基于水環境承載力的水污染稅優化研究

韓煒宏，張 冰，楊新吉勒圖，林 芳

（內蒙古工業大學 經濟管理學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

1 引言

我國作為全球人均水資源最貧乏的國家之一，缺水問題普遍存在。因此，尋求水資源需求與供給之間的平衡，協調經濟和環境的發展以及對水污染的管控問題已迫在眉睫。

環境承載力是經濟社會發展速度和規模的制約條件，是制定和優化環境政策的先決條件，也是測度環境政策效果的核心指標。水環境承載力由環境承載力衍生而來，狹義的水環境承載力指水體可以接受污染物的最大閾值，即水環境容量[1]。受多種因素的影響，水環境承載力具有動態變化的特征，一方面由于降水等造成的水體總量的不確定性；另一方面則是產業發展導致水體污染物種類和含量不確定性變化與水環境容量不確定性變化[2]。同時，環保稅的制定準則中提到，各地政府在制定水污染物稅時應充分考慮到當地的水環境承載力。在承載力允許范圍內發揮環保稅對水環境保護的最大化作用，提高水污染稅會通過生產者行為對經濟產生負面影響，稅額設置偏低可能使水污染物的排放量得不到有效控制，造成水環境污染問題的不可逆轉。目前，我國水污染稅率的設定大都結合行業、地區的實際排放情況[3-5]，但并未考慮環境承載力的不確定性帶來的影響。以至于我國環保稅稅額的設置普遍偏低，遠遠達不到其治理成本，使得水污染問題依舊嚴重；與此同時，個別地區的當前稅率水平又高于最優稅率水平[6]。因此，應該將存在不確定性的水環境承載力與水污染稅率動態結合，實現污染稅的合理征收。

內蒙古處于干旱地帶，水資源短缺，且以煤化工為主的第二產業比重較大，水污染問題相較嚴重且有加劇的趨勢。因此，以內蒙古為例，基于水環境容量定量分析水環境承載力，將具有隨機性的水環境承載力與水污染稅率的調整建立動態聯動關系，為內蒙地區的水污染稅率優化提供相關建議。

2 環境CGE模型的構建與隨機化設置

2.1 模型的構建

由于地區投入產出表每五年更新一次，最新的投入產出表為2017年，但是內蒙古地區2017年屬于枯水年，水資源總量明顯低于其他年份，不具有代表性，因此選取2012年為基準年，以《2012年的內蒙古投入產出表》為編制依據，結合地區統計年鑒數據，編制出包含農業、冶金業、化工業、制造業、輕工業、建筑業、交通運輸業、服務業、能源工業、水的生產與供應共10個部門的微觀SAM表。

在標準靜態CGE模型的基礎上擴展并構建地區環境CGE模型。擴展模型共包含生產、貿易、收入支出、投資、福利、均衡、宏觀閉合模塊以及優化模塊。優化模塊包含水環境承載力模塊和水污染稅模塊，由于篇幅限制，僅對優化模塊進行介紹。

2.1.1 水環境承載力模塊

水環境承載力可理解為水系統對經濟的支持能力和經濟對水環境的索取強度，將其作為約束條件引入模型，從水環境容量方面對水環境承載力進行定量化，建立其與經濟系統的聯系。根據2012年《內蒙古自治區環境狀況公報》中各污染物的達標率，選取對水體危害最大的兩種：化學需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）作為研究水環境承載力的目標污染物。水環境容量是在現有環境目標規劃下所允許排放的最大排放量，水污染物排放量要符合水質標準，排放量就必須在最大容納量之內。具體方程設置如下：

式（1）和式（2）表示總化學需氧量TEMcod和總氨氮排放量TEMan均受到COD水環境容量和氨氮水環境容量的限制。

2.1.2 水污染稅模塊

根據《水污染物當量值表》，化學需氧量和氨氮的污染當量值分別為1和0.8。排放量以排放系數計算得出，水污染稅的相關方程如下：

式（3）和（4）中TEMcod和TEMan分 別表示總COD排放量和總氨氮排放量，ηcod和θan分別為COD和氨氮排放系數，QAi為部門省內總產量。式（5）表示污染當量數EQUwp。式（6）中WPTAX表示水污染應納稅額，twp為水污染物適用稅額。

