中國工業廢水排放強度地區間差異的影響因素研究

陳傳龍， 李偉舵， 高超

(1. 中共中央黨校 研究生院， 北京 100000； 2. 中共湖南省委黨校，湖南 長沙 410006； 3. 湖南大學 金融與統計學院， 湖南 長沙 410082)

近年來，我國政府陸續推出《水污染防治計劃》(2015)、《“十三五”節能減排綜合工作方案》(2016)、《關于構建現代環境治理體系的指導意見》(2020)等多部政策法規，對工業源污染的治理提出明確要求，以此作為提升現代環境治理能力的重要舉措。工業廢水排放強度，即單位產值內工業廢水的排放量，被廣泛應用于衡量工業廢水排放帶來的環境成本。降低工業廢水排放強度，是實現工業源污染治理的有效途徑。目前，中國整體的工業廢水排放強度呈現不斷降低的趨勢，但區域之間的工業廢水排放強度一直存在差異。其中，西北地區、中部地區及南部沿海等地區的工業廢水排放強度較高，京津地區及東部沿海等地區工業廢水排放強度較低。為此，各省市也積極采取了各種減排措施。如北京、天津等地區實施了水環境區域補償辦法；湖南、山西等地區分別在有色金屬行業、焦化行業等本省特色行業推行排污許可證試點工作。因此，在各地區經濟發展不平衡、工業體系存在差異、工業廢水排放強度不同的背景下，為了進一步發現各地區的減排潛力，有必要對工業廢水排放強度地區間差異的影響因素進行研究。

目前，已有大量學者針對工業廢水污染物排放進行了相關研究。在工業廢水污染物排放總量方面主要聚焦于使用不同方法論證其與經濟發展的關系，如驗證環境庫茲涅茨曲線(朱平輝等，2010；臧傳琴和呂杰，2016)[1-2]，使用脫鉤模型分析工業廢水排放量與經濟增長的脫鉤狀態和因素(章恒全等，2019)[3]，利用非線性MS-VAR模型考察工業廢水排放量與經濟增長的長期關系(隋建利等，2018)[4]等。同時，在外貿與FDI(余官勝，2011)[5]、經濟結構(李名升等，2014)[6]、環境規制(惠煒和趙國慶，2017)[7]、排污權與稅費(易愛軍等，2016；盧洪友等，2018)[8-9]等方面與工業廢水排放的關系也有研究。另一方面，圍繞工業廢水排放總量的時空變化，一些文獻分析了其變化的驅動因素，主要的研究方法包括計量方法(胡志強等，2016；莊汝龍等，2018)[10-11]、指數分解分析方法(Chen，et al，2016；Jia，et al，2017)[12-13]以及投入產出方法(朱啟榮和袁其剛，2014；Incera，et al，2017；朱啟榮等，2018)[14-16]等。以上文獻主要關注工業廢水排放的總量指標，但總量指標相對單一，不能綜合反映經濟與環境之間的關系。

工業廢水排放強度作為衡量經濟環境質量的重要指標，日漸受到政府的重視，學者們也進行了相關研究。一是使用多元回歸模型(陸銘和馮皓，2014；王艷華等，2019)[17-18]、固定效應門限回歸模型(吳文潔等，2017)[19]等方法分析經濟活動的空間集聚與工業廢水排放強度的關系。二是采用均方差賦權法(蘇丹等，2010)[20]、多元回歸模型(肖智和侯雙，2013；王菲等，2014)[21-22]和空間收斂模型(劉亦文等，2016)[23]對工業廢水排放強度的時空特征或影響因素進行了研究。這些文獻多使用計量方法，不能像投入產出方法那樣能夠區分中間需求和最終需求做更細致的分析。也有學者基于投入產出法測算了工業廢水排放強度(朱啟榮等，2018)[24]，但沒有進一步研究在特定時間下的工業廢水排放強度區域差異的影響因素。在對在能源與環境等領域相關文獻的梳理中，已經發現有一些學者使用結構分解方法對地區間強度指標差異的影響因素進行研究。如Alcantara and Duarte(2004)研究了歐盟各國與歐盟國家平均能源強度差異的影響因素[25]。段玉婉和楊翠紅(2017)則分析了中日兩國能耗強度、CO2排放強度、生產投入結構和最終需求的差異對兩國能耗和CO2排放差距的貢獻[26]。與本文密切相關的研究方法是Su and Ang(2016)提出的完善的乘性空間結構分解分析方法，此方法能夠克服由于基準區域選擇帶來的分解任意性，并且能夠通過循環測試[27]。

