地区间污染产业承接与转型的区位选择——一个博弈论分析框架

（北京工商大学 经济学院，北京 100048）

一、引言

环境污染是各地区在发展经济时需要考虑的一个重要问题。从产业的角度来说，高污染产业会给当地及其毗邻地区带来十分不利的环境影响，根据地区环境特点选择合适的产业，关系到一个地区的福利水平。自Walter和Ugelow（1979）提出“污染避难所”理论以来，学界开始了对污染产业的布局和地区间产业转移的持续研究。在我国，产业选择和产业布局伴随国际投资的流入而开始受到关注，学界对地区间产业转移和产业承接也进行了大量研究。特别是近年来，一些地区的跨区域污染等环境问题日益严重，产业选择和产业转移问题引起政府部门、公众和学界的重视。因此，从环境角度分析一个地区污染产业选择的动因，进而分析环境因素在这些产业的转移和承接中的影响，具有重要的现实意义。

从研究方法上来看，早期研究主要集中于分析东道国环境规制对国际投资及国际贸易的影响。如Walter和Ugelow（1979）的“污染避难所”理论认为，环境规制会造成污染密集型产品比较优势的变化，导致产业转移［1］。后续的大量实证研究（Grether和De Melo（2003）［2］、Wheeler和Hettige等（1992）［3］、Roland-Holst（1997）等［4］、Grossman和Kruege（1991）［5］Christmann和Taylor（2001）［6］、Wheeler（2001）［3］［7］）对这一理论的实证检验未能得出一致的结论。而对于地区间产业转移，赵细康（2003）认为，大规模的污染产业转移现象一般不会发生，但不排除少数污染密集产业发生转移的情形［8］。王全春认为，不同地区的环境标准和产业准入门槛不同，因此产业选择在地区间可能不同［9］（P33-41）。张燕（2009）、张益丰（2012）指出产业转移的加速，也会从发达地区向欠发达地区加速转移［10］［11］。总体来看，国内研究中关注产业转移对不同地区环境影响的研究相对较少。

本文旨在建立一个理论分析框架，首先从地区的污染成本出发，分析产业污染水平对地区产业选择的影响。在此基础上，考虑地区内产业转型和地区间产业转移的可能性，讨论当地区污染成本变化时，产业转型及产业转移所对应的地区福利。最后综合分析结果，得出当产业污染给地区总福利带来负面影响时，地区间产业转型及产业转移的权衡机制。

二、理论模型

（一）两地区两产业的区位选择博弈模型

污染产业是指在生产过程中，若不加以治理会直接或间接产生大量污染物或者在生产过程中公众的安全和健康受到威胁或明显受到影响的产业，涉及的产业包括采掘业、化工业、钢铁业、皮革加工业、石油加工业、金属冶炼业、造纸业、塑料橡胶制造业、机械制造业等。我们尝试从博弈论的角度提出一个模型，以分析不同地区对污染产业的选择。

考虑一个同时博弈模型，参与人是两个地区A 和B，它们正在考虑引入一个产业来发展经济。每个地区都有两种产业可供选择：产业1和产业2。假设这两种产业是互斥的，即意味着一个时期内每个地区只能选择其中一个产业。产业1是高污染的，污染水平以p1表示；产业2是低污染的，污染水平以p2表示。模型中假设p1＞p2＞0。

定义产业收益函数f（p），f（p）代表产业为地区带来的收益大小，是污染水平p的一个单调增函数（若p1＞p2，有f（p1）＞f（p2）＞0）。模型中假设同一个产业在不同地区间的收益相同。

污染本身会给两个地区带来一定的成本，该成本可能是环境成本也可能是社会成本，在模型里不做区分，称为污染成本。假设污染成本是污染水平的线性函数，一个时期内两个地区具有不同的不变单位污染成本cA和cB。如果A 地区的单位污染成本较高（cA＞cB），这意味着对于相同水平的污染量，A 地区承担的总污染成本更高。这可能表示该地区的环境更为脆弱，也可能表示该地区对环境污染水平有更严格的要求等。

由于环境污染具有负外部性，一个地区的污染也会对另一地区造成影响。我们定义δ∈（0，1）为污染扩散系数（也可以称作污染外部性系数），表示地区间污染扩散水平。A 地的实际污染水平就等于A 地产业的污染水平与B地污染扩散到A 地的水平之和。这样A 地的总污染成本为：

