内蒙古经济发展与工业污染关系的动态分析

毛志勇，王巧英，郭文英

(内蒙古财经大学 统计与数学学院，内蒙古 呼和浩特 010070)

一、引言

内蒙古地区作为国家重要的战略能源基地，到处涌动着工业化的热潮，其依托丰富的煤炭资源，是典型的以煤为主的资源型地区。2011年，内蒙古工业总产值20472.95亿元，重工业占全部工业总产值的比重达到70%。可以认为，内蒙古经济的发展中第二产业的发展是以重工业为主导的，这就不可避免的会产生工业环境污染问题。如果沿用传统的发展模式，我们将面临越来越大的环境压力，甚至环境污染将成为制约经济发展的“瓶颈”。

环境是经济发展的基础，经济发展对环境的变化起主导作用。环境对经济的四个作用表现为:①消费品;②资源的供给者;③废弃物容纳场所;④区位空间。环境系统吸收经济活动中所产生废物的容量是有限的，即环境阈限，会限制经济的发展。当排入环境中的废物量大于环境的吸收量时，就会破坏环境吸纳废弃物的机能，环境退化就会出现，对经济系统会产生直接的负面影响。由图1显示的工业废水排放量(FS万吨)、工业废气排放量(FQ亿标立方米)和工业固体废弃物排放量(FW万吨)的趋势图可知:废水排放量并没有呈现显著增加，基本维持在26000万吨左右。废气和固废排放量总体呈增加趋势，废气排放量增加更明显，废气排放量由1987年的2404.95标亿立方米上升到2010年的27488.34标亿立方米，年均增长率达到21.28%;固废排放量由1987年的1635.00万吨增加到2010年的16996.01万吨，年均增长率为22.96%，二者呈现出继续增长的态势。可见，当前内蒙古面临的关键问题就是走一条环境和经济协调发展的新型工业化道路。因此，为了明确工业环境与经济发展二者之间的关系，本文将建立工业三废与经济发展综合指数的向量自回归模型(VAR)，并基于此模型下分别进行脉冲响应函数分析和方差大小变动的分析，对内蒙古工业环境与经济发展的关系进行动态研究。

图1 工业三废排放量的变化趋势图

二、研究理论与方法

(一)基本思路

关于工业环境污染方面，文中主要选取工业废水排放量(万吨)(Y1)、工业废气排放量(亿标立方米)(Y2)和工业固体废物产生量(万吨)(Y3)这三个指标作为被解释变量。而经济发展方面，虽然反映经济发展的指标很多，鉴于本文主要侧重于经济发展与工业环境污染关系的研究，所以筛选了与工业环境有关的方面进行考察，主要包括:人均GDP(元)(X1)、工业生产总值占GDP比重(%)(X2)、能源生产总量(万吨标准煤)(X3)、城乡收入差距(元)(X4)、进出口总额(万美元)(X5)、实际利用外资额(万美元)(X6)、居民消费(亿元)(X7)、地方财政总收入(万元)(X8)，具体方法是通过主成分分析法将这8项指标构造成经济发展综合指数。本文主要采用的实证分析方法是向量自回归模型(VAR)，主要研究经济发展与工业环境是否存在双向影响机制。考虑到数据可能存在异方差的影响，文中将所有指标均转化为对数形式。

(二)模型建立理论

VAR模型即向量自回归模型由希姆斯(C.A.Smis)提出，在一个含有n个方程(被解释变量)的VAR模型中，每个被解释变量都对自身以及其它被解释变量的若干期滞后值回归，若令滞后阶数为k，则VAR模型的一般形式可用下式表示:

其中，Zt表示由第t期观测值构成的n维列向量，Ai为n*n系数矩阵，Vt是由随机误差项构成的n维列向量，其中随机误差项Vi(i=1，2，…n)为白噪音过程，且满足 E(vitvjt(i，j=1，2，…，n，且 i≠j)。

对某变量全部滞后项系数的联合检验能够告诉我们该变量是否对被解释变量有显著的影响，但是不能告诉我们这种影响是正还是负，也不能告诉我们这种影响发生作用所需要的时间。为解决这一问题，经常应用的方法是测量脉冲响应。脉冲响应度量的是被解释变量对单位冲击的响应。

VAR用来估计联合内生变量的动态关系，而不带有任何事先约束条件。无约束VAR模型的应用之一是预测。由于在VAR模型中每个方程的右侧都不含有当期变量，这种模型用于预测的优点是，不必对解释变量在预测期内的取值做任何预测。并且由于模型不以严格的经济理论为依据，在建模过程中，只需明确因变量与哪些变量有关，以及确定其滞后阶数即可。

