聂巧平，王梦颖

（天津商业大学经济学院，天津300134）

经济增长与环境发展相互关系的实证研究

聂巧平，王梦颖

（天津商业大学经济学院，天津300134）

利用1990—2013年的时间序列数据，以环境库兹涅茨曲线（EKC）为基础，结合Engle-Granger检验方法对我国经济以及环境发展相互关系进行检验，通过实证分析表明我国目前处于工业化的中期，并没有完全达到经济环境反向影响关系的后工业化时期，可以从优化产业结构、鼓励创新等途径来促进经济与环境的协调发展。

Engle-Granger检验；环境库兹涅茨曲线；创新；产业结构

1 问题的提出

经济增长与环境污染之间的矛盾一直受到人们的关注。我国为了保护和改善环境，促进经济社会可持续发展，自2015年1月1日起施行修订后的《环境保护法》。正如金融危机的发生促使我们重新审视金融的创新、管制和对实体经济的影响，雾霾等环境问题的发生促使我们在追求经济增长的同时更加注重保护环境，而了解经济系统和生态系统之间的相互关系是实现可持续发展的基础。

1962年，蕾切尔·卡逊的《寂静的春天》问世，第一次向“征服大自然”等这一类人类自认为绝对正确的意识提出了质疑；1972年，罗马俱乐部提出了研究报告《增长的极限》，从人口、资本、粮食、不可再生资源和污染等角度探讨了按指数增长的极限，并且提出“全球均衡状态”和“零增长”理论；[1]1987年2月，世界环境与发展委员会的报告《我们共同的未来》提出了“可持续发展”的概念，并提出了具体和现实的行动建议；2006年和2008年由尼古拉斯·斯特恩爵士领导编写的斯特恩报告从经济学角度分析了气候变化对生活、健康和经济增长等方面的影响，提出节能减排的重要性；随着计量经济学等的发展，以数据为基础的相关实证研究逐渐增多。

本文主要通过对时间序列数据的实证分析，检验环境库兹涅茨曲线，探究经济增长因素对环境污染的影响。主要针对以下问题进行了一些研究：（1）大多数研究在建模时多是参考Grossman和Krueger的模型建立二次或者三次关系进行验证，分析经济增长对环境的单向影响，由于统计数据的限制，较多选择截面数据或者时间长度较短的面板数据，对理论的长期性和模型的平稳性考虑不足；（2）对环境—经济关系检验表明，不同经济发展水平、不同污染物、不同地区的环境收入关系具有多种形态而不仅限于倒U型，甚至在相同条件下也可能出现不同的形态关系。本文主要是基于时间序列分析理论，结合Engle-Granger检验方法对模型进行优化，针对不同的污染物选择出不同的最优模型，并分别进行分析；参考经济—环境的经济理论，在考虑产业结构、创新投入、经济系统和环境系统的双向影响的基础上对实证结果进行分析。

2 经济增长与环境发展的关系

2.1 相关理论研究

在理论研究方面，旧的经济行为把生态系统看作是经济系统的子系统，是经济系统开采资源并处置废弃物的场所，在这种假设下，经济增长是无成本无限制的。随着工业经济的增长，自然资源逐渐转变为限制性因素，进而形成新的经济学理论范式。[2]（1）宏观经济理论认为，较严格的环境管制制度是经济增长放缓的重要原因之一，污染控制增加了经济运行的成本，但是污染控制能减少环境污染的经济损失和健康损失，促进技术进步和资源的有效利用，提高经济效率；（2）中观经济理论认为，环境保护成本可能对行业发展产生影响，但是实证研究并不完全支持该理论；（3）微观经济理论认为，短期来看成本提高会影响企业竞争力，而长期来看可能会使企业竞争力增加。

此外，一些要素可以看作是经济增长和环境发展的共同影响因素，例如产业结构、技术创新及环境政策等。其中，产业升级既能够提高产业附加值又有利于污染物排放的减少，技术创新为经济增长和环境质量的改善提供技术支持，环境政策对环境污染的管制在提高环境质量的同时可能增加生产成本。这些共同影响因素之间又相互影响，产业向资本密集型和技术密集型产业倾斜有利于激励创新和环境改善，创新提供了经济发展和环境治理的理论基础和技术支持，环境管制有利于刺激产业升级和创新。

