工業廢水排放與經濟增長關系的實證分析

章恒全，韓若祎

（河海大學 商學院，南京 211100）

0 引言

改革開放以來，我國水環境污染與經濟發展的矛盾日益突出。其中，工業廢水排放作為工業用水的附屬消耗產品，是廢水排放的重要來源[1]。根據2016年發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》，積極倡導落實最嚴格的水資源管理制度，同時將大力推進污染物總量減排放在重要位置，全面實施工業污染源達標排放計劃，并推進水功能區分區管理。因此，減少工業廢水排放，實現經濟可持續發展，是節水型社會建設的客觀要求。目前，國內對于經濟增長和環境污染的研究主要基于面板數據，從理論和實證方面分析二者間環境庫茲涅茨曲線的存在性及適用性，并對現有理論假設進行擴展研究[2，3]。計量方法的不同導致所得出的結論具有一定差異性，考慮到面板數據計量模型在分析截面數據以及時間序列數據上的優勢[4]，本文基于八大經濟區域數據研究工業廢水排放與經濟增長之間的關系，具有重大的現實意義。

1 模型構建與數據說明

1.1 模型構建

本文基于我國31個省八大經濟區域1997—2015年相關數據，以工業廢水排放量和各省人均GDP為度量指標，運用一種非結構性方法來建立各變量間關系的VAR模型，研究我國各區域工業廢水排放與經濟增長之間的關系。本文結合我國實際情況，在具體考慮工業廢水排放與經濟增長的基礎上，建立面板VAR模型：

其中，Yit為i省（直轄市）t年的工業廢水排放與經濟增長構成的向量（以1997年為基準）；p為自回歸滯后階數；βj為各面板單位的協整系數矩陣；ait為各地區不同的固定效應；?it為隨機擾動項。

此外，本文將我國31個省按八大經濟區域的分類方式進行分別研究，在驗證變量序列平穩性后，通過協整分析和脈沖響應分析對我國各區域工業廢水排放與經濟增長之間的關系進行相關研究。脈沖響應和方差分解是VAR模型常用的分析方法，其中，脈沖響應函數描述一個內生變量對誤差的反應，VAR預測方差分解法則能夠給出隨機信息的相對重要性[5]。

脈沖響應函數的數學定義如式（2）所示：

式中，q為沖擊向量，qk為來自第k個分量的沖擊，Ⅱt-1是t-1時刻的信息集，即歷史運行軌跡，n為沖擊響應時期數。

方差分解討論的一般是正交化殘差對預測的均方差MSE影響的比率，對于將來s期的預測誤差表示為[6]：

其中 Yt+s|t=E(Yt+n|Ⅱt-1)，所以：

正交分解后可得出每個變量在沖擊中貢獻的百分比，需注意的是，有必要排除干擾?t存在同期相關的情況。本文構建VAR模型，擬運用脈沖響應函數和方差分解來分析中國各區域工業廢水排放與經濟增長之間的相互作用和影響情況。

1.2 數據說明

本文中數據時間跨度為1997—2015年，現對變量選取情況、數據樣本來源及處理進行相關說明。（1）本文采用工業廢水排放量和各區域人均GDP為度量指標，并且為了剔除物價波動的影響，選擇1997年為基期，將各地區人均GDP進行折算[7]；（2）鑒于研究數據的準確性和可獲得性，及1997年前重慶市廢水排放數據合并于四川省中，本文選取我國31個省份數據分析（不含港澳臺），各年工業廢水排放數據來源于《中國環境年鑒》；地區生產總值數據來源于中華人民共和國國家統計局、《中國統計年鑒》；（3）為消除異方差，本文各變量取對數化處理，按八大經濟區域的分類方式分別考察。

2 實證分析

2.1 面板單位根檢驗

面板單位根檢驗，是指將面板數據中的變量各橫截面序列作為一個整體進行單位根檢驗，它作為經濟實證研究的基礎，涉及到后續協整建模和誤差修正分析的過程[8]。

需要說明的是，面板數據有同質型和異質型之分，對于同質型面板數據來說，假定零假設及備擇假設相同；而對于異質型來說，其自回歸系數均不同。因此有兩類情況，一是假定所有面板單位包含相同單位根，典型檢驗如LLC檢驗 (2002)[9]、Breitung檢驗(2000)[10]、Hadri檢驗等；二是放寬條件，允許自回歸系數取值不同，如IPS檢驗(2003)[11]、ADF檢驗、PP-Fisher檢驗等。

綜合考慮后，本文在對變量工業廢水排放量（lnfs）和人均GDP（lngdp）序列采取面板單位根檢驗時，按上面兩類檢驗方式分別進行五項檢驗，得出：除了東北地區變量序列的水平值和一階差分值無法通過單位根檢驗，以及長江中游地區lngdp、lnfs序列原值通過單位根檢驗外，其余六大經濟區人均GDP和工業廢水排放量序列的水平值均無法拒絕單位根的原假設，即原值序列不平穩，檢驗無法通過。但在對相關數據進行一階差分處理后再次檢驗，剩余六大經濟區各變量序列均平穩，通過單位根檢驗。由于協整檢驗分析的前提要求變量同階單整，東北地區一階差分值不能滿足檢驗要求，因此予以剔除。