三、内蒙古经济发展与工业环境关系的实证分析

(一)利用主成分分析法构造经济发展综合指数

对内蒙古经济发展8项指标进行主成分分析的适用性检验，具体采用KMO检验和巴特莱特球型检验，检验得 KMO值为0.851，巴特莱特球型检验的p值为0。这表明:在5%的显著性水平下，原数据适合进行主成分分析。再利用主成分分析法提取因子，得相关矩阵的特征值见表1。

由表1知，内蒙古经济发展的8项指标提取了1个主成分，方差贡献率已经达到了95.742%，即这个主成分所解释的方差占总方差的95.742%，已保留了原数据中大多数指标的信息。

表2 内蒙古经济发展各指标的因子载荷矩阵

由因子载荷矩阵的第i列的每个元素分别除以第i个特征根的平方根，就可以得到主成分分析的第i个主成分的系数，可得主成分函数式:

利用综合主成分公式计算出经济发展综合指数LNX:X=0.95754prin1

运用GM(1，1)模型，对2005－2010年的内蒙古经济发展综合指数(LNX)进行2年的短期预测，得预测模型如下:

所有的 ek都小于 S0，故 P=1，C ＜0.35，后验差检验通过，说明模型1有较好的预测效果。

表3 内蒙古经济发展综合指数及其预测值

由表3可以看出内蒙古经济发展势头强劲，工业发展路径呈重工业化，第二产业对经济增长的贡献最大，尤其是凭借丰富的煤炭、电力等资源优势，过去内蒙古经济增长方式是粗放型的，经济高速增长是由资源的高消耗来支撑的，而资源的高消耗必然会带来高排放与高污染的环境污染问题，如煤炭、化工、冶金、电力、硅铁等产业的发展导致工业三废的排放量持续增加，落后的生产工艺使得工业三废的综合利用率低下。因此，在节能减排、绿色低碳的新形势下，研究内蒙古经济发展状况与工业环境关系对内蒙古转变经济发展方式具有一定的现实意义。

(二)VAR模型动态分析

1.ADF单位根检验

为了避免出现“伪回归”，本文对内蒙古工业三废和经济发展综合指数(LNX)进行单位根检验。单位根检验是为了检验时间序列是否为平稳过程，并推断单整的阶数，结果见表4:

表4 内蒙古环境污染与经济发展指标的单位根检验

从表4看到，内蒙古工业三废和经济发展指标都是一阶单整序列，满足协整检验的条件。

2.协整关系检验

由表5可以看出，在5%的显著性水平下，迹统计量70.5714大于临界值47.8561，由此拒绝原假设，迹统计量17.961小于临界值 29.7971，不拒绝“至多存在一个协整关系”的原假设，即序列至多存在一个协整关系。同理，根据最大特征值统计量检验方法也可得出相同结论。由S.Johansen做协整的假设检验知，可直接按原序列作VAR模型，但是ADF检验显示序列是单整的，这可能是由某些设定误差所致，而且用原数据做的脉冲响应图不收敛，这说明用原数据建立的VAR模型不稳定，因此本文仍选择用一阶差分后数据建立VAR模型。

表5 工业废气排放与经济发展指数的协整关系检验

3.VAR模型分析

VAR模型是把系统中每一个内生变量作为系统中所有内生变量的滞后值的函数来构造的，从而将单变量自回归模型推广到由多元时间序列变量组成的向量自回归模型。

本文建立的VAR向量自回归模型为工业三废的排放量与经济发展的双变量系统，研究目的有两点:一是基于脉冲响应函数分析方法考察经济发展与环境污染之间的动态冲击反应，分析二者之间长期存在的相互动态作用;二是运用方差分析技术来进一步考察经济发展与环境污染在解释对方差变动时的相对重要性。

本文利用1987—2010年期间内蒙古经济发展与环境污染指标，对二者关系进行动态研究，将工业三废排放量和经济综合发展指数(LNX)均取对数差分，所以系数代表了增长率。考虑到样本数据容量将冲击响应期设定为10期，根据AIC和SC最小原则及模型整体的最优性，VAR(P)模型的最优滞后期取2。

