為經濟增長指標，以工業固體廢棄物排放量、工業廢水排放量和工業廢氣排放量為環境污染指標，通過VAR模型建立了浙江省經濟增長與環境污染水平之間的長期均衡方程，并利用脈沖響應分析和方差分解分析探究了浙江省經濟增長與環境污染之間的動態響應機制。通過實證分析，我們獲得如下結論及啟示:

第一，經濟增長與環境污染之間存在雙向作用機制，并且在這種雙向作用機制中，環境污染對經濟增長的反作用機制要弱很多。這在一定程度上表明目前浙江省的環境污染監管力度還不夠有效。為此，必須加強環境監管，加速新興環保技術的研發和應用，不斷改進生產技術，進而帶動產業結構的升級和換代。

第二，本文實證研究的結果發現，目前浙江省經濟增長對環境污染的表現形式主要為大氣污染和水污染，其中大氣污染更為突出;在環境污染對經濟增長的反作用方面，大氣污染成為制約浙江省經濟發展的主要因素。所以，在保障經濟發展的同時，加大治理空氣污染的力度，已經顯得刻不容緩。

第三，經濟增長指標對解釋環境污染指標的預測方差分解的貢獻度較高，說明浙江省目前的工業發展還是偏重型化，能源消費模式以煤炭為主。但是三個污染排放指標對于經濟增長指標的方差分解的貢獻度較小，說明對于減少這些污染物排放的最主要原因不是經濟增長，而是應該通過改進和增加技術設備、污染處理設施，以及完善相關的法律政策等措施來實現。

［1］ 閆新華，趙國浩．經濟增長與環境污染的VAR模型分析——基于山西的實證研究［J］．經濟問題，2009，(6)．

［2］ 梁流濤，郭子萍，王海榮．工業發展與環境污染關系的區域差異分析——基于江蘇省的實證研究［J］．生態環境學報，2010，19(2)．

［3］ 彭水軍，包群．中國經濟增長與環境污染基于廣義脈沖響應函數法的實證研究［J］．中國工業經濟，2006，(5)．

［4］ 李鵬，蘭宜生．經濟增長與環境污染關系的研究——基于山西省數據的實證分析［J］．國際商務，2009，(1)．

［5］ 李琳，朱金山，高潤霞．基于VAR模型的重慶市經濟增長與環境污染的關系研究［J］．西南大學學報(自然科學版)，2009，31(11)．

［6］ 呂?。虾Ｊ薪洕鲩L與環境污染——基于VAR模型的實證分析［J］．華東經濟管理，2010，24(8)．

［7］ 吳丹，吳仁海．不同地區經濟增長與環境污染關系的VAR模型分析——基于廣州、佛山、肇慶經濟圈的實證研究［J］．環境科學學報，2011，34(4)．

Abstract:Choosing from 1985－2009 in Zhejiang environmental indicators and economic growth indicators，thus establishing vector autoregressive(VAR)model，using impulse response function and forecast variance decomposition，the temporal dimension of interaction mechanism and dynamic correlation effects between economic growth and environmental pollution in Zhejiang province was analyzed．The results showed that economic growth is an important factor responsible for the change of the pollutant discharge in Zhejiang．And on the other hand，the discharge of industrial solid waste，industrial waste water and industrial waste gas also affect the growth of economy．The indicators of economic growth can interpret a large part of the emission of pollution indicators，while the pollution indicators can only interpret a small part of the indicators of economic growth．

Key words:economic growth;environmental pollution;VAR model

Relationship between Economic Growth and Environmental Pollution in Zhejiang An Empirical Analysis Based on VAR Model

DUAN Xian-ming，GUO Jia-dong
(Management School，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou，Zhejiang 310037，China)

F127;F205

A

1674－0297(2012)01－0052－04

2011－08－18

浙江省人文社科重點研究基地重大招標項目“資源、環境經濟模式的生態效率集成機制研究”(編號:RWSKZD01－2011ZB)成果。

段顯明(1964－)，男，江西都昌人，杭州電子科技大學產業組織與公共政策研究所所長，教授，博士，碩士生導師，主要從事環境經濟學、資源與環境管理研究。

(責任編輯:李曉梅)