東北地區經濟增長與環境污染水平關系的計量模型分析

趙凱畢影

（西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100）

一、引言

隨著工業化進程的加快，在經濟快速發展的同時也產生一系列環境問題。發達國家多是先污染后治理，此發展模式會造成極大浪費和破壞。在中國經濟高速發展的今天，環境污染問題也不容忽視，溫室效應、酸雨、汽車尾氣、燃煤等污染事件不勝枚舉。有關經濟發展與環境污染之間的關系可以概括為環境庫茲涅茨曲線。縱觀現有研究，有的肯定其存在性，有的持否定態度，并由此提出“S”曲線、三次曲線等多種形式。因此，從實證研究視角分析經濟增長與環境污染間的關系，從而證實環境庫茲涅茨曲線的存在性具有重要的理論與現實意義。

很多學者根據環境庫茲涅茨曲線假說對我國不同區域經濟增長對環境質量的影響進行研究。在全國層面，張鵬等對中國工業三廢排放與經濟發展的關系進行了實證研究；彭水軍等運用1996—2002年我國省際面板數據分析后認為：環境庫茲涅茨倒U型曲線關系很大程度上取決于污染指標以及估計方法的選取。在省級層面，尚紅云選取單位GDP二氧化硫排放量、單位GDP煙塵排放量、單位GDP粉塵排放量及人均GDP構建三次多項式模型，分析遼寧省經濟增長與污染物排放之間的關系；陳延斌等選取工業廢水排放量、工業廢氣排放量、工業固體廢棄物產生量以及人均GDP等指標構建計量模型，研究遼寧省經濟增長與環境質量關系；李驥、秦江波等運用環境庫茲涅茨理論建立模型，對黑龍江省環境污染與經濟增長的關系進行研究。從現有研究可以看出，學者多從全國角度或以單省份為研究對象，從區域視角（尤其是從東北地區）針對經濟增長與環境污染之間的實證研究并不多見。

改革開放前，東北地區就是我國最為重要的工業基地。2003年國家實施東北老工業基地振興戰略以來，其經濟發展取得了可喜成績。然而該地區經濟的增長主要是依靠長期以來的高投入、高消耗、高排放的粗放型生產，經濟發展與環境污染的矛盾表現非常突出。基于此，本文選擇東北地區為研究區域，通過選取能夠衡量東北三省環境污染及經濟發展水平的指標，利用三省2001—2010年的數據探討其經濟增長與環境污染間的關系，驗證其是否符合環境庫茲涅茨曲線假說，并剖析其演變規律。

二、研究方法

庫茲涅茨曲線是由庫茲涅茨在20世紀50年代提出的假說。該假說認為，在經濟發展過程中，收入差距是一個先擴大后縮小的過程，即收入差距與人均收入之間存在著倒“U”型的關系。環境經濟學家觀察到，在經濟發展與環境污染之間也存在著類似現象。因此美國環境經濟學家Grossman和Krueger在90年代提出環境庫茲涅茨曲線（EKC）的概念，即國民經濟水平與環境污染狀況呈現倒“U”型關系。在經濟發展初期，環境質量處于較好水平，隨著經濟發展，整體環境質量惡化，當經濟達到某一較高水平時，環境質量惡化得到緩解，環境質量與經濟發展進入正相關階段。

經濟發展必然會產生廢棄物，環境污染問題便由此產生。從產業部門來看，總體來講，第一產業和第三產業產生的污染較小，第二產業（特別是工業部門）是環境污染的主要來源①嚴格地說，農業部門的面源污染也是構成環境污染的重要組成部分。但考慮到我國所處的工業化階段，面源污染并未引起足夠的重視。因此，此處主要考慮工業部門產生的污染。。而工業部門的污染主要來自于工業企業生產過程中排放的廢棄物，主要包括廢氣、廢水和固體廢棄物。需要指出的是，研究中不能單獨使用廢棄物排放總量指標，而應與經濟指標結合起來。本文在廣泛借鑒現有研究成果的基礎上，堅持數據的可得性、指標的可比性及重要性等原則，選取衡量經濟增長水平的指標為人均GDP（萬元），衡量環境質量的指標為人均工業廢水排放量（萬噸/萬人）、人均工業廢氣排放量（億標立方米/萬人）、人均工業固體廢棄物產生量（萬噸/萬人），以此來研究東北三省經濟發展與環境污染之間的關系。

由于各地區經濟發展階段和環境質量不同，學者研究時所用模型也不盡相同，常用的主要有線性函數、二次函數以及三次函數等。首先，根據環境庫茲涅茨曲線的形狀構建二次形式的Quadratic模型：

