環境污染治理投入與環境污染
——基于內生增長的理論與實證研究

賀 　 俊，　劉 啟 明,　唐 述 毅

(中國科學技術大學 管理學院， 安徽 合肥 230026)

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環境污染治理投入與環境污染
——基于內生增長的理論與實證研究

賀 俊，劉 啟 明,唐 述 毅

(中國科學技術大學 管理學院， 安徽 合肥 230026)

摘要：文章通過構建一個包含最終產品生產部門和人力資本開發部門的內生增長模型，發現在均衡經濟中存在最優的環境污染治理投入，以此通過實證來檢驗環境污染治理投入與環境污染之間的聯系。結果表明：(1)環境治理公共投入在國民生產總值中的占比與環境污染之間存在倒U形曲線；(2)我國環境治理投資在GDP中的比重超過1.8%時才能遏制環境污染加劇的情況。進一步，發現“分權通道”不利于環境污染治理投入發揮其治理環境污染的作用。

關鍵詞：環境污染治理投入；環境污染；內生增長；倒U形曲線；分權通道

一、引言

改革開放以來，中國經濟持續30多年的高速增長，被主流經濟學界譽為“中國奇跡”。與此同時，原有的高消耗、高投入、高污染的經濟發展模式所帶來的環境污染問題卻越來越嚴重。根據環保部最近公布的2014年《中國環境狀況公報》顯示,在采用空氣質量新標準的國內161個城市中，僅有16個城市空氣質量年均值達標。伴隨著多年的快速發展，霧霾、飲用水安全、土壤板結、重金屬污染等環境污染問題陸續出現在公眾視野。根據國際經驗，當治理環境污染的投資占GDP的比例達到1%～1.5%時，可以控制環境污染惡化的趨勢；當這個比例達到2%～3%時，環境質量可以有所改善[1]。而具體到中國這個世界上最大的發展中國家，合適的環境污染公共投入在國民產出中的比例是一個值得探討和解決的問題。

對此，國內外學者都做了許多相關的工作，Barro、Futagami, Morita和Shibata創造性地將政府支出內生化，為后續內生增長理論研究政府在經濟生活中的作用打下了基礎[2][3]；而后Greiner、Economides 和Philippopoulos在考慮公共投入的前提下，提出研究經濟增長與環境污染的內生增長模型框架[4][5]；Lopez、Galinato和 Islam不僅在理論框架下研究財政支出與環境污染的關系，而且用經驗數據進行了實證研究，提出了政府的財政支出結構傾向于公共產品的提供可以有效減少單位國民生產總值所產生的污染的觀點[6]。

國內對于政府財政支出與環境污染的研究也才剛剛起步。部分學者開始具體研究財政支出與環境污染的相互聯系，王亞菲發現環境污染與環境污染治理投資中的工業污染源治理投資、建設項目“三同時”環保投資之間存在雙向因果關系[7]；關海玲和張鵬使用1998～2009年的中國省際面板數據發現政府財政支出的上升能夠減少環境污染的排放[8]；盧洪友和田丹通過環境庫茨涅茲曲線方程考慮財政支出因素的影響，結合財政支出對收入的影響,發現財政支出對環境質量的直接效應并不顯著，但是財政支出在間接上可以通過影響經濟發展水平來抑制固體廢棄物的排放，但卻促進了二氧化硫的排放[9]；王藝明等以碳排放的視角，研究公共支出結構對環境污染的影響，發現提高非生產性公共支出比重或降低生產性公共品支出比重,會降低人均碳排放量[10]。

以上文獻為政府治理環境污染提供了一系列新的思路和建議。但是，這些工作沒有回答合適的政府環污染境治理投入規模的問題。本文試圖彌補以上文獻的不足。文章通過內生增長理論及2003～2013年中國31個省，市，自治區的面板數據實證來回答我國目前最優公共治污投入規模這一問題。

二、理論模型

本文在Gupta和Barman的研究基礎上[11]，參照Rebelo的設定[12]，在生產函數中納入人力資本，認為經濟體中存在產品生產部門和人力資本開發部門，并且這兩個部門的生產函數均滿足規模報酬不變[13]。

1.生產函數

假設物質資本K與人力資本H被配置于最終產品生產部門和人力資本開發部門，兩種資本用于最終產品生產部門的比重分別為v和u，用于人力資本開發部門的比重就是v’和u’。兩部門的生產函數均滿足柯布-道格拉斯(Cobb-Douglas)生產函數形式。

(1)

(2)

(3)

2.政府行為

本文假設政府的預算收支平衡，不存在外債等情況，τ為政府公共投入與產出的比例，T為環境治理公共投入在產出中的占比。本文認為產品生產部門的公共投入為：

G=(τ-T)Y

(4)