(1)VAR模型的建立

(2)模型的稳定性检验

由图2可知:所有根都在单位圆内，且经过残差检验，表明模型不存在自相关，因此认为该模型稳定。

图2 内蒙古工业三废排放量与经济发展的VAR模型特征根检验图

(3)VAR模型下的脉冲响应和方差分解分析

由于向量自回归模型是一种非理论性模型，它无需对变量做任何先验性约束，因此在分析向量自回归模型时，往往不分析一个变量的变化对另一个变量的影响如何，而是进行脉冲响应函数分析和方差大小变动的分析。脉冲响应函数方法(impulse response function，IRF)是分析当一个误差项发生变化，或者说模型受到某种冲击时对系统的动态影响。

下面给各内生变量一个正的单位大小的冲击，得到关于经济增长率和工业三废排放量增速的脉冲响应函数图，其结果如图3、4、5和图6所示，其中横轴表示冲击作用的滞后期数(单位:年)，纵轴表示变化的大小。

图3 经济增长率对自身及工业三废排放量增速的脉冲产生的响应函数图

图4 FS增速对自身、经济增长率、FQ和FW的脉冲产生的响应函数图

图5 FQ增速对自身、经济增长率、FS和FW增速和FQ的脉冲产生的响应函数图

图6 FW增速对自身、经济增长率、FS增速的脉冲产生的响应函数图

由图3可看出:在当期只对来自自身的冲击有0.14的响应，整体对来自FS和FQ增速的冲击响应比较大，特别在第2到第4期对来自FS增速的正向冲击的上升幅度尤为明显，在第2期对来自FQ增速冲击响应达到0.11，而且在响应期内始终为正向的影响关系，且持续性较强，表明内蒙古经济的快速发展很大程度上是以工业废水和废气的大量排放为代价，这也证实了内蒙古是能源产地，在资源开采过程产生大量废气的同时也带来了水源的污染，对FW增速的冲击累积响应为0.04，表明工业固废的大量排放并没有带来经济的较大的增长。

由图4可知:在当期对自身的冲击响应为0.13，对来自经济增长率的冲击响应为－0.04，后期受到一个标准差的冲击几乎都处于正负相间的波动状态，累积响应均为正，但相比较对自身冲击的累积响应最大达0.16。表明主要是工业的发展带动工业废水的大量排放，其次是受到FQ增速冲击后的累积响应为0.07，表明工业废气的大量排放在一定程度上带来工业废水的排放量的增加。

由图5可知:在前5期的冲击响应明显，后期变化微乎其微，对来自FS增速和自身的的冲击累积响应最明显，累计响应分别为0.24、0.17。表明随着工业的发展，工业废水的大量排放会更大程度上促进工业废气的排放量的增加，水污染与大气污染有相互恶化效应;FQ增速受到FW增速冲击后，在当期没有响应，累计响应为0.04，表明工业固废排放短期内对工业废气的排放影响较小，但是随着时间的推移，工业固废本身也会释放大量的废气，从而带来工业废气排放量的增加。

由图6可知:在当期对自身及经济增长率、FS增速和FQ增速冲击FW增速分别有0.06、0.09、－0.05、0.07不同程度的响应，从第 6 期以后响应几乎在零值附近，其中对来自FS增速和FQ增速的冲击累积响应最明显，累计响应分别为0.36、0.11，表明随着工业废水和工业废气的排放必然也会带来工业固废的大量排放，对此应关闭规模小、效益低的企业;FW增速对来自经济增长率冲击累积响应为0.09，而FS增速、FQ增速对受到经济增长率的冲击后累积响应分别为0.007、0.01，表明内蒙古经济增长率对工业三废排放量的加速恶化有较大影响，即经济的快速发展促使工业三废排放量持续快速的增加。

方差分析表明:工业三废排放量增速对解释经济增长率的平均方差贡献率为21.14%，其中随着滞后期的增加，经济增长的变动可以由其自身变动的大约54.02%来解释，工业三废增速的变动能分别解释它的 18.39%、26.16%、1.43% 左右;经济增长率、FQ增速和FW增速对解释FS增速的平均方差贡献率为16.62%，其中FS增速变动可以由其自身变化解释大约72.19%，经济增长率、FQ增速、FW增速的变动能分别解释它的11.45%、14.82%、1.54%左右;经济增长率、FS增速和FW增速对解释FQ增速平均方差贡献率为24.06%。其中FQ增速变动可以由其自身变化解释大约53.53%，经济增长率、FS增速、FW增速的变动能分别解释它的4.99%、38.03%、3.45% 左右;经济增长率、FS 增速和FQ增速对解释FW增速平均方差贡献率为21.71%。其中FW增速变动可以由其自身变化解释大约11.53%，经济增长率、FS增速、FQ增速的变动能分别解释它的 9.25%、56.64%、22.58%左右。

