经济增长对环境污染的多维影响.doc

经济增长对环境污染的多维影响东南大学 经济管理学院钱津津,周薇,周雷摘要：运用1994-2004年我国45个城市的面板数据，建立了经济增长与环境污染关系的联立方程模型，实证分析了经济增长中人均收入、规模、产业结构和技术进步对污染排放的影响以及对经济增长和污染水平均衡点的影响。研究结果表明，经济增长与环境污染相互作用；污染与人均GDP的关系符合EKC假说，经济活动规模扩大及工业占GDP比重上升加剧了环境污染，而技术进步降低了污染水平。关键词：经济增长；环境污染；多维影响；面板数据；联立方程The Effects of Economic Growth on Environmental PollutionQian Jin-jin(School of economics and management, Southeast University, Nanjing 211189)Abstract: By establishing simultaneous equation model on the relation between economic growth and environmental pollution ,which is using panel data from 45 cities during 1994-2004, this paper analyzes the effects of average income, economic scale, industrial structure and technology on environmental pollution and on the equilibrium of economic growth and pollution level. The empirical results show that economic growth and environmental pollution influence each other; the relation between pollution and average GDP consists with EKC hypothesis; large economic scale and increasing proportion of industry in GDP deteriorate pollution level while technology progress depresses it.Key words: economic growth; environmental pollution; effects; panel data; simultaneous equation1 引言作者简介：钱津津（联系人）,1983年,女,硕士研究生, 18259044QQ.com.经济增长与环境污染问题一直是环境经济学考察的主要内容，其中具有代表性的是环境库兹尼茨（kuznets）假说。该假说认为，随着经济的初步发展，污染物排放将随之增加，这一时期经济增长导致了环境质量的下降；在经济增长到一定临界值之后，污染物排放将会逐步下降，环境质量会逐渐得到改善。环境质量与经济增长的相互变化类似于经济发展与收入分配关系，呈倒U型曲线状。Grossman and Krueger(1992) 在分析北美自由贸易协定(NAFTA)的环境效应时首次证实了环境库兹尼茨曲线（EKC）的存在。之后国外学者运用各国时间序列、截面数据或面板数据对EKC进行了大量的实证分析。Selden和Song（1994）考察了四种重要的空气污染物（即二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物和悬浮颗粒物）排放与收入关系，发现他们之间存在着倒U型的关系。Xepapadeas和Amri（1995）证实大气中的二氧化硫浓度也存在着同样的结论。有关这方面研究的文献综述可见Stern( 1998)、Ekins ( 1997) 以及Dinda( 2004) 等。在经济增长与环境污染两者关系方面，国内学者基于我国的实际情况同样做了大量的研究。张晓(1999)根据中国的环境与经济数据，分别研究了人均废气排放量、人均SO2排放量与人均GDP的关系，得出倒U形的弱EKC的结论。陈华文和刘康兵（2004）应用上海市的空气质量数据，对相关指标进行分析，认为上海市存在着库兹涅茨的倒U型曲线。曹光辉等（2006）采用全国数据分析经济增长与环境污染关系，认为没有证据显示我国已经存在EKC曲线。彭水军, 包群（2006）采用六类环境污染指标考察了经济增长与环境污染之间的因果关系，得出人均GDP 是导致污染排放量变化的重要原因, 而污染排放对人均GDP 也存在反馈作用。在分析我国污染与经济增长的关系方面，国内大多数研究运用了两者关系的简化模型，以人均GDP、人均GDP的二次项（也有加入三次项）为自变量分析EKC的形态，而较少探讨经济增长过程中其他方面对环境污染的影响。本文力图分解经济增长对污染的多渠道影响，探讨人均GDP增长背后的经济规模、产业结构和技术进步对环境质量的作用。同时本文考虑了环境污染对经济增长的反馈作用，并将两者结合起来分析环境污染与经济增长的均衡点。