內蒙古經濟發展與工業污染關系的動態分析

毛志勇，王巧英，郭文英

(內蒙古財經大學 統計與數學學院，內蒙古 呼和浩特 010070)

一、引言

內蒙古地區作為國家重要的戰略能源基地，到處涌動著工業化的熱潮，其依托豐富的煤炭資源，是典型的以煤為主的資源型地區。2011年，內蒙古工業總產值20472.95億元，重工業占全部工業總產值的比重達到70%。可以認為，內蒙古經濟的發展中第二產業的發展是以重工業為主導的，這就不可避免的會產生工業環境污染問題。如果沿用傳統的發展模式，我們將面臨越來越大的環境壓力，甚至環境污染將成為制約經濟發展的“瓶頸”。

環境是經濟發展的基礎，經濟發展對環境的變化起主導作用。環境對經濟的四個作用表現為:①消費品;②資源的供給者;③廢棄物容納場所;④區位空間。環境系統吸收經濟活動中所產生廢物的容量是有限的，即環境閾限，會限制經濟的發展。當排入環境中的廢物量大于環境的吸收量時，就會破壞環境吸納廢棄物的機能，環境退化就會出現，對經濟系統會產生直接的負面影響。由圖1顯示的工業廢水排放量(FS萬噸)、工業廢氣排放量(FQ億標立方米)和工業固體廢棄物排放量(FW萬噸)的趨勢圖可知:廢水排放量并沒有呈現顯著增加，基本維持在26000萬噸左右。廢氣和固廢排放量總體呈增加趨勢，廢氣排放量增加更明顯，廢氣排放量由1987年的2404.95標億立方米上升到2010年的27488.34標億立方米，年均增長率達到21.28%;固廢排放量由1987年的1635.00萬噸增加到2010年的16996.01萬噸，年均增長率為22.96%，二者呈現出繼續增長的態勢。可見，當前內蒙古面臨的關鍵問題就是走一條環境和經濟協調發展的新型工業化道路。因此，為了明確工業環境與經濟發展二者之間的關系，本文將建立工業三廢與經濟發展綜合指數的向量自回歸模型(VAR)，并基于此模型下分別進行脈沖響應函數分析和方差大小變動的分析，對內蒙古工業環境與經濟發展的關系進行動態研究。

圖1 工業三廢排放量的變化趨勢圖

二、研究理論與方法

(一)基本思路

關于工業環境污染方面，文中主要選取工業廢水排放量(萬噸)(Y1)、工業廢氣排放量(億標立方米)(Y2)和工業固體廢物產生量(萬噸)(Y3)這三個指標作為被解釋變量。而經濟發展方面，雖然反映經濟發展的指標很多，鑒于本文主要側重于經濟發展與工業環境污染關系的研究，所以篩選了與工業環境有關的方面進行考察，主要包括:人均GDP(元)(X1)、工業生產總值占GDP比重(%)(X2)、能源生產總量(萬噸標準煤)(X3)、城鄉收入差距(元)(X4)、進出口總額(萬美元)(X5)、實際利用外資額(萬美元)(X6)、居民消費(億元)(X7)、地方財政總收入(萬元)(X8)，具體方法是通過主成分分析法將這8項指標構造成經濟發展綜合指數。本文主要采用的實證分析方法是向量自回歸模型(VAR)，主要研究經濟發展與工業環境是否存在雙向影響機制。考慮到數據可能存在異方差的影響，文中將所有指標均轉化為對數形式。

(二)模型建立理論

VAR模型即向量自回歸模型由希姆斯(C.A.Smis)提出，在一個含有n個方程(被解釋變量)的VAR模型中，每個被解釋變量都對自身以及其它被解釋變量的若干期滯后值回歸，若令滯后階數為k，則VAR模型的一般形式可用下式表示:

其中，Zt表示由第t期觀測值構成的n維列向量，Ai為n*n系數矩陣，Vt是由隨機誤差項構成的n維列向量，其中隨機誤差項Vi(i=1，2，…n)為白噪音過程，且滿足 E(vitvjt(i，j=1，2，…，n，且 i≠j)。

對某變量全部滯后項系數的聯合檢驗能夠告訴我們該變量是否對被解釋變量有顯著的影響，但是不能告訴我們這種影響是正還是負，也不能告訴我們這種影響發生作用所需要的時間。為解決這一問題，經常應用的方法是測量脈沖響應。脈沖響應度量的是被解釋變量對單位沖擊的響應。

VAR用來估計聯合內生變量的動態關系，而不帶有任何事先約束條件。無約束VAR模型的應用之一是預測。由于在VAR模型中每個方程的右側都不含有當期變量，這種模型用于預測的優點是，不必對解釋變量在預測期內的取值做任何預測。并且由于模型不以嚴格的經濟理論為依據，在建模過程中，只需明確因變量與哪些變量有關，以及確定其滯后階數即可。