2.2 基于环境库兹涅茨曲线的分析

相关实证研究晚于理论研究，环境库兹涅茨曲线理论指出环境退化与人均收入水平之间呈倒U型关系，并以此为依据将工业经济发展分为三个时期：前工业化时期，环境退化程度随着人均收入水平的提高而上升；工业化时期，环境退化程度随着人均收入水平的提高先上升后下降；后工业化时期，环境退化程度随着人均收入水平的提高而下降。该理论还提出经济增长通过规模效应、结构效应和技术效应等因素对环境质量产生影响：（1）在规模效应的影响下，经济增长对环境质量产生正向的影响，即收入增加、污染加重；（2）在结构效应的影响下，经济增长与环境质量之间也是存在倒U形的关系；（3）在技术效应的影响下，经济增长对环境质量产生反向的影响，即技术进步、污染下降。在此基础上出现了投入产出模型、非线性模型和新古典模型的改进等多种模型的应用。Selden和Song运用Forster的新古典主义模型为U型曲线模型提供了一个理论基础；[3]Dinda基于内生增长模型的构架对EKC曲线的U型关系进行了理论检验；[4]彭水军和包群将环境质量作为内生因素引入生产函数和效用函数，指出技术进步是可持续发展的重要手段；[5]Grossman和Krueger运用计量经济的方法建立了包括其他共同变量的污染物与GDP之间的三次模型，检验了环境—经济之间的关系；[6]世界银行通过一个倒U型模型的检验间接表明环境政策、环境保护投资和技术发展水平等因素的内生性；[7]高宏霞等在考虑“环境承载阀值”之后对EKC曲线进行了修正；[8]李茜等通过采用PVAR模型分地区分析经济增长与环境污染之间的动态影响规律和互动关系，表明这种双向作用关系在东西部地区存在显著的差异；[9]但是王敏和黄滢等利用城市数据则得出U型曲线关系，并指出环境数据选择的重要性。[10]

3 模型及数据

3.1 模型设定

3.1.1 基于Engle-Granger检验的线性模型的设定

本文利用Engle-Granger检验方法，[11]分别检验各类经济变量与污染变量之间的长期稳定关系。因为EG和AEG统计量的分布是非标准的，所以DF检验临界值不能用于协整检验，这里的协整检验临界值采用麦金农（Mackinnon）[12]提供的临界表。

第二，估计残差自回归模型：

如果拒绝了a1=0的假设，则残差序列是平稳的，存在协整关系。

3.1.2 基于环境库兹涅茨曲线的模型的设定

已有文献在建立模型时多是参考Grossman和Krueger的模型建立二次或者三次关系进行验证，即，其中，Yt为污染变量，Gt为平均GDP，Zit为其他结构变量。但是该模型对残差的平稳性考虑不足，针对该问题，本文利用Engle-Granger检验方法，构建模型如下：

模型2

其中，i=1，2，3，分别表示废气中的SO2、工业废水、工业固体废弃物，Yit是污染物排放量，Git是人均国内生产总值，Z1it是产业结构变量，Z2it是技术创新变量。

在以上两个模型的基础上，分别对残差序列进行检验：

如果拒绝了a1=0的假设，则序列是平稳的，存在协整关系。

3.2 变量选取与数据来源

研究经济增长与环境污染的实证研究多采用人均国内生产总值与相应环境指标之间的关系进行研究，这里的经济变量选取的是人均国内生产总值、代表产业结构的工业增长量占比和代表创新的R&D科技活动经费支出，环境变量选取的是废气中的SO2的排放量、工业废水的排放量以及工业固体废弃物的排放量。考虑到数据的可获得性，取值范围选取的是全国1990—2013年的数据，来源是《中国统计年鉴》和《中国环境年鉴》，各变量的描述性统计分析如下。