4.VAR分析结论

由脉冲响应和方差分解分析得出:①内蒙古经济增长率对工业三废增速之间存在双向正累积动态影响关系，其中FQ增速与经济增长率之间互相的影响作用都相对较大，证实了内蒙古粗放式经济增长方式造成经济发展以废气大量排放为代价;经济增长率和FW增速之间相互影响作用都比较小，但相对来说经济增长率对FW增速的冲击影响大，表明内蒙古目前以较大的工业固体废物排放为代价换取较小的经济增长;经济增长率对来自FS增速冲击的累计响应为0.27，而FS增速对经济增长率冲击的累积响应为0.006，表明内蒙古经济的发展主要以工业废水大量排放来推动发展。工业三废排放量的增速对经济增长率变动的平均方差贡献率为21.14%，表明内蒙古经济发展会继续带来工业环境污染的加速恶化。②FS与FQ增速和FW增速均存在正向响应，相对来说FS增速对FQ和FW增速影响大，水污染带动工业废气和工业固废的大量排放，因此水源的保护是根本，应制定高标准废水排放指标来减少废水的排放量。FQ增速与FW增速也存在正向累积响应，其中FQ增速对FW增速的累积响应是0.11，FW增速对FQ冲击的累计响应为0.04，表明内蒙古工业发展带来废气的排放，随之也会产生工业固废大量排放效应，所以还是要对大气污染性企业进行严格监控，鼓励环保设备的投资。经济增长率、FQ和FW增速对FS增速的变动的贡献率为16.62%，经济增长率、FS和FW增速对FQ增速变动的贡献度为24.06%，经济增长率、FS和FQ增速对FW增速变动的贡献度为21.71%，表明除了经济的发展会带来工业三废的大量排放，三废作为有机整体会互相影响从而产生连锁效应带来环境的极大破坏。③经济增长率对自身的响应在当期出现较大响应，累积响应为0.21，表明内蒙古经济的发展会带动未来经济更快的发展;工业三废排放量增速对自身累计响应均为正，说明在现有结构下，工业的发展必然导致工业三废更大规模的排放。

三、对策建议

(一)推进产业结构的优化升级，构建多元化发展的产业结构体系

从产业结构的角度看，内蒙古第二产业比重过大，其经济发展对工业的依赖性较大，因此在以后的发展中，应提升第三产业比重，加快发展现代服务业。同时，还应注重第二产业尤其是工业的内部结构优化，推进产业向高端化、新型化、规模化发展。

内蒙古自治区“十二五”期间应重点加快资源型、非资源型和服务业三大产业体系建设，推进经济结构调整，构建多元发展、多级支撑的现代产业体系。对于资源型产业，内蒙古应加快大型煤炭基地建设，提高产业集中度和现代化开采水平;同时，应加强大型风电、太阳能等清洁能源生产基地的建设。

(二)发展循环经济，加强科技创新，推进能源结构多元化，有力控制三废的排放量

由VAR动态分析的结论二、三可知，内蒙古工业三废之间有不同程度的恶化效应，工业的发展也将导致工业三废更大规模的排放。对此应大力发展循环经济，推动循环型企业、园区和城市建设，强化节能、节水和资源的综合利用。要加强科技创新，重视环保技术的研究开发与推广应用，在资源节约、清洁生产、废物利用和环境保护方面取得突破性进展，降低三废排放量。鼓励环保领域的投资，加快新能源和可再生能源的发展，扩大清洁能源在能源结构中的比重，尽快形成多元化的能源结构，从而促进经济、资源和环境的协调发展。

(三)加大政府对环境监管和执行的力度，鼓励与引导企业和公众形成良好的环保行为

由VAR动态分析的结论可知，内蒙古经济发展是以三废的排放为代价的。由于政府监管是解决企业环境污染问题最有效的手段之一，为了转变经济发展模式，政府应加大监管力度，如采用排污收费、可交易污染许可证和标准控制等污染控制政策等手段坚决淘汰高能耗、高排放、高污染、低效益的落后产能，提高资源利用效率，降低废物排放量，促进企业将环境成本内部化。同时，还应逐步推进环境信息公开制度的落实，提倡绿色消费方式和低碳的生活模式，将公众纳入环保体系中，强化公众参与的作用。

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