河北经济增长与环境污染关系的检验

杜 颖，肖荣阁，朱春华

（1.中国地质大学 （北京），北京100083；2.河北地质职工大学，河北 石家庄 050081）

河北经济增长与环境污染关系的检验

杜 颖1，2，肖荣阁1，朱春华1

（1.中国地质大学 （北京），北京100083；2.河北地质职工大学，河北 石家庄 050081）

本文根据1991～2012年河北省五类环境污染指标和人均GDP时间序列数据，采用环境库兹涅茨曲线、脉冲响应分析和方差分解方法实证检验了经济增长与环境污染之间的动态关系。研究发现：随着经济快速增长，河北环境质量总体趋于恶化，经济增长加速了环境污染物的排放且持续时间较长，但污染物排放量的增多并没有大幅推动经济增长。经济增长与环境治理之间的博弈是现阶段河北发展面临的最大难题，必须综合利用排污权交易、税收补贴等手段，加快技术革新、优化产业结构，实现经济环境协调发展。

经济增长；环境污染；环境库兹涅茨曲线；脉冲效应分析；方差分解；河北

随着经济增长与环境保护的矛盾日益突出，国外学者大量利用计量经济学和统计学方法对经济增长与环境污染之间的关系展开研究，较有代表性的是美国 Grossman和 Krueger（1991）［1］提出的环境库兹涅茨曲线（EKC），该理论将倒U型假说引入经济增长与环境污染关系的研究中，认为一个国家的污染程度会随国民收入的增加而上升，当国民收入达到某一转折点后，环境污染水平会随之下降。此后，各国学者利用截面数据、面板数据对EKC曲线进行理论论证和实证检验，如 Ekins（1997）［2］、Levinson等（2000）［3］以及 Dinda（2004）［4］等。针对我国经济增长与环境污染之间关系的研究起步较晚，包群和彭水军（2006）［5］根据1996～2000年中国30个省市面板数据，实证检验了大多省份的经济增长与环境污染之间存在EKC倒U曲线关系。原志华等（2008）［6］对山西进行实证检验，结果表明，除烟尘排放量外，环境指标与经济增长的关系呈波浪式的N型或倒N型曲线关系，山西省环境污染随着人均GDP的增长而不断加剧。李鹏等（2009）［7］则发现山西经济增长与环境污染之间存在EKC倒U曲线关系。李琳等（2009）［8］运用VAR模型考察了重庆经济增长与环境污染的相互影响机制，实证检验了工业废水、工业粉尘、工业SO2、工业固体废弃物排放量的增加对重庆经济增长存在着反作用力。陈桂月等（2012）［9］基于Granger因果检验研究了内蒙古经济发展与环境污染关系，发现内蒙古各环境污染因子排放量的增多并没有大幅促进经济增长，经济增长却带动了工业污染物的排放。王敏等（2015）［10］根据2003～2010年中国112个城市大气污染浓度数据，认为我国经济增长和环境污染之间的呈现出“U形”曲线关系，但高增长并不一定会导致高污染。上述研究各有侧重，但对EKC曲线成立条件以及河北经济环境的相互作用机理，有待进一步研究。

长期以来，河北经济快速增长的同时，环境状况日益恶化，工业“三废”特别是工业废水和废气排放量明显上升，带来了严重的水污染和大气雾霾，造成河北经济可持续发展的巨大桎梏。本文结合河北经济增长与环境污染之间的环境库兹涅茨曲线的实证检验，深入分析了河北经济环境的相互作用机制，通过脉冲响应分析和方差分解得出工业三废与经济增长之间的动态影响轨迹，为河北经济环境协调发展提供参考。