綜上所述，尚未有文獻對中國31個省份間工業廢水排放強度差異的影響因素進行深入研究。本文主要貢獻有：(1)基于乘性空間結構分解分析技術，探討了技術水平、最終需求結構等因素對中國地區間工業廢水排放強度差異的影響。(2)分別從省份和部門兩個層面出發，對其主要影響因素情況進行了總結分析。

一、模型與數據說明

(一)模型構建

根據構建的單區域競爭型(進口)環境-投入產出表，第n個地區的工業廢水排放強度可以表示為：

(1)

(2)

其中，Hn=Kn×Ln表示為完全增加值系數矩陣(m×m)；wj表示第j個工業部門增加值與總工業增加值的比重；rj是第j個工業部門廢水排放強度；s表示工業部門的個數。

對于中國31個省份，可以構造組平均地區μ的環境-經濟投入產出模型(Su and Ang，2016)[27]，具體表達如下：

(3)

借鑒利用Su and Ang(2016)方法[27]，對地區n與構建的組平均地區μ排放強度的比率(B)進行空間結構分解，即：

(4)

其中，借鑒Su and Ang(2017)所用的乘性D & L方法與乘性LMDI方法[28]，對兩個地區的權重和部門廢水排放強度可進一步分解：

=Bj，fv×Bj，hd×Bj，ys×Bj，iv

(5)

(6)

將式子(5)和(6)代入到式子(4)可得到地區間工業廢水排放強度的完全分解。其中，L(a，b)=(a-b)/(lna-lnb)為對數平均函數，得到技術效應(Bfv)、Leontief結構效應(Bhd)、最終需求結構效應(Bys)和產業結構效應(Biv)，可表示為：

=Bfv×Bhd×Bys×Biv

(7)

由式子(8)可以得到地區與各工業部門廢水排放強度的關系，表示為：

(8)

技術效應反映了各地區各工業部門直接廢水排放系數差異對地區間工業廢水排放強度差異的影響。Leontief結構效應反映了地區間中間投入結構變化的影響；最終需求結構效應反映了各地區的最終需求中部門結構差異的影響；產業結構效應反映了地區間工業部門產業結構變化的影響。

(二)數據說明

本研究采用的數據主要包括兩個部分：中國31個省份單區域投入產出表和中國各省工業分部門的廢水排放量。2012年中國31個省份的單區域投入產出表由中國科學院科技政策與管理科學研究所編制而成的，31個省份包含了中國大陸31個主要省、直轄市和自治區，不包括香港、澳門和臺灣。同時，部門也進行了相應調整(1)調整后的工業部門共26個，分別為：煤炭采選產品、石油和天然氣開采產品、金屬礦采選產品、非金屬礦和其他礦采選產品、食品和煙草、紡織品、紡織服裝鞋帽皮革羽絨及其制品、木材加工品和家具、造紙印刷和文教體育用品、石油煉焦產品和核燃料加工品、化學產品、非金屬礦物制品、金屬冶煉和壓延加工品金屬制品、通用設備、專用設備、交通運輸設備、電氣機械和器材、通信設備計算機和其他電子設備、儀器儀表、其他制造產品、廢品廢料、金屬制品、機械和設備修理服務、電力熱力的生產和供應、燃氣生產和供應、水的生產和供應。。對于中國各省工業分部門的廢水排放量，本文主要采用以下方法和步驟進行估計：

首先，從2013年《中國統計年鑒》得到2012年各省工業廢水排放總量。從2013年各省的《統計年鑒》中得到2012年浙江、江蘇、河南、廣西、黑龍江、寧夏和重慶共7個省的重點調查企業工業分部門廢水排放量，結合這些省份分部門重點調查企業和規模以上企業數目，得出規模以上企業工業分部門廢水排放量(朱啟榮等，2018)[24]，并按照7省工業廢水排放總量對其進行同比例調整。其次，獲取內蒙古、四川、安徽、山西、湖南、甘肅和福建的其他年份重點調查企業或規模以上企業工業分部門廢水排放量和產值，按照按照廢水排放系數與往年相似原則并同時進行總量同比例調整。同時，獲取2013年《中國統計年鑒》《中國環境統計年鑒》相關數據，同樣得到2012年全國工業分部門廢水量。