3.消費者行為

本文假設U為折現總效用；U(c)為福利的瞬時效用函數；C表示t期代表性家庭的消費；ρ表示時間偏好率，且為常數。無限生命的消費者極大化他們的終生效用，則有最大化效用函數為：

(5)

瞬時效用函數需要以固定不變的跨期替代彈性形式出現，即：

(6)

其中σ為相對風險厭惡系數。

代表性消費者的預算約束即為扣除公共投入的余額等于消費和積累，即：

(7)

4.環境質量

環境質量的變化受到污染和治理污染公共支出的雙重影響，本文認為環境污染是由產出引起的，產出越大，污染越大。同時本文也假定環境也具有一定的自我凈化的能力，治理污染的公共支出能夠改善環境質量，而污染降低環境質量，根據這些關系本文提出環境質量變動函數：

(8)

5.競爭均衡的求解

代表性消費者會在考慮上面的約束條件的情況下最大化他們的效用，這就是一個動態最優化的問題。具體的最優化增長問題如下所示：

由上式構建漢密爾頓函數，可得：

(9)

對(9)式求c的一階導數，可以得出：

(10)

由于穩態的條件下的經濟增長可以認為是每個生產要素都以相同的增長率進行增長，由此可以得出:

(11)

現在來分析在市場經濟下是否可以通過調整τ和T來得到最優的增長率。

由(10)，(11)式可得：

(12)

(13)

(14)

(15)

通過(12)～(15)式，我們可以得到

(16)

由等式(16)可知，在滿足gm>η以及0

由此可以看出，政府通過調整治污投入和非治污投入在總產出中的比重，來得到最優的環境質量改善速率和經濟增長率。通過(16)式可得出穩態增長率與其左邊的數值成正相關。由此通過對(16)式左邊的T，τ進行一階求導和二階求導可以發現治污公共投入占產出的最優比重為：

T*=β1+(1-β1)θ(1-α-B)

(17)

圖1　環境污染治理投入與環境質量改善率之間的關系

如圖1所示，由(17)式可以得知環境治理公共投入在產出中的最優占比均與公共投入在最終產品生產部門生產函數中的產出彈性正相關。公共投入在最終產品生產部門生產函數中的彈性越高，環境治理公共投入的最優占比越大。

此外，研究發現產出污染率β1與最優環境污染治理投入正相關，產出污染率越高，環境治理投入就越多。同時，擁擠效應θ與最優環境污染治理投入的關系與產出污染率β1相同。

基于上述模型中方程(17)的結果可以發現，環境治理公共投入的最優占比為內點解，為了進一步研究環境公共投入與環境污染的關系。本文假設：環境治理公共投入在GDP的比重與環境污染之間存在類似于U形曲線的聯系。

三、計量模型及變量說明

1.模型設定

理論研究中可以看出環境污染受擁擠效應，產出污染率等因素影響。根據本文的研究思路，并參考庫茨涅茲曲線的相關文獻，本文提出以下的計量模型：

模型(1)

模型(2)

模型(3)

模型(4)

模型(1)、(2)為基本模型分別考慮環境治理投入占比與環境污染之間的線性和U型曲線的關系。模型(3)，(4)為擴展模型，本文控制了一部分變量以準確地表達環境污染投入占比同環境污染之間的關系。其中C為一組控制變量，本文控制了產業結構(industry)，人口密度(pop)，城市化(city)這幾個變量。根據理論模型的結論以及考慮到數據之間可能存在異方差性，本文對因變量和自變量分別取對數后再進行回歸。

同時，為了考查分權通道能否改變環境污染治理投入對環境污染影響的程度和方向，本文參考張宏翔等的工作[16]，又提出以下計量模型:

模型(5)

模型(6)

模型(5)為基本模型，模型(6)為擴展模型。模型中加入環境污染治理投入與分權通道的交叉項，以考察分權通道是否會改變環境污染治理投入對環境污染影響的程度和方向。

2.變量的說明

由于本文為分析環境污染治理投入，分權通道與環境污染三者之間的關系，所以環境污染(pol)、分權通道(fd)、環境污染治理投入(tpi)為本文的核心變量。以下將分別對核心變量與控制變量進行說明。

環境污染變量(pol)為本文的核心被解釋變量。根據2013年的《中國環境狀況公報》，大氣污染成為我國環境保護的首要任務。由于廢氣種類繁多，其中SO2為空氣污染中最核心的污染指標物，考慮到數據的可獲得性以及參考相關文獻。本文用分地區i在t年的SO2排放量來作為衡量環境污染的指標，單位為萬噸。

