中国制造业的环境技术效率研究

李伟娜，金晓雨

（中山大学岭南学院，广东 广州 510275）

中国制造业的环境技术效率研究

李伟娜，金晓雨

（中山大学岭南学院，广东 广州 510275）

本文根据2001-2008年28个制造业的工业产出、资源投入和二氧化硫排放数据，在对环境技术函数和环境方向性距离函数进行改进的基础上，计算各行业的环境技术效率及其发展趋势，并对影响产业环境技术效率的因素进行了回归分析。研究发现：中国制造业的环境技术效率总体水平较低，但是大多数产业的环境技术效率都呈上升趋势；在影响产业的环境技术效率因素中，科技投资加强、经济发展水平提高促进了环境技术效率的提高；中小企业比大企业更易改善环境技术效率；外商投资可能带来产业“污染天堂”；环境规制没有达到提高环境技术效率的目的。

方向性距离函数；环境技术效率；协调发展

目前中国正在进入以重化工业快速发展为特征的工业化中期阶段，制造业发展对一次能源依赖强，而节能减排在短期内对制造业发展存在很大制约，因此，正确理解环境与制造业之间的协调关系对理解制造业未来的发展走势至关重要。根据我国制造业的产出、污染排放和要素资源投入数据计算各个行业的环境技术效率，分析制造业发展与环境之间的动态关系，从而衡量环境与制造业发展的协调性，对节能减排和国民经济的持续发展具有十分重要的意义。

1 环境技术函数与环境方向性距离函数的改进

1.1 环境技术函数的改进

环境技术是为实现可持续发展而旨在保护环境、维持生态平衡和节约资源过程中所掌握的各种活动方式、手段和方法的总和［1］。在产业层面，环境技术是包括污染在内的产出与要素投入之间的一种技术结构［2］，代表在既定投入条件下最大产出和最小污染的集合，环境技术度量了在最优技术结构下环境产出的可能前沿，是计算、衡量环境技术效率的基础。由此不难得知，环境技术函数就是制造业正常产出与污染产出的总和。制造业生产过程中污染物通常被称为“坏”产品，正常产品的产出为“好”产品，解决环境污染问题的主要思路之一是最大限度的减少“坏”产品，增加“好”产品。以代表好产品，即正常产品的产出；以代表污染产出；以代表投入向量，x1… xN代表不同要素组合。则N种要素投入x所能生产的“好”和“坏”产品产量组合为P（x），用这种产出组合模拟的环境技术函数为：

对于每一个投入向量，产出由好产品y和坏产品b组成。我们定义环境技术以下特性：①对任意x∈有{0}∈P（x）；②对任意 x∈，P（x）是紧的；③若 x′≥x，则 P（x）⊆P（x′）；④若（y，b）∈P（x）且 0≤θ≤1，则（θy，θb）∈P（x）；⑤若（y，b）∈P（x）且 b=0，则y=0；⑥若（y，b）∈P（x），且 y′≤y，则（y′，b）∈P（x），表示y是自由处置的。由此，定义环境生产函数如下：

由（2）式可知，如果以P代表当前的技术，P′代表存在由K个技术组成的技术组合，则在P′技术组合、当前投入和坏产品最大产量约束下，P′技术组合下好产品最大产出为：

以上方程可求解有一种“好”产品、J种“坏”产品和N种投入情况下的最优“好”产品产出。yk、bkj、xkn分别代表第k种技术下的“好”产品产出、第j种“坏”产品产出和第n种投入，zk代表采用第k种技术的权重。方程式（3）描述了技术组合下的生产边界，其中，第一个约束不等式代表技术组合下的“坏”产品产出不大于现有技术下的“坏”产品产出。以往的研究认为技术组合下的“坏”产品产出等于现有技术下的“坏”产品产出，事实上，技术组合中有可能存在某些技术组合下的“坏”产品产出小于当前技术水平的“坏”产品产出，而此时“好”产品恰好能达到更高产出，若假设技术组合与现有技术下的“坏”产品产出相等，就无法得到环境生产函数的最优解。因此，本文将约束放松为技术组合下的“坏”产品产出不大于现有技术下的产出。第二个约束不等式代表技术组合下的投入不大于现有技术下的投入。