在這里，由上述過程結合2012年中國省際間投入產出表的產值得到調整后的14個省份的工業分部門廢水排放系數。進一步，采用張亞雄等(2012)[29]21的區域劃分標準(2)本文根據張亞雄等(2012)采用的劃分標準，將中國31省份劃分為八大地區。東北地區：黑龍江、吉林、遼寧；京津地區：北京、天津；北部沿海：河北、山東；東部沿海：上海、江蘇、浙江；南部沿海：福建、廣東、海南；中部地區：山西、河南、安徽、湖北、湖南、江西；西北地區：內蒙古、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆；西南地區：四川、重慶、廣西、云南、貴州、西藏。和地區內的工業分部門廢水排放系數相似原則，即利用區域內省份的平均廢水排放系數估算區域內數據缺失省份的工業分部門廢水排放量。若區域內省份皆缺失則使用全國工業廢水排放系數。同樣，對上述得到的17個省份的工業分部門廢水排放量根據總量進行同比例調整。最后，使用RAS比例調平法對31個省份的工業分部門廢水排放量進行調整，使得工業分部門廢水排放量加和與分地區工業廢水排放量加和相等，于是最終得到31個省份的工業分部門廢水排放量(石敏俊等，2017)[30]。另外，由于個別省份的單區域投入產出表的某些部門的總產出、增加值、最終需求為0，為了便于分解，本文采用Ang Beng Wah et al.(1998)的做法[31]，均將其賦值為極小值。

二、中國工業廢水排放強度地區間差異的影響因素分析

(一)基于省份層面的影響因素分析

如圖1所示，在總效應中，京津地區、除黑龍江以外的東北地區、部分東部沿海及北部沿海等地區的工業廢水排放強度小于全國平均工業廢水排放強度；大部分中部地區和大部分西北地區、部分西南地區和除廣東以外的南部沿海地區工業廢水排放強度高于全國平均，表明這些地區的工業部門在單位產值內排放了更多的廢水，帶來的環境成本要大于全國平均。

由式子(7)計算的結果顯示，技術效應是影響中國工業廢水排放強度地區間差異的主要因素。在京津地區、東部沿海、廣東等地區，技術效應使得這些地區的工業廢水排放強度低于全國平均。其中，技術效應對北京和天津的工業廢水排放強度起到了抑制作用，其效應值分別為0.383 2、0.483 6，意味著在其他影響因素保持不變的情況下，京津地區的技術優勢使得他們工業廢水排放強度與全國平均相比分別低了61.68%、51.64%。技術效應對上海、內蒙古的工業廢水排放強度也起到抑制作用，使得他們的工業廢水排放強度與全國平均相比均低了20%以上，山東、四川、重慶和廣東則低了15%以上；對于東北地區、中部地區、除內蒙古以外的西北地區和部分西南地區，技術效應使得這些地區的工業廢水排放強度高于全國平均。其中，寧夏的技術效應值大于7，黑龍江、海南、寧夏、新疆、青海、山西和廣西的技術效應值均大于2，表明這些地區的工業節水技術和工業管理能力較低，導致這些地區的工業廢水排放強度遠大于全國平均，引進和創新工業生產清潔技術成為這些地區的重要選擇。

最終需求結構效應是引起各省份工業廢水排放強度與組平均差異的次要因素。在東北地區、京津地區、西北地區、西南地區、大部分中部地區等，最終需求結構效應使得這些地區的工業廢水排放強度低于全國平均。其中，該效應使得北京、西藏和新疆的工業廢水排放強度與全國平均相比低了60%以上。在東部沿海、除海南外的南部沿海、山東等地區，最終需求結構效應促進這些地區的工業廢水排放強度高于全國平均。除浙江外，該效應促進這些地區的工業廢水排放強度高于全國平均，這也說明這些地區的最終需求結構與其他地區相比不利于工業廢水排放強度的降低。

