经济增长对环境污染的面板门槛效应分析

王火根

一、研究综述

经济发展对生态环境的影响一直是环境资源与生态经济学关注的热点问题之一。Grossman等(1995)对世界上一些国家的地区性污染物，如空气悬浮物和SO2的排放变化与人均收入之间的数据进行实证分析后发现，环境质量或污染物的排放水平与人均收入之间呈现倒U形的曲线关系，即环境质量与经济发展间是一种此消彼长和相互促进的关系，一般称之为“环境库兹涅茨曲线”。1991年美国经济学家Grossman和Krueger针对北美自由贸易区谈判中，美国人担心自由贸易恶化墨西哥环境并影响美国本土环境的问题，首次实证研究了环境质量与人均收入之间的关系，指出了污染与人均收入间的关系为“污染在低收入水平上随人均GDP增加而上升，高收入水平上随GDP增长而下降”。田晓四等(2007)选取南京市1985～2004年的经济与环境数据研究发现:工业废水排放量和人均GDP具有“N”型的EKC曲线，工业废气排放量和固体废物产量与人均GDP存在倒“U”型EKC曲线。刘荣茂等 (2006)基于中国1991～2003年29个省级区域环境质量与人均GDP的数据，利用工业废水、废气、固体排放物等变量与人均 GDP拟合方程验证了环境库兹涅茨曲线假说在中国的存在性。

上述文献在研究方法上存在着一个共同缺点，即毫无例外地使用线性模型进行估计，也就说简单地估计出经济增长对环境污染的影响。事实上，对于本质上具有线性特征的问题或数据而言，使用线性模型是足够的，但如果所研究的对象具有非线性特征，线性模型将由于难以刻画变量间的非线性关系而不再适用。由于环境污染效应的发挥是一个极其复杂的动态过程，会受多种条件因素的影响制约。比如，当地区的经济发展相对滞后时，经济增长对环境污染的影响可能相对有限;而当该地区跨越一定发展水平之后，经济增长效应就更为显著。简言之，经济增长对环境污染的影响会因为其他因素条件的变化而表现出非线性的门槛特征。就现实而言，中国作为一个地域辽阔、人口众多、地区差异明显的发展中国家，经济增长和环境污染之间的效应很难满足在各区域或省域之间的完全一致性，存在非线性关系是很有可能的。因此，如果我们忽略了这种客观存在的区域或省域差异，进而简单地将经济增长与环境污染的关系视为单一线性的，恐怕难以准确地反映经济变量之间的真实联系，目前国内的多数文献都采取了这一做法。

为了克服研究方法上的不足，我们采用面板门槛模型(Hansen，1999)实证检验经济增长对环境污染的门槛效应，检验“环境库兹涅茨曲线”中倒“U”型是否存在。如果存在“门槛效应”，则说明存在库兹涅茨曲线环境，以及当存在“门槛效应”时，根据相应的门槛值对样本进行分组，在充分反映样本特性的情况下，考察中国不同地区其经济增长与环境质量之间的变化关系。文章的结构安排如下:第二部分是面板门槛回归模型的理论、应用和数据说明;第三部分是实证结果和解释;第四部分是政策建议。

二、面板门槛回归模型的理论、应用和数据说明

有关面板门槛模型方法的介绍，参考 Hansen(1999、2000)。单一面板门槛模型设定为:

其中i和t分别代表第i个省份和第t年;ηi反映个体未观测特征;qit表示门槛变量;γ表示为特定的门槛值;I(qit≤γ)和 I(qit＞γ)均为指示性函数;εit～ N(0，σ2)为随机干扰项。采用矩阵形式可表示为:

其中，xit(γ)=

对式(2)组内去均值，得到:

将所有观测值进行堆积，可将式(3)写成矩阵形式:

对于给定门槛值γ，可以通过 OLS方法估计式(4)以得到β的估计值:

相应残差平方和为:

通过最小化式(6)对应的S1(γ)来求得γ，即(γ)。由此可得

得到参数估计值之后，还需进行两方面检验:一是门槛效应是否显著，二是门槛的估计值是否等于真实值。第一个检验的原假设为 H0∶β1= β2，对应的备择假设为 H1∶β1≠β2，检验统计量为:其中，S0为在原假设 H0下得到的残差平方和。第二个检验的原假设为其中γ是γ的真实值，相应的似然比统计量为:LR1(γ)=(S1(γ)－

上述推导过程是在单一面板门槛模型下进行的，当存在两个或两个以上的门槛值，必须重复上述步骤去搜寻第二个门槛值。

加入其它四个变量(g，m，n，e)作为自变量，而只将q作为门槛回归过程中的回归方程:

其中，E代表环境指标，这里以“SO2排放量(公吨)”表示;q表示收入水平，笔者以文献中通常采用的“人均GDP”作为代表性指标;g表示工业水平，以工业增加值比重来表示;贸易开放程度使用进出口贸易总额与GDP之比和实际利用外资外商直接投资与GDP之比来度量贸易开放的环境效应，m进口贸易总额与GDP之比，n表示出口贸易总额与GDP之比;f表示外资外商直接投资与GDP之比;γ表示为特定的门槛值;I(qit≤γ)和 I(qit＞ γ)均为指示性函数，εit～ N(0，σ2)为随机干扰项，i和t分别代表第i个省份和第t年。SO2排放量指标数据来自《中国统计年鉴(2010)》，人均GDP指标数据来自《国研网统计数据库》。全部样本为2000年到2009年30个省、市、自治区共10年的样本数据。由于西藏的数据很不全面，故计算时将其排除在外。(以上数据均取对数)

由于门槛回归方法本身具有分阶段回归的特点，免去了实证研究中需要添加git2才能观察EKC下降阶段的一些弊端。例如，对称的曲线(EKC的上升部分和下降部分斜率相同)与现实情况不符，以及git和git2产生的多重共线性问题。但是采用门槛回归的方法可以避免上述问题，笔者只需要观察git前的系数β的符号和大小就能够确定:在不同阶段(由不同门槛变量的门槛值划分的)经济增长对环境质量的影响程度。

三、实证结果和解释

(一)实证检验

考虑到时间和空间差异性，用传统的面板线性回归模型很难于揭示经济发展与环境污染之间的关系。为了更好地展示环境污染效应的非线性特征，我们以人均GDP水平作为门槛变量进行估计，看看环境污染与经济发展水平变化是否存在拐点，其他经济变量与此类似(本文不作研究)。表1显示了在对人均GDP作为门槛变量检验结果。

表1 门槛效应检验

从结果来看，人均GDP作为门槛变量通过了检验，F值为22．59，P值为0．023，说明在5%的显著水平上通过了检验，门槛值为30000元/人。根据各地区人均GDP水平与门槛值大小关系，我们将样本按两个时间段划分为低区制 (即人均GDP低于门槛值)和高区制(即人均GDP高于门槛值)两个部分。从表2不难发现，在2000－2003这四年间，中国大部分省份处于低区制，只有北京与上海处于高区制，从2004－2009年，处于高区制的省市北京、天津、河北、内蒙古、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东。

表2 按人均GDP 门槛值划分的省市分布

根据上面的分析，对式(7)式进行门槛估计，结果如表3所示:

表3 面板门槛回归结果

从面板门槛回归结果来看:

(1)人均GDP对污染排放量的回归系数皆显著为正，当人均GDP低于门槛值30000元时，人均收入对环境污染边际影响系数为0．678，而当人均 GDP跨越30000元这一门槛值时，人均收入对环境污染边际影响系数提高为0．242。这一估计结果表明，人均收入增长效应的发挥与地区环境污染水平密切相关，经济发展水平较高的地区，环境污染的增长效应越小;经济发展水平低的地区，环境污染增长效应相对较大。由此可见，地区经济发展状况对环境污染递减效应的确存在鲜明的门槛特征。

(2)产业结构对污染排放量的回归系数皆显著为正，且在所有的回归变量中影响因子最高，说明了工业产业比重过高会导致污染排放量的增加。这符合张海旺(2007)研究的结论:长期以来，我国在经济发展上存在片面追求速度的问题，因而助长了具有速度和市场优势的部分高耗能和高污染行业的增长。高能耗和高污染的行业比重过高，直接加剧了与环境的矛盾。而我国能源结构又过度集中于煤炭，这是我国环境污染严重的主因。

(3)外商直接投资回归系数皆显著为负，说明外商直接投资能够在一定程度上改善我国的环境，这一结论与传统的“污染避难所”假说不符。之所以会出现与“污染避难所”假说相悖的结论，主要有以下三点原因:其一，由于外商投资的技术外溢效应提高了我国的要素生产率和清洁生产的技术水平，从而会改善我国的环境质量水平;其二，近年来，由于我国政府在引进外商直接投资时已经注重引资的结构问题，特别是对环境方面的重视，这点在《中华人民共和国中外合资经营企业法实施条例》中已有明确规定:申请设立合营企业有造成环境污染的不予批准;其三，由于多边环境保护协议的签订，进入我国的外商直接投资企业大多具有清洁生产的积极性和主动性，为了能在国际竞争中获利，这些外资企业在追求自身利益最大化的同时，也会相应地提高其生产经营活动中的环保标准。