此外，我们运用1994-2004年我国45个环保重点城市的面板数据（panel data）进行估计，避免了单独使用时间序列区间过短而截面数据难以反映动态变化的不足。2 理论分析根据EKC假说，环境污染与人均GDP呈倒U型曲线关系，在经济发展初期，消费者收入的边际效应大于环境的边际效应，消费者在收入与环境之间选择收入，此时环境污染强度增加；在人均收入到达一定水平后，环境的边际效益开始大于收入的边际效益，消费者开始偏好良好的环境。整个社会环保意识的增强使得污染物排放开始减少，环境质量逐渐改善。我们称此为污染的收入效应。除了人均GDP之外，在经济增长过程中，对环境产生影响的经济因素主要还有经济规模、产业结构和技术水平。我们知道污染排放总量可以分解为:（Grossman 等，1995）其中为总产出，为行业产出占总产出的比重，为行业排污强度，为污染排放量。我们可以根据该公式分析污染的规模效应、产业结构效应和技术进步效应。上式中的总产出可以看作经济规模。在技术等其他因素不变的情况下，产出越大，对资源的耗用也就越大，从而污染物排放量就越大。因而通常认为，一个经济体的经济规模越大，环境污染就越大，即规模效应。上式中的代表各个产业占总产出的比重，可以看作产业结构。不同产业的投入以及污染排放量是不一样的。因而同样经济规模不同产业结构对环境的污染是不同的。在以农业为主的劳动密集型经济体中，污染强度是比较低的。随着工业化进程推进，对自然资源的消耗越来越大，污染大幅增加。然而当经济发展到更高层次，产业结构由能源密集型产业为主向服务业及技术密集型产业转移，此时污染物排放强度将降低，即产业结构效应。在技术的影响方面，排污强度公式可分解为：其中,为行业的投入,为全要素生产率，代表了单位投入带来的产出；为环保技术，代表了单位投入产生的污染物排放量。本文中技术进步效应指的是后者。当环保技术提高时，在同样的全要素生产率下，单位产出的污染物排放量将会减少，总的污染排放量也会降低，即技术效应。人均收入、经济规模、产业结构和技术进步这四个因素彼此之间又相互关联，相互影响。 3 计量模型设定及数据说明根据前文分析的经济增长对污染的四种效应，我们可以建立污染方程。在产出方程中，我们加入环境污染因素，衡量污染对经济增长的反馈作用，正如有关文献指出，污染的负外部性将直接导致产出以及资本、劳动力的生产率下降（Lopez，1994; Smulders，1999; de Bruyn，2000）。综上所述,本文建立如下联立方程模型。方程1：方程2：其中，下标表示第个城市，=1，2，45；表示第年，=1994，2004；，为待定参数， 为随机误差项。方程1即污染方程，其中为污染物排放量，本文选取工业废水排放量（Water）、工业废水中COD含量（Cod）、工业二氧化硫排放量（So2）、工业烟尘排放量（Smk）、工业粉尘排放量（Dust）和工业固体废弃物排放量（Sld）六类污染物排放数据来尽可能说明整体环境污染状况。AGDP表示实际人均AGDP，对现价计算的数据采用GDP平减指数进行价格调整，以1990年为基期。方程中同时包含一次项和二次项，衡量经济增长与污染是否存在倒U型关系。假设满足EKC假说，预期前者符号为正，后者符号为负二次项。T表示单位产值污染物排放量（即排放率），衡量技术进步效应，环保技术进步使得污染排放减少，预期符号为正。INDSH和AGESH分别表示工业占GDP比重和农业占GDP比重，来衡量产业结构效应。预期前者符号为正，后者为负。POP表示人口，衡量规模效应，避免了采用工业总产值，将会与人均GDP产生多重共线性的问题。预期符号为正。方程2即柯布道格拉斯生产函数，其中解释变量除污染物排放量E外，还包括资本K，劳动力L和人力资本H。资本采用固定资产净值年平均余额表示，劳动力采用的是就业人员占总人口的比重，人均资本比重以高等院校在校学生数占人口比重来解释。污染物排放量系数预期符号为负，其他为正。以上数据均来自中国环境统计年鉴以及中国城市统计年鉴1995至2005年各期。4 实证分析及结果说明由于面板数据同时包含了时间序列和截面数据，较容易产生异方差和序列相关，为此本文采用似不相关回归（Seemingly Unrelated Regression）估计联立方程，污染方程和生产方程的估计结果分别见表1和表2 。4.1 污染方程估计结果在污染方程中，我们主要探讨经济增长对污染物排放的多维影响，即分别从收入效应、技术进步效应、产业结构效应和规模效应四个方面进行分析。首先分析收入效应。我们发现六类污染物排放方程中人均GDP及其二次项均通过显著性检验，并且系数的符号也符合最初的预期。这说明，我国经济增长与环境污染之间的关系确实符合EKC曲线假说，在初始阶段人均收入的上升伴随着污染强度的加剧，当到达一定的临界值之后，人均收入的上升将伴随污染强度的减弱，环境质量将会逐步改善。以单位产值污染物排放量衡量的技术进步效应也非常明显。在六类估计方程中，技术效应的系数均通过了1%的显著性检验，符号为正，符合预期。在总产出不变的情况下，单位产出污染的减少显然将降低总的污染水平。这说明，通过技术开发，提高环保技术水平，将有效的降低污染物的排放，从而改善环境质量。在衡量产业结构变化对污染的影响时，我们同时加入了工业占GDP的比重和农业占GDP的比重进行分析。