环渤海地区经济增长与环境污染关系分析——基于环境库兹涅茨曲线

徐胜，王晓惠，宋维玲，董伟

（国家海洋信息中心，天津 300171）

环渤海地区经济增长与环境污染关系分析
——基于环境库兹涅茨曲线

徐胜，王晓惠，宋维玲，董伟

（国家海洋信息中心，天津 300171）

发达国家的发展历史表明，经济发展与环境污染存在一定的关系，在经济发展的初级阶段，经济的快速增长可能以牺牲环境为代价。环渤海地区经济增长与环境污染的矛盾尤为突出。文章运用环境库兹涅茨曲线原理和模型，分析了环渤海地区经济增长与环境污染之间的关系。研究发现，在过去一段时间内，环渤海地区的环境污染状况与经济收入也基本符合倒“U”型的库兹涅茨曲线关系。目前，从工业污染水平来看，环渤海地区已经进入高增长、低污染的发展阶段；而从总体污染水平来看，环渤海地区仍处于高增长、高污染的发展阶段。

环渤海地区；环境库兹涅茨曲线；经济增长；环境污染

1 前 言

一般认为，经济发展会对环境施加压力。环境库兹涅茨曲线（Environmental Kuznets Curve，EKC）就是用来描述环境污染与经济发展关系的理论模型，该模型描述经济发展的进程中，随着经济的发展，环境先是变得恶化，而后得到改善的过程。该模型作为假说最早是由Grossman 和Krueger提出的。他们在考察环境——收入关系时发现两者呈倒U型曲线关系，通过对人均收入与环境污染水平之间演替的计量模拟，发现经济发展对环境污染水平有着很强的影响。Grossman 和Krueger后来又从经济结构的改变来解释EKC 现象。环境经济学家认为，在经济发展的较低阶段，由于经济活动的水平较低，环境污染程度较低；在经济快速发展的阶段，工业尤其是制造业的大发展，资源的耗费超过资源的再生，污染未得到有效处理，环境加速恶化；在经济发展的更高阶段，由于经济结构升级和优化，污染产业停止生产或被转移，经济发展到一定水平，国家和社会有一定的财力，可以用来治理环境，人们的环境意识也加强了，因此环境状况开始改善。这样就形成了一条倒“U”形的环境库兹涅茨曲线。该曲线通常被用来预测环境污染水平的发展趋势。

在国内，凌亢、王浣尘、刘涛分别计算了经济规模、产业结构和排污强度对南京的“三废”的作用。范金、胡汉辉以我国81个大中城市1995－1997年的面板数据对EKC进行实证分析, 发现除氮氧化物浓度以外，二氧化硫、总悬浮颗粒物浓度和年人均降尘量都与收入存在倒U型曲线关系。李彦明，张振克研究了南京市工业废水排放的环境库兹涅茨特征。吴玉萍等和刘利分别计算了北京市和广东省的经济增长对环境的作用，这些研究结果都发现经济增长与环境关系遵循EKC假说。但也有例外，如黄耀磷、农彦彦、吴玉鸣利用中国大陆31个省市区1997－2006年的环境质量数据与人均GDP、人口密度、FDI、产业结构和技术进步的关系进行分析，结果显示，环境库兹涅茨曲线假说（倒U型曲线） 并未获得支持，经济指标与环境指标更多地表现为N型或倒N 型的曲线关系。上述研究对于认识经济增长与环境污染的关系有很大的帮助，但目前的文献主要集中在城市环境污染与经济增长的库兹涅茨曲线的实证研究，很少有关沿海地区经济增长与环境污染方面的研究。本文拟应用EKC曲线对环渤海地区经济增长与环境污染关系进行量化分析，为正确认识环渤海地区经济增长与环境污染关系提供科学参考。

2 模型构建与数据来源

环渤海地区有广义和狭义之分。广义的环渤海地区包括北京、天津两直辖市及辽宁、河北、陕西、山东四省和内蒙古自治区，共5省（区）两市；狭义的环渤海地区仅包括北京、天津、辽宁、河北和山东，共三省两市，本研究重点讨论与海洋有关的经济发展与环境污染的关系，故采用狭义的概念。

