国际贸易对污染－收入关系的影响研究——基于跨国家SO2排放的面板数据分析

王 奇 刘巧玲 刘 勇

(北京大学环境科学与工程学院，北京100871)

环境污染与经济增长之间的关系，或称“污染－收入关系”(Pollution Income Relationship)一直是环境学界研究的重点，其中，环境库兹涅茨曲线(Environmental Kuznets Curve，EKC)作为对两者之间关系的抽象概括引起广泛关注。通常认为环境污染先随人均收入的提高而不断增加，当人均收入到达一定水平后，污染又随着人均收入的增长而逐渐下降，呈现出倒“U”型曲线关系[1]。以SO2排放为例，当前发达国家的排放已经跨越EKC 顶点且不断减少，发展中国家的SO2排放则仍然持续上升。1970－2000年期间，美国SO2排放量从1 417.3万t 下降至742.2万t，年均下降率为2.06%;日本则从248.7万t 下降至41.0万t，年均下降率达5.41%;而同期中国和印度的SO2排放不断增加，年均增长率分别为3.71%和4.06%[2]。发达国家污染排放下降与发展中国家污染排放持续上升形成鲜明对比。

在经济全球化背景下，国家之间的经贸往来日趋频繁。发展中国家在经济增长过程中所消耗的环境资源、排放的污染物，主要缘于产品的生产过程。然而，这些产品生产并非仅仅满足发展中国家的内部消费，不断扩大的贸易活动表明国外需求是发展中国家生产的重要驱动因素。由于商品的生产带来资源的消耗与污染的排放，因此国际贸易活动也势必影响到参与贸易国家的国内资源环境状况。从经济发展的角度来看，先期工业化国家已经或正在逐步实现从工业向服务业转变，而发展中国家则刚开始专注于工业乃至重工业的发展。在自由贸易的情况下，环境规制严格的发达国家会专业化生产并出口“清洁型”产品，同时从发展中国家进口污染密集型产品[3]。那么，在发达国家环境质量随着经济增长而逐渐好转、发展中国家环境状况依然还在恶化的现象背后，国际贸易作为国家间物质产品交流的主要途径发挥了怎样的作用?将国际贸易纳入经济增长与环境污染分析框架后，不同类型国家的污染－收入关系又会发生怎样的变化?在此背景下，本文从国际贸易的视角出发，重新审视经济增长与污染排放的关系。

1 研究进展

自20世纪90年代初Grossman 等经济学家提出经济增长与环境污染之间的环境库茨涅茨倒U型曲线假说后，大量学者采用不同的数据验证了EKC曲线的存在。Selden and Song[4]利用22个OECD 国家及8个发展中国家的大气污染物排放量的面板数据进行分析;Grossman and Krueger[5]对42个国家的城市SO2浓度与人均GDP的关系进行了计量回归;范金[6]利用中国81个大中型城市的大气污染物浓度和人均GDP 数据验证EKC的存在。然而，现有污染－收入关系的研究多基于国内生产产生的污染排放，考虑到各经济体开放特征的客观存在，这种基于国家内部生产排放的污染－收入关系研究没有考虑国际贸易的影响而有失偏颇[7－8]。

事实上，由于贸易产品在生产过程中产生污染排放，伴随着国际贸易产品的流动，一国可以将环境压力转移至其他国家，如Peters and Hertwich[9]、Ghertner and Fripp[10]、陈迎和潘家华[11]关于贸易隐含污染的研究。这意味着，发达国家EKC 倒U型曲线右支的出现并不完全是其国内通过提高技术水平、加大污染治理力度而造成，部分源于通过国际贸易将污染转移到其他国家;与之对应的则是发展中国家国内生产排放的污染物，其中相当大一部分是由于出口产品供他国消费而产生的。因此，忽视贸易进出口这部分产品中隐含的污染转出或转入，而仅仅关注一国国内生产所产生的污染排放，可能会误导对经济增长与环境质量之间关系的正确认识。

一些学者注意到国际贸易对污染－收入关系的影响，在传统EKC分析中加入了贸易相关变量[7，12－14]。然而，总体来看，当前关于国际贸易对污染－收入关系影响的研究，大多是将贸易相关因素(如进出口比例[7，12]、贸易开放度[13－14]等)作为与经济收入相并列的一个解释变量，加入传统EKC的计量分析中。这类研究反映了污染排放与贸易有关变量的相关关系，一定程度上揭示了国际贸易对污染物排放的影响，但难以深入分析国际贸易对国家污染收入－关系的影响大小。

