煤炭生產與經濟增長和環境污染的關系研究：以山西省為例

齊曉燕，郭丕斌

（1.中北大學經濟管理學院，山西 太原030051；2.忻州師范學院經濟管理系，山西 忻州034000）

1 文獻回顧

對于煤炭生產與經濟增長的關系，國外學者主要研究能源消費或煤炭消費與經濟增長的關系。最早研究能源消費和經濟增長關系的是Kraft J和Kraft A（1978），他們對美國1947～1974年的相關數據進行研究，發現美國的國民生產總值對能源消費量存在單向的因果關系［1］。Li和Leung（2012）對中國的煤炭消費與經濟增長進行面板數據分析，發現在中國沿海地區和中部存在雙向的因果關系，而在西部存在從GDP到煤炭消費的單向因果關系［2］。Dagher和 Yacoubian（2012）對黎巴嫩1980～2009年的數據進行能源消費與經濟增長的研究，發現無論短期還是長期，能源消費都是經濟增長的限制因素，因此要制定有效的能源政策來促進經濟增長［3］。周琦、高寬（2011）對我國煤炭資源與經濟發展的關系進行研究，得出煤炭生產量和煤炭消費量與我國經濟增長存在正向關系，其中煤炭生產量每增加1%，國內生產總值就會增加1.79%［4］。孫承志、楊娟（2011）對內蒙古1988～2009年的煤炭生產、需求進行檢驗，結果發現內蒙古煤炭生產量與內蒙古生產總值、煤炭消費量之間存在協整關系，同時均存在雙向的因果關系［5］。謝和平、劉虹、吳剛（2012）對我國經濟對煤炭的依賴和煤炭對經濟的貢獻率進行了研究，得出我國煤炭生產和主要用煤行業對GDP總量的貢獻率為15%，對GDP增量的貢獻率為18%。并且在過去25年里我國經濟對煤炭的依賴度呈現“U”型過程，煤炭行業對經濟增長的貢獻比較明顯［6］。石詠梅（2012）對山西省1990～2008年的能源供需與GDP進行研究，得出能源生產與GDP存在長期協整關系，但不存在格蘭杰因果關系［7］。

對于煤炭生產與環境污染的關系，國內外學者研究主要集中在經濟增長與環境污染的關系。在國外，首次提出“環境庫茲涅茲曲線假說（EKC）”假設的是美國的Grossman和Krueger（1995），他們認為，即隨著人均GDP的增長，環境的污染程度會發生先惡化后改善的現象［8］。Ahmed和 Wei（2012）對巴基斯坦1971～2008年相關數據研究，表明經濟增長與二氧化碳存在長短期關系和倒“U”型的環境庫茨涅茲曲線［9］。Cherniwchan（2012）對157個國家1970～2000年的數據進行研究，發現工業產品每增加1%，硫排放增加11.8%［10］。在國內，宋濤、鄭挺國、佟連軍（2007）對我國1960～2000年的人均CO2和人均GDP的關聯性進行研究，發現二者長期內存在倒U型的環境庫茲涅茨曲線關系，并且短期內存在人均GDP對人均CO2排放量的單向因果關系［11］。張歌、周雯（2011）發現工業二氧化硫排放量和工業廢氣排放量與山西經濟增長有顯著的關聯性［12］。劉巧蓮（2011）對山西1989～2005年的經濟與環境數據進行研究，發現除煙塵排放量外，廢水、廢氣、二氧化硫和固體廢物排放量均與人均GDP有很強的相關性［13］。

上述研究成果表明，在煤炭生產與經濟增長的關系上，確實存在著影響關系，只是不同的國家或區域表現出不同的影響關系，有的表現為單向關系，有的表現為雙向關系。從經濟增長與環境污染的關系看，多數學者認為二者存在相關關系。本文認為，在文獻表明經濟增長拉動煤炭生產、經濟增長導致環境污染的前提下，煤炭生產對環境污染具有直接的影響的關系。然而，在目前的相關文獻中，發現很少有人直接研究煤炭生產與環境污染的關系，這正是本文的切入點。本文擬通過實證分析，揭示山西煤炭生產與山西經濟增長、與我國經濟增長以及與山西環境污染之間的數量關系，旨在了解山西煤炭生產與經濟增長和環境污染之間的確切影響關系，從而為政府決策提供參考。

