民族地区经济发展与环境污染关系的检验——以宁夏回族自治区为例

杨 浩，夏合群

(北方民族大学 经济学院，宁夏 银川 750021)

传统的经济增长理论认为，经济发展初级阶段是以环境污染为代价的不可持续的发展模式，经济增长、收入水平提高将造成环境污染，但经济发展超过一定水平，经济增长将有助于环境污染的降低，改善环境质量.宁夏经济发展与环境污染的矛盾日益显现，环境污染和生态脆弱成为制约发展的“瓶颈”之一.《宁夏回族自治区“十三五”环境保护规划》指出，2015年全区二氧化硫平均浓度与2010年相比下降7.9%，PM2.5浓度较2014年下降4.1%.近20年来经济发展过程中存在的环境污染问题的主要原因可归结为三点：首先，产业结构以高耗能、高污染的重工业为主，资源利用效率低下、产业质量提升缓慢、产品附加值低；其次，生态环境保护技术落后，把自然资源、生态环境排除在经济增长的内生性要素之外；最后，环境治理存在制度障碍，治理主体单一、公众参与流于形式、违法处罚力度低.因此，追求绿色发展不仅仅是简单的经济增长，也不仅仅是涉及到节能减排的环境保护，必须将经济增长和环境污染下降有机结合.

1 相关文献回顾

在经济增长与环境污染的关系研究方面Grossman，Krueger(1991，1995)[1]率先通过对42个国家数据分析发现，环境污染与经济增长之间关系呈倒U型曲线关系，之后引起学者主要检验环境污染与经济增长是否呈现倒U型关系，如Shafik和Bandyopadhyay(1992)[2],Giles和Mosk(2003)[3],Slden和Song(1995)[4]，但Torras(1998)[5],Kaufman(1998)[6]实证发现环境污染与经济增长并不存在倒U型关系而是呈现N型或U型关系.目前国内对经济发展与环境污染关系的研究主要集中在国家、省际和县域层面.韩玉军[7],杜雯翠[8]选取不同国家数据，分析了经济发展与环境污染呈现“N”型或倒“U”型关系，包群等[9],李小胜[10],王成飞[11]等从省际层面基于中国大部分省(市、自治区)数据分析经济发展与环境污染符合或不符合环境库兹涅茨倒U型假说；范优(2018)[12]从县域层面运用285个地级市数据，表明低收入经济会引起环境恶化，但环境污染恶化对经济发展有抑制作用.研究计量模型逐步多样化，包群，彭水军(2006)[13]构建产出方程和污染方面的联立方程；刘金全，郑挺国(2009)[14]非线性Weill函数和Gamma函数面板数据模型；吴丹，吴仁海(2011)[15]运用向量自回归模型；李小胜，张焕明(2013)[16]运用面板向量自回归模型；李小胜，宋马林(2013)[17]，丁生喜等(2017)[18]分别用主成份分析法TOPSIS综合评价法确定环境污染综合指数.

纵观上述研究，大多数学者利用面板数据或时间序列数据，以全国各省市或具体城市为研究对象，证实EKC曲线是否存在.由于采用计量方法及数据选择方法不同得出不同的结论，为我们的研究提供重要的理论和实证支持.但已有研究文献中大多主要关注经济发展与环境污染的单向作用机制或短期关系，研究区域主要集中在全国或中东部经济发展水平较高的城市.以西部民族地区经济发展较为落后区域为研究对象，对经济发展与环境污染长期与短期关系、相互作用机制等进行系统检验分析较少.

2 研究区域概况

宁夏位于黄土高原、蒙古高原和青藏高原的交汇地带，地处西北内陆，黄河中上游地区，是我国生态安全战略格局“两屏三带一区多点”中“黄土高原—川滇生态屏障”和“北方防沙带”，其中86%的地域年降水量在300毫米以下，生态环境敏感复杂、水资源短缺、水土流失严重.