表1 各变量名称及统计描述

除了考虑国内外相关文献的研究经验，我国人口众多的国情也是选取人均国内生产总值作为经济增长指标的重要原因之一，其能够更好地反映我国经济增长的平均水平。由于数据的可获得性，选取废气中SO2排放量、工业废水排放量和工业固体废弃物排放量作为三种污染物的指标。因为污染物主要选取工业污染物的排放量，所以选取工业增长量占国内生产总值的比例来表示产业结构。科技活动经费支出作为创新活动的投入，与创新活动产出（如专利申请受理数和专利申请授权数等）之间存在着相关关系，因此，用R&D科技活动经费支出表示该模型中的创新因素。本文实际分析时除产业结构变量外均采用各变量的对数值。

通过图1可以比较直观地观察各变量的变化趋势，人均国内生产总值和创新活动投入逐年增加，工业增加值占国内生产总值的比例一直为40%左右，废气中SO2排放量有所增加，工业废水排放量没有明显的变化趋势，工业固体废弃物的产生量逐年增加，但是排放量逐年下降，这里采用的是工业固体废弃物的排放量。通过直观观察似乎经济总量的上升并没有引起工业污染物排放量的明显增加，甚至工业固体废弃物排放量成下降趋势，已经达到了环境库兹涅茨曲线的转折点，这一结论是否获得了数据上的支持，以及经济影响因素和环境影响因素之间的相互作用方向还有待进一步验证。

图1 各变量的变化趋势

4 实证结果分析

4.1 变量的平稳性检验

在对变量进行估计之前，首先要对变量的平稳性进行检验。由于数据的小样本性质，这里采用ADF单位根的检验方法检验序列的平稳性。ADF模型的一般形式为：

表2 ADF单位根检验结果

检验结果如表2所示，6个变量均是一阶差分平稳。

4.2 检验结果分析

本部分主要是从传统的角度分析人均国内生产总值与污染物排放量之间的关系，进一步分析工业化发展水平。借助EViews 6软件，结果如表3所示。由表3可知废气中SO2的经济—环境曲线是倒N型的，工业废水的经济—环境曲线是M型的，工业固体废弃物的排放量的经济—环境曲线是倒U型的。但是考虑到经济变量的取值范围，三条曲线基本上都符合倒U的形状，也就是说符合环境库兹涅茨曲线倒U型的假设。其中，废气中SO2的排放量和工业废水排放量仍然随着人均国内生产总值的上升而上升，而工业固体废弃物的排放量已经随着人均国内生产总值的上升而下降，但是工业固体废弃物产生量却是逐年增加的。

表3 模型1检验结果

从表4可知，在5%的显著性水平上，废气中SO2的排放量、工业固体废弃物的排放量和工业废水排放量模型的残差都是白噪声，也就是说模型1有助于分析经济与环境之间的关系。

表4 残差检验

综合以上分析，经济增长与环境污染物的排放量之间存在非线性关系，虽然我国还处在工业化中期，经济增长还未明显引起环境质量的改善，不过理论上还是存在转折点的，即随着经济的发展，将进入随着经济的增长环境质量得到改善的良性循环阶段。并不能因为看到目前经济和污染的同向变化就简单认为二者成线性关系，认为这种高增长高污染的增长模式不可改变，实证结果表明是存在更加优化的增长模式的。

4.3 考虑产业结构和创新的结果分析

本部分进一步从产业结构和创新角度，就经济与环境之间的关系进行分析，同时与上一部分的结果进行对比分析。由表5可知，从产业结构的影响来看，废气中SO2的排放量和工业废水的排放量受到产业结构的正向影响，当工业占GDP比重增加时废弃物的排放量将会增加。也就是说虽然可以通过技术创新、加强管理等手段来减少污染物的排放，但是工业增长依然会给环境的改善带来压力，环境的改善更多的是由于产业结构的调整、三次产业比例增加、工业占比降低等方面的影响，从而实现经济环境关系的改善。

