环境库茨涅兹曲线在中国的现实考证

【摘要】改革开放以来中国取得了经济上的迅速发展，但同时也伴随着一定的环境污染。本文利用1995～2012年中国31个省市地区的面板数据，基于环境库茨涅兹曲线假说，以各省市人均工业废水排放量、人均工业排放量、人均工业烟粉尘排放量与人均GDP数据进行建模，研究我国环境污染与经济增长之间的关系。结果表明：我国从整体来看，人均工业排放量与人均GDP之间满足“N”形曲线特征。人均工业烟粉尘排放量与人均GDP之间尚未呈现出明显的“N”形曲线关系。从时间发展阶段来看，2005年之后，人均工业废水排放与人均GDP之间呈现出较为明显的倒“N”形曲线关系；从区域来看，部分经济发达地区的人均工业废水排放量与人均GDP之间满足“N”形曲线关系特征。

【关键词】经济发展 环境污染 环境库茨涅兹曲线 面板数据

一、引言

随着我国经济的发展，资源、环境所面临的压力也日益增加。根据1995～2012《中国环境统计年鉴》的数据显示，1995年全国工业废水排放总量为221.89亿吨；全国废气中工业二氧化硫排放量为1405.02万吨，工业烟尘和工业粉尘排放量分别为836.97万吨和638.99万吨。直至2012年，工业废水排放量221.59亿吨，比上年减少4.02%；工业二氧化硫排放量为1911.71万吨，比上年减少5.23%；工业烟粉尘排放量1029.31万吨，比上年减少6.50%。

可见，随着经济发展水平的不断提高，近些年中国工业各项环境污染指标数值有所缓减，但中国仍然面临着环境和资源的压力。因此，研究中国经济发展与环境污染的关系，考虑应采取什么措施来缓解当前所面临的问题是至关重要的。

本文以中国31个省市的人均GDP作为经济发展的考虑指标，通过对过去几年数据进行分析，重点关注一些环境污染指标的人均排放量与人均GDP的关系。

二、环境污染指标变量的选择

由于中国目前的经济发展主要还是以工业发展为主要组成部分，对环境污染指标的选取也将集中在工业废物排放方面。

（一）变量解释

1.人均工业废水排放量。工业废水排放量是指报告期内经过企业厂区所有排放口排到企业外部的工业废水量。工业的发展伴随着工业废水的产生与排放。因此在本文研究中，考虑将人均工业废水排放量作为变量之一。

2.人均工业SO2排放量。工业SO2排放量是指报告期内企业在燃料燃烧和生产工艺过程中排入大气的SO2总量。在我国的能源消耗结构中，煤和石油还是占有较大部分比例，因此在对我国的能源消耗进行研究时，在工业废气中，SO2为代表具有一定的科学性。

3.人均工业烟粉尘排放量。在氧化、升华、蒸发的冷凝的热过程中形成的悬浮于气体中的固体微粒称为烟尘，工业粉尘是指企业在生产工艺过程中排放的颗粒物。由于我国第二产业是拉动经济发展的主要力量，其中钢铁工业、有色金属工业等重要产业部门的生产制造排入大气的污染物主要有粉尘、烟尘、SO2。因此，烟粉尘的排放可作为研究中的重要指标①。

4.人均GDP。人均国内生产总值，即“人均GDP”，常作为发展经济学中衡量经济发展状况的指标。在选取指标时，本文使用了人均指标作为变量，这样可以更直观地与一个地区的居民的生活水平结合。

（二）变量符号说明

研究环境污染与经济发展的关系，大多采用以环境污染指标作为被解释变量，人均收入作为解释变量来拟合方程。本文以GDP，FeiS，SO2，YFC分别表示人均国内生产总值，人均工业废水排放量，人均工业SO2排放量和人均工业烟粉尘排放量。研究数据来源于1995～2012年的《中国统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》。