环境技术函数度量了现有技术和最优技术组合的差距，强调了技术组合下“好”产品的产出最大化。但是，环境技术函数没有将减少“坏”产品作为约束纳入方程中，所以在环境和经济协调发展的情况下用来衡量环境技术效率是不合适的，直到环境方向性距离函数出现，才对“好”产品产出和“坏”产品产出进行既区分又联系的分析提供了合理的替代框架，更好地体现了“好”产品产出增加和“坏”产品产出同时减少的思想。

1.2 环境方向性距离函数的改进

环境方向性距离函数设定了一个方向向量g=（gy，－gb），将其带入产出距离函数中而得到方向性环境距离函数：

方程式（4）中 x、y、b分别代表当前技术下的投入、“好”产品产出和“坏”产品产出。β代表按照方向向量 g=（gy，－gb）所能达到的“好”产品增加、“坏”产品减少的最大比例。

同样在约束条件下，通过线性规划方法求得现有技术和技术组合下的效率差距，从而求出“好”产品y增长和“坏”产品b减少的最大可能数量。方向性环境产出距离函数为：

为了更加符合经济发展的现实状况，本文没有按照传统方向性环境距离函数那样将方向向量设为g=（1y，1b），而是根据现实情况进行了改进，即：根据哥本哈根会议上中国承诺2020年40%的减排目标和中国2001—2008年的平均经济增长率计算出方向向量为 g=（1y，1.35b）。

类似传统技术效率的定义，将环境技术效率定义为“好”产品的实际产出量与环境技术组合下的最大产出量的比值，公式如下：

下面比较在增加环境投入下的环境生产函数和方向性环境距离函数的联系。如果我们将方向向量定义为g=（y，0），则方向性环境距离函数就是在环境规制下的环境生产函数。可见方向性环境距离函数是一种普遍的形式，其方向向量代表了对“坏”产品减少的约束下“好”产品的最大增加量，如图1所示：

图1中0ABCD代表技术组合下的生产边界，d点代表现有技术下的“好产品”最大产出；e点代表在相同投入下的“好产品”最大产出，特别强调的是d点不一定是在坏产品为b时才能得到，也可能是在小于b的情况下得到；f点代表在方向向量g的约束下得到的最大产出。图中的方向向量决定了“坏”产品数量的减少目标。

2 制造业的环境技术效率分析

本文基于环境技术采用方向性距离函数方法计算28个制造业行业的环境技术效率。按照2002年《国民经济行业分类标准》划分，本应选取30个制造业作为样本行业，但是“工艺品及其他制造业”和“废气资源和废旧材料回收加工业”两个行业数据缺失较多，为了数据的完整性和计算结果的有效性，将这两个行业在样本中剔除。在计算环境技术效率时，各行业工业总产值代表“好”产品的产出；各行业固定资产净值年平均值、能源消费总量、全部从业人员年平均数作为三种要素投入指标；以工业二氧化硫排放总量代表环境污染，用SO2排放作为指标是因为SO2作为大气污染物的主要成分，主要来源于煤炭、石油等大量燃烧含硫的化合物，在工业生产中排放较多，特别是自20世纪70年代以来，各国严密监测SO2的排放水平，具有统计连续性。其中，各行业工业总产值和固定资产净值年平均值以2001年为基期，根据2009年《中国统计年鉴》中1978年不变价格指数统一进行平减，将名义数值换算成了实际数值。数据来源于《中国统计年鉴》（2002—2009）、《中国工业经济年鉴》（2002—2009）、《中国环境年鉴》（2002—2009）、《中国经济贸易年鉴》（2002—2009）、《中国科技统计年鉴》（2002—2009）。