注：西藏地區的產業結構效應為8.52。圖1 2012年各省工業廢水排放強度與組平均差異的各影響因素

Leontief結構效應和產業結構效應在引起地區間工業廢水排放強度差異的作用較弱，其對大部分省份的工業廢水排放強度與全國平均差異的作用變化在15%以內。如在北部沿海、天津、浙江、河南、安徽等地區，在保持其他影響因素不變的情況下，Leontief結構效應使得這些地區的工業廢水排放強度低于全國平均在5%以內；在吉林、遼寧、江蘇、內蒙古等地區，該效應促進這些地區的工業廢水排放強度高于全國平均也不及5%。產業結構效應使得北部沿海、江蘇、浙江、廣東和天津等地區的工業廢水排放強度，與全國平均相比低了不到10%，促使福建、青海、湖南等地區的工業廢水排放強度高于全國平均也不及10%。不同的是，在新疆、寧夏和西藏地區，Leontief結構效應使得他們的工業廢水排放強度低于全國平均40%以上，說明這些地區的中間投入品在分工網絡中承擔了較清潔的的分工任務，使得工業生產排放了較少的廢水。產業結構效應使得北京、海南和西藏的工業廢水排放強度遠高于全國平均，西藏的產業結構效應值更是達到了8.52，這也表明這三個地區的產業結構不利于工業廢水排放強度的降低。

(二)基于部門層面的影響因素分析

根據測算，造紙印刷和文教體育用品等四個部門對中國工業廢水排放總量強度貢獻率超過60%。使用式子(8)可以得到地區間部門廢水排放強度差異的主要因素，分析這些部門將會給出工業廢水排放強度地區間差異的一個在部門層面的解釋。

1.造紙印刷和文教體育用品部門

最終需求結構效應和技術效應是影響地區間該部門廢水排放強度差異的主要因素。圖2所示，對于絕大數省份而言，最終需求結構效應使得這些地區的該部門廢水排放強度低于對應部門平均，進而使得這些地區的工業廢水排放強度低于全國平均。其中，最終需求結構效應對西北地區和東北地區的該部門廢水排放強度起到了抑制作用，與對應部門平均相比低了10%～40%，山西、西藏則低了30%以上，表明這些地區的最終需求結構有利于該部門在單位產值內排放更少的廢水，這對其工業廢水排放強度低于全國平均提供了一個解釋。同時，在西北地區和東北地區，技術效應卻使得這些地區的該部門廢水排放強度高于對應部門平均。尤其在寧夏的該部門，技術效應值達到了3.82。這也表明西北地區的最終需求結構雖然有利于降低廢水排放強度，但該部門的清潔技術和管理水平不高。在南部沿海，該部門技術效應值則較低，使得這些地區的該部門與對應部門平均相比在單位經濟內排放了更少的廢水。

圖2 造紙印刷和文教體育用品部門廢水排放強度地區間差異的分解結果

2.化學產品部門

技術效應是引起地區間該部門的廢水排放強度與對應部門平均差異的主要因素。如圖3所示，在南部沿海、中部地區、除內蒙古以外的西北地區及部分西南地區，技術效應使得該部門廢水排放強度高于對應部門平均，進而使得這些地區的工業廢水排放強度大于全國平均。其中，寧夏、海南的該部門技術效應值較高，使得該部門的廢水排放強度大于對應部門平均，在30%以上，說明這些地區該部門的技術水平有待提高。對京津地區、東部沿海、大部分東北地區和部分西南地區，技術效應使得這些地區的該部門廢水排放強度低于對應部門平均。其中，技術效應使得京津地區的該部門廢水排放強度低于對應部門平均，在15%以上。值得注意的是，產業結構效應使得西藏、海南的的該部門廢水排放強度高于對應部門平均，在30%以上，可以發現這些地區的該部門增加值占比較低，但卻帶來了更多的廢水排放。

