中国环境质量拐点：基于EKC的实证判断
2017-05-13王勇俞海张永亮杨超张燕
王勇 俞海 张永亮 杨超张燕
摘要 促进环境质量改善是“十三五”时期实现绿色发展和最终全面建成小康社会的重要目标和任务。随着经济进入新常态和环境治理政策的强势推进，中国环境质量是否已经跨越峰值和进入持续改善的通道？本文基于环境库兹涅茨曲线这一理论工具，依据环境统计数据和国际经验事实判断中国是否到达环境库兹涅茨曲线的拐点和具备促使环境质量持续改善的经济特征。首先，应用中国各省份1998-2013年的面板数据，对人均收入水平与主要大气污染物排放的关系进行回归拟合发现，人均烟粉尘排放自1998年以来持续下降，人均二氧化硫、氮氧化物排放均在“十二五”中前期到达峰值。大部分东部省份已经越过环境库兹涅茨曲线的拐点，但环境质量改善仍然缓慢。多数中部省份处于峰值阶段，而西部省份大都处于经济增长与环境质量恶化的矛盾阶段。其次，基于污染物排放的驱动因素框架，将中国当前的经济特征与美、日、韩三国跨越环境库兹涅茨曲线拐点的经验进行比较，结论表明中国目前已基本具备了跨越环境库兹涅茨曲线拐点的经济驱动条件，但是相对滞后的城镇化进程将会导致污染物排放峰值的扁平化和波动性。以主要污染物排放在2014年的基础上削减30%-40%作为环境质量全面改善的转折点判断，中国环境质量将在2025年左右趋于全面改善。最后，为了促进环境质量全面改善，认为应该根据各地区经济发展与环境污染形势的不同，實施差别化环境治理政策。同时积极防范新一轮城镇化过程中的环境风险，进一步强化区域环境污染的协同治理。
关键词环境库兹涅茨曲线；经济增长；环境质量；国际经验
中图分类号 F062.2 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2016）10-0001-07 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2016.10.001
中国经济经历了一个持续高速增长的阶段，同时也带来了资源的过度消耗和严重的环境污染。促进环境质量改善已经成为“十三五”时期实现绿色发展和最终全面建成小康社会的重要任务。随着环境治理政策的强势推进，同时经济增长逐渐进入高速向中高速转换的新常态，环境污染也日益呈现出一些新的特征和趋势。那么，中国环境质量是否呈现出了改善趋势，是否具备经济增长与环境质量的共赢机会？发达国家的经验表明，在经济发展初期，随着人均收入水平的提高，环境污染程度逐渐加剧，而当经济发展越过某一阶段后，环境污染减缓，环境质量逐渐改善。这种经济发展与环境质量间的“倒U型”轨迹即为环境库兹涅茨曲线（Envkonment KuznetsCurve，EKC）。本研究基于环境库兹涅茨曲线这一理论工具，立足于中国经济发展地区性差别和城镇化与工业化进程的实际，依据环境统计数据和国际经验事实判断中国是否到达环境库兹涅茨曲线的拐点，是否具备跨越拐点的现实经济条件，进而判断中国环境质量何时能够全面改善。
1 关于环境库兹涅茨曲线的研究与共识
EKC最早由Grossman和Kruger根据多个发达国家和发展中国家人均GDP与不同环境指标关系的经验研究得出。当经济发展到一定阶段，民众对环境质量的需求增强，环境保护标准趋于严格以及产业结构调整和清洁技术进步等因素助推经济发展与环境质量进入共赢的轨道。EKC的意义在于其提供了一种实现经济增长与环境质量的双赢路径，尤其是对发展中国家来说，虽然在经济发展的早期，经济增长会导致环境的恶化，但是当收入达到一定水平时，环境质量趋于好转。这为发展中国家进一步通过推动经济增长来改善环境质量提供了佐证，同时也带来了对EKC拐点的迫切期待。