由于环渤海地区各省市区域间存在面积与人口数量方面的差异，在本文研究中，环境库兹涅茨模型选取相对指标——“人均GDP”来反映环渤海地区的经济发展水平。渤海地区污染源主要为工业污染和生活污染，因此选取“工业废水排放量”和“生活污水排放量”作为反映环渤海地区污染水平的指标，分别建立“工业废水排放量与人均GDP”、“生活污水排放量与人均GDP”、 “废水排放总量与人均GDP”3个计量经济模型，来研究环境库兹涅茨曲线的适用性。国内外环境库兹涅茨曲线模型主要3个：二次模型，三次模型和取对数后的三次模型。本文采用二次模型，具体表达式如下所示：

根据数据的可获得性，采用2000－2009年的数据进行量化分析，具体数据如表1所示。

表 1 环渤海地区废水排放量与人均GDP（2000－2009）Tab.1 Volume of waste water discharged and GDP per person in Circum-Bohai-Sea Zone (2000-2009)

3 模拟结果与讨论

3.1 工业废水排放量与人均GDP计量模型

应用表1中数据，运用Eviews软件，对回归方程（1）进行拟合，结果如表2。

由表2可知，环渤海地区工业废水排放量与人均GDP的关系式为：

其中，调整R2统计量为0.831 8，大于0.7，说明方程的拟合优度较高；回归系数a1，b1，c1的t统计量的P值分别为0.012 5，0.004 0，0.000 0，均小于0.05，说明在95%的置信度下，变量X2、X和截距项均通过了显著性检验；F统计量的P值为0.000 8，小于0.05，说明在95%的置信度下，方程通过了显著性检验。总体来看，方程拟合效果较好，可以用于进一步的分析研究。

表 2 “工业废水排放量与人均GDP”模型计算结果与参数Tab.2 Results and parameters of the model “volume of industrial waste water discharged and GDP per person”

3.2 生活污水排放量与人均GDP计量模型

应用表1中数据，运用Eviews软件，对回归方程（2）进行拟合，结果如表3。

表 3 “生活污水排放量与人均GDP”模型计算结果与参数Tab.3 Results and parameters of the model “ volume of household waste water discharged and GDP per person”

由表3可知，环渤海地区生活污水排放量与人均GDP的关系式为：

其中，调整R2统计量为0.977 1，大于0.7，说明方程的拟合优度较高；回归系数a2，b2的t统计量的P值分别为0.117 3，0.257 1，均大于0.1，说明在90%的置信度下，变量X2和X未通过显著性检验；F统计量的P值为0.000 001，小于0.05，说明在95%的置信度下，方程通过了显著性检验。总体来看，尽管方程拟合优度较高，方程通过了显著性检验，但X2和X未通过变量的显著性检验，该方程不适宜用于进一步的分析研究。

3.3 废水排放总量与人均GDP计量模型

应用表1中数据，运用Eviews软件，对回归方程（3）进行拟合，结果如表4。

由表4可知，环渤海地区废水排放总量与人均GDP的关系式为：

其中，调整R2统计量为0.987 6，大于0.7，说明方程的拟合优度较高；回归系数a3的t统计量的P值为0.322 3，大于0.1，说明在90%的置信度下，变量X2未通过显著性检验；F统计量的P值为0，小于0.05，说明在95%的置信度下，方程通过了显著性检验。总体来看，方程拟合优度较高，方程通过了显著性检验，但X2未通过变量的显著性检验，废水排放总量与人均GDP的二次函数关系不成立。

表 4 “废水排放总量与人均GDP”的二次函数模型计算结果与参数Tab.4 Results and parameters of the quadratic function model “ total volume of waste water discharged and GDP per person”

修改上述二次模型，假设废水排放总量与人均GDP满足一次函数关系式

应用表1中数据，运用Eviews软件，对回归方程(4)进行拟合，结果如表5。

由表5可知，环渤海地区废水排放总量与人均GDP的关系式为：

其中，调整R2统计量为0.987 4，大于0.7，说明方程的拟合优度较高；回归系数的t统计量的P值分别为0，0，均小于0.05，说明在95%的置信度下，变量X与截距项均通过了显著性检验；F统计量的P值为0，小于0.05，说明在95%的置信度下，方程通过了显著性检验。总体来看，方程拟合效果较高，可以用于进一步的分析研究。

