贺 琼 徐智颖 田 冬 姜佳丽 陈广宇(.南京大学地理与海洋科学学院，江苏 南京 0046；.南京大学城市规划设计研究院有限公司，江苏 南京 009；.南京大学建筑与城市规划学院，江苏 南京 009)

环境问题一直是全球研究的热点，众多学者运用不同的方法，选取不同的指标分别对不同时间段的环境污染和经济发展关系进行实证研究。20世纪90年代初，美国经济学家GROSSMAN和KRUEGER提出了环境库兹涅茨曲线(EKC)，以此衡量经济发展和资源利用、污染排放之间的关系[1]。EKC假说认为，如果没有一定的环境政策干预，一个国家的整体环境质量或污染水平在经济发展的初期随着国民收入的增加而恶化；当该国经济发展到较高水平，环境质量的恶化程度或污染水平的加剧速度开始保持平稳；进而随着国民收入的继续增加而逐渐好转，即环境污染变动趋势与经济发展变动趋势呈“倒U”型曲线关系[2]。

工业废气是我国工业污染的主要组成部分。2004—2013年我国废气治理投资额占工业污染治理投资总额达49%，这既表明各地政府及相关部门对工业废气治理的重视，同时也揭示工业废气污染对经济和环境已造成严重的危害。这对工业废气排放总量和经济增长的关系研究提出了迫切需求。但在环境问题的研究中，单独对工业废气和经济增长关系进行探讨的研究相对较少，如包群等[3]、朱平辉等[4]、姚焕玫等[5]、李春生[6]分别建立了废水、废气等环境污染指标与经济增长关系的模型，工业废气通常只作为环境污染因子之一，对工业废气与经济增长的关系研究较浅显。从研究尺度看，现有关于工业废气与经济增长EKC的研究主要集中在省域层面，且以东部发达地区为主，如黄一绥等[7]、任重等[8]分别选择了福建、环渤海等东部地区经济增长和工业废气污染问题进行探讨，而在全国范围内对经济增长和工业废气排放总量关系的研究相对较少。但实际上，东、中、西部经济基础以及环境特点等存在较大差异，有必要分区域讨论工业废气排放总量与经济增长的关系，分析其缘由，以便提出具有针对性的适合不同区域的环境经济政策。此外，目前对我国不同区域的研究大多从经济增长对环境污染的单一影响机制来分析，这就容易造成一个误区，即倘若EKC存在，则为减少环境污染只需促进经济增长，而未考虑到环境污染和经济增长的双向作用机制，从而可能致使研究结果偏离事实。

在此研究背景下，本研究利用我国大陆31个省份1996—2013年工业废气排放总量和经济增长的面板数据，构建包括产出方程与污染方程的联立方程组，判断全国、东、中、西部各区域EKC形态及现阶段经济发展和环境污染所处的关系，并分别考察贸易开放程度、产业结构、工业废气污染治理力度、技术进步程度等污染控制变量对工业废气排放总量，以及物质资本存量、人力资本存量、劳动力投入量等产出控制变量对经济增长的影响，以分析造成各区域现阶段所处EKC位置差异的原因，最后根据实证研究结果提出相关政策建议。

1 研究方法和数据

1.1 变量选择及预处理

联立方程包括污染方程和产出方程。污染方程中用工业废气排放总量表示污染程度，用人均GDP作为影响工业废气污染排放的主要变量，这主要是因为人均GDP能排除人口规模影响，保证地区间经济增长数据的可比性。污染方程中，污染程度除受到人均GDP的影响外，贸易开放程度、产业结构、工业废气污染治理力度、技术进步程度也是影响工业废气排放总量的变量，其中贸易开放程度的环境效应用进出口贸易额与GDP之比表示；产业结构的环境效应用第二产业占GDP的比例表示；工业废气污染治理力度的环境效应用环境污染治理投资中每年工业废气治理投资额占GDP的比例表示；技术进步程度的环境效应用每年科技投入经费占GDP的比例表示。

产出方程中用物质资本存量、人力资本存量、劳动力投入量作为影响经济发展程度(用人均GDP表征)的变量，其中物质资本存量是运用张军等[9]对我国30个省(市)1952—2000年物质资本存量的估计方法和数据，对1996—2013年我国大陆31个省(市)的物质资本作出的估计；人力资本存量是全部就业人员的受教育年限总和与总人口的比值；劳动力投入量指劳动力总和。其中，工业废气排放总量和工业废气污染治理力度的数据来自1997—2014年《中国环境统计年鉴》；技术进步程度的数据来自两方面：2008—2013年的数据来自2009—2014年《中国统计年鉴》，1996—2008年的数据由已有的2008—2013年的数据根据三次方程推算而来；贸易开放程度、产业结构、经济发展程度、人力资本存量、劳动力投入量的数据主要来源于1997—2014年《中国统计年鉴》。