六个方程中，农业比重的系数皆通过1%的显著性检验，并且符号都为负，符表1 经济增长对六类污染物排放影响的SUR估计So2DustSmkCodWaterSld常数项C-10.58184*(2.000347)-4.600675*(1.192970)-1.596589(1.064097)-3.569271*(1.008680)-26.47789*(5.397682)-16.87858*(8.826699)AGDP0.043204*(0.006418)0.013543*(0.003639)0.006906*(0.003314)0.005105*(0.003086)0.138598*(0.017045)0.266712*(0.027695)AGDP2-4.33E-05*(7.88E-06)-1.68E-05*(4.49E-06)-1.03E-05*(4.01E-06)-7.99E-06*(3.85E-06)-0.000155*(2.10E-05)-0.000302*(3.38E-05)T0.007164*(0.000340)0.009567*(0.000411)0.006710*(0.000381)0.004493*(0.000264)0.146413*(0.010134)0.122804*(0.005417)INDSH0.118338*(0.034805)0.052769*(0.020233)0.033601*(0.017497)0.074805*(0.017571)0.266358*(0.092794)-0.155180(0.149195)AGRSH-0.226677*(0.037926)-0.092844*(0.021959)-0.107609*(0.018937)-0.059890*(0.019283)-0.540140*(0.101562)-1.062987*(0.163249)POP0.176258*(0.004721)0.060344*(0.002723)0.052036*(0.002377)0.043843*(0.002370)0.263791*(0.012619)0.532058*(0.020145)调整后的R20.7912070.6545520.6074550.5391950.6212930.732680样本数490489490490490490注：（1）本表的估计均由EVIEWS软件包完成（下同）。括号中的数值为估计系数的标准差。（2）*、*、*分别表示在10、5和1的统计显著性水平上显著。表2 生产方程的SUR估计AGDPAGDPAGDPAGDPAGDPAGDP常数项C14.91698*(3.517953)14.69567*(3.526430)16.28953*(3.554919)11.69100*(3.677575)13.94055*(3.398901)15.86064*(3.331978)K0.803921*(0.018014)0.799752*(0.018190)0.793306*(0.018386)0.801263*(0.018197)0.803369*(0.018196)0.800199*(0.017959)L-0.328529*(0.169036)-0.316083*(0.171199)-0.266732(0.171011)-0.302345*(0.171146)-0.322319*(0.170743)-0.289333*(0.168782)H0.258932*(0.102310)0.230805*(0.103764)0.261011*(0.103925)0.238450*(0.103610)0.258750*(0.103947)0.334109*(0.106080)So2-0.281836*(0.145472)Dust-0.538206(0.334374)Smk-1.047509*(0.415630)Cod0.169781(0.442428)Water-0.116284(0.074888)Sld-0.150367*(0.039952)调整后的R20.9003470.8986780.8995450.8988180.8993610.901331样本数487486487487487487注：（1）括号中的数值为估计系数的标准差。（2）*、*、*分别表示在10、5和1的统计显著性水平上显著。合预期。说明农业占GDP比重下降带来了污染物排放的增加。工业比重系数除了固体废弃物排放方程与预期相反，且没有通过显著性检验外，其他方程都通过显著性检验，符号也与预期一致，为正号，与农业比重系数符号形成了鲜明的对比。这说明工业占GDP的比重上升是我国环境污染加剧的重要原因。分析结果说明，我国工业化的进程伴随着污染加剧的副作用。注意到近年来，我国大部分地区工业占GDP的比重趋于稳定，第三产业比重开始上升，因而污染的产业结构效应有望进入第二个阶段，即随着服务业比重增长，环境压力将有所缓和。就规模效应而言，我们的估计结果表明了其他因素不变的情况下，生产规模的扩大将会导致污染物排放的扩大。在六类污染方程，规模效应系数都为正，都达到1%的显著性水平。总体来看，当前结构和规模效应加剧了我国环境污染，技术效应降低了环境污染，收入效应先加剧污染，之后降低了污染水平。由于目前我国人均收入的临界值尚未达到，工业化进程尚未完成加上环境控制力度不够，因而我国的环境污染可能仍将会持续一段时间。4.2 生产方程估计结果从生产方程的估计结果看，资本仍是影响人均GDP的最重要因素，系数全部为正，都达到1%的显著性水平。人力资本都通过了5%显著性水平检验，与人均GDP呈正相关关系。