三、模型实证研究

（一）模型建立

关于环境污染程度和人均国内生产总值关系的EKC研究，通常有三种形式的简化模型来进行：一是线性形式；二是二次多项式形式；三是三次多项式形式。本文以31个省市1995～2012年的面板数据为基础，采用三次函数模型进行分析研究，考察环境污染与经济发展之间的三次曲线关系。建立模型如下：

FeiSit=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit （模型1）

SO2it=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit （模型2）

YFCit=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit （模型3）

（二）中國环境污染与经济发展水平的关系研究

对于面板数据，首先判断其符合哪种类型的结构模型。对以上三个模型检验判断，结果表明：模型1的F检验与Hausman检验均显示P值明显小于显著性水平1%。而模型2和模型3的Hausman检验显示P值分别为0.1070和0.6617。因此，模型1为个体固定效应模型，模型2和模型3为个体随机效应模型。对三个模型进行参数估计，回归结果如下表所示：

三个模型的回归结果

注：括号内的数据为相应的t检验值；*、**、***分别表示在10%、5%、1%的显著性水平上显著。

由回归结果看出：人均工业SO2排放量与人均GDP的个体随机效应模型中，二者之间呈现出明显的“N”形曲线关系；人均工业废水排放量与人均GDP、人均工业烟粉尘排放量与人均GDP的回归系数显著性较弱。

模型2中通过计算得出，在人均GDP为28771.47元和81690.82元时到达拐点。随着经济发展，人均工业SO2排放量增长到达28771.47元后，转而呈现出下降趋势，之后到达81690.82元时，又继续呈现增长的趋势。在这些省市中，如上海在2011年时人均GDP就已经到达了第二个拐点；对于北京、天津等省市，在2012年时即将到达第二个拐点；河南、湖南等省市在2012年时刚刚超过第一个拐点；山西、江西、安徽等省市即将到达第一拐点；而对于云南、西藏、贵州等省市目前仍然处于人均工业SO2排放量的增长阶段且到达第一个拐点还有较长的距离。

而另一方面，模型1和模型3的回归结果不显著，人均工业废水排放量、人均工业烟粉尘排放量与人均GDP之间尚未呈现出明显的三次函数关系特征。从整体上来看，这两类污染指标排放量并未呈现出较为明显的规律性，因此，考虑对他们做出适当的调整与分类，再次观察其与人均GDP之间的关系。

（三）对其他变量的进一步调整

通过上述的分析可知，以人均工业废水和人均工业烟粉尘排放量对人均GDP的回归中，解释变量参数不显著。为了对模型进一步做出调整，考虑引进不同的虚拟变量后模型回归结果是否有所改进。

1.年份上引入虚拟变量。通过对数据进行图形列示可以看出，对于大多数省市而言，其人均工业废水、烟尘、粉尘排放量在2005年之前规律性变动相对不明显，而2005年之后则相对呈现出递减的规律性，因此考虑以2005年作为分界点考察关系特征在该年前后是否存在差异。建立如下模型：

FeiSit=β0+β1GDPit+β2（D1tGDPit）+β3GDP2it+β4（D1tGDP2it）+ β5GDP3it+β6（D1tGDP3it）+uit （模型4）

YFCit=β0+β1GDPit+β2（D1tGDPit）+β3GDP2it+β4（D1tGDP2it）+ β5GDP3it+β6（D1tGDP3it）+uit （模型5）

其中：

D1t=1. t≥20050. t<2005

基础类型（2005年之前）

FeiSit=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit

YFCit=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit

比较类型（2005年之后）

FeiSit=β0+（β1+β2）GDPit+（β3+β4）GDP2it+（β5+β6）GDP3it+uit

YFCit=β0+（β1+β2）GDPit+（β3+β4）GDP2it+（β5+β6）GDP3it+uit

對两个模型进行影响结构判断：对于模型4，F检验与Hausman检验均显示P值明显小于显著性水平1%。模型5中F检验和Hausman检验的P值也小于显著性水平1%。因此可判断两个模型均属于个体固定效应模型。因此以个体固定效应为基础，分别对这两个模型进行回归，进而比较出EKC是否受到不同发展阶段的影响。结果显示，模型4回归结果显著，人均工业废水排放与人均GDP之间呈现明显的倒“N”形关系，而模型5仍不显著。模型4具体回归结果如下：