针对环境库兹涅茨曲线的研究众多，虽然结论不尽一致，但在争议中也逐渐达成了一些共识。其一，EKC是不同经济发展阶段收入一环境关系的基本轨迹。这在工业化完成的发达国家均有显著呈现，发展中国家“倒U型”特征尚未呈现的原因是仍处于工业化进程中。其二，EKC仅适用于某些污染物。其共同特征表现在局部性、对健康有直接影响以及相对容易管制的污染物上，如二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量等。总的来说，大气污染物和一部分的水污染物指标与收入水平具有“倒U”关系。对于全球性污染物，如二氧化碳，其与收入间的“倒U”关系尚未明显呈现，或者是其“倒U”曲线拐点处的收入水平非常高。尤其是一些不可逆的环境要素，如土地使用、生物多样性等，一旦突破环境阙值就不能或者很难修复。其三，EKC的形成需要外生条件推动。在经济发展转型逐渐为缓解环境恶化创造内生驱动条件的同时，严格环境政策的实施必不可少，其主要作用在于削减曲线峰值的高度，促使拐点向左下方移动，加快经济增长与环境质量的共赢速度。
2 中国经济增长与环境污染的趋势特征
实证观察环境库兹涅茨曲线是了解中国经济发展与环境质量关系的重要途径。为此，本文根据中国分省人均GDP和主要大气污染物排放的面板数据观察中国环境库兹涅茨曲线的特征。基于统计口径连续性的考虑，污染物排放是工业源和生活源的加总结果，人均GDP按照1998年的价格进行计算。采用的样本数据包括1998-2013年31个省份二氧化硫、烟粉尘排放和2011-2013年31个省份的氮氧化物排放。相关数据来源于《中国环境年鉴》和《中国统计年鉴》。参照Grossman和Kmeger提供的一种简约估计方程形式，对经济发展与这三类污染物排放的关系进行环境库兹涅茨曲线的拟合：
yit=αi+β1xit+β2x2it+β3x3it+β4zit+μi+vt+εit
其中，yit是人均污染物排放，xit是人均GDP，zit是相关的控制变量，如人口密度等，εit是残差项。由于本文仅观察经济发展与环境污染的统计关系，故这里仅控制省份（μi）和年份（vt）双向的固定效应。回归结果见表1。
表1的拟合结果表明，人均GDP与二氧化硫、烟粉尘存在显著的三次项关系，与氮氧化物则存在显著的二次项关系。图1是根据回归结果绘制出的拟合曲线。这说明中国各地区环境质量与经济发展存在“倒U”关系，但是这种关系并非完全光滑，人均二氧化硫、烟粉尘等污染物排放在历史时间趋势上存在反复，导致曲线呈现出轻微的“倒N型”关系。人均二氧化硫排放、人均氮氧化物与人均GDP拐点处的人均GDP分别为24 475元和23 346元（1998年价格），对应的拐点年份分别为2011年和2010年。人均烟粉尘排放的拟合结果表明，其自1998年以来一直呈现随着经济发展的波动下降趋势。
图1中分别标出了2013年东、中、西部地区各个省份在曲线上的位置。可以看出，并非所有省份均越过污染物排放的峰值。环境库兹涅茨曲线拐点的跨越呈现地区性的梯度差异，环境形势整体处于不均衡发展阶段。一些地区环境质量逐渐改善，一些地区则处于环境质量恶化阶段。总体来看，大部分东部省份已经越过环境库兹涅茨曲线的拐点，多数中部省份处于环境库兹涅茨曲线的峰值阶段，而西部省份大都位于环境库兹涅茨曲线拐点的左端，处于经济增长与环境质量恶化的矛盾阶段。因此，中国环境质量呈现明显的反差，高收入地区与低收入地区环境质量相对较好，中等收入地区环境质量最差。
3 跨越环境质量拐點的国际经验
