基于聚类污染的“环境—贸易”库兹涅茨理论及验证：来自21个代表性国家的证据

兰天 陈昊

摘要：近年来，收入的环境效应逐渐凸显，国际贸易自由化亦已大势所趋。关于贸易自由化所产生的环境后果等诸多问题的结论会直接影响一国环境、贸易政策的制定，进而在多国动态博弈条件下影响全球贸易格局，改变各国的贸易禀赋条件及相对比较优势。本文首先在理论上分析了收入、贸易和环境损害之间的关系，而后挖掘出21个国家的相关数据作为代表，运用聚类因子分析方法建立综合环境损害指标，在理论研究基础上通过大量实证分析，研究贸易对环境损害的影响程度、路径及现状，以期在支撑理论结论的同时勾勒出全球范围内贸易自由化对环境损害影响的概貌，为我国了解各国相关现状，制定环境和贸易政策提供参考。研究结果表明：（1）污染水平随收入水平以及贸易额增长先上升而后下降；（2）代表性国家贸易增长与环境损害间具有关非常高的联程度；（3）“恶化-顶端-改善”的倒U型路径成为贸易增长对环境损害影响的主要路径；（4）代表性国家中环境污染现状趋于好转的基本都为经济发达国家，环境污染状况仍在加剧的多为发展中国家。

关键词：贸易增长；环境损害；相关性；现状比较

一、引言

关于贸易与环境问题的研究始于上世纪70年代，目前学术界对贸易自由化所产生的环境后果形成了两种不同的观点。其中一种观点认为，无论在短期还是长期，贸易自由化对环境的影响都是消极的，特别是对于欠发达国家而言，自由贸易政策的实施将直接导致环境恶化。Copeland & Taylor（1994）的理论分析表明：自由贸易减轻了高收入国家的环境污染然而同时增加了低收入国家的环境污染。Chichilnisky（1994）研究了当一国缺乏明晰的产权界定时，自由贸易对自然资源开采的影响，其结论是国际市场传递扩大了全球性公共资源的外部性，原本用于防止资源过度使用而设立的税收政策很有可能在产权不明晰的情况下反而加剧资源的过度开采。Barrett（1994）认为，当环境政策的边际损害很低时，生态倾销会由于某些策略性战略而出现。Dua & Esty （ 1997）以及 Esty & Geradin（ 1997）都指出， 作为贸易自由化的结果， 各国会纷纷降低各自的环境质量标准以维持或增强竞争力， 出现所谓“ 向底线赛跑”，甚至出现阻挠环境立法等漠视环境管制的现象。与此同时，另一种观点则认为，贸易自由化尽管在短期内的环境效应是消极的，但是在长期自由贸易将对环境产生积极的影响。其中，最具代表性的是Bhagwati（1993）以及Grossman & Krueger（1995）的研究，他们把贸易自由化对环境的影响分为结构效应、技术效应以及规模效应，他们认为，当收入达到某一水平时，技术效应和构成效应的加总将超过规模效应，贸易自由化得的发展将改善环境质量。Lopez（1994）也得到了基本类似的结果。经验研究方面，Joseph C. H. Chai（2002）考察了中国自1979年之后20年伴随贸易开放程度与制造业“三废”排放量之间的关系，考察结果表明，规模效应巨大的负向作用完全抵消了结构效应和技术效应的正向作用，从而导致中国制造业整体污染排放增加。Qureshi（2004）对巴基斯坦的工业水污染恶化的问题研究中也证实了贸易开放加剧了环境污染。Maniagi（2004）使用63 个发达国家和发展中国家的面板数据，研究证明进一步的贸易自由化会增加二氧化碳的排放量。、然而，Lucas 、Wheeler和Hettige（1992）采用了1960 年至1988 年间包括发展中国家与发展中国家在内的80个国家的37个制造部门污染排放的面板数据，发现在贸易自由化的初级阶段，毒性密度指标起初明显上升，但随着贸易开放程度的提高，这一指标呈下降趋势，即贸易自由化有利于整体环境的改善。Anderson（1992）通过对世界食品和煤碳行业的研究发现，煤碳和食品贸易的自由化减少了这些产品带来的全球污染。 Dean（2002）用世界银行关于中国1987～1995 年各省份水污染的相关数据，研究发现： 贸易自由化对环境质量的破坏具有直接效应和间接效应，并且这两种效应在符号上是相反的，模拟结果表明贸易对环境正的技术效应抵消了负的结构效应，最终对环境净效应是正的，贸易开放有益于环境的改善。综合以上文献，不难发现，关于自由贸易对环境影响的研究结论并不统一，而且这些研究所采用的数据大都较早，鲜有研究国际背景下综合环境损害和国际贸易关系的理论和实证文献。因此，本文将试图通过聚类因子分析方法试图解决综合环境损害指标的选取和构建，并通过大量相关性和多元回归分析，尽可能地勾勒出全球范围内贸易自由化对环境损害影响的概貌。本文第二部分以经典的效用最大化分析框架基础，借鉴McConnell（1996）模型，在对其进行简化的同时，加入贸易额为效用函数的一个变量，在分析收入与环境损害之间的关系的同时加入了贸易与环境损害关系的分析；在第三部分，运用聚类因子分析方法建立综合环境损害指标，在理论研究基础上通过大量实证分析，重点贸易增长对环境损害的影响程度、路径及现状；第四部分为结论。