1 研究方法

1.1 数据来源

通常使用工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废物产生量三个指标，即工业“三废”指标来反映某国（地区）的环境污染程度。本文延续这一惯例，并结合河北大气污染严重的区域性特点，加入工业SO2排放量和工业烟粉尘排放量，共五类污染指标（工业废水、工业废气、工业固体废弃物、工业SO2、工业烟粉尘）反映环境污染状况，选取实际人均GDP（1978年基期）反映经济增长水平，数据时序长度为1991～2012年，符号表示及数据来源详见表1。鉴于时间序列数据取对数能较好消除序列的异方差，因此后续检验均采用各变量的对数值。文中出现的dlny、dlnfs、dlnfq、dlnfw、dlnSO2、dlnyc分别表示一阶差分后的lny、lnfs、lnfq、lnfw、lnSO2、lnyc；plny、llny分别表示lny的二次方和三次方。

表1 变量选取与数据来源

1.2 研究方法

1.2.1 环境库兹涅茨曲线

环境库兹涅茨曲线（EKC）表明，一国环境质量最初随着经济增长而不断恶化，越过拐点后，环境质量才会随之改善。本文采用经典的GK模型［1］，引用三次多项式对数函数对河北省环境库兹涅茨曲线进行实证检验，为使数据平稳，函数关系中被解释变量（工业废水、工业废气、工业固体废弃物、工业SO2、工业烟粉尘）和解释变量（实际人均GDP）均以对数形式表示，见式（1）［11］。

ln（waste）t＝c＋β1lnyt＋β2lny21＋β3lny31＋ut（1）

式中，waste代表五类污染排放指标，y代表实际人均GDP，下标t表示时间指标，c为常数，u为随机扰动项。参数β1、β2、β3分别表示人均GDP的一次、二次和三次项系数，其取值范围不同，则模型反映的EKC曲线关系也不同，具体包括七种关系（见表2）。如果拟合结果显示三次项系数不显著，则选用二次多项式对数函数重新回归。

1.2.2 脉冲响应分析和方差分解

脉冲响应函数（impulse response functions，IRF）侧重分析当系统受到一个内生变量的一个标准差冲击时对系统内各变量的动态影响路径，用于反映河北经济增长与环境污染之间的长期相互作用关系。系统内某变量的一个冲击，不仅影响变量本身，还会传递给其他内生变量，脉冲响应分析可以较好的刻画这些影响的动态轨迹，展现一个变量的变动是如何影响到系统内其他变量的。

表2 EKC曲线判定标准

方差分解（variance decomposition）用于进一步分析河北经济增长与环境污染之间影响的贡献度。方差分解通过分析每个环境污染变量冲击对人均GDP变化的贡献度，进而评价各污染变量冲击对经济增长的重要性，反之亦然。脉冲响应和方差分解的具体方法见高铁梅（2006）［12］。

2 协整检验

为避免计量经济学中的伪回归问题，需要各变量具备相同的单整阶数，同时，变量之间存在协整关系，因此，要对各环境污染指标和经济指标进行平稳性检验和协整关系检验。

当各变量具有相同的单整阶数时，则其为平稳序列。本文采用单位根检验法中的ADF检验，它以“变量是非平稳序列”为原假设、“变量是平稳序列”为备选假设的左侧单边检验。借助于eviews7.0对河北各环境变量和人均GDP进行ADF检验，结果如表3所示，除lny，各环境变量的ADF检验值的绝对值均小于5%临界值，变量序列不平稳。一阶差分后，各变量在5%显著水平下均拒绝接受存在单位根的假设，都是平稳序列。因此，各变量是一阶单整序列，可以继续进行协整检验。

在通过平稳性检验的前提下，进行变量间的协整关系检验。本文采用Johansen检验，较好适用于多变量检验。检验结果见表4，特征根迹检验和最大特征值检验均表明，在5%显著性水平下，各环境污染指标和经济指标变量之间存在协整关系，不存在伪回归问题。