2 實證分析

2.1 數據來源

本文的數據來源于各年的《中國統計年鑒》、《山西統計年鑒》和《環境統計年鑒》，選取的時間為1991～2011年，選取的指標主要有三類：第一類是煤炭生產量指標CP（單位：萬t），選取山西原煤產量表示。第二類是經濟增長指標，包括山西地區生產總值GRP（單位：億元）和我國國內生產總值GDP（單位：億元）。第三類是環境污染指標，包括廢氣FQ（單位：億標m3），選取山西工業廢氣排放量；廢水FS（單位：萬t），選取山西廢水排放總量表示；二氧化硫SO2（單位：萬t），選取山西二氧化硫排放總量表示；固體廢物GF（單位：萬t），選取山西工業固體廢物產生量表示。為了消除樣本數據的異方差性，本文對各原數據取對數，取對數后的變量分別記作 LCP、LGRP、LGDP、LFQ、LFS、LSO2、LGF。本文的檢驗和回歸過程借助計量經濟學軟件Eviews 6.0完成。

2.2 平穩性檢驗

平穩性檢驗，即單位根檢驗，是協整理論的前提和基礎，非平穩的時間序列可以通過差分轉化為平穩的時間序列，如果時間序列通過d次差分后為平穩序列，而d－1次差分不平穩，則稱該時間序列為d階單整序列，本文采用ADF方法來檢驗變量間的平穩性，檢驗結果如表1所示。

由表1可知，所有變量取對數后經過一階差分，均變為平穩序列，即在10%的顯著性水平下，煤炭生產DLCP、山西生產總值DLGRP、國內生產總值DLGDP、廢 氣 DLFQ、廢 水 DLFS、二 氧 化 硫DLSO2、固體廢棄物DLGF均為一階單整序列。

2.3 協整檢驗

協整檢驗常用的方法有E－G兩步檢驗法和基于回歸系數完全信息的Johansen協整檢驗。Johansen協整檢驗常用于檢驗多變量之間的協整關系，而檢驗兩變量之間的協整關系通常采用E－G兩步檢驗法。E－G兩步檢驗法要求為：首先，建立含有常數項的協整回歸方程。其次，對回歸方程的殘差項進行平穩性檢驗。如果殘差項為平穩的，則說明兩變量之間存在協整關系。本文研究山西煤炭生產與山西經濟增長、與我國經濟增長、與山西環境污染之間的關系，所以應采用E－G兩步檢驗法。本文的協整回歸方程結果如表2所示。

由表2可知，回歸方程1、2、3、6的R2都為0.7以上，說明回歸方程的擬合情況良好，可以運用回歸方程對山西煤炭生產與山西經濟增長、我國經濟增長、工業廢氣、工業固體廢物的關系進行預測。由方程4、5可知R2較低，說明山西煤炭生產與工業廢水、工業二氧化硫的線性關系不顯著。以下，我們對所有方程的殘差進行單位根檢驗，設殘差分別為Resid1、Resid2、Resid3、Resid4、Resid5、Resid6，對殘差的單位根檢驗結果如表3所示。

表1 ADF單位根檢驗結果

表2 協整回歸方程

表3 殘差單位根檢驗結果

由表3可知，在10%的顯著性水平下，殘差序列均為平穩的，即山西煤炭生產與山西經濟增長、我國經濟增長，與山西廢氣、廢水、二氧化硫及固體廢物之間存在協整關系，這說明山西煤炭生產與山西及我國經濟增長之間的發展是平衡的，存在著長期穩定的均衡關系，也說明山西煤炭生產與環境污染之間存在長期穩定的均衡關系，隨著煤炭生產的增加，環境受到持續的影響。

2.4 格蘭杰因果關系檢驗

格蘭杰因果關系檢驗反映變量之間的因果關系，如果非平穩的兩個變量之間是協整的，那么它們之間至少存在一個方向上的格蘭杰因果關系。張曉峒提出只有在平穩變量之間或存在協整關系的非平穩變量之間才能進行格蘭杰檢驗［14］。本文已經通過協整檢驗證明山西煤炭生產與山西經濟增長、我國經濟增長以及與山西環境污染之間存在長期協整關系，現在運用格蘭杰因果關系檢驗對其進行因果關系檢驗，滯后期是根據AIC準則和SC準則確定的，結果如表4所示。

由表4可知，在滯后2期時，原假設“LCP不是LGRP的Granger原因”和“LGRP不是LCP的Granger原因”拒絕犯第一類錯誤的最大概率分別是0.0263、0.0739，小于0.1，即在90%的水平下認為山西煤炭生產是山西經濟增長的Granger原因，山西經濟增長也是山西煤炭生產的Granger原因。也就是說在90%的水平下存在山西煤炭生產與山西經濟增長的雙向因果關系。同理可以得出在90%的水平下存在我國經濟增長對山西煤炭生產的單向因果關系；煤炭生產對山西廢氣、二氧化硫、固體廢物的單向因果關系；而煤炭生產與廢水的因果關系不顯著。

3 結論與討論

1）山西煤炭生產與經濟增長之間存在長期穩定的均衡關系。山西煤炭生產每增加1%，山西經濟大約增長2.15%，我國經濟大約增長1.93%。而且在煤炭生產與經濟增長的關系中，煤炭生產的系數均為正數，說明煤炭生產對經濟增長有正向的促進作用。因此，在沒有可行的替代能源的前提下，山西政府要慎用轉型政策以減少煤炭生產，因為那樣不僅影響山西經濟的發展，同時也會影響全國經濟的發展。