3.食品和煙草部門

技術效應是影響該部門廢水排放強度在地區間差異的主要因素，其次是最終需求結構效應。如圖4所示，在京津地區、東部沿海、大部分東北地區等，技術效應使得該部門廢水排放強度低于對應部門平均。其中，在北京、天津、上海、湖南和重慶的該部門中，技術效應值較小，意味著在其他影響因素保持不變的情況下，他們的技術優勢使得這些地區的該部門廢水排放強度低于對應部門平均，在10%左右。而在南部沿海、大部分中部地區和西北地區等，技術效應卻使得該部門廢水排放強度高于對應部門平均。其中，廣西的該部門技術效應值最大，為1.30，表明這些省份的該部門的清潔生產工藝水平有待提高。在大部分省份中，最終需求結構效應使得該部門的廢水排放強度要低于對應部門平均，在京津地區、東部沿海、南部沿海和西北地區中的作用較為明顯。在其他省份的該部門中，最終需求結構效應起到了促進作用，使得該部門的廢水排放強度高于對應部門平均，在4%～10%之間，如東北地區、山東、云南等，表明這些省份對該部門的最終需求結構有待優化。

4.紡織品部門

最終需求結構效應是影響該部門在地區間差異的主要因素，其次是技術效應。如圖5所示，除北部沿海、大部分東部沿海、福建和河南外，在剩余地區中，最終需求結構效應使得該部門的廢水排放強度低于對應部門平均。在北京、天津、海南、山西、云南、貴州和西藏地區，最終需求結構效應皆使得這些地區的該部門廢水排放強度低于對應部門平均，在10%～20%之間。而在浙江，最終需求結構效應的促進作用遠高于其他地區，使得該部門的廢水排放強度高于對應部門平均達到了27.70%，表明浙江對紡織品的需求結構不利于該部門廢水排放強度的降低。技術效應促使河北、江蘇、浙江、福建、海南、湖南和廣西的該部門廢水排放強度高于對應部門平均。其中，在河北和浙江，技術效應的促進作用大于5%，表明了這些地區的紡織品清潔工藝技術水平使得該部門在單位產值內排放了更多的廢水。北京和西藏的產業結構效應值也較大，皆使得該部門的廢水排放強度高于對應部門平均，在20%左右，可以發現這些地區紡織品增加值占本地區GDP比例要遠低于全國平均，這也一定程度解釋了前述中這兩個地區的產業結構效應值較大的原因。

圖3 化學產品部門廢水排放強度地區間差異的分解結果

圖4 食品和煙草部門廢水排放強度地區間差異的分解結果

圖5 紡織品部門廢水排放強度地區間差異的分解結果

三、結論和政策建議

本文分別在省份和部門層面考察了地區間工業廢水排放強度差異的情況，主要結論有：

第一，京津地區、除黑龍江以外的東北地區、部分東部沿海及北部沿海等地區工業廢水排放強度小于全國平均；大部分中部地區和大部分西北地區、部分西南地區和除廣東以外的南部沿海地區工業廢水排放強度高于全國平均。技術效應是影響中國工業廢水排放強度地區間差異的主要因素，其次是最終需求結構效應。

第二，在化學產品、食品和煙草部門，技術效應是影響地區間該部門廢水排放強度差異的主要因素。在造紙印刷和文教體育用品部門是最終需求結構效應和技術效應；在紡織品部門則是最終需求結構效應。

由以上結論，提出以下政策建議：

第一，制定針對性的減排政策，完善考核機制。各省份要根據各省的實際情況制定出科學、合理、有效的減排措施，京津地區、東部沿海等經濟發達地區要側重制發揮市場機制的作用，完善排污稅征收和推動排污權交易；中部地區要對排污量進行嚴格控制，健全排污許可證、“紅黃牌”警示等制度，加強監管；對西部地區等經濟欠發達地區要制定合理的扶持政策，同時東部地區在技術、管理等方面對西部地區進行大力援助。

第二，提高清潔技術水平，降低工業廢水排放強度。一方面，針對造紙印刷和文體用品部門、食品和煙草部門、化學產品等部門工業廢水排放強度較高的問題，各地區要加大創新投入，改進生產工藝和生產流程。同時加強相關的技術和管理人才培養，尤其是東部沿海、南部沿海和京津地區要承擔起更大的責任，利用自身的資金、人才優勢積極研發新的清潔生產技術。

第三，調整產業結構，優化產業布局。首先，針對不同地區的不同產業特點，優化中間投入品的結構，如注意對京津地區的化學產品部門、云南和貴州的食品和煙草部門的調整優化。其次，要實現產業結構升級以不斷優化產業布局，東部沿海等經濟發達地區要提高高新技術產業和服務業的比重，中西部地區要朝著高附加值、高加工度的產業方向發展，同時產業重心向產業鏈的下游延伸。