(4)出口贸易对污染排放量的回归系数皆显著为正，说明我国的出口恶化了环境，这意味着在我国的出口结构中，具有出口优势的工业行业多属于污染密集性行业，日渐扩张的对外贸易对环境的危害越来越大，且还有相当一部分属于污染型产业，出口产品还有相当部分是用较大投入、较高消耗和较重污染换来的，这与叶继革、余道先(2007)的研究是一致的。多年来，我国的经济发展走的是一条高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放型经济增长道路，给资源和生态环境带来了沉重压力。由于我国的外向型产业在国际产业链中处于低端位置，形成了进口多为高附加值产品和服务，而出口多为一般制造业产品的贸易开放结构。长期以来我国依靠大量出口产品而获得经济利益，实际上是以大量消耗资源和环境为代价的。因此，需要实现经济发展模式、产业升级模式和贸易模式的转变，将经济目标、贸易目标与环境目标进行有效的整合与协调。

(5)进口贸易对污染污染排放量的回归系数皆显著为负，说明进口能够在一定程度上改善我国的环境。进口贸易所带来的环境问题突出的一个表现为外国污染废物 (洋垃圾)进口现象，但我国当前进口的产品主要是自然资源和技术密集型的产品，如工业原料和半制成品以及机器。由于自然资源密集型的产品含污量高，所以和出口劳动密集型的产品比较，我国进口平均含污量远远高于其出口产品的含污量。因此，进口的发展对我国的环境是有利的，因为通过资源密集型的产品的大量进口，我国将很多的环境污染成本转嫁到外国去了。

四、政策建议

(一)优化产业结构

现阶段我国仍处于工业化发展的初级阶段，工业能耗水平居高不下，同时各地区污染治理的整体水平提升尚需时日，从而对环境造成了很大的压力。通过调整和振兴规划的实施，大力推进结构调整，加快淘汰落后产能、遏制“两高”行业过快增长。用信息化等高新技术和先进实用技术改造和提升传统产业，提高能源利用效率，减少污染排放。建立并实施工业固定资产投资项目节能环保评估和审查制度，遏制高耗能、高污染行业盲目发展，加强源头控制。

(二)改善出口结构

政府部门应倡导建立可持续的商品出口结构，提高附加值高的商品及生态商品在出口总额中的比重。加大技术密集型、知识密集型产品的生产和出口，对污染密集型、资源密集型的产品采取一定的限制措施。鼓励外向型企业自主研发，在省内尽快推行国际化标准组织 ISO14000的认证体系。对于初级产品及皮革加工业、橡胶工业、电镀业、化工业等污染密集型产业应采取“限出奖进”的措施，而对于环境友好型产品，政府在必要时可采取鼓励出口的措施。

(三)继续实施绿色贸易战略

在贯彻实施国家鼓励出口，增加部分产品出口退税率的同时，对近两年来国家、各省陆续出台的有关环境保护与控制制造业污染的措施仍要坚定不移地执行下去，通过鼓励自主创新、高效节能和环境友善产品的出口等手段，继续对“两高一资”产品的出口进行严格限制，防止出现反弹，绿化或优化贸易结构，调控贸易总量，提高贸易的环境效率。

(四)积极引进国外先进的技术和设备、适用的清洁生产技术以及环境保护设备

使进口政策为国家经济建设和提高可持续发展能力服务。可以利用当前美元贬值、出口速度放缓、有利于进口的时机，通过政策措施鼓励企业进口先进技术和环保设备，改善生产条件，为出口符合国际标准的绿色产品奠定基础。通过构建绿色贸易体系，减少并扭转对外贸易的资源环境逆差，以环境保护优化贸易增长，促进贸易增长方式的转变。

[1]Grossman，G．M．and Krueger，A．B．Environmental Impacts of the North American Free Trade Agreement．NBER．Working paper 1991．

[2]韩玉军，陆阳．门槛效应、经济增长与环境质量[J]．统计研究，2008，(9)．

[3]Hansen，B．E．Sample Splitting and Threshold Estimation[J] ．Econometrica ，2000(3)．

[4]王火根，沈利生．中国能源消费与经济增长空间面板分析[J]．数量经济技术经济研究，2007，(12)．

[5]陈华文，刘康兵．经济增长与环境质量:关于环境库兹涅茨曲线的经验分析[J]．复旦学报(社会科学版)，2004，(2)．

[6]刘荣茂，张莉侠，孟令杰．经济增长与环境质量:来自中国省际面板数据的证据[J]．经济地理，2006，(3)．