其中pA为A 地的污染水平，pB为B地的污染水平，δpB表示B 地污染扩散到A 地的部分。可以预见，作为污染外部性水平的反映，δ受到两地间地理因素的影响。如果两地距离较近，则δ较大；若两地距离较远，则δ较小。特别地，当两地间距离很远，以致污染的外部性可以忽略时，δ=0。假设两地间的扩散效应是对称的①，两个地区间的污染扩散系数只有一个。这样B承担的总污染成本为：

两地面临一个同时博弈，每个地区都有两个纯策略：（1）选择高污染产业1；（2）选择低污染产业2。两者面临的支付矩阵见表1。

表1 两地产业选择的支付矩阵

cA显然满足：

表2 不同单位污染成本下的博弈均衡

该模型的结果是，各地在进行决策时都不考虑污染的扩散系数，而只从本地区的情况出发进行产业选择。不考虑其他因素时，产业污染水平的边际收益与各地单位污染成本的大小将决定各地的产业选择，进而决定产业布局。如果环境成本允许更高程度的污染，即选择一个高污染产业带来的边际收益大于该地区的单位环境成本时，该地区就会选择具有更高污染水平的产业（或者说与其环境承载力最为适应的产业）。

该模型很容易扩展为M 个地区、N 个产业的情况。地区M 选择产业N 获得的总收益为：

式（5）中，δMi表示地区M 和地区i之间的污染扩散系数，pi表示地区i选择产业对应的污染水平。显然，给定其他地区选择任意的产业组合，对于某个特定地区的所有纯策略，式（5）中求和符号内的项都是相同的。所以对于地区M，存在一个占优策略的条件是：

对于任意其他产业j，存在一个产业d，如果有：

那么，产业d就是地区M 的一个占优策略。式（6）可写为：

我们可以进一步假设，f（p）为一个二阶可导的凹函数。此时，由（7）式可知，满足条件的产业的污染水平应为：

这样，每个地区都选择使边际污染收益等于平均环境成本，或者满足边际收益小于平均环境成本中的最大的污染水平，如图1所示。

图1 不同地区对污染产业的选择

对于地区A，由于其单位环境成本较高，因此A 地区会选择具有pA污染水平的产业，或者小于pA的产业中污染水平最接近pA的产业，B地区则会选择最接近pB的产业，依此类推。这样，每个地区都必然存在一个（弱）占优策略，该博弈存在一个（弱）占优策略均衡。模型的结论是，在一个时期内，各地独立决策的情况下，各地区对产业的选择不考虑污染的外部性，而是选择最接近自身环境承载能力的产业进行发展。单位污染成本较高的地区选择产业的污染水平较低，反之则较高。

（二）地区间产业承接与产业转型的二期博弈模型

上述两地区两产业区位选择博弈模型表明，各地会选择污染的边际收益与单位污染成本最为接近的产业，使选择的污染水平满足上述条件。按照该模型得出的结论，如果各地都按照他们的占优策略选择污染水平以及对应的产业，博弈将会达到均衡，各地均无动力进行产业调整，产业转移和产业转型将不会发生。但事实上，如果考虑时间影响，情况可能不同。随着人口、环境以及法律法规的改变，各地承担的环境负担可能发生变化，反映在模型中就是地区单位污染成本发生变化，从而使原有产业不再满足均衡条件。应对这些变化有多种方法：首先，各地可以选择将产业转型或升级，使污染水平重新符合当地要求；其次，当地也可以将污染产业转移出该地区，并对转入地区进行一定程度的补偿，即所谓的产业转移与承接。在上述模型基础上，现提出一个二期博弈模型，该模型讨论当一个地区选择的产业不再满足前述模型中条件时，各地区将如何互动。

考虑这样一个模型，存在两个地区A 和B和两个产业1和2，产业1是高污染产业，假设一开始有：

由式（4）可得，A 选择产业2，B 选择产业1。现在假设B 的单位环境成本提高了，使得，这样B地继续选择产业1将给自身带来损失。B地有动力进行产业调整来选择产业2。但是，产业调整不是无成本的。如果B地选择原地进行产业转型或升级，则意味着对于投资于产业1的产能都将浪费，这会导致人力、设备以及技术投资的巨大损失。模型中将这一转换的总体成本记为W，表示放弃产业1的产能带来的总投资损失。

此外，B地还可以选择将原有产业1转移给地区A，并给地区A 一定的转移支付作为补偿。这对于A 地区来说就是产业承接。产业承接之后，A 地区将从事产业1；而B地区则转向产业2。这种安排可能对双方都是有利的：首先，B地区避免了产能转换带来的巨大成本，只需代之以对A 地区的转移支付即可。其次，对于A 地区来说，虽然单独选择产业1是不经济的，但是如果转移支付的数量足够大，则可以补偿A 地区选择产业1带来的额外损失。模型中用TR 来表示这一转移支付。如果进行产业转移，对于B地区，其产业转移成本就是TR；而对于A 地区，TR 代表了产业承接带来的收益。由分析可以得出，转移成本TR 与转型成本W 的大小将决定产业调整模式。如果TR 相对于W来说足够小，转出地就有意愿向外进行产业转移；但若TR 太小则转入地将不愿意承接该产业。下面的模型将具体分析产业转移和产业转型需要的条件。

