东北地区经济增长与环境污染水平关系的计量模型分析

赵凯毕影

（西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100）

一、引言

随着工业化进程的加快，在经济快速发展的同时也产生一系列环境问题。发达国家多是先污染后治理，此发展模式会造成极大浪费和破坏。在中国经济高速发展的今天，环境污染问题也不容忽视，温室效应、酸雨、汽车尾气、燃煤等污染事件不胜枚举。有关经济发展与环境污染之间的关系可以概括为环境库兹涅茨曲线。纵观现有研究，有的肯定其存在性，有的持否定态度，并由此提出“S”曲线、三次曲线等多种形式。因此，从实证研究视角分析经济增长与环境污染间的关系，从而证实环境库兹涅茨曲线的存在性具有重要的理论与现实意义。

很多学者根据环境库兹涅茨曲线假说对我国不同区域经济增长对环境质量的影响进行研究。在全国层面，张鹏等对中国工业三废排放与经济发展的关系进行了实证研究；彭水军等运用1996—2002年我国省际面板数据分析后认为：环境库兹涅茨倒U型曲线关系很大程度上取决于污染指标以及估计方法的选取。在省级层面，尚红云选取单位GDP二氧化硫排放量、单位GDP烟尘排放量、单位GDP粉尘排放量及人均GDP构建三次多项式模型，分析辽宁省经济增长与污染物排放之间的关系；陈延斌等选取工业废水排放量、工业废气排放量、工业固体废弃物产生量以及人均GDP等指标构建计量模型，研究辽宁省经济增长与环境质量关系；李骥、秦江波等运用环境库兹涅茨理论建立模型，对黑龙江省环境污染与经济增长的关系进行研究。从现有研究可以看出，学者多从全国角度或以单省份为研究对象，从区域视角（尤其是从东北地区）针对经济增长与环境污染之间的实证研究并不多见。

改革开放前，东北地区就是我国最为重要的工业基地。2003年国家实施东北老工业基地振兴战略以来，其经济发展取得了可喜成绩。然而该地区经济的增长主要是依靠长期以来的高投入、高消耗、高排放的粗放型生产，经济发展与环境污染的矛盾表现非常突出。基于此，本文选择东北地区为研究区域，通过选取能够衡量东北三省环境污染及经济发展水平的指标，利用三省2001—2010年的数据探讨其经济增长与环境污染间的关系，验证其是否符合环境库兹涅茨曲线假说，并剖析其演变规律。

二、研究方法

库兹涅茨曲线是由库兹涅茨在20世纪50年代提出的假说。该假说认为，在经济发展过程中，收入差距是一个先扩大后缩小的过程，即收入差距与人均收入之间存在着倒“U”型的关系。环境经济学家观察到，在经济发展与环境污染之间也存在着类似现象。因此美国环境经济学家Grossman和Krueger在90年代提出环境库兹涅茨曲线（EKC）的概念，即国民经济水平与环境污染状况呈现倒“U”型关系。在经济发展初期，环境质量处于较好水平，随着经济发展，整体环境质量恶化，当经济达到某一较高水平时，环境质量恶化得到缓解，环境质量与经济发展进入正相关阶段。

经济发展必然会产生废弃物，环境污染问题便由此产生。从产业部门来看，总体来讲，第一产业和第三产业产生的污染较小，第二产业（特别是工业部门）是环境污染的主要来源①严格地说，农业部门的面源污染也是构成环境污染的重要组成部分。但考虑到我国所处的工业化阶段，面源污染并未引起足够的重视。因此，此处主要考虑工业部门产生的污染。。而工业部门的污染主要来自于工业企业生产过程中排放的废弃物，主要包括废气、废水和固体废弃物。需要指出的是，研究中不能单独使用废弃物排放总量指标，而应与经济指标结合起来。本文在广泛借鉴现有研究成果的基础上，坚持数据的可得性、指标的可比性及重要性等原则，选取衡量经济增长水平的指标为人均GDP（万元），衡量环境质量的指标为人均工业废水排放量（万吨/万人）、人均工业废气排放量（亿标立方米/万人）、人均工业固体废弃物产生量（万吨/万人），以此来研究东北三省经济发展与环境污染之间的关系。

由于各地区经济发展阶段和环境质量不同，学者研究时所用模型也不尽相同，常用的主要有线性函数、二次函数以及三次函数等。首先，根据环境库兹涅茨曲线的形状构建二次形式的Quadratic模型：