按照2001—2008年GDP实际增长率计算年平均增长为10.45%，2020年单位国内生产总值二氧化硫排放比2005年下降40%～45%计算得出每年排放总量减少13.80%，两数值相除得到方向向量为g=（1，1.35）。根据公式（5）的线性规划方法可算出 β值，进而根据（6）式算出环境技术效率（用ETE表示），如表1所示。

表1报告了全国28个行业各年份的环境技术效率及其变动趋势。环境技术效率的大小代表了资源、环境与产业发展之间的协调程度，环境技术效率大代表协调度高，环境技术效率小代表协调度低。沿用涂正革对环境技术效率的分类，本文界定，环境技术效率取值在（0.9－1］之间为“环境与产业高度协调”，即该行业为资源投入少、产出多、污染排放少的行业；在（0.8－0.9］之间为“环境与产业较为协调”行业；在（0.7－0.8］之间为“环境与产业较不协调”行业；在（0.6－0.7］之间为“环境与产业不协调”行业；如果在小于0.6则为“环境与产业极不协调”行业。

为了判断各行业在2001—2008年的环境技术效率状况，计算了各行业在这8年间的平均环境技术效率及各个年份之间的变动情况。根据环境技术效率的分类，从平均环境技术效率来看，我国28个制造业中“高度协调的产业”包括烟草制品业，纺织服装、鞋、帽制造业，皮革、毛皮、羽毛（绒）及其制品业，石油加工、炼焦及核燃料加工业业，电气机械及器材制造业，通信设备、计算机及其他电子设备制造业6个行业，在2001—2008年间这6个行业处于技术环境技术效率的最佳状态，无论节能减排与否，潜在的产出增长空间都较小。“较为协调的产业”为农副食品加工业，文教体育用品制造业及仪器仪表及文化、办公用机械制造业，这3个行业在2001—2008年也保持了较好的资源、环境与经济双赢发展的目标，基本上实现了有效率的生产，这些产业可以通过小幅度调整技术组合来达到技术前沿。家具制造业，印刷业和记录媒介的复制，金属制品业，通用设备制造业和交通运输设备制造业为“较不协调的产业”，这5个行业一定程度上造成了大气污染，但是通过提高环境技术效率有望改善目前的大气污染状况，从而促进产业与环境的协调发展。“不协调的产业”包括木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业，塑料制品业，黑色金属冶炼及压延加工业，有色金属冶炼及压延加工业，专用设备制造业5个行业，在环境技术效率较低的条件下，这些产业释放了大量的二氧化硫，使得环境与产业的发展不协调，企业将承担更多的环境污染治理费用，从而增加了潜在产出。在28个制造业中，“极不协调产业”的数目最多，包括食品制造业、饮料制造业、纺织业、造纸及纸制品业、化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业、非金属矿物制品业9个行业，约占全部制造业的31%。总体看来，我国的制造业主要为粗放型的发展模式，环境技术效率的平均水平较低，技术效率提升空间和潜力大，这与制造业处于工业化中期、以煤炭为主要能源的产业发展现状密切相关。

再看环境技术效率的动态度。将2001—2008年以2005年为界分为两个时间段，分别为2001与2005、2001与 2008、2005与 2008三种变动情况，这样可以捕捉到不同时间段内环境技术效率的变化情况。2001与2005年各行业的环境技术效率的变动幅度较小，但是有7个行业的环境技术效率呈下降趋势，9个行业未变，12个行业略有上升，这表明2005年各行业的环境技术效率与2001年相比提高幅度不大，部分行业具有下降的趋势，这可能是由于各制造业的总产量在不断增加，而环保投资和科技人员投入相对不足，导致环境污染得不到相应补偿造成的。2001年与2008年的变动情况好于2001与2005年，环境技术效率呈下降趋势的行业只有两个，环境技术效率上升的行业中上升幅度大大增加，如交通运输设备制造业变动幅度高达0.29，家具制造达到0.23，农副食品加工业和电气机械及器材制造业的变动幅度也达到0.21，这表明到2008年环境投资幅度加大、环保力度加强，环境技术效率得到很大提高。2005和2008年的环境技术效率变动幅度不大，2005-2008年间各个行业已经开始注重环境保护和资源节约并取得了成效。有趣的是，2001—2008年“高度协调的行业”基本未发生变化，一直处于环境技术前沿，“较为协调的行业”上升幅度较大，不协调的部分产业呈现下降趋势，这说明我国制造业的环境技术效率有望得到提升，但是由于“较不协调的行业”和“极不协调的行业”比重很大，必将造成提高环境技术效率的巨大压力。