少数学者提出考虑到国际贸易的影响，对EKC的经验分析应该从生产角度向消费角度转变。某种程度上讲，进口国应该为其进口产品在生产过程中排放的污染“负责”，即应基于“谁消费，谁负责”的原则，从消费的角度重新确定一国的污染排放[15]。鉴于此，本文建立基于消费(consumption-based)的污染－收入关系，将贸易中隐含的污染排放计入到进口国的污染排放当中，从其国内消费引致的污染排放视角来考察污染－收入关系。并进一步通过对基于生产和基于消费两种视角下的污染－收入关系进行对比分析，以揭示国际贸易对污染－收入关系的影响。

同时，由于国际贸易对处于不同发展阶段国家的污染排放影响不同，有必要分析不同类型国家的国际贸易对其污染－收入关系的影响。从计量分析来看，已有实证研究多通过面板数据分析所有样本国家整体表现出来的污染－收入关系[4，12]。Diao[16]认为分析结果与选取的样本国家有很大关系，于峰等[17]质疑将部分发展中国家与发达国家数据进行简单“拼接”而得到的结论。本文将国家分为发达国家、新兴工业化国家和发展中国家三个类别，分别对三类国家的基于生产和基于消费的污染－收入关系进行对比分析，以探讨处于不同发展阶段国家的国际贸易对其污染－收入关系的影响。

2 研究方法与数据处理

2.1 贸易中隐含污染转移量的计算方法

建立基于消费的污染－收入关系，首先需将国际贸易商品中隐含的污染排放纳入到国内污染排放量统计中，从而确定其基于消费的污染物排放量。已有研究采用“替代效应”研究贸易中隐含污染，将进口产品中隐含的污染排放按照本国排污系数进行核算，此种处理方法得到的隐含污染量可以理解为虚拟污染转移量，比较适合分析某一个国家通过国际贸易而引致的污染转移问题[11]，不适合技术水平差异较大的贸易各国对现实污染排放量基于消费原则来重新划分。本文依据“谁消费、谁负责”的原则，认为进口国应该承担出口国国内商品生产过程中的污染排放，并借鉴Muradian[18]提出的“贸易中隐含污染物转移账户”(Balance of Embodied Emissions in Trade，简称BEET)的方法，计算贸易中隐含的污染转移排放。

以任一国家i为例，假设i国与G个国家在K个产业发生贸易。那么，对于i国与第g 国(g=1，2，…，G)在第产业(k=1，2，….，K)发生的贸易，带来的i国在贸易中所发生的污染转移量计算式为:

其中，IMigk和EXigk分别为i国向第g 国进口和出口的第k 产业产品的货值，γik和γgk分别为i、g 两国第k 产业产品生产过程中单位货值的污染物排放量。

将i国与所有贸易国家在所有产业贸易当中隐含的污染转移量进行加和，得到i国贸易中隐含污染转移量。

BEETi＞0时，表明i国进口产品中隐含的污染排放高于出口产品中隐含的污染排放，通过国际贸易转出了污染;相反，BEETi＜0时，则i国在贸易中转入了污染。

按照公式(2)，可计算i国在任意第t年的贸易中隐含污染物转移量BEETit。关于污染物排放系数，现有研究中使用的方法主要有环境投入产出方法[11]、世界银行开发的工业污染排放系统(Industrial Pollution Projection System，IPPS)[18]以及污染物排放强度法[19]等。投入产出法可以得到细分行业的污染物排放系数，然而由于难以获得世界各个贸易国家的投入产出表，因此该分析方法多以某一个国家为研究对象。IPPS是世界银行根据美国主要工业部门的实证调查和统计分析、结合一定的技术指标得到的不同产业污染物的排放系数，不能反映不同贸易国的技术水平差异。基于GDP总量的污染排放强度方法，虽然没有考虑生产结构与贸易结构的差异及其影响，但总体上可以反映各国整体的污染排放技术水平。考虑到世界不同国家分行业的污染物排放系数及投入产出表难以获得，本文采用污染物排放强度法，对于出口商品的污染排放水平使用贸易出口国经济总产出的污染排放强度表征;对于进口商品的污染排放水平，由于不同贸易国之间的产品交流比较复杂，此处用不包括出口国在内其他国家的总体污染排放强度来表征其进口商品的污染排放水平。