表 5 “废水排放总量与人均GDP”的一次函数模型计算结果与参数Tab.5 Results and parameters of the linear function model “total volume of waste water discharged and GDP per person”

3.4 综合评价

根据上述模拟结果，方程(1)和方程(4)拟合效果较好，可以用于分析环渤海地区经济增长与环境污染的关系。其表达式分别为：

以工业废水排放量作为环境污染水平的指标，环渤海地区的经济发展水平与环境污染水平呈现倒U型二次曲线关系，表现出明显的环境库兹涅茨曲线的特征，拟合结果如图1所示。由图1可知，当环渤海地区的人均GDP为每人28 644元时，达到生态不可逆阈值水平，即U型曲线的转折点，此时的工业废水排放总量最大，达到410 138万吨。对比表1环渤海地区的环境污染水平在2007年达到最大；2008年之后，随着人均GDP的增长，环境污染水平开始下降。

以废水排放总量作为污染总水平的指标，则目前环渤海地区的经济发展水平与总污染水平呈现线性一次函数关系，未表现出环境库兹涅茨曲线的特征，或正处于环境库兹涅茨曲线的上升阶段。拟合结果如图2所示，从图2可见，随着人均GDP水平的提高，环渤海地区总体污染水平随之上升。

图 1 2000-2009年环渤海地区工业废水排放量与人均GDP拟合曲线图Fig.1 Simulating curve between the volume of industrial waste water discharged and GDP per person in Circum-Bohai-Sea Zone from 2000 to 2009

图 2 2000-2009年环渤海地区废水排放总量与人均GDP拟合曲线图Fig.2 Simulating curve between the total volume of waste water discharged and GDP per person in Circum-Bohai-Sea Zone from 2000 to 2009

4 讨 论

经济发展模式合理与否对环境保护至关重要。如果将“经济增长速度”和“环境污染程度”都用“高”和“低”两个水平来衡量，可能出现以下发展模式：

高经济增长，高污染模式。这是一种传统的、粗放式的经济增长方式。其特点是高资源、能源消耗，高经济产出，同时环境质量不断恶化。当环境恶化到生态不可逆阈值水平附近，人们才开始在发展经济的同时采取措施保护环境，改善环境质量。这种“先污染，后治理”的方式是欧美等发达国家在20世纪40年代至60年代的发展道路，环境库兹涅茨曲线描述的就是这种典型的倒U型。

低经济增长，高污染模式。在这种模式下，经济增长与环境污染的关系已经进入恶性循环，环境质量严重恶化，环境不能为经济发展提供支撑，并成为经济发展的制约因素。这种模式的根源是经济发展停滞不前，工业化程度低，而人口又不断增加，从而导致对环境的压力越来越大。当环境退化超过生态不可逆阈值水平时，人们仍然没有采取环保措施，结果造成了环境急剧恶化、经济发展也停滞不前甚至降至零点的恶果。撒哈拉沙漠地区是这种发展模式的典型代表。这时环境库兹涅茨曲线是种极端的情形，应摒弃这种模式。

低经济增长，低污染模式。工业革命以前的世界经济基本上是这种发展模式。由于经济低速增长，对环境的压力小，经济增长对环境质量的影响也小，经济与环境处于一种低水平的循环。这种模式的经济增长速度缓慢，难以满足人类日益增长的物质需要，不能满足现代社会经济发展的需要。

高经济增长，低污染模式。这是一种可持续发展的模式。该模式的特点是经济高速发展，环境质量并没有随之恶化，即环境与经济实现了良性循环。我国的环保模范城市和生态示范区基本属于这种发展模式。这种模式兼顾了经济发展与环境保护两方面的需要，实现了经济、环境的协调可持续发展，是循环经济或生态经济的体现，符合科学发展观的要求，应是我国追求的目标。