3 制造业环境技术效率的影响因素分析

3.1 模型设定及估计

根据环境技术、方向性距离函数及环境技术效率含义，本文考虑了包括FDI、制造业增长、科技投资强度和环境规制在内的影响环境技术效率的因素。基于2001—2008年28个制造业的面板数据，构建如下计量模型：

其中ETEit代表第i个行业在第t年的环境技术效率；FDIit代表第i个行业在第t年的外商直接投资，用各行业外商资本和港澳台资本总和度量外商直接投资，单位为万元，数据来源于《中国经济贸易年鉴》（2002—2009）；利用各行业脱硫设施数度量环境规制，记为numsit，单位为套，数据来源于《中国环境年鉴》（2002—2009）；产业规模用各行业的固定资产投资净值来表示，记为assetit，代表第i个行业在第t年资产投入，单位为万元，数据来源于《中国经济贸易年鉴》（2002—2009）；techit代表第 i个行业在第t年的科技投入强度，用大中型工业企业科技活动经费内部支出与固定资产投资的比值来表示，数据来源于 《中国科技统计年鉴》（2002—2009）和《中国工业经济统计年鉴》（2002—2009）；outputit为第i个行业在第t年的产出总量，用各行业的工业生产总值表示，单位为亿元，数据来源于《中国统计年鉴》（2002—2009）。其中，外商资本、港澳台资本、固定资产投资净值、大中型工业企业科技活动经费内部支出及固定资产投资以2001年为基期，根据2009年《中国统计年鉴》中1978年不变价格指数统一进行平减，将名义数值换算成了实际数值。αi为特定的截面效应；εit为随机误差项。考虑到估计结果的稳健性，在回归分析中采用固定效应模型和随机效应模型两种估计方法，根据Hausman检验的结果，若H统计值小于0.05临界值，则拒绝原假设。本估计结果中的Hausman检验的结果为0.01，因此选取固定效应模型，随机效应模型结果作为参考。

3.2 估计结果说明

表2显示了环境技术效率的各影响因素的回归结果，具体分析如下：

（1）FDI。国际贸易能够使生产和消费发生分离，因此环境规制较高的国家会倾向于进口污染密集型产品，而环境规制较低的国家会乐于出口污染密集型产品，从而环境规制较低的国家通过承接污染产业而成为“污染避难所”。遗憾的是，到目前为止，很少有足够的经验证据证实“污染避难所”的客观存在［3-4］。在度量外商直接投资对环境技术效率的影响时，本文采用外商资本和港澳台资本总合进行衡量，结果表现出显著负相关，这表明外商投资没有改善环境技术，“污染避难所”可能存在。

（2）产业规模。波特认为产业增长是规模经济、外部经济和范围经济共同作用的结果［5］。但是，规模较大的行业通常具有环境技术的滞后性，一旦投入了固定资本，现有技术条件将在一定时间被锁定，很难形成新的技术突破。与之相对应的，中小企业反而更容易对技术进行更新和使用。表2的估计结果显示asset的估计系数均显著为负，说明产业规模对环境技术效率作用明显，但是规模较小的企业更易于提高环境技术效率，从而实现产业与环境的双赢发展的效果。

（3）技术引进、研发与创新是促进产业与环境协调发展的有效举措。新技术的创新与利用包括环保节能技术的使用，这不仅可以促进产业结构优化升级、促进经济增长，还能减少废气排放，提高环境技术效率。表2的估计结果表明，技术投入强度与环境技术效率显著正相关，技术投资强度对环境技术效率具有重大贡献。