在此基础上，设i国第t年国内生产污染排放量为Eproit，则基于消费的污染排放Econsit为:

2.2 两种视角下的污染－收入关系模型

假定经济增长与污染排放之间满足EKC的经验曲线规律，并采用常用的对数二次函数形式。分别从基于生产和基于消费的人均污染排放水平的角度，利用跨国家的面板数据考察污染排放与经济增长之间的数量关系，并进行对比分析。考虑到不同国家的污染排放存在差异，在进行模型估计时，采用面板数据变截距模型。最终基于生产和基于消费的污染－收入关系计量模型设定如下:

其中，aeproit、aeconsit表示i国第t年的基于生产、基于消费的人均污染物排放量，agdpit代表i国第t年的人均收入水平;γi、κi为影响国家污染排放的截面效应。关于其他控制变量X，本文主要从产业结构、能源结构、能源强度三个方面来考虑。

产业结构(Ind)以工业增加值占总增加值的比重来表征;通常而言这一指标越大，说明该国工业化比重高、可能产生的污染排放也高[20]。能源结构(Fossil)以化石燃料占总能源消耗的比重来表征;由于SO2的排放主要来源于煤炭等化石燃料燃烧产生，能源结构中化石燃料所占的比重越高，排放的SO2相对也会越多。能源强度(Enden)以单位经济产出的能源消耗量来表示，它一定程度上反映了一国的生产技术水平，Grossman 和Krueger[5]的研究表明技术水平变动对污染排放有显著影响。

在控制以上变量的基础上，可以重点分析污染排放与人均收入之间的关系。以式(4)为例，如果β1＞0，且β2＜0，则污染排放与经济增长之间存在倒“U”型关系，可以计算出倒U型曲线转折点处的人均GDP为:

2.3 数据来源及处理

(1)样本国家的选择:依据联合国和《经济合作发展组织报告书》(1979)的分类标准，按照发展程度将国家分为发达国家、新兴工业化国家和发展中国家三类。根据世界各国的经济体量与贸易体量，选取29个有代表性的样本国家，包括13个发达国家、4个新兴工业化国家以及12个发展中国家，具体情况见表1。

表1 样本国家选择及分类Tab.1 Sample countries and classification

(2)对外贸易指标:各国对外贸易进出口额来自联合国统计司(UNSD)数据库，为了消除通货膨胀的影响，按照GDP 平减指数调整为2000年美元不变价。

(3)人均收入指标:以人均GDP表征人均收入水平。其中，各国的人口、GDP 数据均来自世界银行(World Bank)数据库，同样按照GDP 平减指数调整为2000年美元不变价。

(4)污染排放指标:以人均SO2排放量来表征各国污染排放水平。数据来自全球SO2排放数据库[2]，基于消费的SO2排放量根据公式(2)、(3)得到。

(5)控制变量指标:产业结构、能源结构和能源强度指标数据来自于世界银行数据库。

(6)研究期间选择为1970－2000年。一方面受到数据来源统一口径的影响;另一方面，这段时期是经济全球化快速发展的阶段，也是不同类型国家污染排放出现明显增加或者减少的阶段，对于该期间的污染－收入关系进行研究，可以较好地反映各类国家污染物排放的变化状况。各变量的统计描述结果如表2所示。

3 结果分析与讨论

3.1 不同类型国家贸易中隐含的污染转移排放

根据式(2)计算样本国家贸易中隐含的污染转移排放量，表3为五个代表性国家的计算结果。其中，正数表示通过贸易向其他国家转出污染;负数则表明通过贸易转入污染。

表2 不同类型国家主要变量的统计描述Tab.2 Statistical descriptions of different types of countries

可以发现，美国和日本研究期内通过国际贸易向外转出了大量污染，且污染转移量呈不断增加趋势。从1970年至2000年，美国向外转出的污染物量由68.65万t 增加至259.83万t(增长378.49%);日本从42.90万t 增加至84.99万t(增长198.11%)，从绝对量来看美国向外转出了更多的污染。从转移率来看，美国的污染转出率由1970年的4.84%增加到2000年的35.01%;日本的污染转出率到2000年则高达207.29%。这意味着虽然日本国内生产排放1个单位的污染物，但通过与他国进行国际贸易活动而引致他国国内多产生了2.07 单位的SO2，也即从消费的角度而言，维持日本较高国内经济发展水平需要3.07单位SO2的排放，而非其国内排放的1个单位。