考虑上文讨论过的情形，A 和B具有对各自产业选择的完全信息。B 目前的产业1对于自身不再经济。A 是先行动者，如果A 选择承接并且B同意进行转移，则A 会选择产业1，否则A 会按照自身的单位污染成本选择产业2。在A 做出决定之后，B可以选择产业调整模式。如果A 接受产业承接，则B可以选择将产业1：（1）转出；（2）原地转型为产业2；（3）保持原样。如果A 不接受承接，则B地只能选择原地转型或者保持原样。博弈树如图2所示。

图2 两地产业转移与承接的博弈树

在博弈结果①中，A 选择1，B 选择2；在博弈结果②④中，A、B 均选择2；而在结果③⑤中，A 选择2而B继续选择1。该博弈的参与人收益如表3所示。

表3 不同情况下的博弈结果

根据反向归纳法，容易得出B 愿意进行产业调整需要的条件，进而得到整个博弈的均衡结果。下面按照产业转型成本W 的大小分为两种情况：

1.情况1：对于B地区，如果产业转移收益＞不调整收益＞产业转型收益，则有：

由式（12）和式（14）可知，当产业转型成本足够大（W＞cBΔp-Δf）时，如果cB＞cA，总能找到一个TR∈（cA（1-δ）Δp-Δf，cB（1-δ）Δp-Δf），使得双方均愿意进行产业转移与承接；如果cB＜cA，则A地不愿意进行产业承接，因为其要求的转移支付高于B地愿意负担的最高水平。同时因为转型成本太高，B地也没有意愿进行产业转型，两地都不会进行产业调整。

2.情况2：对于B地区，当产业转移收益＞产业转型收益＞不调整收益时，由于转型收益大于不调整收益，得出：

即W＜cBΔp-Δf，这意味着W 较小使得转型较为容易。此时B 地区愿意转移而非转型自身产业的条件是：

由式（17）和式（19）可知，当W＜cBΔp-Δf时，如果（1-δ）cB＞cA，双方愿意进行产业承接，这时双方接受转移支付的范围是TR∈（cAΔp-Δf，cB（1-δ）Δp-Δf）。如果（1-δ）cB＜cA，则A 地区不接受产业承接，B地区将选择产业转型。

可以发现，比照情况1，A 地区所接受的转移支付最低限额有所提高，这是因为A 地已经了解到B地区存在转型可能。如果B选择转型，则负外部性的减少会给A 带来的一定的额外收益（cAδΔp），这一部分需要B地支付更多来补偿。B地区的单位污染成本与外部性大小共同决定了B地区愿意接受的转移支付价格。B地区的单位污染成本越高、污染外部性水平越低，则B地区愿意支付的转移支付就越多。

三、结论

（一）产业布局的梯度特征

在产业布局上，如果只考虑污染成本而不考虑产业调整，各地会依据自身的单位污染成本选择与自身环境承载力最为适合的产业，并且不同污染水平的产业分布存在梯度。早期研究污染产业转移的“污染避难所”理论认为，高污染产业会向环境成本较低的地区转移。后续的实证研究则发现，由于产业集聚效应的存在，产业转移往往具有一定的梯度，即某些产业集中分布在一定的地区。如果将污染成本作为唯一的选址因素，这一现象得以在模型中印证（参见图1），由于不同产业的污染水平只能在产业收益函数f（p）上离散取值，对于具有3个污染水平相邻的产业i，j和k，如果有f＇（pi）＞f＇（pj）＞cM＞f＇（pk），无论单位污染成本在f＇（pj）和f＇（pk）之间怎样变化，该地区都会选择产业j，只有单位污染成本提高到f＇（pj）以上，该地区才可能转向产业i。而相邻地区的单位污染成本往往比较接近，这就造成了相邻地区在选择产业上具有一定的趋同性，表现为污染产业的梯度分布。

（二）产业转移的可行性

产业转移可能比产业转型带来更高的福利水平。如果两个地区单位污染成本满足一定条件（存在转型可行性时（1-δ）cB＞cA，不存在转型可行性时cB＞cA），那么一定存在一个转移支付的可行区间，在此区间内产业转移可以给双方带来比原地产业转型更高的福利水平。

