基于VAR模型的湖南省经济增长与雾霾污染关系研究

彭茜薇

（广西师范大学 经济管理学院，广西 桂林 541006）

基于VAR模型的湖南省经济增长与雾霾污染关系研究

彭茜薇

（广西师范大学 经济管理学院，广西 桂林 541006）

通过选取1990-2010年湖南省经济增长和雾霾污染数据，建立VAR模型，运用脉冲响应函数和方差分解,对经济增长与和雾霾污染的相互影响和动态关联进行了研究。结果表明湖南经济增长导致工业二氧化硫排放量的增加，而工业粉尘、烟尘排放量相对减少。湖南省经济增长对雾霾污染方差贡献率大，而雾霾污染对经济增长方差的贡献度相对较小。因此，湖南省应该首先加强对工业二氧化硫的治理，然后促进产业升级。

经济增长，雾霾污染，VAR模型，湖南省

最近，中国大部分地区被雾霾席卷，湖南空气质量长期处于中度甚至重度污染。雾霾问题是一个环境问题，不仅影响了空气质量，而且据调查研究，PM2.5中含有致癌物，对人体伤害极大。同时，雾霾问题也是一个经济问题，雾霾反应出了环境与经济的极其不协调。雾霾形成的主要原因是中国以煤为主的能源消费结构、工业化进程的污染排放、汽车尾气的排放以及城镇化进程的扬尘。因此，针对雾霾形成的原因，对湖南雾霾污染与经济增长的关系展开深入研究，探讨如何减少雾霾，实现经济的快速增长与环境和谐发展，这对目前湖南经济的发展具有重要的理论意义和现实价值。

一、文献综述

近几年来，国内有不少学者运用VAR模型对环境与经济关系进行研究，彭水军，包群（2006）对全国6类环境污染指标与人均GDP之间的长期动态影响特征进行了考察，发现一方面经济增长是影响我国污染排放的重要原因，另一方面环境污染对经济增长也存在着反向作用，然而后者具有一定滞后效应。方差分解结果显示人均GDP是解释各类污染排放的预测方差的重要变量，然而污染排放对经济增长的预测方差贡献度则相对较小[1]。闫新华，赵国浩（2009）对山西省进行了实证研究。结论表明，山西作为全国的能源重化工基地，确实存在着经济增长与环境污染的双向作用机制，不过环境污染对经济增长的反作用机制要弱许多[2]。吕健（2010）以上海市为例，发现上海的环境污染水平对经济增长的影响较大，而经济增长对环境污染水平的影响较小[3]。彭文斌，田银华（2011）运用 VAR模型考察了湖南省三类环境污染指标与人均GDP之间的长期动态影响特征，结果表明：一方面经济增长是环境污染的重要原因，另一方面环境污染对经济增长也存在反向作用，然而这种作用力具有一定的滞后效应[4]。段显明，郭家东（2012）对浙江省的经济与环境关系进行了动态研究，发现经济增长指标对解释环境污染指标排放的预测方差分解的贡献度较高，环境污染指标排放对经济增长指标的预测方差的解释贡献度较小[5]。李治国，周德田（2013）选取山东省的数据建立了经济增长和环境污染的VAR模型，结论表明山东省所存在的各种环境问题会遏制其经济增长，且伴随经济增长所产生的环境问题主要是工业废气的排放[6]。

在以上研究文献中，均是运用VAR模型的脉冲响应和方差分析来分析经济和环境的关系，得出相关结论，且在环境污染指标的选用上，大多数选用的是工业三废排放量来表示，而本文选用的与雾霾相关的污染指标进行研究，更具有时效性。