二、理论模型

为简化分析，我们主要考虑两个要素：消费者对环境服务的需求和消费对污染排放的影响。这样，人均收入，贸易自由化 与环境质量之间的关系依赖于两个命题。与第一个要素相联系的命题是：环境所提供的服务，即环境舒适性，是一种奢侈品，也就是说，对环境舒适性的需求的收入弹性大于1。如果这一点成立，那么随着人均收入及人均贸易额的增长，用收入换取环境舒适的意愿水平就会随之上升。而对于后者也有一个相应的命题：随着收入水平的上升以及自由贸易的发展，消费对污染的负效应递减。直观地，因为随着国民收入水平的提高，经济结构会发生变迁，从而生产和消费结构也会随之变化。

这样，我们同样可以得到如下结论：污染水平随贸易增长先上升而后下降。到这里，我们惊讶的发现，通过理论分析得出的结论似乎与经典的环境库兹涅茨曲线的结论不谋而合，而且我们还得出一个结论：贸易增长和环境损害之间的关系同样满足库兹涅茨曲线。

三、实证检验

（一）相关概念界定和数据说明

1、代表性国家的选取标准。为了使选取的二十一个代表性国家能够反应全球贸易和环境损害关系的基本情况，本文以联合国对发达国家和发展中国家的定义为标准 ，选取了十一个发达国家，十个发展中国家。在选取的的过程中，主要考虑：世界影响、地理位置、国家概况等三个方面的因素。2.贸易指标和环境损害单项指标的选取 。本文主要研究有可能导致本国环境损害的的那部分贸易增长与环境损害之间的具体的关系，所以出口额无疑是和本国环境损害关系最为紧密的贸易指标。3.环境损害综合评价指标的建立。通过对已有文献梳理不难发现，在不同地区，不同国家甚至同一国家的不同区域，环境和贸易的现状以及环境和贸易之间的关系都有着一定的差异；不同学者研究环境损害与经济、贸易之间的关系时使用的污染指标也不尽相同。建立一个综合的、相对全面的环境损害评价指标似乎就变得尤为重要，并且，这个综合指标应考虑多个方面的污染，兼顾各个环境污染指标之间的内在关联性。计量结果表明，各个国家构成W的因子至少都包含了所有污染指标90%以上的信息量，这种包含比重是可以用少数的因子来衡量整个的环境水平的。KMO-Measure值都大于0.5，说明所有国家的环境污染指标数据都适合使用因子分析法进行分析。