1.2 联立方程设定

在综合参考已有研究的基础上[10-11]，建立经济增长和环境污染双向作用机制的联立方程：

(1)

Yit=β1Pit+β2Kit+β3Hit+β4Lit+ξit

(2)

表2 东、中、西部及全国工业废气排放总量和经济增长的EKC研究结果Table 2 The Environmental Kuznets Curve in different areas and the whole country

表3 2005—2013年分区域第三产业比例变化1)Table 3 Ratio changes of the service sector in eastern，central and western areas from 2005 to 2013 %

注：1)数据来源于2006—2014年《中国统计年鉴》，表4、表6同。

式中：Pit为i省在第t年的工业废气排放总量，亿m3；γ1、γ2、γ2、γ4、γ5、γ6、γ7均为污染方程的系数；Yit为i省在第t年的人均GDP，元；Oit、Iit、Tit、Nit分别为i省在第t年的贸易开放程度、第二产业占GDP比例、工业废气污染治理力度和技术进步程度；δit为i省在第t年的截面效应；β1、β2、β3、β4均为产出方程的系数；Kit为i省第t年的物质资本存量，亿元；Hit为i省第t年的人力资本存量，受教育年数/人；Lit为i省第t年的劳动力投入量，万人；ξit为与各省(市)相关的特定截面效应。

为避免异方差情况的产生，增加数据的平稳性，对式(1)、式(2)所有数据进行对数处理。

2 分 析

Eviews 7.0为联立方程提供了估计系统参数的两类方法。第一类方法是单方程估计方法，对系统中的每个方程分别进行估计，具体包括普通最小二乘法、二阶段最小二乘法、加权二阶段最小二乘法等；第二类方法是系统估计方法，同时估计系统方程中的所有参数，具体包括三阶段最小二乘法、完全信息极大似然法等。考虑到系统估计方法可能传递方程误差，且会导致参数的高度非线性；同时联立方程模型中外生变量个数远大于内生变量个数，属于过识别，因此本研究选用单方程估计方法的二阶段最小二乘法。其中表1为污染方程和产出方程联立方程组估计结果，表2为东、中、西部及全国工业废气排放总量和经济增长的EKC研究结果。

结果表明，东部地区工业废气排放总量和经济增长的EKC呈“倒N”型，且较早进入经济增长抑制工业废气排放总量的阶段。从产出方程来看，东部物质资本存量、人力资本存量和劳动力投入量都推动了经济的发展，加上经济相对发达，工业废气治理投入高，当人均GDP超过33 606元时，东部地区便以较低的经济发展水平，率先跨过工业废气排放总量的拐点位置而走向污染水平随经济增长而下降的阶段，经济增长以工业废气排放为代价的阶段持续时间较短。自2008年起东部地区人均GDP(36 952元)已超过第2个转折点(20 225元)，表明东部大部分省份跨过工业化早期阶段，进入经济总量增加而污染减少的绿色环保GDP时代。

从东部地区的污染方程来看，产业结构、贸易开放程度以及技术进步程度是促进东部地区废气减排、迅速跨越第2个转折点的主要动力。东部地区第二产业与工业废气减排的相关系数为负，且第三产业比例大(见表3(鉴于数据量太大，表格呈现有一定困难，只罗列2005—2013年的数据，表4至表6同))，说明东部地区绿色经济发展程度和可持续发展程度相对较高。国际贸易方面，随着我国加入WTO，发达国家对出口商品环境标准的提高，一定程度上迫使国内接受和发展环保生产技术，再加上国内不断加快推行清洁生产，东部地区开始摆脱“污染天堂”称号，国际贸易开始正向影响环境问题。技术进步程度对工业废气减排的估计系数为负，表明技术进步程度推动了工业废气排放总量的减少，同时东部地区技术进步程度对废气减排的贡献率在各区域中最明显，这可能源于东部地区历年科技投入在各区域中较大，从表4可以看出，东部地区2005—2013年科技投入占全国比例均达70%以上。

表4 2005—2013年分区域科技投入的全国占比Table 4 Nationla percentage of R & D input in eastern，central and western areas from 2005 to 2013 %