这说明物质资本存量和人力资本对经济增长的推动是稳健的。劳动力除了工业烟尘对产出的影响方程外都通过了10%显著性水平检验，系数为负。这个结果说明如果单位劳动力生产效率没能明显提高的话，人均收入未必能够通过加大劳动力投入而增加。分析六类污染物排放对人均GDP影响我们发现，除了工业废水中COD含量对产出的影响方程外，所有系数都为负号，其中二氧化硫、工业烟尘以及固体废弃物系数分别达到10%、5%和1%的显著性水平。这说明，环境污染的确影响我国经济增长。这个结果的政策启示很明显，“先污染，后治理”的路子行不通，特别是当环境质量退化到一定阀值，整个社会将不得不为此付出巨大的成本。4.3 估计结果综合分析下面我们分析产业结构、规模和技术效应以及要素投入对均衡的环境污染和人均GDP的影响。根据前文联立方程估计结果，污染方程中，人均GDP和污染呈倒U型的EKC曲线；生产方程中，两者负相关，因此产出曲线斜率为负，如图1所示。以下对每一个效应的分析都是从原均衡点A0开始。首先分析产业结构效应。结构效应第一阶段，工业占GDP的比重上升，根据前文分析， 环境曲线由E0上升为E1，假设产出曲线不变，均衡点由A0变为A1，此时人均GDP下降到Y1图1 污染排放与人均GDP的均衡点而污染水平却上升至P1。若产出曲线受产业结构变化影响向右移动为OC1，在新的均衡点A2下，人均GDP会超过Y0但是却伴随着更高水平的污染。结构效应第二阶段，第三产业比重上升，环境曲线由E0下降为E2，在产出曲线不变的情况下，E2和OC0交点形成新的均衡A3，人均GDP上升而污染水平下降，环境质量和经济和谐发展。规模效应分析则类似于结构效应第一阶段，不再重复。其次分析技术效应。技术进步使得环境曲线由E0下降到E2，如前所述这里的技术主要指排污技术而非生产技术，故此生产曲线不发生变化仍为OC0。新的均衡点为A3，此时，人均GDP上升至Y2而污染水平下降为P2。排污技术进步使得污染物排放减少，这是直接的治污作用；污染物排放的减少又带来人均GDP的上升，这是间接的产出作用。注意到污染对经济影响系数较小，因此治污作用要显著大于产出作用。最后我们分析要素投入对污染和经济增长均衡关系的影响。假设增加资本投入，由于资本对经济增长的巨大推动作用，产出曲线向右移动，此时新的产出曲线OC1与环境曲线E0交点为新的均衡点A4。一方面资本投入通过产出方程使得人均GDP上升（Y3），另一方面人均GDP上升通过污染方程又增加了污染物排放（P3）。这种情况出现了经济发展的矛盾，通过投入拉动经济增长，却又带来了污染增加。综合以上分析，为了达到经济增长和环境保护双赢的目标，可以在增加资本投入的同时提高排污技术和发展第三产业来实现。新的生产曲线OC1与新的环境曲线E2相交形成新的均衡A5。一方面技术进步可以消除资本投入增加导致的间接污染作用，另一方面技术进步的治污作用又间接推动了人均GDP的增长。因此在经济发展的初期辅之以环境控制措施如加大治污技术科研投入等，可以既发展经济又不加剧环境恶化。5 结论本文运用面板数据建立了经济增长与环境污染相互作用的联立方程组，较为系统的分析了经济增长对环境污染的多维影响、污染对经济的反作用以及两者的均衡。结果表明我国污染物排放与人均收入之间确实存在着EKC假说的倒U型关系，由于我国现阶段人均收入尚未到达临界点，因此随着经济的发展环境污染可能还会持续。通过分析产业结构变化对污染物排放的影响可知工业化进程是污染的重要的原因，工业占GDP比重的上升与农业比重下降扩大了污染。此外规模效应使污染增加，而技术进步则有效降低了污染强度。在生产方程中我们发现环境因素对于经济增长具有反作用，其中三类污染物排放对人均GDP具有显著的负向影响。这说明环境质量退化对我国经济发展的制约开始显现，正如中国绿色GDP课题组发布的中国绿色GDP报告所称，2004年环境污染损失使GDP损失3.05%，而这个数据仅计算了十项污染损失。从产业结构、规模和技术效应以及要素投入对人均GDP和污染均衡点的影响来看，在我国现阶段的经济发展过程中，通过要素投入推动经济增长的同时需要加大科研投入升级排污治污技术，同时大力发展第三产业发挥第二阶段结构效应，从而使得人均GDP较快的超越临界点，实现经济社会与环境的和谐发展。参考文献:1 Grossman G, Kreuger A. Economic Growth and the Environment J.Quarterly Journal of Economic, 1995, 110(2):353337.2 Grossman G, Kreuger A. Environmental Impacts of A North American Free Trade Agreement M. Princeton, NT: Woodrow Wilson School, 1992.3 Selden, Song. Environmental Quality and Development: is there a Kuznets Curve for air pollution emission J.Journal of Environmental Economics and Management, 1994,27:147162.4 Stern D, Progress on the environmental Kuznets cur