式（1）中，Y表示環境污染指數，X表示人均GDP，c是常數項，β1、β2是模型的回歸參數，ε為隨機誤差項。

同時，由于很多學者認為經濟發展與環境污染之間的關系往往呈波浪狀，因此本文在借鑒前人研究成果的基礎上構建Cubic模型：

式（2）中，Y表示環境污染指數，X表示人均GDP，c是常數項，β1、β2、β3是模型的回歸參數，ε為隨機誤差項。根據模型中回歸參數取值的不同，可以反映不同的環境質量狀況與經濟發展之間的關系，具體有以下幾種：

（1）β1≠0、β2=0、β3=0時，環境質量與經濟發展之間呈線性關系；

（2）當β1＞0、β2＜0、β3=0時，環境質量與經濟發展之間符合倒“U”型EKC；

（3）當β1＜0、β2＜0、β3=0時，環境質量與經濟發展之間呈倒“U”型曲線關系；

（4）β1、β2、β3均不為零時，環境質量與經濟發展之間呈三次曲線關系。

三、數據來源及其處理

（一）數據來源

本文數據均來源于《中國統計年鑒》（2002—2011）。其中遼寧、吉林和黑龍江的人均GDP、年末人口總數、工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量、工業固體廢棄物產生量等數據分別來自2002—2011年各省《統計年鑒》。考慮到人均GDP數據屬于價值量指標，需要進行指數修正，該修正指數統一采用《中國統計年鑒》中的國民生產總值修正指數。

（二）數據處理

根據研究需要，將所需數據做以下處理：

（1）由于原始數據中各地區人均GDP以當年價格計算，為消除其差異，使其具有可比性，此處以2001年的價格為100，首先將東北三省2001—2010年各年份GDP進行相加，然后運用國民生產總值修正指數進行調整，再除以各年份對應的東北三省總人口規模，得到東北三省2001—2010年的人均GDP。

（2）利用統計年鑒中東北各省2001—2010年的年末人口總數、工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量、工業固體廢棄物產生量數據，計算東北三省各年份的人均工業廢水排放量（萬噸/萬人）、人均工業廢氣排放量（億標立方米/萬人）、人均工業固體廢棄物產生量（萬噸/萬人）。

式中Ymi為i年東北三省m污染物的人均排放總量，Ymij為i年j省m污染物的人均排放量，Y'mij為i年j省m污染物的排放總量，Rij為i年j省年末人口總數。

（3）由于衡量環境污染的三大類指標的量綱不同，因此，對統計年鑒中東北各省2001—2010年的工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量、工業固體廢棄物產生量數據進行標準化處理。具體標準化處理的公式為：

Y'mi為標準化后的i年東北三省m污染物排放量。

（4）利用變異系數法確定各污染物所占的權重，進而計算環境污染綜合指數。

σm為m污染物的標準差，Em為m污染物的平均值，wm為m污染物所占的權重。

表示東北三省i年的環境污染綜合指數。

四、結果分析

（一）東北三省整體經濟增長與環境污染水平之間的關系

運用Eviews 6.0，采用最小二乘法，分別對東北三省環境污染指數與人均GDP之間進行式（1）和式（2）的計量經濟模型回歸，結果如表1所示。

表1 回歸結果

由表1可以看出，二次項的回歸結果效果更好。雖然其調整的R2低于式（2）的回歸結果，但一次項和二次項的系數分別在1%和5%的顯著性水平上達到統計顯著，且二次項的系數為-0.186513，小于0。這說明，如果把東北三省的三大污染類型綜合起來考慮，其環境污染與人均GDP之間的關系符合環境庫茲涅茨曲線。即東北三省國民經濟水平與環境污染狀況呈現倒“U”型關系，在經濟發展初期環境質量處于較好的水平；隨著經濟的發展，整體環境質量惡化；當經濟達到某一較高水平時，環境質量的惡化情況得到緩解，環境質量與經濟發展進入正相關階段。根據回歸結果可以得到，東北三省環境污染與人均GDP之間的拐點為當X=78696.9元/人·年，即從總體上而言，當東北三省人均GDP達到78696.9元/人·年時，環境污染程度達到最大值；當人均GDP超過78696.9元/人·年時，環境污染程度逐漸減弱。

（二）東北三省經濟增長與三大類型污染物水平之間的關系

運用Eviews 6.0，采用最小二乘法，分別對東北三省人均工業廢水排放量（Y1）、人均工業廢氣排放量（Y2）、人均工業固體廢棄物產生量（Y3）與人均GDP（X）之間進行計量經濟模型回歸，結果如下：

（1）東北三省人均工業廢水排放量（Y1）與人均GDP（X）之間的關系。通過采用式（1）和式（2）的計量經濟模型回歸，效果不理想。考慮到數據的特點，采用雙對數模型進行分析，經模型分析和取舍，相對最優結果如下：