表5 2005—2013年环境污染治理投资比例1)Table 5 Investment in the treatment of environmental pollution from 2005 to 2013 %

注：1)数据来源于2005—2013年《中国环境统计年鉴》。

表6 各区域2005—2013年三大产业平均占比Table 6 Industrial structure in each area from 2005 to 2013 %

无论是东部地区还是其他区域，环境污染治理投资与工业废气排放总量的相关系数都趋近于零，说明环境污染治理投资对工业废气减排的效果尚不明显。一方面，目前国内环境治理力度偏小，有研究表明，当环保投入占GDP 1.0%～1.5%时，可以初步控制污染恶化；占到1.5%～3.0%时，可逐步改善环境质量[12]。2005—2013年，环境污染治理投资占GDP平均比例仅为1.52%，处于逐步改善环境质量阶段。此外，工业污染治理投资占环境污染治理投资平均比例仅为10.99%(见表5)。另一方面，政府通常面临环境污染治理成本与收益决策窘境，加上信息不对称造成监督难题，政府环境污染治理投资实施效果不明显。这也表明对技术的投入相对环境污染的末端治理更有效。

我国中部地区工业废气排放总量和经济增长的EKC也呈“倒N”型，2014年，中部地区人均GDP为38 439元，未超过第2个转折点(71 208元)，中部地区当前整体处于“倒N”型的第2阶段，工业废气排放总量随人均GDP的提高而增加，中部地区的发展尤其需谨防经济发展继续以环境为代价。这主要是由于中部地区第二产业比例偏大。从表6可以看出，中部地区产业结构以第二产业为主，达到50%左右，比西部地区更高(46.4%)，而第三产业在3个区域中占比最低，且发展较缓慢。尽管贸易开放程度和技术进步程度都在一定程度上利于减少工业废气排放总量，但影响程度偏低。同样的，环境污染治理投资对其工业废气排放总量影响趋近于零。

我国西部地区工业废气排放总量和经济增长的EKC也呈“倒N”型，且第2个转折点远大于东部和中部地区。低水平的粗放发展模式导致大量工业废气产生，工业废气排放总量随经济增长而减少的拐点(140 531元)远大于全国和东、中部地区，进入绿色经济发展时期要经过较大的发展和较艰难的路程。在这期间，工业废气排放总量对经济发展的影响也呈现弱积极效应，即污染的排放反倒有利于经济的发展，这在一定程度上揭示了短期内西部地区的经济发展是以牺牲环境为代价。2014年，西部地区的人均GDP为36 852元，尚处于高污染的缓和转折期，且与第2个转折点相距较远。

从污染方程来看，西部地区以第二产业为主的产业结构和贸易开放程度都不利于经济社会环境的友好发展。西部地区第二产业比例占46.4%(见表6)，且以能源或资源密集型、劳动密集型产品等污染较大的产业为主。西部地区的贸易开放程度也促进了工业废气的排放，这可能与西部外资投入结构有关。西部大部分地区的外资直接投资第二产业占比较大[13]，以西部地区的典型省份青海为例，2012、2013年外商直接投资第二产业占比分别达到90%和56%，且主要集中在石油冶炼等污染较大的产业，这导致随着外资数量和规模的不断扩大，污染产品加工与生产规模也不断扩大，致使整个地区的环境负荷进一步加重。且根据研究，西部地区贸易依存度的系数约为0.14，这说明西部地区的贸易依存度每提高1%，污染排放会上升0.14%[14]，即西部地区贸易开放程度的提高将会加重整个地区的环境污染。跟东部情况类似，污染方程中环境污染整治投资对西部工业废气排放的影响不大；而从产出方程来看，人力资本存量和劳动力投入量并未促进地区经济的发展，甚至产生了负向作用。

表7 各区域工业废气排放总量与经济增长的EKC形状及影响因素1)Table 7 The Environmental Kuznets Curve in each area and their influencing factors

注：1)“+”表示正向影响，“-”表示负向影响。

由表7可知，全国工业废气排放总量和经济增长的EKC呈“倒N”型，且当前正处于工业废气排放总量随经济增长而增加的阶段。2014年，全国人均GDP为42 389元，接近但尚未越过第2个转折点(45 488元)。北京(94 238元)、天津(101 689元)、上海(90 748元)、江苏(74 699元)和浙江(68 593元)等省(市)人均GDP已经超过第2个转折点，位于“倒N”型的最右段部分，步入工业废气排放总量随人均GDP的增加而减少的阶段，这和东部地区得出的结论一致。