二、数据与模型构建

（一）指标与数据选取

雾霾天气和工业化进程中的污染排放紧密相关，因此，本文选取湖南省1990至2010年的工业粉尘排放量、工业烟尘排放量和工业二氧化硫排放量作为衡量雾霾污染的指标。工业是经济增长的重要支柱产业，因此，经济增长指标选取剔除通货膨胀的湖南省的人均工业GDP。由于数据的自然对数可以消除可能存在的异方差，所以本文将所有数据都进行了对数化的处理(指标名称、符号见表1)。本文的所有数据均来自于相应年份的《湖南统计年鉴》《中国统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》等，并对个别数据进行了调整①由于湖南统计年鉴和中国环境统计年鉴缺失 1994年工业烟尘排放总量和二氧化硫排放总量的数据 ，因此，本文以 1993 年与1995年工业烟尘排放总量和工业二氧化硫排放量为基础进行了推算。。

表 1 指标名称、符号

（二）VAR模型的构建

本文的计量模型是基于Sims 1980年提出的一种动态联立方程模型——VAR模型，并在VAR模型估计的基础上，使用广义脉冲响应函数和方差分解对湖南省经济增长与雾霾污染各指标进行实证分析。VAR 模型表达式为：

其中，Yt为k维内生变量向量；Xt为D维外生变量向量；p为模型的滞后阶数，一般根据AIC、SC准则和LR检验来确定；A1，A2，…AP和B为k×k和k×D维系数矩阵；μt为k维随机扰动向量，且满足 cov(μt，μs)=0(t≠s)。

三、模型估计与结果

（一）单位根检验

为了确定序列的平稳性，防止出现“伪回归”，首先对变量的时序数据进行单位根检验，本文采用ADF检验方法，结果如表2。

表 2 各变量的ADF检验

由表2可知，ADF检验结果证明了各变量满足一阶平稳条件。满足进行协整关系检验的条件。

鼓板那个一响哟，大伙儿歇歇脚。听我说说大别山，那是个英雄窝。高山铺子清水河，八斗丘里望南坡。卖油货郎送情报，锦囊妙计捣敌窠。打了土豪分田地，黄麻起义震山河。铜锣一响当红军，万里长征过黄河。小女子哟坐楼阁，怀抱琵琶赴战火。荆王街上百里香，来往敌营快如梭。炸掉碉楼杀鬼子，抗日英雄何其多……

（二）VAR模型建立

在ADF检验的基础上，我们建立以湖南省人均工业GDP、工业粉尘排放量、工业烟尘排放量和工业二氧化硫排放量为因变量，这些变量的滞后值为自变量的VAR模型。为了确定VAR模型的滞后阶数，我们根据LogL、LR、FPE、AIC、SC和HQ等标准进行确定(如表3所示)。滞后阶数适当加大，可以消除误差项中的自相关，但又容易减少自由度，影响模型参数估计的有效性。因此，我们将VAR的滞后阶数确定为2阶，即建立VAR(2)。通过单位根图，可以看出所有根的倒数均在单位圆之中，表明 VAR(2)模型具有稳定性。

表 3 最优滞后期

（三）Johansen协整检验

对于时间序列来说，协整检验方法有Engle-Granger两步法和Johansen协整检验法，前者适合两变量模型，而后者适合多变量的VAR模型。因此，本文采用Johansen协整检验法。协整检验结果如表4。

表 4 协整检验结果

通过协整检验我们发现，人均工业GDP和工业烟尘排放量、工业粉尘排放量、工业二氧化硫排放量之间具有长期稳定的关系。这种长期稳定关系可以用协整方程来表示：lnGDP=4.2lnSO2-3.8lnsoot-0.73lndust。

因此，当湖南省工业二氧化硫排放量增加1%时，人均工业GDP增长4.2%；当工业烟尘排放量和工业粉尘排放量增加1%时，人均工业GDP分别下降3.8%和0.73%。湖南的经济增长与工业二氧化硫排放量呈正相关，与工业烟尘排放量、工业粉尘排放量呈负相关。

（四）格兰杰因果关系检验

协整检验只能说明变量之间具有长期均衡稳定的关系，至少有单项因果关系，但这并不能说明因果关系，需要进一步进行因果检验。本文采用格兰杰因果检验方法，检验结果如表5。

从表5的检验结果可见，人均工业GDP是工业二氧化硫、粉尘、烟尘排放量格兰杰原因，但工业二氧化硫、粉尘、烟尘排放量不是人均工业GDP的格兰杰原因，这说明经济增长能导致工业二氧化硫排放的增加，使得工业粉尘、烟尘排放量减少，而雾霾污染排放并没有带来经济的增长。