三、內蒙古經濟發展與工業環境關系的實證分析

(一)利用主成分分析法構造經濟發展綜合指數

對內蒙古經濟發展8項指標進行主成分分析的適用性檢驗，具體采用KMO檢驗和巴特萊特球型檢驗，檢驗得 KMO值為0.851，巴特萊特球型檢驗的p值為0。這表明:在5%的顯著性水平下，原數據適合進行主成分分析。再利用主成分分析法提取因子，得相關矩陣的特征值見表1。

由表1知，內蒙古經濟發展的8項指標提取了1個主成分，方差貢獻率已經達到了95.742%，即這個主成分所解釋的方差占總方差的95.742%，已保留了原數據中大多數指標的信息。

表2 內蒙古經濟發展各指標的因子載荷矩陣

由因子載荷矩陣的第i列的每個元素分別除以第i個特征根的平方根，就可以得到主成分分析的第i個主成分的系數，可得主成分函數式:

利用綜合主成分公式計算出經濟發展綜合指數LNX:X=0.95754prin1

運用GM(1，1)模型，對2005－2010年的內蒙古經濟發展綜合指數(LNX)進行2年的短期預測，得預測模型如下:

所有的 ek都小于 S0，故 P=1，C ＜0.35，后驗差檢驗通過，說明模型1有較好的預測效果。

表3 內蒙古經濟發展綜合指數及其預測值

由表3可以看出內蒙古經濟發展勢頭強勁，工業發展路徑呈重工業化，第二產業對經濟增長的貢獻最大，尤其是憑借豐富的煤炭、電力等資源優勢，過去內蒙古經濟增長方式是粗放型的，經濟高速增長是由資源的高消耗來支撐的，而資源的高消耗必然會帶來高排放與高污染的環境污染問題，如煤炭、化工、冶金、電力、硅鐵等產業的發展導致工業三廢的排放量持續增加，落后的生產工藝使得工業三廢的綜合利用率低下。因此，在節能減排、綠色低碳的新形勢下，研究內蒙古經濟發展狀況與工業環境關系對內蒙古轉變經濟發展方式具有一定的現實意義。

(二)VAR模型動態分析

1.ADF單位根檢驗

為了避免出現“偽回歸”，本文對內蒙古工業三廢和經濟發展綜合指數(LNX)進行單位根檢驗。單位根檢驗是為了檢驗時間序列是否為平穩過程，并推斷單整的階數，結果見表4:

表4 內蒙古環境污染與經濟發展指標的單位根檢驗

從表4看到，內蒙古工業三廢和經濟發展指標都是一階單整序列，滿足協整檢驗的條件。

2.協整關系檢驗

由表5可以看出，在5%的顯著性水平下，跡統計量70.5714大于臨界值47.8561，由此拒絕原假設，跡統計量17.961小于臨界值 29.7971，不拒絕“至多存在一個協整關系”的原假設，即序列至多存在一個協整關系。同理，根據最大特征值統計量檢驗方法也可得出相同結論。由S.Johansen做協整的假設檢驗知，可直接按原序列作VAR模型，但是ADF檢驗顯示序列是單整的，這可能是由某些設定誤差所致，而且用原數據做的脈沖響應圖不收斂，這說明用原數據建立的VAR模型不穩定，因此本文仍選擇用一階差分后數據建立VAR模型。

表5 工業廢氣排放與經濟發展指數的協整關系檢驗

3.VAR模型分析

VAR模型是把系統中每一個內生變量作為系統中所有內生變量的滯后值的函數來構造的，從而將單變量自回歸模型推廣到由多元時間序列變量組成的向量自回歸模型。

本文建立的VAR向量自回歸模型為工業三廢的排放量與經濟發展的雙變量系統，研究目的有兩點:一是基于脈沖響應函數分析方法考察經濟發展與環境污染之間的動態沖擊反應，分析二者之間長期存在的相互動態作用;二是運用方差分析技術來進一步考察經濟發展與環境污染在解釋對方差變動時的相對重要性。

本文利用1987—2010年期間內蒙古經濟發展與環境污染指標，對二者關系進行動態研究，將工業三廢排放量和經濟綜合發展指數(LNX)均取對數差分，所以系數代表了增長率。考慮到樣本數據容量將沖擊響應期設定為10期，根據AIC和SC最小原則及模型整體的最優性，VAR(P)模型的最優滯后期取2。