以往的一些研究试图将中国的人均GDP与发达国家环境库兹拐点处的人均收入水平相比较来判断中国是否到达环境库兹涅茨拐点。但是由于技术条件等方面的变化，将这一经验直接套用显然是不合适的。本研究从污染物排放驱动因素的角度，通过将中国当前的经济特征与美、日、韩三国跨越环境质量拐点的经验进行比较，为中国环境质量变化趋势的判断提供事实依据。根据Grossman和Kruger对污染物排放的分解框架，污染物排放变动是经济规模、产业结构和技术进步效应的加总结果。其中规模效应主要指经济增长对污染物排放的影响；结构效应即产业结构变动对污染排放的影响；技术进步由单位GDP的污染排放强度来表示，主要体现在能源结构、能源效率以及污染治理和减排的努力上。同时结合Rafaj等的详细分解框架，构建分析污染物排放变化的驱动因素指标。以实际GDP增长速度和实际工业增加值占GDP比重来反映经济规模和经济结构对环境质量的驱动影响，以城镇人口比重反映人口因素的影响，以化石能源占一次能源消费比重反映能源因素的影响，以标志性环境政策反映污染减排的努力。
本文选择二氧化硫和氮氧化物的变动趋势来总结美、日、韩三国跨越环境质量拐点的经验特征。原因在于：一是两者均属空气质量指标，与经济发展的“倒U”关系被很多研究所证实，而对水污染的结论存在较大的争议，且数据相对匮乏；二是二氧化硫以工业源排放为主，而氮氧化物则包括工业、生活、机动车等多个来源，能够较好地反映经济发展阶段与环境质量的关系。
3.1 拐点的特征
EKC的拐点实际是一种时间段特征，而非时间点。一方面，一种污染物可能会经过一段时间的高峰平台期才趋于下降，峰值前后的污染物排放量差别较小，甚至存在波动特征；另一方面，不同污染物的峰值时间点并非一致，峰值的次序出现会导致整体环境质量恶化高位运行较长的时间。从图2和图3发达国家的经验来看，二氧化硫排放的峰值时间，美国是3年，韩国是6年。氮氧化物排放的峰值时间，分别是美国9年，韩国2年。通过不同污染物峰值时间的比较，二氧化硫的拐点到达较早，而氮氧化物的拐点到达较晚。两者间隔时间不一，美国间隔8年，日本间隔4年，韩国间隔12年。因此，不同污染物排放的叠加峰值会持续一段时间，这段时间即是污染物排放总量的拐点期。
3.2 拐点前后的驱动因素特征
根据驱动因素指标，分别绘制美、日、韩三国污染物排放拐点前后的经济特征变化，见图4、图5和图6。从产业结构来看，污染物排放峰值发生在工业增加值比重峰值之后，相差几年的时间。在二氧化硫排放拐点处，美国、日本和韩国的工业增加值占GDP比重分别为25.6%、42.4%和38.2%，其与工业增加值比重的峰值分别晚19年、6年和3年。从城镇化率来看，在二氧化硫排放拐点处，美国、日本和韩国的城镇化率分别为73.6%、67.9%、75.8%，城镇化进程均进入缓慢阶段。从化石能源比重来看，在二氧化硫和氮氧化物排放拐点处，美国、日本和韩国的化石能源比重均处在90%-95%之间，但是在峰值之后，化石能源的下降趋势加快。从经济增长速度来看，拐点多处于实际GDP增长速度由快转慢的过渡期，拐点前的GDP增长率高于拐点后。以二氧化硫拐点为例，美国拐点前1963-1972年的年均GDP增长率为5.2%，拐点后的年均GDP增长率为2.3%；日本拐点前1961-1967年的年均GDP增长率为9.8%，拐点后1968-1977年的年均GDP增长率为5.6%；韩国拐点前1983-1992年的年均GDP增长率为10%，拐点后1993-2002年的年均GDP增长率为6.3%。
从国际经验来看，严格环境政策通常在环境质量恶化的峰值附近出台。很大的原因在于，严重恶化的环境质量下，民众对严格环境政策的需求增强。从环境政策出台年份来看，各国的污染物排放拐点均出现在严格环境政策实施之时，如美国于1970年出台的《清洁空气法案》、日本于1968年出台的《大气污染防止法》、韩国于1990年实施的《环境政策基本法》。这些均说明污染排放拐点的呈现很大程度上是严格环境保护政策实施的结果。