表 5 格兰杰检验结果

（五）脉冲响应函数分析

脉冲响应函数分析方法可以用来描述一个内生变量对由误差项所带来的冲击的反应，即在随机误差项上施加一个标准差大小的冲击后，对内生变量的当期值和未来值所产生的影响程度。本文脉冲分析结果如表6。

表 6 脉冲分析结果

1.经济增长与工业二氧化硫排放

给GDP一个标准差的冲击，工业二氧化硫排放对GDP的冲击响应值大多为负，累计值为-0.278204，并先增大后减小。给工业二氧化硫一个标准差的冲击，经济增长对工业二氧化硫的冲击响应值l期为0，到第三期达到最大0.146335，随后下降，累计值为0.728413。这表明经济的增长将导致工业二氧化硫排放的先增加后减少。

2.经济增长与工业烟尘排放

给GDP一个标准差的冲击，工业烟尘的响应值先增大再减小，随后再增大，累积值分别为-1.66117。这表明经济的增长将导致工业烟尘排放的减少。给工业烟尘一个标准差的冲击，经济增长对工业烟尘的冲击响应值l期为0，先下降后上升，累计值为-1.39379，表明工业烟尘排放量对经济增长将产生负面效应， 即制约经济的快速增长。

3.经济增长与工业粉尘排放

给GDP一个标准差的冲击，工业粉尘响应1期为0，随后先减小再增大，随后再减小，累积值为-1.216615。这表明经济的增长将导致工业粉尘排放的减少。给工业粉尘一个标准差的冲击，经济增长对工业粉尘的冲击响应值1期为-0.032149，先下降后持续上升，累计值为0.449473。

以上响应分析说明，人均工业GDP正的冲击可以增加工业二氧化硫排放量，减少工业烟尘和粉尘排放量。这刚好与前文的协整分析和因果分析相吻合。

（六）方差分解

方差分解的基本思想是，把系统中的全部内生变量（k个）的波动按其成因分解为与各个方程新息相关联的k个组成部分，从而得到新息对模型内生变量的相对重要程度。方差分解结果如表7。

根据方差分解理论，本部分测量了雾霾污染与经济增长的相互贡献程度，也反映了自1990年以来湖南雾霾污染与经济增长之间的动态变化关系。其中经济增长对工业二氧化硫排放量的方差贡献度达到17.6%以上，经济增长对工业烟尘排放量和工业粉尘排放量的方差贡献度分别达到34.6%和20.2%以上。同时，可以看出，工业二氧化硫排放量对经济增长的方差贡献度为6.5%，而工业粉尘排放量和工业烟尘排放量对经济增长的方差贡献度分别为22%和7.3%。

表 7 方差分解结果

由表7可以发现，在1990-2010年时段内，人均工业GDP对解释各类雾霾污染指标的预测方差起了很大的作用，同时各类雾霾污染指标对解释人均工业GDP的预测方差的贡献度则相对较小。

四、结论与建议

（一）结论

本文在基于VAR模型估计的基础上，使用了广义脉冲响应函数和方差分解对 1990～2010年湖南经济增长与雾霾污染各类指标进行了动态关系影响分析，得出的结论如下：

第一，经济增长对雾霾污染指标的冲击反应轨迹大致可分为三类：倒U型 (工业二氧化硫排放量)、U型(工业烟尘排放量)和线性（工业粉尘排放量)。雾霾污染指标对经济增长的冲击反应轨迹大致可分为三类: 倒U型 (工业二氧化硫排放量)、U型(工业烟尘排放量)和倒N型（工业粉尘排放量)。这说明在经济与环境演变关系中，并不是都符合倒U型曲线，而是不同的污染指标呈现出不同形式的经济与环境之间关系。