可行区间范围由两地的自身环境成本、外部性水平、边际污染水平以及产业转型的可行性决定。对于转出地，自身环境成本、边际污染水平越高，外部性越低，该地区愿意支付的转移支付最高数额就越高。对于承接地来说，该地区要求的转移支付最小值的大小由自身环境成本、转入产业的边际污染水平、污染外部性大小以及产业转型可能性四者共同决定。自身环境成本、边际污染水平越高，承接地要求的转移支付水平就越高。当存在产业转型可能时，承接地要求的转移支付会进一步提高；而不存在产业转型可能时，承接地要求的转移支付会受到外部性水平的负向影响。最终转移支付的实际值应该在可行区间之内，取决于制度安排及两地讨价还价能力等因素。

（三）产业转移与产业转型的梯度特征

如果产业转型对于某一地区是经济的，则产业转移和产业转型之间将表现出一定的梯度。当一个地区产业转型的成本较小（W＜cBΔp-Δf），产业转型变得可行时，要使产业转移收益大于原地进行转型的收益，必须有（1-δ）cB＞cA。这意味着要进行转移，转出地的地区单位污染成本必须足够大，或者两地间的外部性水平足够小。如果将外部性水平看作两地距离的一个函数（距离越远，污染外部性越小），则意味着只有距离足够远，转出地才愿意进行转移，距离太近则污染的外部性将抵消产业转移带来的收益。如图3所示，即使B地之外的其他地点具有相同的单位污染成本cA，B地区在选择承接地时也只会选择一定距离之外的地区。

这一梯度特征表明，如果相邻的地区单位环境成本差异不大，当一个产业具备转型条件时更适合原地转型，或者将产业转移到这些地区之外，而不是就近转移。

图3 产业承接与转型的位置选择

需要指出的是，如果产业转型是不可行的，则产业转移不会表现出梯度。只要转出地的单位环境成本高于承接地，产业转移都会提高两地的福利水平。在不存在其他限制的情况下，两地都有动机进行产业转移与承接。

四、政策建议

实际上，除环境因素之外，污染产业区位选择、承接与转型必然会受到其他因素的影响。综合来看，产业特点、政策因素和制度安排在区位选择中也起着重要作用。需要指出的是，污染成本代表了污染产业选址对地区生态环境的总体影响。第一，污染成本是居民环境福利的直接体现，因而是政府施政时必须考虑的因素。第二，污染成本关系到地区整体收益，因此也是地区确定最优产业时的重要指标。虽然污染成本绝非影响产业选择的唯一因素，但是以污染成本作为切入点讨论环境规制对一个地区产业选择的影响依然十分必要。为此，提出以下政策建议：

（一）明确环境成本，将生态文明纳入政府的施政目标

上文模型表明，如果对于环境成本有清醒的认识，各地会选择适合当地环境承载力的产业。事实上，各地对于其环境成本的认识并不明确。原因有三：第一，环境污染成本涉及污染对资源、环境影响的诸多方面。虽然地方政府负责提供环境这一公共物品，但是对于该地的环境承载力及污染成本并不具有完全信息，这可能导致对环境成本的错误估计；第二，环境成本随着当地的经济发展和生态建设的发展会产生变化（例如对环境的要求越来越高），政府对这种变化不一定会具有完全的认识；第三，即使当地对环境成本有完全的认识，由于经济增长目标和就业目标往往排在环境目标之前，一些地区对高污染产业承接提供种种优惠，甚至盲目引入一些远超过当地环境承载力的产业。环境成本作为衡量地方产业选择的重要指标被人为压低，这会造成引入的产业污染水平偏高，而产业承接的成本偏低，长远来看不仅对当地环境造成负面影响，也不利于当地福利水平的提高。明确环境成本，将生态文明纳入政府施政目标，对于改善以上状况，促进地区生态文明的发展极为必要。具体来说有：

1.加快排污权市场建设，构建污染成本发现机制。排污权市场机制与传统环境监管的区别在于通过引入市场主体参与交易，促进了污染价格（也就是污染成本）的形成和发现［12］。政府不再需要计算环境成本，而转向对污染水平的总量控制。好处有二：第一，通过市场发现污染成本，解决了政府对于环境成本信息不完全的问题；第二，排污权市场本身作为一种转移支付的制度安排，促进地区间产业转移，大大提高了企业进行产业转移的便利程度。通过向不同地区购买排污权，企业从微观角度完成了地区间的转移支付。这将为地区间的产业转移打开良好通道，提升地区间福利水平，促进地区间均衡发展。目前来看，我国建立排污权市场的条件已经比较成熟，但缺乏一个全面的交易市场。以京津冀地区为例，该地区空气污染问题比较严重，率先建立区域性的大气污染物的排污权交易市场，可能有助于解决当地的污染问题，并促进当地的产业转移与转型。