2.2 水環境承載力的隨機化設置

水環境是一個復雜多變的系統，水環境自身的水文條件（流速、流量等）以及自然環境中存在的復雜因素都使得水系統具有不確定性，同時，污染物在水環境中的擴散、稀釋以及在微生物作用下的降解能力也都具有隨機性。使用貝葉斯方法對內蒙古地區的水環境容量進行不確定性分析[7]。首先構建貝葉斯穩態一維模型[8]反推出內蒙古地區河流中COD和氨氮的降解系數k。再使用蒙特卡洛抽樣方法（MCMC法）[9]，結合Metropolis-Hastings算法（M-H算法），使用MATLAB編程求解出具體的降解系數數值的范圍區間。最后根據水環境容量模型預測9出內蒙古地區的水環境容量。通過對地區水環境參數的估計演算得出結論：氨氮降解系數均值為0.115，上下波動范圍為0.110-0.120。COD降解系數均值為0.111，上下波動范圍為0.110-0.112，如表1所示。

表1 反演統計數據

研究河段的水環境容量計算公式[10]如方程（7）所示。

其中，86.4為單位換算系數，L表示河流的長度，Q表示河流流量，V表示河流的流速，k表示污染物降解系數，Cmax表示水質目標濃度，C0表示河流現有初始濃度。

由于內蒙古河流眾多，無法一一列舉，因此將所有河流分為五大類進行估算。計算水環境容量所使用的資料從《內蒙古自治區水資源公報》和《內蒙古自治區環境狀況公報》中獲取。由于監測數據是動態的且測量間期比較短，因此結果會存在一些誤差。計算得出內蒙古全區COD水環境容量30.27萬t/a，范圍為30.00-30.54萬t/a，上下波動約為1%；氨氮水環境容量2.56萬t/a，范圍為2.46-2.68萬t/a，上下波動約為5%。也就是說，當水環境承載力改變時，COD水環境容量有98.8%的概率在30.00-30.54萬噸的區間內，氨氮水環境容量有98.2%的概率區間在2.46-2.68萬噸的區間內。

2.3 模型參數的標定及模型檢驗

CGE模型中的外生參數參考眾多學者[11-13]的研究，并根據模型特點和研究區域實際情況進行調整，之后對所有的外生參數進行了敏感性檢驗。另外，模型還通過了一致性檢驗、瓦爾拉斯檢驗以及中性檢驗，模擬結果可信。

3 水污染稅優化效果分析

3.1 情景設計

當水環境承載力發生變動后，對水污染稅率也進行相應的調節，動態的調整供給和需求間的變化關系，使其更符合實際的發展要求。研究表明，內蒙古污染排放高，但是稅額設置偏低[14]，并且當前稅率水平遠低于最優稅率水平[11]，不符合當地水環境承載力現狀。情景設計如表2所示。

表2 情景設置

3.2 模擬結果分析

3.2.1 對實際GDP的影響

環境承載力的不確定性會對經濟產生一定的影響，同時隨著稅率不同幅度的調整也會對經濟產生不同程度的影響。從總體上看，實際GDP的變動幅度控制在0.04%內，如表3所示。通過對比實驗結論發現：（1）水環境承載力增加，相應下調水污染稅稅率會使得實際GDP增加，下調的幅度越大對經濟產生的正面影響就越大，最大上漲幅度為0.025%；反之，對實際GDP產生負面影響，水污染稅稅率上調幅度越大對經濟產生的負面影響就越大，最大下降幅度為0.038%。水污染稅稅率的上升，會增加相關企業的生產成本，企業收入相對較少，造成企業生產規模減小，抑制了宏觀經濟的增長；反之促進GDP的增長。（2）通過對比發現，當稅率同等程度上下調整時，水環境承載力下降時帶來的負面影響程度要大于水環境承載力上升時帶來的正面影響程度，所以應該避免因水污染物排放超標所造成的水環境承載力下降問題的發生。

3.2.2 對部門產出的影響

水環境承載力不確定性會對各行業的產出產生一定的影響，但從總體看對化工業、服務業和水的生產供應行業的影響不超過0.3%，對農業、冶金業、輕工業以及能源業的影響不超過2%，對制造業的影響不超過3%，建筑業、交通運輸業的影響不超過5%，如表3。同時，隨著稅率不同幅度的調整也會對產業產出產生影響。當水環境承載力增加，水污染稅率下調時，農業、輕工業、交通運輸業、能源業以及水的生產工業行業的部門產出是增加的，而冶金業、化工業、制造業、建筑業以及服務業的部門產出則是下降的；當水環境承載力下降，水污染稅率上調時，情況則相反。這可能是由于農業、輕工業、交通運輸業、能源業以及水的生產工業行業的生產對水的需求比較大，因此稅率上調就會導致相關產業的產能下降。而其他五個部門對水的需求比較小，同時也可能由于這些部門的污染排放相對較小，征稅使得一些重污染部門向污染小的產業發生轉移，因此其產能反而出現增長的情況。其次，稅率的提高幅度越大對部門產出的影響越明顯，其中對制造業、建筑業以及交通運輸業的影響最為明顯，相對而言對化工業、服務業和水的生產供應行業的影響較小。