(1)VAR模型的建立

(2)模型的穩定性檢驗

由圖2可知:所有根都在單位圓內，且經過殘差檢驗，表明模型不存在自相關，因此認為該模型穩定。

圖2 內蒙古工業三廢排放量與經濟發展的VAR模型特征根檢驗圖

(3)VAR模型下的脈沖響應和方差分解分析

由于向量自回歸模型是一種非理論性模型，它無需對變量做任何先驗性約束，因此在分析向量自回歸模型時，往往不分析一個變量的變化對另一個變量的影響如何，而是進行脈沖響應函數分析和方差大小變動的分析。脈沖響應函數方法(impulse response function，IRF)是分析當一個誤差項發生變化，或者說模型受到某種沖擊時對系統的動態影響。

下面給各內生變量一個正的單位大小的沖擊，得到關于經濟增長率和工業三廢排放量增速的脈沖響應函數圖，其結果如圖3、4、5和圖6所示，其中橫軸表示沖擊作用的滯后期數(單位:年)，縱軸表示變化的大小。

圖3 經濟增長率對自身及工業三廢排放量增速的脈沖產生的響應函數圖

圖4 FS增速對自身、經濟增長率、FQ和FW的脈沖產生的響應函數圖

圖5 FQ增速對自身、經濟增長率、FS和FW增速和FQ的脈沖產生的響應函數圖

圖6 FW增速對自身、經濟增長率、FS增速的脈沖產生的響應函數圖

由圖3可看出:在當期只對來自自身的沖擊有0.14的響應，整體對來自FS和FQ增速的沖擊響應比較大，特別在第2到第4期對來自FS增速的正向沖擊的上升幅度尤為明顯，在第2期對來自FQ增速沖擊響應達到0.11，而且在響應期內始終為正向的影響關系，且持續性較強，表明內蒙古經濟的快速發展很大程度上是以工業廢水和廢氣的大量排放為代價，這也證實了內蒙古是能源產地，在資源開采過程產生大量廢氣的同時也帶來了水源的污染，對FW增速的沖擊累積響應為0.04，表明工業固廢的大量排放并沒有帶來經濟的較大的增長。

由圖4可知:在當期對自身的沖擊響應為0.13，對來自經濟增長率的沖擊響應為－0.04，后期受到一個標準差的沖擊幾乎都處于正負相間的波動狀態，累積響應均為正，但相比較對自身沖擊的累積響應最大達0.16。表明主要是工業的發展帶動工業廢水的大量排放，其次是受到FQ增速沖擊后的累積響應為0.07，表明工業廢氣的大量排放在一定程度上帶來工業廢水的排放量的增加。

由圖5可知:在前5期的沖擊響應明顯，后期變化微乎其微，對來自FS增速和自身的的沖擊累積響應最明顯，累計響應分別為0.24、0.17。表明隨著工業的發展，工業廢水的大量排放會更大程度上促進工業廢氣的排放量的增加，水污染與大氣污染有相互惡化效應;FQ增速受到FW增速沖擊后，在當期沒有響應，累計響應為0.04，表明工業固廢排放短期內對工業廢氣的排放影響較小，但是隨著時間的推移，工業固廢本身也會釋放大量的廢氣，從而帶來工業廢氣排放量的增加。

由圖6可知:在當期對自身及經濟增長率、FS增速和FQ增速沖擊FW增速分別有0.06、0.09、－0.05、0.07不同程度的響應，從第 6 期以后響應幾乎在零值附近，其中對來自FS增速和FQ增速的沖擊累積響應最明顯，累計響應分別為0.36、0.11，表明隨著工業廢水和工業廢氣的排放必然也會帶來工業固廢的大量排放，對此應關閉規模小、效益低的企業;FW增速對來自經濟增長率沖擊累積響應為0.09，而FS增速、FQ增速對受到經濟增長率的沖擊后累積響應分別為0.007、0.01，表明內蒙古經濟增長率對工業三廢排放量的加速惡化有較大影響，即經濟的快速發展促使工業三廢排放量持續快速的增加。

方差分析表明:工業三廢排放量增速對解釋經濟增長率的平均方差貢獻率為21.14%，其中隨著滯后期的增加，經濟增長的變動可以由其自身變動的大約54.02%來解釋，工業三廢增速的變動能分別解釋它的 18.39%、26.16%、1.43% 左右;經濟增長率、FQ增速和FW增速對解釋FS增速的平均方差貢獻率為16.62%，其中FS增速變動可以由其自身變化解釋大約72.19%，經濟增長率、FQ增速、FW增速的變動能分別解釋它的11.45%、14.82%、1.54%左右;經濟增長率、FS增速和FW增速對解釋FQ增速平均方差貢獻率為24.06%。其中FQ增速變動可以由其自身變化解釋大約53.53%，經濟增長率、FS增速、FW增速的變動能分別解釋它的4.99%、38.03%、3.45% 左右;經濟增長率、FS 增速和FQ增速對解釋FW增速平均方差貢獻率為21.71%。其中FW增速變動可以由其自身變化解釋大約11.53%，經濟增長率、FS增速、FQ增速的變動能分別解釋它的 9.25%、56.64%、22.58%左右。