3.3 环境质量全面改善点
污染物排放峰值是环境质量恶化的顶点，同时也意味着环境质量在跨过拐点后趋于好转，但是这距离环境质量全面好转依然存在一段距离。根据薛文博等的研究，如果所有地级市PM235年均浓度达标，SO2、NOx的环境容量分别约为1 360万t和1 260万t。这一结果的实现需要分别在2014年排放量的基础上分别削减31%和39%。以此作为环境质量全面改善的拐点来判断，美国和韩国二氧化硫排放减少30%分别用了14年和8年，氮氧化物排放减少30%，美国和韩国分别用了26年和8年（见表2）。由于后发的国家往往在新技术应用和污染减排技术等方面具有后发优势，因此，韩国实现环境质量好转需要的时间相对较短。
通过上述国际经验的梳理和总结，环境库兹涅茨曲线主要具有以下特征：一是环境质量的拐点一般会持续一段时间，处于高峰平台期。从国际经验来看，不同污染物的拐点前后会大约持续10年左右的时间。二是根据环境质量变化的驱动力因素来看，环境库兹涅茨曲线拐点的出现一般具备以下经济条件：工业增加值比重开始呈现下降趋势，产业结构呈现调整趋势；城镇化水平达到一定高度，处于65%-75%之间，城镇化进程趋缓；化石能源占能源消费比重开始呈现下降趋势；经济增长处于速度趋缓的过渡阶段。三是环境质量拐点的出现往往伴随着标志性环境政策的出台，主要污染物排放减少30%-40%所需要的时间大约在10-20年之间。
4 中国环境质量拐点的判断
通过上述分析，美国、日本和韩国在污染物排放拐点处具有类似的经济社会特征，这些因素为越过污染物排放的峰值提供了驱动条件。将中国当前的经济社会条件与国际经验特征相比来判断中国是否已经具备跨越环境库兹涅茨曲线的驱动条件和经济特征（见表3）。
由表3可知，经济增长速度上，中国当前正处于经济增长速度从高速增长向中高速增长的转换时期，这在一定程度上能够减缓环境恶化的压力。“十一五”时期，中国经济年均实际增长速度为11.3%，“十二五”时期，中国经济年均实际增长速度为7.8%，“十三五”时期年均经济增长速度将减缓到7%以下。
产业结构上，实际工业增加值占实际GDP的比重在2012年达到47.99%（1995年价格计算）的峰值后开始下降。此外，焦炭、水泥、平板玻璃、生铁、粗钢、钢材、火力发电等高污染产品的产量增长速度在2013年后开始变得缓慢甚至负增长，这些特征均为污染物排放的下降提供了有利条件。
技术进步表征为单位GDP污染排放的降低。具体反映为能源消耗强度、生产过程的清洁化和污染治理程度。虽然能源消费在持续增加，但是增长速度已经非常缓慢，2015年的增长率仅为0.9%，其中煤炭消费量则下降了3.7%，煤炭消费占能源消费总量的比重下降至63.3%。
严格的环境治理政策是促使环境质量到达拐点的一个重要因素。2014年，被称为史上最严的《环境保护法》修订通过，并于2015年1月1日正式实施。《大气污染防治行动计划》和《水污染防治行动计划》分别于2013年9月和2015年4月发布。与此同时，针对于加强清洁生产和末端治理多种措施也陆续实施，这些政策措施均会促使单位GDP污染物排放强度的快速下降。
通过将中国当前的经济特征与国际经验进行比较，可以发现，除了城镇化水平之外，中国经济发展与环境质量关系进入环境库兹涅茨曲线拐点的经济特征基本都已经具备。城镇化水平滞后对环境质量与经济发展的关系带来的影响主要表现在，依然处于城镇化快速期对工业化尤其是重工业的发展存在一定的刚性需求，虽然促使环境污染减量化的诸多因素已经存在，但是刚性需求的抵消会导致环境库兹涅茨曲线拐点的扁平化和波动性。根据国际经验，以上文拟合的二氧化硫排放峰值为基准，拐点时期将会持续到“十三五”中期。如果以主要污染物排放削减30%作为环境质量全面转好的标志，在参照国际经验并考虑中国可能的后发优势，这一转折点大约在2025年左右实现。