式（1）中，Y表示环境污染指数，X表示人均GDP，c是常数项，β1、β2是模型的回归参数，ε为随机误差项。

同时，由于很多学者认为经济发展与环境污染之间的关系往往呈波浪状，因此本文在借鉴前人研究成果的基础上构建Cubic模型：

式（2）中，Y表示环境污染指数，X表示人均GDP，c是常数项，β1、β2、β3是模型的回归参数，ε为随机误差项。根据模型中回归参数取值的不同，可以反映不同的环境质量状况与经济发展之间的关系，具体有以下几种：

（1）β1≠0、β2=0、β3=0时，环境质量与经济发展之间呈线性关系；

（2）当β1＞0、β2＜0、β3=0时，环境质量与经济发展之间符合倒“U”型EKC；

（3）当β1＜0、β2＜0、β3=0时，环境质量与经济发展之间呈倒“U”型曲线关系；

（4）β1、β2、β3均不为零时，环境质量与经济发展之间呈三次曲线关系。

三、数据来源及其处理

（一）数据来源

本文数据均来源于《中国统计年鉴》（2002—2011）。其中辽宁、吉林和黑龙江的人均GDP、年末人口总数、工业废水排放总量、工业废气排放总量、工业固体废弃物产生量等数据分别来自2002—2011年各省《统计年鉴》。考虑到人均GDP数据属于价值量指标，需要进行指数修正，该修正指数统一采用《中国统计年鉴》中的国民生产总值修正指数。

（二）数据处理

根据研究需要，将所需数据做以下处理：

（1）由于原始数据中各地区人均GDP以当年价格计算，为消除其差异，使其具有可比性，此处以2001年的价格为100，首先将东北三省2001—2010年各年份GDP进行相加，然后运用国民生产总值修正指数进行调整，再除以各年份对应的东北三省总人口规模，得到东北三省2001—2010年的人均GDP。

（2）利用统计年鉴中东北各省2001—2010年的年末人口总数、工业废水排放总量、工业废气排放总量、工业固体废弃物产生量数据，计算东北三省各年份的人均工业废水排放量（万吨/万人）、人均工业废气排放量（亿标立方米/万人）、人均工业固体废弃物产生量（万吨/万人）。

式中Ymi为i年东北三省m污染物的人均排放总量，Ymij为i年j省m污染物的人均排放量，Y'mij为i年j省m污染物的排放总量，Rij为i年j省年末人口总数。

（3）由于衡量环境污染的三大类指标的量纲不同，因此，对统计年鉴中东北各省2001—2010年的工业废水排放总量、工业废气排放总量、工业固体废弃物产生量数据进行标准化处理。具体标准化处理的公式为：

Y'mi为标准化后的i年东北三省m污染物排放量。

（4）利用变异系数法确定各污染物所占的权重，进而计算环境污染综合指数。

σm为m污染物的标准差，Em为m污染物的平均值，wm为m污染物所占的权重。

表示东北三省i年的环境污染综合指数。

四、结果分析

（一）东北三省整体经济增长与环境污染水平之间的关系

运用Eviews 6.0，采用最小二乘法，分别对东北三省环境污染指数与人均GDP之间进行式（1）和式（2）的计量经济模型回归，结果如表1所示。

表1 回归结果

由表1可以看出，二次项的回归结果效果更好。虽然其调整的R2低于式（2）的回归结果，但一次项和二次项的系数分别在1%和5%的显著性水平上达到统计显著，且二次项的系数为-0.186513，小于0。这说明，如果把东北三省的三大污染类型综合起来考虑，其环境污染与人均GDP之间的关系符合环境库兹涅茨曲线。即东北三省国民经济水平与环境污染状况呈现倒“U”型关系，在经济发展初期环境质量处于较好的水平；随着经济的发展，整体环境质量恶化；当经济达到某一较高水平时，环境质量的恶化情况得到缓解，环境质量与经济发展进入正相关阶段。根据回归结果可以得到，东北三省环境污染与人均GDP之间的拐点为当X=78696.9元/人·年，即从总体上而言，当东北三省人均GDP达到78696.9元/人·年时，环境污染程度达到最大值；当人均GDP超过78696.9元/人·年时，环境污染程度逐渐减弱。

（二）东北三省经济增长与三大类型污染物水平之间的关系

运用Eviews 6.0，采用最小二乘法，分别对东北三省人均工业废水排放量（Y1）、人均工业废气排放量（Y2）、人均工业固体废弃物产生量（Y3）与人均GDP（X）之间进行计量经济模型回归，结果如下：

（1）东北三省人均工业废水排放量（Y1）与人均GDP（X）之间的关系。通过采用式（1）和式（2）的计量经济模型回归，效果不理想。考虑到数据的特点，采用双对数模型进行分析，经模型分析和取舍，相对最优结果如下：