（4）制造业增长。本文在度量制造业增长时，从制造业总体发展水平方面进行度量。从表2的估计结果可以发现，环境技术效率估计方程中的output系数在较高水平上显著为正，这与经济发展促进技术进步的论点基本相符：随着经济的发展，经济基础雄厚，科技投资力度加大，科技创新能力增强，环境技术效率必然会随之提高。

（5）环境规制。虽然有学者认为环境规制可以有效限制污染密集型产业的发展［6］，但本文估计结果显示脱硫设施数目的增加并未达到控制污染的目的，也没有促进环境技术效率的提高。如果理解这一结果呢？首先，脱硫设施的数目增加本身就是环境污染严重的表现，脱硫设施越多，说明需要治理的环境污染越严重，从这一层面来说，脱硫设施反映了环境污染加重是可以理解的。其次，我国环境规制仍然不完善，实施环境规制具有较高成本，若投入更多的资本在环境规制，反而会降低在环境技术方面的投资，因此，环境规制增加可能带来环境技术效率的降低。

4 结论及建议

本文的结果表明，中国制造业的环境技术效率总体水平较低，这与中国正处于工业化中期阶段特征相对应。但是大多数产业的环境技术效率都呈上升趋势，这与中国科技投资加强、经济发展水平提高密切相关。环境规制可能会带来较低的环境技术效率，因此应注意采取实用、有效的环境规制政策来缓解环境与产业发展的矛盾。特别值得注意的是，在吸引外商投资时，应限制高污染、高能耗产业进入。当然，不同的产业具有不同的污染特征，这也就决定了提高环境技术效率的不同路径。但针对整体制造业而言，我们认为科技进步是提高环境技术效率的关键所在，环境治理是提高环境技术效率的必由之路，自主创新是提高环境技术效率的内在动力，结构调整是提高环境技术效率的根本途径。

［1］王兵，王春胜.论环境技术社会化的社会制约［J］.中国科技论坛，2006，（2）:15-119.

［2］Rolf Fare，Shawna Grosskopfb，Carl A..Pasurka Jr Environmental production functions and environmental directional distance functions［J］.Energy，2007，32:1055-1066.

［3］Cole M..Trade，the pollution haven hypothesis and the environmental kuznets curve:examining the linkages ［J］.Ecological Economics，2004，48（1）:401-416.

［4］李小平，卢现祥.国际贸易、污染产业转移和中国工业 CO2排放［J］.经济研究，2010，（1）:15-26.

［5］迈克尔·波特.国家竞争优势［M］.北京：华夏出版社，2002:112-116.

［6］Greenstone M..The impacts of environmental regulation on industrial activity:evidence from the 1970 and 1977 clean air act amendments and the census of manufactures［J］.Journal of Political Economy ，2002，110（6）:1175-1279.

（责任编辑 谭果林）

Efficiency of Environmental Technological of Chinese Manufacturing Industry

Li Weina，Jin Xiaoyu
（School of Lingnan，SUN YAT-SEN University，Guangzhou 510275,China）

Based on the outcome，energy cost and SO2emission of 28 manufacturing industries from 2001 to 2007,and an analysis of the environmental technology function and environmental directional distance function，this essay calculates the efficiency of environmental technologies of different industries and the respective developing trends.Then the paper analyzes the factors which impact on the efficiency of environmental technologies.The result shows that the general efficiency of environmental technologies in China’s manufacturing industries is low，but the efficiency of many industries are rising.Among the factors which impact on the efficiency of environmental technologies，scientific investment and economical development boost the progress of efficiency of environmental technologies.Medium and small size enterprises are found easier to improve the efficiency.FDI enterprises might bring severe pollution，and environmental regulation does not improve the environmental technological efficiency.

directional distance function;efficiency of environmental technology;coordinated development

F205；F270

A

教育部哲学社会科学重大课题“产业集聚与区域经济协调发展研究”（06JZD0031）、中山大学经济研究所专项基金。

2010-07-02

李伟娜（1982-），女，黑龙江哈尔滨人，中山大学岭南学院博士研究生；研究方向：产业集聚与环境规制。