2）山西煤炭生產與環境污染之間存在長期穩定的均衡關系。山西煤炭生產每增加1%，將導致廢氣增加1.82%，廢水增加0.39%，二氧化硫增加0.31%，固體廢物增加1.35%。而且在煤炭生產與環境污染的關系中，煤炭生產的系數均為正數，說明隨著煤炭生產的增加，環境污染會越來越嚴重，煤炭生產的多少對廢氣的影響最大、依次為固體廢物、廢水，對二氧化硫影響最小。因此，政府要出臺政策支持清潔煤技術，以便減少污染物排放，顯著改善空氣質量。

3）從山西煤炭生產與經濟增長和環境污染的影響可以看出，山西煤炭生產對經濟的影響最小為2.15，而對環境污染的影響最大為1.82，可以看出煤炭生產對經濟增長的影響大于對環境污染的影響，但是二者差距不大。這說明當前對煤炭生產所造成的環境問題，無論是實施“先污染后治理”還是“邊污染邊治理”，均會收到一定的效果，但是長期來看，環境污染問題勢必制約煤炭的生產，從而阻礙經濟的發展。因此，我國急需要發展新能源或清潔煤技術，解決經濟增長與環境污染問題。

4）在煤炭生產與經濟增長的因果關系中，首先存在山西煤炭生產與山西經濟增長的雙向因果關系。這說明山西煤炭生產的增加將促進山西經濟的發展，而山西經濟增長拉動了山西煤炭的生產。其次，存在我國經濟增長對山西煤炭生產的單向因果關系。這可能是由于我國煤炭資源分布不均勻，而山西是我國煤炭資源的大省，拉動效應明顯。如2011年山西調給外省市的煤炭量為58427.82萬t，占山西省全年煤炭生產量的78.8%。而另一方面，全國經濟總量巨大，2012年GDP已經超過50萬億元人民幣，山西的煤炭增加值相對于此貢獻有限。因此，影響關系是單向的。

5）山西在煤炭生產與環境污染的因果關系中，存在煤炭生產到廢氣、二氧化硫、固體廢物的單向因果關系。這是因為在煤炭在生產和使用過程中會產生廢氣、二氧化硫等有害氣體和煤矸石、煤灰等固體廢物。另外，煤炭生產與廢水的因果關系不顯著。這可能是由于企業對礦井水的循環利用率提高，造成煤炭生產的多少與廢水的排放量關系不明顯。因此，政府應鼓勵企業大力發展清潔煤技術，以降低煤炭生產與利用對環境的影響。

［1］Kraft J，Kraft A.On the Relationship between Energy and GNP［J］.Journal of Energy and Development，1978（3）：401－403.

［2］Raymond Li，Guy C.K.Leung.Coal consumption and economic growth in China［J］.Energy Policy，2012（40）：438－443.

［3］Leila Dagher，Talar Yacoubian.The causal relationship between energy cosumption and economic growth in Lebanon［J］.Energy policy，2012（50）：795－801.

［4］周琦，高寬.探究煤炭資源與中國經濟發展的關系——基于計量經濟模型的分析［J］.價值工程，2011（9）：171－172.

［5］孫承志，楊娟.內蒙古煤炭生產與經濟增長的協整分析［J］.中國礦業，2011，20（4）：28－31.

［6］謝和平，劉虹，吳剛.經濟對煤炭的依賴與煤炭對經濟的貢獻分析［J］.中國礦業大學學報，2012（3）：1－6.

［7］石詠梅.山西省能源供需與GDP增長關系的實證分析［J］.甘肅聯合大學學報，2012（7）：33－35.

［8］Grossman G，Krueger A.Economic growth and the environment［J］.Quarterly Journal of Economics，1995（2）：353－378.

［9］Khalid Ahmed，Wei Long.Environmental Kuznets Curve and Pakistan：An Empirical Analysis［J］.Procedia Economics and Finance，2012（1）：4－13.

［10］Jevan Cherniwchan.Economic growth，industrialization，and the environment［J］.Resource and Energy Economics，2012（34）：442－467.

［11］宋濤，鄭挺國，佟連軍.環境污染與經濟增長之間關聯性的理論分析和計量檢驗［J］.地理科學，2007（4）：156－162.

［12］張歌，周雯.關于山西省經濟發展與環境污染的計量模型分析［J］.區域經濟，2011（12）：26－27.

［13］劉巧蓮.淺析山西的經濟增長與環境污染水平關系［J］.能源與節能，2011（7）：46－49.

［14］張曉峒.Eviews使用指南與案例［M］.北京：機械工業出版社，2007：225.