（二）贸易增长与环境损害的相关性分析

借助之前构建的环境损害综合评价指标，本文通过灰色关联分析研究代表性国家贸易增长与环境损害的相关关系。 贸易指标数据来源于WTO公开数据库，使用的污染指标数据是经世界银行和联合国的公开数据计算而得。使用灰色系统理论建模软件（GTM）来进行灰色关联分析的计算。最后的灰色相对关联度分析的结果如表2所示：相对关联度在0.5以上的序列数据一般认为表现出比较显著的趋同性，通过对表4-2的观察可以明显的发现，所有二十一个代表性国家贸易和环境损害之间的相对关联度都在0.5以上，除了丹麦和越南分别为0.5351和0.5705以外，别的国家贸易和环境污染的关联度都在0.6以上，超过0.8的有十三个国家。由此可以判断，代表性国家的贸易和环境损害之间存在显著的关联性。（中国0.60，挪威0.78，冰岛0.87，加拿大0.95，英国0.85，法国0.77，德国0.88，葡萄牙0.83，日本0.80，丹麦0.54，巴西0.96，阿根廷0.97，美国0.87，澳大利亚0.91，土耳其0.75，越南0.76，南非0.75，巴基斯坦0.98，印尼0.90，印度0.71，俄罗斯0.92）

（三）代表性国家贸易、收入与环境损害关联路径实证检验

下面我们通过代表性国家的数据来对这一理论命题进行实证检验。我们希望通过分析，在验证贸易，收入与环境损害具体关联路径性态的同时，能够描述目前全球经济、贸易增长与环境损害关系现状，通过代表性国家当前在长期EKC曲线上的位置来估计未来环境和贸易关系的发展趋势。

实证结果与比较。观察图1，有九个国家人均GDP和出口贸易额与环境损害评价指标拟合的回归方程的形态是一致的。短期来看，所有的回归方程中有十五个为线性形态，十三个为N型形态，有十一个为倒U型形态，有两个为U型形态，一个回归方程无法拟合。长期来看，有十二个国家目前经济、贸易和环境污染的状况处在长期曲线的左端，四个国家当前经济、贸易和环境污染的状况处在长期曲线的顶端，有五个国家处在长期倒U型曲线的右端。分析图1，不难发现，代表性国家中环境污染现状趋于好转的基本都为经济发达国家，环境污染状况仍在加剧的多为发展中国家。通过代表性国家经济、贸易与环境现状在曲线上的位置可以判断，处于顶端或者右侧的九个国家中有八个为经济发达国家，处在左侧的十二个国家中，只有三个为经济发达国家，其余都是发展中国家。此外，通过观察曲线的形状可以发现，几乎所有（英国除外）环境损害有所改善的国家，收入、贸易对环境的影响路径都是一个先导致环境恶化之后到达顶端，然后使环境状况有所改善的路径。

四、结论

本文以经典的效用最大化分析框架基础，在对McConnell（1996）模型行简化的同时，加入贸易额为效用函数的一个变量，在分析收入与环境损害之间的关系的同时加入了贸易与环境损害关系的分析。而后运用聚类因子分析方法建立综合环境损害指标，在理论研究基础上通过大量实证分析，研究贸易对环境损害的影响程度、路径及现状，实证结果在很好地支撑理论结论的同时基本勾勒出全球范围内贸易自由化对环境损害影响的概貌。通过本文的分析，可以得到以下结论。通过理论分析，我们认为，污染水平随收入水平以及贸易额增长先上升而后下降。这一理论结论与环境库兹涅茨曲线假说结论相符。通过对代表性国家贸易增长和环境损害进行灰色关联分析，我们发现21个代表性国家中有19个国家的灰色关联度在0.6以上，代表性国家自由贸易对环境损害的影响关联程度非常高。通过具体影响路径的实证检验，我们认为“恶化-顶端-改善”的倒U型路径成为贸易增长对环境损害影响的主要路径，这一实证结论很好的支撑了第一部分的理论分析。从影响现状上看，代表性国家中环境污染现状趋于好转的基本都为经济发达国家，环境污染状况仍在加剧的多为发展中国家，这一实证结果充分证明了理论分析中环境污染水平以贸易额或者人均收入特定值为拐点的正确性。

参考文献：

[1]Copeland， B. R. and Taylor， M. S. “North-South Trade and the Environment，” The Quarterly Journal of Economics， Vol. 109， No. 3， 1994， pp.755-787

[2]Chichilnisky， G. “Global Environment and North South Trade.”American Economic Review， 84，1994， pp851-874

[3]Barrett ， S.“ Strategic Environmental Policy and International Trade. ”Journal of Public Economics， 54， 1994b， pp. 325- 338.

基金项目：中国外贸增长引致环境损害的冲突与协调研究06XJL010