表5 模型2检验结果

从创新的角度来看，工业固体废弃物的排放量与创新投入成负相关，科技活动经费投入得越多，工业固体废弃物的排放量就越少，表明创新活动有利于环境改善，实现经济环境关系的可持续发展。但是仅仅有一项环境指标显示二者的关系显著，废气中SO2的排放量、工业废水的排放量均与创新投入的关系不显著，同样代表创新产出的专利申请授权量与三个污染物排放量之间也不存在显著的关系，可能是由于创新投入不足，或者是创新投入转化为创新产出再转化为实质影响存在时滞，由于数据的限制不做进一步的分析。

由表6可知，在5%的显著性水平上模型2的残差都是白噪声，检验统计量数值均增大，R2在不同程度上都有所增加，模型2更好地解释了经济环境之间的关系。由表5可知，模型2中工业废水排放量与人均国内生产总值变为三次关系，也就是倒N型。经济—环境曲线并不是一直不变的，存在地区和时区的差异，因此，需要通过产业结构调整、创新以及经济规模、贸易、制度、管理等手段的共同作用以避免出现环境经济关系恶化，从而进入后工业化时期，并利用信息化等模式来实现可持续发展。

表6 残差检验

5 结论

关于经济增长与环境发展的相关研究很多，既存在共识，也存在分歧。本文基于时间序列数据对经典理论和优化模型都进行了检验和分析，在验证环境库兹涅茨曲线的基础上进一步分析了产业结构和创新对二者关系的影响。

研究结果表明，我国经济环境关系基本符合环境库兹涅茨曲线。第一，工业污染物排放量与人均国内生产总值之间存在着非线性关系，理论上存在转折点，可以达到随着经济的增长而环境质量得到改善的后工业化阶段。第二，工业污染物排放量受到产业结构的正向影响，工业占GDP比重越高，污染物排放量越多，对环境的压力就越大。第三，部分工业污染物排放量与创新投入成负相关，科技活动经费投入得越多，工业污染物排放量就越少，表明创新活动对于环境改善有一定的作用。第四，考虑产业结构和创新因素的影响，能更好地分析和理解经济增长与环境发展之间的关系。综合来看，我国还处于工业化中期，可以通过优化产业结构、鼓励创新等手段实现更加优化的发展模式。

经过多年努力，提高环保意识已经成为全民的共识，经济发展由追求增长速度向既重视增长速度又重视发展质量的方向转变。为了实现更加优化的发展模式，第一，需要经济增长的支持。第二，产业结构调整的效果已经初步显现，但是地区间可能存在差异。第三，更加充分地发挥创新在实现经济增长和环境保护中的作用。第四，加强监管有利于经济与环境更加健康地发展，但这并不是认为环保政策越严厉越有利于刺激创新、结构改善和经济可持续增长。通过理论和实证分析，经济增长和环境发展之间的确存在相互影响的关系，但是各地区之间的经济系统和生态系统的发展水平还有很大区别，如何控制这种综合影响力的大小，包括正面影响和负面影响的大小、长期影响和短期影响的正负，都有待于实践的检验。

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An Empirical Study of Interrelationship Between Economic Growth and Environmental Development

NIE Qiao-ping,WANG Meng-ying（School of Economics,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China）

Based on Environmental Kuznets Curve,the article makes an empirical study of the interrelationship between economic and environmental development in China with time series data from 1990 to 2013 and Engle-Granger test.The results show that China is in the medium term of industrialization at present and hasn’t fully entered the post-industrialization era when there appear reverse effects between economy and environment.Therefore,it’s possible to promote the coordinated development between economy and environment through optimizing industrial structure and encouraging innovation.

Engle-Grange test;Environmental Kuznets Curve(EKC);innovation;industrial structure

F205

A 【文章编号】1674-2362（2015）06-0062-06

（责任编辑 于 丹）

2015-06-25

聂巧平（1978—），女，河北平乡人，副教授，数量经济学博士，主要从事计量经济学理论及应用研究；王梦颖（1986—），女，河北唐山人，硕士研究生，主要从事计量经济学理论及应用研究。