韩国作为新兴工业化国家的代表，整体上表现出通过贸易转出污染，平均转移率为8.86%，低于美国和日本等发达国家，但不同时期却表现出不同的转移趋势。1981－1988年期间韩国通过贸易转入了污染，平均转入率为2.45%，这与此阶段韩国大力承接和引进美国、日本等发达国家的钢铁、重化工等污染密集型产业有关。20世纪90年代以来，韩国逐渐将那些已失去比较优势的污染密集型产业转向其他发展中国家和地区，进而开始扭转国际贸易中的环境不利地位，最终由转入污染变为转出污染，且转出量不断增加，到2000年污染转出率达到37.41%。

作为发展中国家代表的中国和印度，由于其在国际贸易结构与生产技术水平方面的弱势地位，两个国家均表现出通过贸易转入污染。研究期间中国的SO2转入量整体上呈增加趋势，平均污染转入率达17.15%，到2000年达207.79万t，为1970年的7.18倍。印度1974年以来表现为污染转入且转入量不断增加，由0.95 万吨增加到2000年的18.63万t，转入率由0.98%增加至6.82%。

3.2 国际贸易对污染－收入关系影响的计量回归分析

利用Stata11.0 计量分析软件，对发达国家、新兴工业化国家和发展中国家分别进行基于生产和基于消费的污染－收入关系的实证分析。首先采用Breusch-Pagan检验，得到P值为0.00，即随机效应得到支持。再用Hausman检验来选择固定效应模型与随机效应模型，对于发达国家和新兴工业化国家而言，得到P值为0.00，选择固定效应模型;对于发展中国家而言其P值大于0.5，选择随机效应模型。表4给出了最终选用模型的估计结果。

从统计检验结果来看，发达国家、新兴工业化国家调整后的拟合优度R2大都接近或大于0.6;且绝大多数的解释变量都较显著，通过1%的显著性水平检验，计量回归结果较为理想。

从估计结果来看，对于发达国家和新兴工业化国家，人均收入的一次项、二次项系数在统计上均显著，说明人均收入与SO2排放量呈显著的倒U型。从基于生产的EKC 拐点位置来看，发达国家与新兴工业化国家的SO2污染排放拐点分别出现在人均GDP为7 775美元和5 717美元的位置，Cole[21]研究了11个OECD 国家的SO2排放情况发现拐点处人均收入为6 900美元，本研究与已有研究结果基本一致。对于发展中国家而言，基于生产的污染排放情形下人均收入与SO2排放量也呈现出倒U型关系，理论拐点位于人均收入11 758美元处。控制变量的回归结果整体符合预期，产业结构、能源结构以及能源强度都显著影响SO2污染排放，且二产比重越高、化石燃料占能源消耗的比重越大、能源消耗强度越高，则SO2排放也越多。

进一步对比分析基于生产和基于消费两种情形下的污染－收入关系。①两种情形下，发达国家和新兴工业化国家均存在倒“U”型污染－收入关系，但是EKC 拐点发生明显变化。发达国家由基于生产的7 775美元/人右移至基于消费的11 060美元/人，新兴工业化国家由5 717美元/人右移至6 841美元/人。即:对发达国家和新型工业化国家而言，基于消费视角的污染－收入曲线比基于生产的污染－收入曲线更晚到达转折点;这也意味着现实过程中国际贸易的隐含污染减少了发达国家、新兴工业化国家的污染排放，使其EKC 拐点提前(在较少收入水平上)实现。②两种情形下，发展中国家的面板数据分析结果表明，该类国家基于生产的污染－收入曲线理论拐点远超发展中国家的现实收入水平，基于消费的污染－收入关系则未呈现倒U型，整体而言目前该类国家仍处于人均污染排放随人均收入增长而快速上升的阶段。

对这三种类型国家出现不同结果的原因进行分析:

(1)对于发达国家而言，基于生产的EKC 拐点比基于消费的拐点提前了3 285美元。一方面，由于发达国家环境规制相对较严格，国内污染密集型产业(或污染密集型的生产环节)倾向于转移到其他国家。以美国和日本为例，20世纪70年代以来，两国将钢铁、重化工业、汽车和机械等高能耗、高污染的工业生产，以对外投资等形式逐渐转移到新兴工业化国家和发展中国家，转而大力发展以微电子技术为主的知识和技术密集型产业。据世界银行统计，1970－2000年间全球工业制造业比重表现出稳中有升的变化趋势，而美国的制造业比重由22.7%降至14.5%。另一方面，发达国家通过净进口污染密集型产业产品来满足国内消费需求。Suri and Chapman[12]研究表明发达国家污染密集型产业生产量下降的同时，其产品的消费并未同幅度下降。1991年至2000年期间，金属冶炼及压延业的消费/生产比由1.19 增加至1.52，石油加工及炼焦业由2.90 增加至5.82。可见，发达国家污染密集型产品的消费相当大的比例来自于进口，这种贸易模式有助于减轻发达国家国内生产排放的污染，使得其污染排放拐点提前实现。更进一步，从表4计量模型回归结果来看，基于生产的估计结果中产业结构是重要的影响因素，而基于消费的估计中产业结构变量的回归结果并不显著，这意味着产业结构的变化和消费结构的变化并不同步，发达国家大量的产品需求可以通过进口来满足。

表3 代表性国家贸易中隐含SO2 转移情况Tab.3 Embodied SO2 emissions in trade of the representative nations

表4 不同类型国家基于生产和基于消费的污染－收入关系模型估计结果Tab.4 Estimation results of production-based and consumption-based model for different countries

(2)对于新兴工业化国家，基于生产的拐点比基于消费的拐点提前了1 124美元，远小于发达国家拐点的变化幅度。这与新兴工业化国家贸易发展特点有关。20世纪六七十年代，在发达国家污染产业转出之时，新兴工业化国家利用其工业化发展基础，最早承接了发达国家污染密集型产业的转移。亚洲“四小龙”等新兴工业化国家或地区大力引进外资、承接美、日等发达国家转移进来的钢铁、化工、非金属矿物等污染密集型产业，并通过加工产品出口贸易实现经济快速增长。随着其他发展中国家的快速发展以及新型工业化国家对环境的支付意愿水平的提高，新兴工业化国家不断失去其早先具有的污染密集产业发展的比较优势，而将其转移到如中国、东盟等发展水平更低的发展中国家[22]。至于新兴工业化国家基于生产和基于消费两种情况下的EKC 拐点相比发达国家而言均较低，这与其在技术进步、环境规制等方面的后发优势有关。

(3)对于发展中国家，基于消费的污染－收入关系未出现拐点，而基于生产的污染－收入关系拐点处人均收入高达11 758美元，对比研究期内发展中国家人均收入平均值仅为1 343美元来看，虽然未来发展中国家能否出现随经济发展而污染排放减少的现象不得而知，但研究期内发展中国家的污染排放依然随着经济增长而不断加大。发展中国家与发达国家、新兴工业化国家之间的经济实力差距较大，为促进本国经济发展往往倾向于采取“出口导向型增长”的经济发展战略，其在全球产业链国际分工中多从事那些资源消耗大、环境污染重的生产环节，这导致其在国际贸易快速发展的同时代替其他国家承担了大量的环境污染损害，付出了沉重的资源与环境代价，这在某种程度上也滞后了其EKC 拐点的出现。

4 结论与建议

国际贸易活动导致产品的生产过程和消费过程发生国家之间的分离，对于一国国内的污染－收入关系产生重要影响。本研究基于“谁消费、谁负责”的基本理念，将国际贸易中隐含的污染转移量纳入各国污染排放总量中，建立基于消费的污染－收入关系，并与传统的基于国内生产排放的污染－收入关系进行比较分析。实证研究发现，对于发达国家和新兴工业化国家而言，与基于生产的EKC曲线相比，基于消费的EKC曲线拐点出现明显滞后，这也意味着现实过程中发达国家、新兴工业化国家通过贸易向外转出污染而使拐点出现提前。发展中国家则因为国际贸易被转入了大量污染，基于生产和基于消费的两种情况下的污染排放数量均不断上升，未表现出转折的趋势。

当前，国际社会各界普遍关注发展中国家的环境污染问题。然而，由于发达国家、新兴工业化国家污染排放下降的部分原因是依靠国际贸易将污染转移至发展中国家，其对发展中国家的环境影响治理责任如何承担值得探讨。对于发展中国家而言，未来可能难以通过国际贸易将污染排放转移至其他国家，要实现污染排放下降，与发达国家相比其要经历更为艰难的过程。对于中国而言，当前在大力开展结构减排、工程减排与管理减排工作以降低污染物排放的同时，应重视国际贸易中隐含的污染转移排放，尽量降低其对国内环境的影响。

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