調整 R2=0.724749，D.W.=1.955474，F 值=12.84872，P值=0.004540

由式（9）可以看出，東北三省人均工業廢水排放量（Y1）的對數與人均GDP（X）的對數呈現倒“U”型假說，而并非人均工業廢水排放量（Y1）與人均GDP（X）呈現倒“U”型假說。一次項LnX和二次項LnX2的系數均在10%的顯著性水平條件下顯著，且二次項LnX2的系數為-0.250054，小于0。根據式（9）可以得出，東北三省人均工業廢水排放量（Y1）與人均GDP（X）的拐點位于X=12464.24元/人·年。

（2）東北三省人均工業廢氣排放量（Y2）與人均GDP（X）之間的關系。通過采用式（1）和式（2）的計量經濟模型回歸，經模型分析和取舍，相對最優結果如下：

調整 R2=0.864632，D.W.=2.068877，F 值=29.74262，P值=0.000379

由式（10）可以看出，東北三省人均工業廢氣排放量（Y2）與人均GDP（X）呈現倒“U”型假說，符合環境庫茲涅茨曲線。一次項X和二次項X2的系數分別在1%和5%的顯著性水平條件下顯著，且二次項X2的系數為-0.00000000764，小于0。根據式（10）可以得出，東北三省人均工業廢氣排放量（Y2）與人均GDP（X）的拐點位于X=28926.7元/人·年。

（3）東北三省人均工業固體廢棄物產生量（Y3）與人均GDP（X）之間的關系。通過采用式（1）和式（2）的計量經濟模型回歸，經模型分析和取舍，相對最優結果如下：

調整R2=0.979000，D.W.=2.155998，F值=210.7827，P值=0.000001

由式（11）可以看出，東北三省人均工業固體廢棄物產生量（Y3）與人均GDP（X）呈現倒“U”型假說，符合環境庫茲涅茨曲線規律。一次項X和二次項X2的系數分別在1%和5%的顯著性水平條件下顯著，且二次項X2的系數為-0.00000000147，小于0。根據式（11）可以得出，東北三省人均工業固體廢棄物產生量（Y3）與人均GDP（X）的拐點位于X=42857.14元/人·年。

五、結論及建議

（一）結論

本文從區域經濟增長和環境污染的視角，利用東北三省（遼寧、吉林和黑龍江）2001—2010年間的GDP、工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量、工業固體廢棄物產生量等經濟指標，在對GDP進行指數調整的基礎上，從人均GDP和人均污染物排放量出發，首先計算了東北三省2001—2010年的綜合污染指數。其次，從總體上分析了東北三省環境污染和經濟增長之間的關系。再次，依據東北三省人均工業廢水排放量（Y1）、人均工業廢氣排放量（Y2）、人均工業固體廢棄物產生量（Y3）的數據，將其分別與人均GDP（X）之間進行計量經濟模型回歸。結果表明：（1）從總體上講，東北三省環境污染和經濟增長之間符合環境庫茲涅茨曲線規律，其拐點為人均GDP達到78696.9元/人·年。（2）東北三省人均工業廢水排放量（Y1）的對數與人均GDP（X）的對數呈現倒“U”型假說，其拐點為人均GDP達到12464.24元/人·年。（3）東北三省人均工業廢氣排放量（Y2）、人均工業固體廢棄物產生量（Y3）分別與人均GDP（X）呈現倒“U”型假說，符合環境庫茲涅茨曲線規律，其拐點分別為人均GDP達到28926.7元/人·年和42857.14元/人·年。2010年，東北三省平均人均GDP已經達到32829.04元/人（2001年不變價），可見，人均工業廢水排放量（Y1）和人均工業廢氣排放量（Y2）已經超過了拐點，而東北三省總體環境污染和人均工業固體廢棄物產生量（Y3）還沒有達到拐點。需要說明的是，本文所用數據非常有限，僅為10年數據，所得結論的可靠性有待進一步采用大樣本數據驗證。

（二）建議

為了促進東北地區經濟與環境的協調發展，建議如下：（1）調整并優化產業結構，大力發展第三產業和高新技術產業；同時，大力發展環保產業，積極推進產業結構向節能型發展。（2）引入市場機制，按照“污染者付費、利用者補償、開發者保護、破壞者恢復”的原則，開展排污權交易，使開發者與排污者成為環保主體，逐步建立并完善東北地區的環境資源配置體系。（3）政府通過制定并實施差別電價、差別水價、征收排污費等措施發揮宏觀調控作用，抑制高污染、落后行業的發展，促進經濟發展的同時達到保護環境目的，最終實現地區經濟與環境的和諧發展。（4）加大對環境保護及治理的投資力度，并將其視為一項長期工作來抓。根據發達國家經驗，在經濟高速發展時期，環保投入應占GDP的1%～1.5%才能有效控制污染，超過3%才能使環境質量明顯改善。（5）通過宣傳教育等手段，發動群眾參與環保，提高公眾環保意識。

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