3 实证分析

3.1 河北环境库兹涅茨曲线的回归分析

利用河北1991～2012年各污染数据和人均GDP数据，借助于eviews7.0对式（1）进行环境库兹涅茨曲线回归分析，参数估计结果见表5，拟合曲线见图1。

表3 ADF单位根检验结果

表4 Johansen协整检验结果

在5%显著性水平下参数β1＞0、β2＜0、β3＞0，可知lny与lnfs呈N型曲线关系，图1的拟合曲线也验证了两者的N型关系。从拟合曲线看，工业废水排放量先降后升，且当前处于右半部分上升阶段，说明河北省工业废水排放量正随着人均GDP的增加而增加，环境污染加剧。

lny与lnfq呈倒N型曲线关系，工业废气排放量先降后升，且当前处于右半部分上升阶段，预计未来河北工业废气排放量将随着人均GDP的增加而增加，但趋势减缓，大气污染压力有所减轻。

lny与lnfw呈U型曲线关系，工业废弃物产生量先降后升，且当前处于右半部分上升阶段，说明河北工业废弃物排放量将随着人均GDP的增加而增加，环境质量趋于恶化。

lny与lnSO2呈倒U型曲线关系，工业SO2排放量先升后降，且当前已进入右半部分下降阶段，说明河北工业SO2排放量将随着人均GDP的增加而减缓，环境压力有所减轻。

lny与lnyc呈倒U型曲线关系，工业烟粉尘排放量先升后降，且当前已进入右半部分下降阶段，说明河北工业烟粉尘排放量将随着人均GDP的增加而减缓，环境压力有所减轻。

综上可知，随着河北省人均GDP的不断增长，环境质量总体趋于恶化，河北经济增长的环境污染代价较大。

表5 河北省环境库兹涅茨曲线参数估计结果

图1 河北省各环境污染指标与人均GDP的EKC拟合曲线

3.2 脉冲响应分析结果

分析河北人均GDP对各环境污染指标排放的冲击响应，得到的脉冲响应函数图（图2），横轴表示冲击作用的滞后期间，本文设定为10期，纵轴表示各环境污染指标的响应程度。

图2（a）表明，当本期给人均GDP一个正冲击后，工业废水排放量在前4期为正，第4～6期为负，随后上下波动于第7期达到最高点0.066520，累计响应值0.17975。这表明人均GDP受外部某一冲击后，经传递后给工业废水排放量带来同向冲击，且这一冲击具有较强的正效应。

图2（b）表明，当本期给人均GDP一个正冲击后，工业废气排放量在前4期小幅波动，第4期达到最高点0.064449，随后缓慢下降但始终为正影响，累计响应值0.451022。这表明人均GDP受外部某一冲击后，经传递后给工业废气排放量带来同向冲击，且这一冲击对工业废气排放量具有显著的促进作用，并且这一显著促进作用具有较长的持续效应。

图2（c）表明，当本期给人均GDP一个正冲击后，工业废弃物产生量在前3期大幅攀升，第5期达到最高点0.055353，随后保持稳定，累计响应值0.463803。这表明人均GDP受外部某一冲击后，经传递后给工业废弃物产生量带来同向冲击，且这一冲击对工业废弃物产生量具有显著的促进作用，并且这一显著促进作用具有较长的持续效应。

图2（d）表明，当本期给人均GDP一个正冲击后，工业SO2排放量第一期为0，前3期上升，第4期达到最高点0.006933，随后保持稳定，累计响应值0.051913。这表明人均GDP受外部某一冲击后，经传递后给工业SO2排放量带来同向冲击，且这一冲击对工业SO2排放量具有较弱的促进作用，但持续效应较长。

图2（e）表明，当本期给人均GDP一个正冲击后，工业烟粉尘排放量随之下降，第1期为0，第3期达到最低点－0.06616，之后大幅回弹至接近0点，累计响应值－0.27844。这表明人均GDP受外部某一冲击后，经传递后给工业烟粉尘排放量带来反向冲击，且这一冲击对工业烟粉尘排放量具有较强的抑制作用，但这一抑制作用的持续时间较短。

反过来分析各环境污染指标的变动对人均GDP的影响，图3横轴表示冲击作用的滞后期间，纵轴表示人均GDP的响应程度。

图3（a）表明，当本期给工业废水排放量一个正冲击后，人均GDP持续上升，在第4～7期小幅上下波动之后于第9期达到最高点0.039531，累计响应值0.226038。这表明工业废水排放量受外部某一冲击后，经传递后给人均GDP带来同向冲击，且这一冲击具有持续显著的促进作用。