環境污染治理投入(tpi)為分地區i在t年的環境污染治理公共投入與當地國民生產總值的比例，本文的衡量方法為tpiit=環境污染治理投資/GDP。

分權通道(fd)為衡量地區i在t年的財政分權。由于本文研究的是公共支出與環境污染的聯系，并且，參照相關文獻，本文的財政分權fdit=各省當年人均預算內本級財政支出 / (各省當年人均預算內本級財政支出+當年人均預算內中央本級財政支出)。

其它控制變量衡量方法如下：Cityit反映的是地區i在t年的城鎮化率，衡量方法為統計年鑒中分地區年末城鎮人口比重；Industryit為分地區i在t年的產業結構，衡量方法為分地區i在t年第二產業在當地國民生產總值中的比重；Popit分地區i在t年的人口密度，衡量方法為各地區年末人口數/面積；ε0為誤差項。

本文選取了2003～2013年31個省、市、自治區的數據，總共341個觀測值。原始數據均來自于2003～2013年的《中國統計年鑒》以及國家統計局專題數據。對于所有變量的描述性統計見表1。

圖2　2003～2013年環境污染投資占比

四、研究結果及分析

1.單位根檢驗

為了避免回歸分析中可能存在的偽回歸問題，本文首先對各變量進行單位根檢驗。本文綜合采用LLC、Fisher-ADF、Fisher-PP這3種檢驗方法來檢驗各變量的平穩性，通過觀察各方法統計值所對應的P值來判斷變量是否平穩。只有當這三種檢驗結果的P值都小于顯著性水平時，才認為拒絕原假設，即變量是平穩的；反之，變量是非平穩的。檢驗結果如表2所示。

表1　各變量描述性統計

表2　方程的單位根檢驗

注：***、**、*分別表示系數在1%、5%、10%的顯著性水平上顯著；括號內為相應的P值。

根據表2的單位根檢驗結果，部分變量在水平序列下接受原假設，即變量存在單位根。但是所有變量在一階差分在5%的水平上拒絕原假設，即所有的變量均為一階單整。變量之間可能存在協整關系。

2.協整檢驗

為了驗證各變量之間是否存在長期穩定的關系，本文對模型(1)～(6)進行Kao檢驗,檢驗結果見表3。

由檢驗結果可知，除模型(1)、(5)在5%水平上顯著，其余模型均在1%水平上顯著。可以認為所有模型的Kao檢驗均拒絕原假設，即均存在長期穩定的關系。

3.實證結果分析

在對面板數據進行回歸分析之前，應首先確定使用哪種面板數據模型。本文6個模型的Hausman檢驗的W值都顯著，因此可以拒絕原假設，采用固定效應模型；6組模型的LR檢驗均在1%的水平上拒絕原假設，即所引入的固定效應是合適的。具體實證分析結果見表3。

(1)核心變量估計結果

通過模型(1)、(3)可以看出環境污染治理投入與環境污染的回歸系數顯著為正，均為在考慮其他因素的情況下環境污染治理投入增加1個單位環境污染增加0.76個單位。這說明我國當前的環境污染治理投入不能夠遏制環境污染加重的趨勢。

模型(2)、(4)指出環境污染治理投入與環境污染之間存在著倒U形曲線。即在經濟運行中，一開始由于環境污染治理投入占比過低，環境污染治理投入對環境污染的改善不及當前經濟增長所帶來的環境污染排放的增加，可以看到環境治理投入與環境污染成正相關，即環境污染治理投入不能夠遏制環境污染。這種情況隨著環境污染投入的持續增加而發生改變，當環境污染治理投入對環境污染的治理量可以抵消由于經濟增長的造成的環境污染增加值時，環境污染治理投入與環境污染負相關。此時環境污染治理投入能夠遏制甚至抵消環境污染，改善環境質量。

表3　我國環境污染治理投入、分權通道與環境污染的實證檢驗結果

注：*、**、***分別表示在10%、5%、1%水平上顯著；括號內為t值；W為Hausman檢驗W值。

根據計算，發現模型(2)中環境污染治理投入與環境污染的門檻值為1.5%，模型(4)中的環境污染治理投入與環境污染的門檻值為1.8%。其中的變動可以從理論結果看出，控制變量中的人口密度(擁擠效應)、城鎮化、產業結構(環境產出率)導致門檻值的上升。現在我國環境污染治理投入達到1.8%時才能遏制目前環境污染不斷加重的情況。而根據圖2可以看出，我國近年來環境污染治理投入總體上在上升，但是環境污染治理投入占比最高為1.67%，仍未達到1.8%的門檻值。我國的環境污染治理投入還不能夠遏制環境污染日益加劇的趨勢。這與模型(1)(3)的結果剛好暗合。