调整 R2=0.724749，D.W.=1.955474，F 值=12.84872，P值=0.004540

由式（9）可以看出，东北三省人均工业废水排放量（Y1）的对数与人均GDP（X）的对数呈现倒“U”型假说，而并非人均工业废水排放量（Y1）与人均GDP（X）呈现倒“U”型假说。一次项LnX和二次项LnX2的系数均在10%的显著性水平条件下显著，且二次项LnX2的系数为-0.250054，小于0。根据式（9）可以得出，东北三省人均工业废水排放量（Y1）与人均GDP（X）的拐点位于X=12464.24元/人·年。

（2）东北三省人均工业废气排放量（Y2）与人均GDP（X）之间的关系。通过采用式（1）和式（2）的计量经济模型回归，经模型分析和取舍，相对最优结果如下：

调整 R2=0.864632，D.W.=2.068877，F 值=29.74262，P值=0.000379

由式（10）可以看出，东北三省人均工业废气排放量（Y2）与人均GDP（X）呈现倒“U”型假说，符合环境库兹涅茨曲线。一次项X和二次项X2的系数分别在1%和5%的显著性水平条件下显著，且二次项X2的系数为-0.00000000764，小于0。根据式（10）可以得出，东北三省人均工业废气排放量（Y2）与人均GDP（X）的拐点位于X=28926.7元/人·年。

（3）东北三省人均工业固体废弃物产生量（Y3）与人均GDP（X）之间的关系。通过采用式（1）和式（2）的计量经济模型回归，经模型分析和取舍，相对最优结果如下：

调整R2=0.979000，D.W.=2.155998，F值=210.7827，P值=0.000001

由式（11）可以看出，东北三省人均工业固体废弃物产生量（Y3）与人均GDP（X）呈现倒“U”型假说，符合环境库兹涅茨曲线规律。一次项X和二次项X2的系数分别在1%和5%的显著性水平条件下显著，且二次项X2的系数为-0.00000000147，小于0。根据式（11）可以得出，东北三省人均工业固体废弃物产生量（Y3）与人均GDP（X）的拐点位于X=42857.14元/人·年。

五、结论及建议

（一）结论

本文从区域经济增长和环境污染的视角，利用东北三省（辽宁、吉林和黑龙江）2001—2010年间的GDP、工业废水排放总量、工业废气排放总量、工业固体废弃物产生量等经济指标，在对GDP进行指数调整的基础上，从人均GDP和人均污染物排放量出发，首先计算了东北三省2001—2010年的综合污染指数。其次，从总体上分析了东北三省环境污染和经济增长之间的关系。再次，依据东北三省人均工业废水排放量（Y1）、人均工业废气排放量（Y2）、人均工业固体废弃物产生量（Y3）的数据，将其分别与人均GDP（X）之间进行计量经济模型回归。结果表明：（1）从总体上讲，东北三省环境污染和经济增长之间符合环境库兹涅茨曲线规律，其拐点为人均GDP达到78696.9元/人·年。（2）东北三省人均工业废水排放量（Y1）的对数与人均GDP（X）的对数呈现倒“U”型假说，其拐点为人均GDP达到12464.24元/人·年。（3）东北三省人均工业废气排放量（Y2）、人均工业固体废弃物产生量（Y3）分别与人均GDP（X）呈现倒“U”型假说，符合环境库兹涅茨曲线规律，其拐点分别为人均GDP达到28926.7元/人·年和42857.14元/人·年。2010年，东北三省平均人均GDP已经达到32829.04元/人（2001年不变价），可见，人均工业废水排放量（Y1）和人均工业废气排放量（Y2）已经超过了拐点，而东北三省总体环境污染和人均工业固体废弃物产生量（Y3）还没有达到拐点。需要说明的是，本文所用数据非常有限，仅为10年数据，所得结论的可靠性有待进一步采用大样本数据验证。

（二）建议

为了促进东北地区经济与环境的协调发展，建议如下：（1）调整并优化产业结构，大力发展第三产业和高新技术产业；同时，大力发展环保产业，积极推进产业结构向节能型发展。（2）引入市场机制，按照“污染者付费、利用者补偿、开发者保护、破坏者恢复”的原则，开展排污权交易，使开发者与排污者成为环保主体，逐步建立并完善东北地区的环境资源配置体系。（3）政府通过制定并实施差别电价、差别水价、征收排污费等措施发挥宏观调控作用，抑制高污染、落后行业的发展，促进经济发展的同时达到保护环境目的，最终实现地区经济与环境的和谐发展。（4）加大对环境保护及治理的投资力度，并将其视为一项长期工作来抓。根据发达国家经验，在经济高速发展时期，环保投入应占GDP的1%～1.5%才能有效控制污染，超过3%才能使环境质量明显改善。（5）通过宣传教育等手段，发动群众参与环保，提高公众环保意识。

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