2.2 協整檢驗

本文對經濟區變量數據進行分析，首先建立lngdp對lnfs序列數據回歸模型，然后對各截面方程進行殘差單位根檢驗，根據若可以顯著拒絕“所有截面回歸方程的殘差序列都有單位根”的原假設，則證明面板數據序列工業廢水排放和經濟增長之間存在協整關系，分析發現，各截面殘差序列平穩，不含單位根，即工業廢水排放和經濟增長之間存在協整關系，由于步驟重復，這里不再贅述，由最后的檢驗結果可知，殘差序列平穩，檢驗值小于1%顯著性水平下臨界值，因此判斷被檢驗的六大經濟區的工業廢水排放和經濟增長之間具有長期的均衡關系，可以建立面板數據的誤差修正模型。本文VAR模型所有倒數根的模都小于1，即該模型穩定，可以進行脈沖響應分析。此外，經過各項判別標準相關參數計算，模型最優滯后階數確立為3階。

2.3 面板誤差修正模型

在協整檢驗通過后，依據面板誤差修正模型可以進一步探討工業廢水排放和經濟增長間的長期和短期動態關系（見表1）。

表1 面板誤差修正模型結果

由表1中VEC結果可見，北部沿海地區長期存在工業廢水排放到GDP的單向因果關系、短期存在工業廢水排放與GDP的雙向因果關系（時間調整期均為1年）；東部沿海地區長期存在GDP到工業廢水排放的單向因果關系、短期內存在GDP到工業廢水排放的單向因果關系（時間調整期為3年）；南部沿海地區和黃河中游地區長期存在GDP到工業廢水排放的單向因果關系、短期存在GDP到工業廢水排放的單向因果關系（時間調整期為1年）；西南地區長期存在GDP到工業廢水排放的單向因果關系、短期存在GDP與工業廢水排放的雙向因果關系（時間調整期均為1年）；大西北地區長期存在工業廢水排放到GDP的單向因果關系、短期內存在工業廢水排放到GDP的單向因果關系（時間調整期為2年）。此外，各經濟區工業廢水排放與經濟增長正負相關性見下頁表2。

2.4 脈沖響應和方差分解

本文根據面板VAR模型，分析變量變化之間的相互影響關系，通過脈沖響應分析，觀察變量對于沖擊的響應情況。首先，從北部沿海地區經濟增長對工業廢水排放一個單位沖擊的響應可知，LNGDP的當期反應值為負，然后逐步平穩下降，到第7期后處于穩定狀態，整個分析期內LNFS對LNGDP的總體影響為負值，即工業廢水排放的變動對區域經濟發展會產生負面效應，有一定抑制作用；從北部沿海地區工業廢水排放對經濟增長一個單位沖擊的響應可知，LNFS的當期反應值為正，在第2期達到最高值后下降，直至第7期為0，后下降至第9期達到穩定狀態，表明隨著區域經濟增長，工業廢水排放有減小的趨勢，但短期經濟增長會增加工業廢水排放量，這與前文協整分析及區域間比較分析的結果相吻合，同理可證其余地區結論基本與前文區域間分析相符。為了更加清楚地表明各區域經濟增長和工業廢水排放量的相互影響程度，進行預測方差分解，分解結果見表3。

表2 面板數據模型估計

表3 預測方差分解結果

不考慮自身貢獻率為前提，由表3數據易知，各經濟區域工業廢水排放量對人均GDP的貢獻率與人均GDP對工業廢水排放量的貢獻率都基本維持在0～30%之間，其中，工業廢水排放對經濟增長影響程度從大到小排列依次為大西北地區、北部沿海地區、東部沿海地區、南部沿海地區、黃河中游地區、西南地區；經濟增長對工業廢水排放影響程度從大到小排列依次為黃河中游地區、東部沿海地區、西南地區、南部沿海地區、北部沿海地區、大西北地區。

3 結論與建議

本文基于我國31個省八大經濟區域1997—2015年相關數據，以工業廢水排放量和各省人均GDP為度量指標，運用VAR模型研究了我國各區域工業廢水排放與經濟增長之間的關系，得到以下結論和建議：

（1）北部沿海地區、東部沿海地區、南部沿海地區、黃河中游地區、西南地區、大西北地區的工業廢水排放和經濟增長之間具有長期穩定的均衡關系。

（2）各大經濟區內經濟增長與工業廢水排放之間的相互影響存在較為明顯的區域異質性。其中，經濟發展最為發達的東部沿海地區與南部沿海地區經濟增長與工業廢水排放之間存在良性影響，隨著經濟的逐步發展，工業廢水排放呈現下降的趨勢，有必要持續增加廢水治理的投入，使工業廢水排放量嚴格控制在限制標準范圍內；北部沿海地區工業廢水排放量的增加能夠在一定程度上推動區域經濟發展，但長期來看這種影響會逐步減弱直至得到抑制；黃河中游地區作為鋼鐵工業和有色金屬工業基地，經濟增長帶來工業廢水排放量的增加，雖然這種影響也在緩慢減弱，但長期無法得到有效改善；西南地區是以旅游開發為重心的工業基地，人口流出性大，有效促進了工業廢水排放的下降，在工業節水方面具有很大的進步空間；大西北地區的工業廢水排放卻對經濟增長具有顯著推動作用，短期內通過廢水排放對經濟產生正向促進效果，非長遠之計，必須因水制宜，逐步減緩工業廢水排放，改善水環境污染問題。

（3）工業廢水排放對經濟增長的預測方差貢獻度比經濟增長對工業廢水排放的預測方差貢獻度要小，這與當前社會發展現狀相符合。因此，在考慮經濟增長的同時，也要重視水環境污染問題，減少并嚴格控制工業廢水排放，建立有效的水環境保護體系，開創雙贏局面。