FeiSit=18.5736-0.0006GDPit+4.24×10-8GDP2it-6.69×10-13 GDP3it+uit

对方程求导计算拐点时，观察到方程一阶导数在给定区间范围内均小于零，说明在2005年之后，从全国整体上来看，随着经济的发展人均工业废水排放呈现下降的趋势。

以人均工业烟粉尘作为被解释变量的模型回归结果仍然不显著。相关文献显示，我国部分省市的工业废气模型并不符合经典的库茨涅兹曲线，大概趋势属于倒“U”形曲线的左半边呈波浪形波动，即还未达到环境库兹涅茨曲线的拐点[1]。另一方面，通过本文的相关数据也可看出，烟粉尘的排放只是废气中很小的一部分比例，不同地区及年份的排放波动规律并不显著，目前国家及地区的相关治理政策措施和力度也相对不够完善。

2.区域上引入虚拟变量。通过前文在不同时间上引进虚拟变量，可知从时间发展上来看，全国整体工业烟粉尘排放并未呈现明显的“N”形关系。因此，考虑在地区上划分，从而考察是否不同省市的曲线关系是否存在差别。经济欠发达地区主要是指人均国民生产总值、人均财政收入、农民人均纯收入三项主要经济指标低于平均水平的地区，经济发达地区主要是指人均国民生产总值、人均财政收入、农民人均纯收入三项主要经济指标高于平均水平的地区[2]。按照此标准，目前我国的31个省市中经济相对属于发达地区的有上海、北京、江苏、浙江、广东、山东，另外则属于相对欠发达地区。由于重点突出经济发达地区的EKC关系，因此将发达地区的模型作为比较类型。建立如下模型：

FeiSit=β0+β1GDPit+β2（Di2GDPit）+β3GDP2it+β4（Di2GDP2it）+ β5GDP3it+β6（Di2GDP3it）+uit （模型6）

YFCit=β0+β1GDPit+β2（Di2GDPit）+β3GDP2it+β4（Di2GDP2it）+ β5GDP3it+β6（Di2GDP3it）+uit （模型7）

其中：

Di2=1. t为经济相对发达地区0. t为经济相对欠发达地区

基础类型（经济相对欠发达地区）

FeiSit=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit

YFCit=β0+β1GDPit+β2GDP2it+β3GDP3it+uit

比较类型（经济相对发达地区）

FeiSit=β0+（β1+β2）GDPit+（β3+β4）GDP2it+（β5+β6）GDP3it+uit

YFCit=β0+（β1+β2）GDPit+（β3+β4）GDP2it+（β5+β6）GDP3it+uit

对两个模型进行影响结构判断，采用与前文相同的判断方法：模型6和模型7中，F检验与Hausman检验均显示P值明显小于显著性水平1%。可判断这两个模型均为个体固定效应模型。通过对以上两个模型的回归，分析经济发展程度不同的地区是否呈现不同的环境污染与经济增长关系。结果显示，以人均工业废水排放量作为解释变量对人均GDP的模型回归结果显著，与添加时间虚拟变量的结果不同的是，该模型呈现“N”形曲线关系，具体方程如下：

FeiSit=12.8626+0.0021GDPit-5.41×10-8GDP2it+3.54×10-13DP3it +uit

随着经济的发展，人均工业废水排放先呈现递增的趋势，到达28159.81元时，开始逐渐下降，接着，随着人均GDP到达76817.01元，又转而继续呈现上升的趋势。在这些发达省市中，北京和上海已经到达第二个拐点；而江苏、浙江、山东和广东处于两个拐点中间部分。另外，与这些发达地区相比，湖南等省市刚刚到达第一拐点，很多省市与到达第二拐点有很长一段距离，而对于西藏、甘肃、云南、贵州等省市尚未到达第一拐点。