由图3（b）表明，当本期给工业废气排放量一个正冲击后，人均GDP大幅上升，第7期达到最高点0.033107，随后小幅下滑，累计响应值0.278383。这表明工业废气排放量受外部某一冲击后，经传递后给人均GDP带来同向冲击，且这一冲击具有极强的促进作用和较长的持续效应。

图3（c）表明，当本期给工业废弃物产生量一个正冲击后，人均GDP持续上升，累计响应值0.173458。这表明工业废弃物产生量受外部某一冲击后，经传递后给人均GDP带来同向冲击，且这一冲击具有非常显著的促进作用和较长的持续效应。

图3（d）表明，当本期给工业SO2排放量一个正冲击后，人均GDP持续下滑，第2期降为负值，累计响应值－0.09274。这表明工业SO2排放量受外部某一冲击后，经传递后给人均GDP带来反向冲击，且这一冲击具有较弱的抑制作用和较长的持续效应。

图3（e）表明，当本期给工业烟粉尘排放量一个正冲击后，人均GDP持续下滑，第4期降为最低点－0.007，随后略有上升，累计响应值－0.05439。这表明工业烟粉尘产生量受外部某一冲击后，经传递后给人均GDP带来反向冲击，且这一冲击具有较弱的抑制作用和较长的持续效应。

3.3 方差分解分析结果

通过方差分解，可知各环境污染变量对河北经济增长的贡献率，如图4所示，不考虑人均GDP自身的贡献率，工业废气排放量和工业废弃物产生量对人均GDP的贡献度最大，且具有长期贡献，第9期分别达到最高点22.7%和22.6%；其次是工业烟粉尘，第1期为0，随后大幅上升到第5期的15.5%，第10期达到最大值16.8%，贡献逐步增大且持续时间长；工业废水排放量的贡献度从第1期的0上升到第3期的最高点9.3%，随后围绕6%上下波动；工业SO2的贡献度最低，10期内基本稳定在2%左右。

反过来分析河北经济增长对各环境污染指标的贡献度。图5表明，不考虑环境污染指标自身的贡献率，人均GDP对工业废气排放量的贡献率最大，且长期贡献较强，从第1期60%大幅上升到第2期70%，随后基本稳定；其次是工业废水排放量，人均GDP对其贡献率在前4期稳定上升，第5期达到最高点40%左右。随后在33%～40%之间上下波动；人均GDP对工业废弃物产生量的贡献率逐步上升，第10期达到最高点30.8%；对工业SO2和工业烟粉尘排放量的贡献率相对较小，最大值分别为10%和4.8%。

图3 河北人均GDP对各污染指标的冲击响应函数

图4 河北各环境污染指标对人均GDP的贡献率

图5 河北人均GDP对各环境污染指标的贡献率

4 结 论

本文采用EKC、脉冲响应分析和方差分解方法，利用河北省1991～2012年时间序列数据，实证检验了河北环境污染与经济增长之间的EKC曲线关系、相互影响轨迹和贡献度，结论总结如下。

1）环境库兹涅茨曲线回归检验表明：1991～2012年间，河北工业废水排放量与人均GDP呈N型曲线关系，且正处于上升阶段，环境质量趋于恶化。工业废气排放量与人均GDP呈倒N型曲线关系，且正处于上升阶段，环境质量恶化。工业废弃物产生量与人均GDP呈U型曲线关系，且正处于上升阶段，环境质量趋于恶化。工业SO2排放量与人均GDP之间呈倒U型曲线关系，且正处于下降阶段，环境压力有所减轻。工业烟粉尘与人均GDP之间呈倒U型曲线关系，且正处于下降阶段，环境压力有所减轻。综合来看，随着经济的快速增长，河北省环境质量总体趋于恶化，环境污染代价较大。