表3 對實際GDP、行業產出模擬影響結果 單位：%

3.2.3 對環境的影響

通過對比實驗1和2結論，（1）在水環境承載力上升（下降）時，相應下調（上調）水污染稅率，會改變水污染物的排放量。（2）在化學需氧量排放量和其水環境容量方面，各實驗方案均未使得化學需氧量的排放量超過水環境容量，因此各實驗方案均符合環境目標的要求。當水環境承載力增加，水污染稅率下調25%時，化學需氧量的排放量最小。當水環境承載力下降，水污染稅率上調75%時，化學需氧量的排放量最小。（3）在氨氮排放量和其水環境容量方面，各實驗方案下氨氮排放量均已超過水環境容量，因此為了符合環境目標的要求，要尋找對氨氮排放量最有效的實驗方案。當水環境承載力增加，水污染稅率下調25%時，氨氮的排放量最小。當水環境承載力下降，水污染稅率上調75%時，氨氮的排放量最小。（4）通過對比發現，實驗1.1和實驗2.3時氨氮排放量為最小。因此，應該從氨氮排放量考慮，這兩個結果是為最優的，如表4所示。

表4 環境模擬影響結果

4 結論及建議

4.1 結論

從水環境容量角度定量分析水環境承載力，運用隨機化改進的環境CGE模型，建立水環境承載力與水污染稅率動態聯動關系，觀察隨機模型的模擬結果，分析水污染稅政策的效果得出結論。

從經濟視角分析，對于實際GDP而言，當水環境承載力增加（減少）時，水污染稅率下調（上調），最大變化幅度為0.038%。由于水污染稅占內蒙古地區的稅收比例較小，雖然調整前后相差的百分比不大，但是水環境承載力的不確定性對結論產生了顯著影響。對于部門產出而言，當水環境承載力增加（減少）時，水污染稅率下調（上調），對農業、冶金業、化工業、制造業、輕工業、建筑業、交通運輸業、服務業、能源業和水的生產與供應業的最大變化幅度分別為1.056%、1.4%、0.02%、2.696%、1.344%、4.679%、4.802%、0.238%、1.604%和0.155%。

從環境視角分析，當水環境承載力改變時，COD水環境容量有98.8%的概率在30.00-30.54萬噸的區間內，氨氮的水環境容量有98.2%的概率在2.46-2.68萬噸的區間內。當水環境承載力增加時，隨著水污染稅率下調（上調）幅度的增加，COD排放量和氨氮排放量也逐步增加（減少）。實驗方案下的COD排放量均不會超過COD水環境容量，因此實驗的情況滿足環境的目標需求。但是氨氮排放量均已超過其水環境容量。

4.2 建議

水環境承載力具有隨機性，水污染物稅率的設定應與水環境承載力動態銜接。水污染稅率的設定首先考慮的是環境問題，但是也應符合經濟和環境雙重發展的需求。當水環境承載力增加時，環境中可接受的污染物總量增加，因此在達到既定環境目標的前提下，可以適當降低水污染物稅率，這樣更加符合實際情況，也有利于維護環境的同時促進經濟有效發展；當水環境承載力下降時，環境中可容納的污染物總量減少，因此應適當提高水污染稅率，保證既定的環境目標的實現。

在水污染稅率進行調整和優化時，應對水體污染物分類考量，實行差別稅率。在同一目標水質要求下，水體所能接受的各污染物排放量也并不相同，因此在調整水污染稅率時應考慮到不同的水體污染物。結果顯示，內蒙古地區COD的排放量未超過其水環境容量，但氨氮的排放量已超過其水環境容量，于是為了保證環境的可持續發展，注重稅率調整對氨氮排放量的影響。

針對內蒙古水污染稅率的優化問題，提出相關建議，即從綜合經濟和環境雙重角度考量，當水環境承載力增加（化學需氧量的水環境容量上調1%，氨氮的水環境容量上調5%）時，水污染稅率相應下調25%時總效益最大；當水環境承載力下降（化學需氧量的水環境容量下調1%，氨氮的水環境容量下調5%），水污染稅率相應上調75%時總效益最大。