另一方面，以人均工业烟粉尘排放量作为解释变量对人均GDP的回归结果在引进地区上的虚拟变量后仍不显著。

四、结论及政策建议

（一）结论

本文利用1995～2012年中国31个省市地区的面板数据，通过对中国的经济发展水平与环境污染之间相互关系的分析研究，可以得出以下结论：

1.建立个体随机效应的三次多项式面板模型分析人均工业SO2排放量与人均GDP的相互关系具有较高的参数显著性，二者呈现倒“N”形关系。

2.建立三次多项式面板模型分别分析人均工业废水、烟粉尘排放量与人均GDP的关系结果不显著，以所给的数据为基础，就中国整体上而论，其目前与中国经济增长的三次曲线关系还不甚明显。

3.引入时间上的虚拟变量后，建立个体固定效应的三次多项式面板模型得出人均工业废水排放量与人均GDP之间呈现明显的倒“N”形曲线关系。2005年之后，人均工业废水排放量处于随着经济的发展不断减少的阶段。而人均工业烟粉尘排放就经济增长之间三次曲线关系仍然不显著。

4.引入区域上的虚拟变量后，建立个体固定效应的三次多项式面板模型得出人均工业废水排放量与人均GDP之间呈现明显的“N”形关系。而人均工业烟粉尘排放与经济增长的三次曲线关系在发达省市中仍然不显著。

（二）政策建议

目前中国的经济增长大体上依然是依靠物质消耗、人力与劳动力资源来推动的。通过本文的分析也可看出，经济的增长依然伴随着一定的环境污染。因此，加强污染控制与治理，有利于中国经济的健康增长和有效落实可持续发展。基于分析，本文試图提出以下政策建议：

1.区域协调发展。由于污染与经济增长在区域上存在差异，从前文对区域划分研究以及曲线上的省市分布状况分析也可以看出，中国部分经济较为发达地区在环境治理、产业结构、技术进步上具有突出优势。这些地区更为积极地引入先进技术，较其他地区也有着更加迅速的产业结构优化升级步伐。因此为了使中国整体上实现协调发展，发达地区应进一步实现向知识密集型产业转换的步伐，同时为其他地区提供资金和技术支持。另外，不同地区应发挥区域优势，如西部较多省份旅游资源丰富，积极发展旅游业，促进本地区经济的长期发展。

2.选择性接受外商转移。由于发达省市的废水排放量与经济增长呈现“N”形曲线关系，考虑到该部分省市作为吸引外商投资和转移的先锋，为了降低环境污染，需要对外商的产业转移进行选择性接受。即选择对技术和人才有较高需求的知识密集型产业或第三产业，而对于一些高耗能产业需要谨慎地加以规避。

3.优化产业结构。中国整体目前尚处于依靠第二产业拉动的经济增长阶段，而服务业具有高产出和低污染的优势。对于一些发达省市来说，第三产业及高新产业的发展更具有优势，因此，通过引进先进生产和管理技术，发展资本和知识密集型产业，提高附加值，发展绿色工业、循环工业、使用清洁能源，提高废物利用率和资源利用率。对于欠发达省市，在发挥自身优势的同时，也要积极引进发达地区的技术经验，共同实现产业结构的优化升级。

注释

①一般情况下，固体废弃物也是废弃物排放中重要的组成部分，是工业“三废”之一，也是环境污染的重要指标。它是指将所产生的固体废物排到固体废物污染防治设施、场所以外的数量，不包括矿山开采的剥离废石和掘进废石。但是由于数据局限，缺少工业固体废弃物的部分相关数据，因此在这里暂时不将该指标列入本文研究范围。

参考文献

[1]戴澍.基于库茨涅兹曲线的江苏省经济发展与工业“三废”排放关系的实证分析[J].科技致富向导，2013（2）.

[2]屠高，唐琳，唐德善.沿海发达省份欠发达区域经济增长要素研究[J].科学与管理，2005年03期.

作者简介：明冰清（1995-），女，汉族，安徽阜阳人，就读于西南财经大学工商管理学院，研究方向：金融服务与管理。