2）脉冲响应分析结果表明：河北经济增长对工业废水、废气排放和工业废弃物产生具有持续较强的正面影响；对工业SO2排放具有持续较弱的正面影响；对工业烟粉尘排放具有较强的负面影响。工业废水排放、工业废气排放、工业废弃物产生对经济增长产生持续较强的正面影响，工业SO2排放量对经济增长具有持续较弱的负面影响，工业烟粉尘排放量对经济增长具有持续较弱的负面影响。

3）方差分解分析表明：河北工业废气和废弃物产生量对经济增长的贡献度最大，达22%左右，且具有长期贡献；其次是工业烟粉尘，贡献度在15%左右，影响逐步增大且持续时间长；工业废水和SO2排放量对经济增长的长期贡献度分别在6%和2%左右。反过来看经济增长对各环境污染指标的贡献度，河北经济增长对废气排放量的贡献率，且长期贡献最大，高达70%；对工业废水和工业废弃物的贡献率分别为40%和31%；对工业SO2和工业烟粉尘排放量的贡献率则相对较小。简而言之，河北各环境污染指标排放量（产生量）的增大并没有大幅推动经济增长，但经济增长对环境污染的贡献度较高、解释力较强。

4）综合脉冲效应分析和方差分解结果可知，河北经济的快速增长加剧了环境污染，这也在一定程度上解释了河北面临的大气污染治理困局。由于工业废气排放与经济增长相互作用的持续性较强，意味着短期内难以解决河北雾霾问题，大气治理将是一项长期任务，但鉴于工业废气与经济增长之间的正效应较强，河北若减少工业废气排放，将会明显抑制经济增长。

河北工业发展在推动经济增长的同时，导致环境污染不断加剧，工业“三废”指标均呈上升趋势，目前呈现以牺牲环境为代价的经济增长局面，经济增长与环境污染之间的博弈将是河北未来经济环境协调发展面临的最大难题。在河北环境尚未遭到完全破坏的当下，必须采取有力措施，加快技术革新、优化产业结构、实施节能减排战略，将环境保护与经济可持续发展有机结合起来，既要将环境污染纳入经济发展质量评测之中，尽力减轻经济增长对环境的破坏程度，又要通过资源定价、排污权交易、税收补贴等手段多管齐下，尽快达到环境库兹涅茨曲线的转折点，早日实现河北省经济与环境协调发展。

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［10］王敏，黄滢.中国的环境污染与经济增长［J］.经济学，2015，2：557－578.

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［12］高铁梅.计量经济分析方法与建模［M］.北京：清华大学出版社，2006：277－314.

An empirical analysis on the relationship between economic growth and environmental pollution in Hebei

DU Ying1，XIAO Rong－ge1，ZHU Chun－hua1
（1.China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China；2.Hebei University of Geological Workers，Shijiazhuang 050081，China）

Based on the time series data of five pollution indices and per capita GDP in Hebei from 1991 to 2012，this paper investigated the interactions between economic growth and environmental pollution through EKC，impulse response functions and variance decomposition.Results indicate：The environment becomes deteriorated with the rapid economic growth of Hebei.The economic growth could push up pollution level for a long time while the growth of pollutant emissions cannot significantly promote the economy.At this stage，the most challenging problem of Hebei economy is the competition between economic growth and environmental management.To solve this problem and realize the coordinated development of economy and environment，we should speed up technical innovation and optimize economic structure using a combination of emission trading and tax subsidies.

economic growth；environmental pollution；environmental Kuznets curve；impulse response analysis；variance decomposition；Hebei province

肖荣阁（1949－），男，汉族，吉林舒兰人，中国地质大学（北京）教授，博士生导师，主要从事矿业勘查方面的教学与研究工作。E－mail：rgxiao＠cugb.edu.cn。

X196

A

1004－4051（2015）09－0062－07

2014－11－28

河北省教育厅社科研究2014年度基金项目资助（编号：SZ141209）

杜颖（1986－），女，汉族，河北藁城人，中国地质大学（北京）资源产业经济专业博士研究生，主要从事资源经济的研究工作。E－mail：148121960＠qq.com。