模型(5)(6)通過觀察交叉項分權通道下回歸系數的大小和符號，可以發現環境治理投入與分權通道的交叉項系數為正，而環境污染治理投入的回歸系數與模型(1)(3)相比則反轉為負，說明我國目前的財政分權體制抵消甚至反轉了環境污染治理投入總體上對環境污染遏制作用。環境污染治理投入通過“分權通道”沒能減少環境污染,這與一直以來認為財政分權對環境污染有惡化作用的觀點相符合。自從“分稅制”改革以來，我國的財政支出分權向下傾斜而財政收入分權向上傾斜，地方政府的考核機制中沒有考慮到環境污染的重要性。這導致地方政府為了自身績效，過分追求GDP，以犧牲環境為代價，加之地方政府治理環境污染的效率不高，從而造成環境惡化。

(2)其他控制變量與環境污染的關系

通過模型(3)、(4)、(6)可以發現產業結構的回歸系數為正，說明第二產業在國民經濟中的占比越高，環境污染的強度越高。由于第二產業相對其他產業的產出污染率要高，所以第二產業比例越高，所需的環境污染治理投入也越高，這與理論結果相符合。同時城鎮化水平項的回歸系數為負，說明城鎮化水平越高的地區，政府越重視環境問題，政府可以對環境污染進行更加有效的管控。人口密度項的回歸系數為正，這說明擁擠效應會對環境污染有促進作用。人口密度越大，環境污染越嚴重，所需要的環境污染治理投入越高。

五、結論及建議

為了應對越來越嚴重的環境污染問題，環境治理公共投入與環境污染之間的關系成為了一個值得關注的問題。首先，本文通過擴展Gupta和Barman的研究，考慮人力資本的影響，構建了一個包含環境污染治理投入的內生增長模型，發現均衡情況下存在最優的環境污染治理投入比例；其次，本文通過省際面板數據，發現環境污染治理投入與環境污染之間存在倒U形曲線。環境污染投入在國民收入的比重達到1.8%時才能夠遏制住環境污染越來越嚴重的狀況；再次，研究通過環境污染治理投入與財政支出分權的交叉項，發現“分權通道”的存在不利于環境污染治理投入發揮其應有的作用；最后，本文發現控制變量中，產業結構、人口密度與環境污染正相關，城鎮化與環境污染負相關，這與理論結果不太一致但是與現實情況更為符合。

基于經驗研究的結論，本文提出以下建議：

第一，由于我國目前的環境污染投資在國民收入中的比例遠低于能夠遏制環境污染所需要的1.8%。為此，我國應盡快提高環境治理投資在國民收入中的比例，增加環境污染投資的規模。

第二，由于分權渠道不利于環境污染治理投入發揮其治理環境污染的效率。為此，首先，中央政府應該提高自身在經濟社會中的作用，加大中央財政在環境污染治理上的投入；其次，在對地方政府的考核機制中重視環境污染治理的作用，提升地方政府治理環境的積極性。

第三，研究表明，第二產業在國民收入的比重越高，環境污染越嚴重。政府應該鼓勵和扶持以小微企業為代表的創新型企業和服務業的發展。

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收稿日期：2015-10-22;修回日期：2015-12-17

基金項目：國家自然科學基金：“基于內生經濟增長理論的中國式財政分權效應研究”(71573240)

作者簡介：賀俊(1965-)，男，安徽淮南人，副教授，博士，主要從事內生經濟增長、宏觀經濟政策研究;劉啟明(1991-)，男，安徽六安人，中國科學技術大學管理學院碩士研究生，研究方向為公共政策管理、人口與環境政策研究，E-mail:lqm0821@mail.ustc.edu.cn；唐述毅(1962-)，男，安徽巢湖人，副教授，主要從事技術管理研究。

中圖分類號：F062.2

文獻標識碼：A

文章編號：1008-407X(2016)03-0012-07

Environmental Pollution Control Investment and Environmental Pollution——Theoretical and Empirical Research Based on Endogenous Growth

HE Jun,LIU Qiming,TANG Shuyi

( School of Management, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China )

Abstract：The article, by constructing an endogenous growth model in the final product production sector and human capital development sector, finds that there is an optimal scale of environmental pollution control investment in the economy. On this basis we analyze the relationship between environmental pollution control investment and environmental pollution through the empirical testing. The test result shows that (1) the inverted U-shaped curve exists between the ratio of public investment in environmental management in GDP and environmental pollution; (2) China can control the situation of the increasing environmental pollution when the proportion of investment in environmental governance GDP exceeds 1.8%. Further, we find that "decentralization channel" is not conducive to environmental pollution control investment to play its role in controlling environmental pollution.

Key words：environmental pollution control investment; environmental pollution; endogenous growth; inverted U-shaped curve; decentralized channel