2.将生态文明纳入政府的考评体系。地方政府应该尊重当地自身的环境特点，在产业引入与产业承接时考虑当地的环境影响。归根结底就是要重视当地的环境承载能力，统筹考虑经济效益与环境效益，避免产业选择和产业承接中的短视现象。

（二）制定因地制宜、区域统筹发展的地区产业发展政策

对于污染产业来说，由于产业转移比单纯的产业转型更能改善地区福利，产业转移是解决地区污染问题的一种可行路径。但在实际中，无论是产业布局还是产业承接都需要考虑到产业的梯度特征以及地区内的政策和制度因素。必须指出的是，中国的京津冀、长三角、珠三角等地区，区内各地距离较近，环境外部性比较明显。考虑到以上特点，制定因地制宜的、区域统筹发展的产业发展政策对于解决或者缓解各个经济圈内主要城市的污染问题具有重要的现实意义。

1.制定因地制宜的产业发展规划。各地区在制定产业发展规划时，应该从自身环境成本和产业特点出发，确定适合自身发展的产业。对于不适合本地发展的产业，对于转出地应该鼓励转型或者转移。而对于承接地则要权衡转移带来的收益与环境成本的大小，完善产业承接的准入机制，确保自身总福利不受损失。例如，北京市在《北京市“十二五”时期现代产业建设发展规划》中，明确了电子信息、汽车、新能源、生物医药等9个行业作为自身鼓励和发展的行业，而对于工业产值中占比很大的化工行业则选择逐步转型或转移出该市。

2.统筹地区产业转移与转型。当地区内环境成本相差不大时，由二期博弈模型的结论可得：如果产业转型具有可行性，则在地区内的产业转移是不经济的，应该鼓励其进行转型或升级（考虑到转移到地区以外会给该地区带来税收和就业损失，原地转型是较为可行的方案）；如果产业转型不可行，则应该鼓励产业转移到环境成本稍低的地区，即“能转型则转型，不转型则转移”。总体来看，这一方式既考虑了产业转移带来的收益，也可以充分发挥产业转型的潜力。这对于解决地区中心城市环境污染问题以及促进区域协调发展都是有益的。

注释：

①一般来说，污染在两地之间的扩散程度是不对称的，可以定义δAB为A 地向B地的污染扩散系数，同理也可定义δBA。容易看出，考虑两地间的污染扩散对称性并不改变第一个模型的结论，但会对第二个模型结果产生一些影响。这里为了简化讨论，假设两地间的污染扩散程度是对称的。

［1］Walter，I.，Ugelow，J.L.Environmental Policies in Developing Countries［J］.Ambio，1979，8（2／3）：102—109.

［2］Grether，J.M.，De Melo J.Globalization and Dirty Industries：Do Pollution Havens Matter？［Z］.National Bureau of Economic Research，2003.

［3］Lucas，R.E.B，Wheeler，D.，Hettige，H.Economic Development，Environmental Regulation，and the International Migration of Toxic Industrial Pollution，1960-88［Z］.World Bank Publications，1992.

［4］Lee，H.，Roland-Holst，D.The Environment and Welfare Implications of Trade and Tax Policy［J］.Journal of Development Economics，1997，52（1）：65—82.

［5］Grossman，G.M.，Krueger，A.B.Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement［Z］.National Bureau of Economic Research Working Paper，1991.

［6］Christmann，P，Taylor，G.Globalization and the Environment：Determinants of Firm Self-regulation in China［J］.Journal of International Business Studies，2001，32（3）：439—458.

［7］Wheeler，D.Racing to the Bottom？Foreign Investment and Air Pollution in Developing Countries［J］.The Journal of Environment ＆Development，2001，10（3）：225—245.

［8］赵细康.环境保护与国际竞争力［J］.中国人口资源与环境，2001，（4）：13—17.

［9］王全春.产业转移与中部地区产业结构研究［M］.北京：人民出版社，2008.

［10］张燕.环境管制视角下污染产业转移的实证分析——以江苏省为例［J］.当代财经，2009，（1）：88—91.

［11］张益丰.环境保护、国际贸易与中国产业升级之路［J］.广东商学院学报，2012，（5）：31—38.

［12］彭文斌，吴伟平，王冲.基于公众参与的污染产业转移演化博弈分析［J］.湖南科技大学学报（社会科学版），2013，（1）：100—104.