4.VAR分析結論

由脈沖響應和方差分解分析得出:①內蒙古經濟增長率對工業三廢增速之間存在雙向正累積動態影響關系，其中FQ增速與經濟增長率之間互相的影響作用都相對較大，證實了內蒙古粗放式經濟增長方式造成經濟發展以廢氣大量排放為代價;經濟增長率和FW增速之間相互影響作用都比較小，但相對來說經濟增長率對FW增速的沖擊影響大，表明內蒙古目前以較大的工業固體廢物排放為代價換取較小的經濟增長;經濟增長率對來自FS增速沖擊的累計響應為0.27，而FS增速對經濟增長率沖擊的累積響應為0.006，表明內蒙古經濟的發展主要以工業廢水大量排放來推動發展。工業三廢排放量的增速對經濟增長率變動的平均方差貢獻率為21.14%，表明內蒙古經濟發展會繼續帶來工業環境污染的加速惡化。②FS與FQ增速和FW增速均存在正向響應，相對來說FS增速對FQ和FW增速影響大，水污染帶動工業廢氣和工業固廢的大量排放，因此水源的保護是根本，應制定高標準廢水排放指標來減少廢水的排放量。FQ增速與FW增速也存在正向累積響應，其中FQ增速對FW增速的累積響應是0.11，FW增速對FQ沖擊的累計響應為0.04，表明內蒙古工業發展帶來廢氣的排放，隨之也會產生工業固廢大量排放效應，所以還是要對大氣污染性企業進行嚴格監控，鼓勵環保設備的投資。經濟增長率、FQ和FW增速對FS增速的變動的貢獻率為16.62%，經濟增長率、FS和FW增速對FQ增速變動的貢獻度為24.06%，經濟增長率、FS和FQ增速對FW增速變動的貢獻度為21.71%，表明除了經濟的發展會帶來工業三廢的大量排放，三廢作為有機整體會互相影響從而產生連鎖效應帶來環境的極大破壞。③經濟增長率對自身的響應在當期出現較大響應，累積響應為0.21，表明內蒙古經濟的發展會帶動未來經濟更快的發展;工業三廢排放量增速對自身累計響應均為正，說明在現有結構下，工業的發展必然導致工業三廢更大規模的排放。

三、對策建議

(一)推進產業結構的優化升級，構建多元化發展的產業結構體系

從產業結構的角度看，內蒙古第二產業比重過大，其經濟發展對工業的依賴性較大，因此在以后的發展中，應提升第三產業比重，加快發展現代服務業。同時，還應注重第二產業尤其是工業的內部結構優化，推進產業向高端化、新型化、規模化發展。

內蒙古自治區“十二五”期間應重點加快資源型、非資源型和服務業三大產業體系建設，推進經濟結構調整，構建多元發展、多級支撐的現代產業體系。對于資源型產業，內蒙古應加快大型煤炭基地建設，提高產業集中度和現代化開采水平;同時，應加強大型風電、太陽能等清潔能源生產基地的建設。

(二)發展循環經濟，加強科技創新，推進能源結構多元化，有力控制三廢的排放量

由VAR動態分析的結論二、三可知，內蒙古工業三廢之間有不同程度的惡化效應，工業的發展也將導致工業三廢更大規模的排放。對此應大力發展循環經濟，推動循環型企業、園區和城市建設，強化節能、節水和資源的綜合利用。要加強科技創新，重視環保技術的研究開發與推廣應用，在資源節約、清潔生產、廢物利用和環境保護方面取得突破性進展，降低三廢排放量。鼓勵環保領域的投資，加快新能源和可再生能源的發展，擴大清潔能源在能源結構中的比重，盡快形成多元化的能源結構，從而促進經濟、資源和環境的協調發展。

(三)加大政府對環境監管和執行的力度，鼓勵與引導企業和公眾形成良好的環保行為

由VAR動態分析的結論可知，內蒙古經濟發展是以三廢的排放為代價的。由于政府監管是解決企業環境污染問題最有效的手段之一，為了轉變經濟發展模式，政府應加大監管力度，如采用排污收費、可交易污染許可證和標準控制等污染控制政策等手段堅決淘汰高能耗、高排放、高污染、低效益的落后產能，提高資源利用效率，降低廢物排放量，促進企業將環境成本內部化。同時，還應逐步推進環境信息公開制度的落實，提倡綠色消費方式和低碳的生活模式，將公眾納入環保體系中，強化公眾參與的作用。

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