第二，经济增长与雾霾污染之间存在相互作用，并且经济增长对雾霾污染的贡献作用要强很多。湖南省经济增长对雾霾污染方差贡献率大，而雾霾污染对经济增长方差的贡献度较小。这表明湖南工业粉尘烟尘得到了一定程度的控制，需要加强对二氧化硫污染的治理，而且也需要进一步促进经济的快速增长对雾霾污染反作用。

（二）建议

应该首先加强工业二氧化硫治理，然后促进产业升级。

1.加强工业二氧化硫治理

加强工业二氧化硫治理，首先需要对污染排放所导致的外部效应进行清晰界定，建立有效和完善的机制。其次，需要改进技术设备、污染处理设施，在保障湖南省经济持续稳健发展的前提下，对造成雾霾的湖南城市化，工业化进程中产生的大量工业二氧化硫进行有效控制。

2.促进产业升级

雾霾天气是与经济上追求高增长而忽视环境保护密切相关的，为了GDP的增长，很多地区不惜以牺牲环境为代价，使其大大超出了环境的承载能力。而由实证结果可以看出，湖南省的情形相对有所好转，这与湖南发动公众参与、关注和支持环境保护有密切关系。

情况虽然有所好转，但湖南在发展经济的过程中仍然要注意与环境协调发展。经济发展离不开工业化，但这也是雾霾产生的重要原因，湖南是中部大省，目前湖南主要以第二产业为主，而工业化进程中排放的大量废气、粉尘、烟尘对环境污染极大，因此，产业升级是湖南省亟待解决的问题，我们需要改善工业结构，促进产业升级，逐步将第三产业作为支柱产业。

[1] 彭水军,包 群.中国经济增长与环境污染——基于广义脉冲响应函数法的实证研究[J].中国工业经济,2006,(5):15-22.

[2] 闫新华,赵国浩.经济增长与环境污染的VAR模型分析——基于山西的实证研究[J].经济问题,2009,(6):59-62.

[3] 吕 健.上海市经济增长与环境污染——基于VAR模型的实证分析[J].华东经济管理,2010,24(8):1-6.

[4] 彭文斌,田银华.湖南环境污染与经济增长的实证研究——基于VAR模型的脉冲响应分析[J].湘潭大学学报,2011,35(1):31-35.

[5] 段显明,郭家东.浙江省经济增长与环境污染的关系基于VAR模型的实证分析[J].重庆交通大学学报,2012,12(1):52-55.

[6] 陈可心,方 晰,马仁明. 怀化市区空气污染物时间变化特征及其成因分析[J]. 中南林业科技大学学报,2012,(4):27-33.

[7] 李治国,周德田.基于VAR模型的经济增长与环境污染关系实证分析——以山东省为例[J].企业经济,2013,(8):11-16.

A Study of the Relationship between the Economic Growth of Hunan Province and the Haze Pollution Based on VAR Model

PENG Qian-wei
(Guangxi Normal University, College of Economics and Management, Guilin 541006, Guangxi, China)

The paper takes Hunan province as an example, selects annual data of economic growth of Hunan province and haze pollution from 1990 to 2010, and establishes the VAR model with the impulse response function and variance decomposition to study the mutual effects and dynamic relationship between economic growth and haze pollution. The results show that the economic growth in Hunan results in the increase of industrial sulfur dioxide emission, while the industrial dust emission and industrial soot emission is reduced. The variance contribution rate of Economic growth in Hunan Province on the haze pollution is large while the variance contribution rate of the haze pollution on economic growth is relatively small. Therefore, Hunan province should fi rst strengthen the management to the industrial sulfur dioxide emission and promote the industrial upgrading.

economic growth; haze pollution; VAR model; Hunan province

F124.1

A

1673-9272(2014)02-0055-04

2014-02-20

教育部人文社会科学研究规划基金项目（编号：12YJA630101）；广西哲学社会科学规划基金项目（编号：11BGL013）。

彭茜薇（1992-），女，湖南长沙人，广西师范大学经济管理学院研究生，研究方向：区域经济。

[本文编校：罗 列]