虽然高经济增长低污染模式是我们追求可持续发展的模式，但就总体而言，经济发展对环境的破坏是客观存在的。尽管对环境破坏问题的解决还需依靠经济增长本身，经济增长最终将引导环境质量的改善，但没有理由相信这一过程会自动发生。收入增长与环境退化之间的负相关关系事实上需要政策响应（policy response）来实现。因此需要提高环保意识和发展清洁生产技术。另外，环境污染超过一定的生态阈值，环境退化就变得不可逆了，环境就变得不可能恢复，或者付出更高昂的代价，这种例子在我国国内并不罕见。因此，环境库兹涅茨曲线不能被用作“先污染，后治理”的借口，何况倒U型环境库兹涅茨曲线并不是在任何情况下都适用，因此，需要采取相应的政策措施来防止环境污染超出环境库兹涅茨曲线描述的生态阈值。

本文研究结果显示，从工业污染水平来看，环渤海地区的经济发展水平与工业污染水平表现出明显的环境库兹涅茨曲线的特征，在2007年以前，环渤海地区的工业增长属于传统增长模式，表现为随着人均收入的增长，工业污染水平随之增加；在2007年环渤海地区达到阈值水平，此时工业污染水平达到最大；在2008年之后，表现为随着人均GDP的增长，工业污染水平逐步下降。环渤海地区的工业污染水平与经济收入水平呈现出明显的倒U型的曲线关系。但从废水排放的总污染水平来看，目前环渤海地区的经济发展水平与总污染水平未表现出明显的环境库兹涅茨曲线特征，或仍处于环境库兹涅茨曲线的上升阶段，即随着人均GDP的提高，总体污染水平也随之上升。总体来看，环渤海地区的经济仍处于传统的、粗放式的经济增长模式阶段。

模型的计算结果同时说明，相对于工业废水的治理，生活废水的治理比较落后，导致污染的总体治理水平偏低。从环境库兹涅茨曲线理论的角度衡量，尽管工业已经进入了可持续发展模式，但整体经济水平仍然处于传统发展模式。2009年，环渤海地区人均GDP已经达到5 290美元，超过国际公认的4 000～5 000美元的环境库兹涅茨曲线转折点。从工业污染的角度来看，环渤海地区已经进入曲线的下行阶段，而从总体污染水平来看，环渤海地区仍处于曲线的上行阶段。这说明环渤海地区相关部门采取的环境保护和治理的政策措施，取得了一定的效果，但仍有欠缺。有关部门需继续加大环境治理的力度，尤其是生活污染的治理，更好地实现经济与资源环境的可持续发展。

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[4]范金, 胡汉辉.环境Kuznets曲线研究及应用 [J].数学的实践与认识, 2002, 32(6): 944-951.

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Analysis of the relationship between economic growth and environmental pollution in Circum-Bohai-Sea Zone: Based on Environmental Kuznets Curve

XU Sheng, WANG Xiao-hui, SONG Wei-ling, DONG Wei

(National Marine Data and Information Service, Tianjin 300171, China)

The developmental history of developed countries has shown that there are some relationships between economic development and environmental pollution, and at the primary stage of economic development, the fast-growing economy may be followed by environmental sacrifices.This problem was dramatically serious in the Circum-Bohai-Sea Zone during the past few years.This paper uses the principle and model of Environmental Kuznets Curve to analyze the relationship between economic growth and environmental pollution in the Circum-Bohai-Sea Zone.The results showed that, in the past few decades, the relationship of this area basically matched with the U-shape Environmental Kuznets Curve.And the study finds that the economy in this area has been at the stage of fast-growing with low environmental pollution according to the industrial polluting level, but still at the stage of fast-growing with high environmental pollution according to the total polluting level.

Circum-Bohai-Sea Zone; Environmental Kuznets Curve; economic growth; environmental pollution

F064.1

A

1001-6932(2011)06-0601-06

2011-03-07；

2011-06-27

海洋公益性科研专项（200805031）。

徐胜（1963－），男，副研究员，主要从事海洋经济与管理的分析研究工作，电子邮箱：hytj@mail.nmdis.gov.cn。