5主要结论与启示
本文基于主要污染物的统计数据，通过实证拟合明确了当前中国经济发展与环境污染的特征，同时参考美、日、韩三国污染物排放的变动趋势，对中国是否具备环境质量拐点发生的经济条件以及环境质量改善的时间点作出了判断。主要研究结论包括：
（1）通过传统污染物的拟合发现，主要大气污染物排放在“十二五”中前期到达峰值，但是下降趋势总体依然缓慢。中国当前正处于多种污染物排放叠加的高峰平台期，污染物排放的减量因素和增量因素并存，受到来自于经济增长状况和环境政策严格性与持续性的不确定影响较大，可能导致环境污染的拐点呈现高位震荡的特征。受城镇化进程滞后的影响，污染物排放处于拐点峰值的时间可能相对较长，与环境质量全面改善还有较大的距离。
（2）环境质量拐点的跨越在中国各地区的时间点并不一致。总的来说，东部地区的传统污染物排放已经达到和越过峰值，但是目前环境质量的改善仍然比较缓慢。中部地区目前正处于环境库兹涅茨曲线的峰值阶段，环境质量处于最差的时期，随着城镇化的进一步推进，其处于顶峰的时间可能相对较长。西部地区总体仍然处于环境库兹涅茨曲线的爬升阶段，工业化进程中的污染物排放仍然是其未来环境压力的主要来源。
（3）就环境质量全面改善而言，以主要污染物排放在2014年的基础上削减30%-40%作为环境质量全面改善的转折点初步判断，环境质量全面改善拐点将在2025年左右到来，距离传统污染物峰值的时间约为10-15年左右。此时，城镇化水平达到65%左右，城镇化进程减缓，中西部地区逐步进入工业化后期，环境污染的增量压力大幅缩减。
污染物排放和环境质量都是多种因素综合作用的结果，这给综合判断和预测带来了不确定性。一是产业结构调整效果的不确定性。重工业是污染物排放的主要来源，虽然主要高污染产品呈现了减缓或下降的趋势，但是这一趋势是否具有长期性，依然未知。快速城镇化进程对重工业仍然存在一定程度的刚性需求，这可能导致污染物排放高峰平台期的后移。二是污染治理效果的不确定性。最严格环境保护政策的污染治理效果能达到什么程度，这是快速跨越拐点和实现环境质量好转的关键。本研究的综合判断同时考虑到了这些不确定性因素的影响。此外，在具体的研究过程中，基于统计口径一致性的考虑，本文采用的主要是工业加生活源的污染物排放，无法包含机动车源的大气污染物排放，这些问题可能会对环境库兹涅茨曲线的拟合带来一些偏差。同时由于数据的缺乏，本研究无法对一些新型污染物进行具体的分析和判断。在未来的研究过程中，这些问题有待進一步地深入。
本文的分析结论具有重要的政策启示：①应根据各地区在环境库兹涅茨曲线上位置的不同，实施差异化的环境治理措施。东部地区环境政策制定和实施的关键在于发挥其促进产业结构调整和经济绿色转型的作用，推动绿色发展内生动力的形成。而以加强高污染行业的末端治理和清洁化改造、提升能源效率等为目的的环境政策措施能够促使中部地区快速越过污染物峰值。西部地区正处于环境库兹涅茨曲线的爬升阶段，通过严格高耗能、高污染行业的环境准入，加强污染治理基础设施建设等环境政策的实施，削减峰值高度和加快跨越峰值应该是这些地区的主要目标。②积极应对和防范新一轮城镇化过程中的环境风险。包括严守“生态红线”，推行城市环境总体规划制度；加强污染防治与生态修复，不断提高城乡环境质量等。③进一步强化区域生态环境的协同治理，包括培育区域环境共同市场，加强环境信息公开和共享，完善市场化的生态补偿机制等。
（编辑：田红）