从产出方程来看，第二产业为主的产业结构以及贸易开放程度推动污染增加，同时环境污染整治效果不明显等原因是造成当前全国工业废气排放总量和经济增长所处阶段的主要原因。全国第二产业估计系数最大，表明第二产业的发展是影响全国污染排放变化的关键因素。从各省份来看，通过计算2005—2013年第二产业的平均比例，可发现河北、山西、山东、青海等第二产业比例较大的省份也是污染较大的省份。全国范围内工业废气排放总量与贸易增长的关系也符合“污染天堂”的假说，由于目前我国的污染密集型产品在出口贸易产品中所占比例较大，出口贸易额的不断增长给生态环境带来了一定的负面影响，我国将为出口承担更多的污染代价。

从产出方程可以看出，全国范围内推动经济增长效果最明显的是物质资本存量和人力资本存量，与此相反，劳动力投入量的估计系数为负。这可能源于本研究以人均GDP而非GDP总量作为被解释变量，结果只能说明劳动力投入量对人均GDP的影响不明显，事实上，只有在单位劳动力产出效率得到明显提高的情况下，人均GDP才能随着劳动力投入量的改变而发生变化[15]。

3 结果与讨论

(1) 全国以及东、中、西部工业废气排放总量和经济增长的EKC皆呈“倒N”型。全国、中部和西部2013年止尚处于工业废气排放总量随经济增长而增加的阶段，而东部地区已率先超越第2个转折点，进入经济增长正向抑制工业废气排放总量阶段。

(2) 区域产业结构、贸易开放程度等要素发挥的作用和影响则各异，并因此促成了各区域工业废气排放总量和经济增长关系所处阶段的差异。东部地区工业已进入高端制造业和清洁生产阶段，且其第三产业发展迅速，产业结构的变化大大有利于工业废气减排，此外，东部地区产业技术投入大，推动产业结构升级，进一步减少工业废气排放总量，同时东部地区走在国际贸易的前沿，在国际国内清洁生产等政策的严格制约和迫使发展下，东部已摆脱“污染天堂”的称号，整体进入工业废气排放总量随经济增长而减少的阶段；而中部地区尽管其贸易开放程度和技术进步程度的发展都有利于工业废气减排，但由于其工业比例较大，对工业废气排放总量的贡献率相对较大，当前仍处于工业废气排放总量随经济增长而增加的阶段；西部地区由于工业以能源密集型和资源密集型等污染较大的产业为主，服务业大部分也围绕工业产业链发展，加上国际贸易方面，大部分地区外资集中分布在加工制造业等第二产业领域，使得西部地区产业结构和贸易开放程度都不利于经济社会环境的友好发展；全国整体范围内仍处于“倒N”型的第2阶段，这主要源于第二产业为主且发展较缓慢的产业结构，以及整体以资源密集型或劳动力密集型产品等污染较大的产品为主的贸易格局。

(3) 在运用联立方程分析各区域所处EKC位置的差异时，发现污染方程和产出方程中部分变量对各区域经济和环境的影响是相似的。由于治理力度较小以及环境污染监管成本高、难度大，环境污染治理投资对各区域乃至全国工业废气减排的效果都不明显。产出方程表明，物质资本存量和人力资本存量对各区域经济增长的推动作用相对稳定，而由于人均GDP并不能反映单位劳动力产出效率等原因，劳动力投入量的估计系数可能为负；从污染排放的产出效应来看，各区域污染排放和人均GDP均呈弱正相关关系，其中西部地区的相关性最大，表明短期内的经济发展建立在污染环境的基础上，警醒亟需改变发展模式，促进经济社会与环境可持续发展。

尽管EKC认为存在经济发展和环境污染之间的转折点，但是现实中转折点的值可能超过生态环境阈值，造成对环境不可恢复的破坏，因而只考虑经济发展来保护环境最终将陷入两难决策。各区域乃至全国都需及早通过调整产业结构，促进第三产业和高科技产业的发展，推动节能型、环保清洁技术的进步，转变经济增长模式，发展资源集约型产业；优化出口贸易结构，提高科技含量高、附加值高、资源能源消耗少的产品的生产和出口；加大政府环境保护治理投资等手段，运用合理的工具和措施，奖“洁”惩“污”，加强监督管制，综合运用产权、市场手段，实现经济的可持续发展。

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