宁夏人均生产总值1993—2015年整体呈上升趋势，从增幅看呈现“两低一高”现象，即1993—2001年和2010—2016年增幅较低处于10%以内增长，2002—2009年增幅较大，约在12%以上.1993年人均国民生产总值 2 147.58元，经过20多年经济快速发展，2016年人均国民生产总值47 194元.经济快速发展的同时环境污染加剧.整体看工业三废排放量呈现先增后降的趋势，以2010年为节点，2010年之前工业废气、二氧化硫、工业固体废弃物、工业废水总体呈波动上升趋势，2012年后呈逐年递减趋势.从工业废气排放量上看1993年为1 091.336 4亿标立方米，在2010年达到最大值，是1993年的14.95倍；一般工业废弃物产生量呈递增趋势，1993年为456万吨增加到2016年的3 618.17万吨，2016年是1993年的5.4倍，总体增幅波动较小.

3 变量选取、数据来源与研究方法

3.1 变量选取与数据来源

表1变量定义描述

本文选取人均GDP作为衡量经济增长指标，以工业三废(废气、废水、一般固体废弃物)及二氧化硫排放量为衡量环境污染指标.其中二氧化硫作为衡量环境污染指标具有一般代表性，因为化学需氧量、氮氧化物排放量与二氧化硫具有一定的相关性.另外，二氧化硫对环境能够引起较大的破坏，如动植物发育、引起酸雨等危害人类身体健康[20]，指标名称及符号见表1.研究区间为1993—2016年.人均GDP指标数据来自《宁夏统计年鉴》(2017)，环境污染指标数据来自《宁夏统计年鉴》(1994—2017)及《中国环境统计年鉴》(2017).时间序列数据取对数后得到平稳序列且不改变数据特征，因此对其取对数处理[21].

3.2 研究方法

3.2.1 VAR模型

传统的经济计量方法是以经济理论为基础来描述变量关系的模型.但经济理论通常并不足以对变量之间的动态联系提供一个严密的说明，而且内生变量既可以出现在方程的左端，又可以出现在方程的右端，使得估计和推断变得更加复杂[22].1980 年Sims提出向量自回归( VAR) 模型的建模思想，是把系统中所有内生性变量作为系统中变量的滞后项的函数构造模型，能够反映变量之间动态关系.一般的VAR(P)模型形式如：

Yt=A1Yt-1+A2Yt-2+A3Yt-3+…+ApYt-p+εt

其中，Y表示K维的内生性变量，A表示响应的系数矩阵，P表示内生性变量的滞后阶数，εt是随机扰动向量，是白噪音过程，满足Cov(εtεs)=0,且t≠s.本文建立人均GDP与各环境污染指标的VAR模型.

3.2.2 协整检验

协整检验的目的在于一组非平稳序列的线性组合是否具有稳定的均衡关系.由于经济分析中所涉及的变量数据多为时间序列数据，而大多数时间序列数据是非平稳的.如果直接把非平稳的时间序列数据进行回归分析,则可能带来伪回归问题.一般,设有k(k≥2)个 序列{Y1t},{Y2t},…,{Ykt},如果每一个序列{Y1t},{Y2t} ,…,{Ykt}经过d次差分是平稳的，那么称为d阶单整，即Yjt～I(d)存在非零向量α=(a1，a2,…,ak)`，使得α·Yt=α1Y1t+…αkYkt为(d-b)阶单整序列，即α·Yt～I(d-b)，0

3.2.3 Grange因果分析

协整检验虽然能够验证各个变量间的长期均衡关系，但是不能说明变量间存在的因果关系[24].因果关系检验是确定是否一个变量的滞后项{yt}引入到方程后对另一个变量{zt}的预测程度是否有增进.如果能明显提高预测效果，则{yt}不是引起{zt}的Granger原因.如果VAR模型中所有的变量平稳，那么判断Granger因果关系时的直接方法是应用标准的F检验来检验约束条件.

3.2.4 脉冲响应及方差分解

IRF脉冲响应函数描述的是一个内生性变量对来自另一个内生性变量的冲击响应，捕捉的是一个变量的冲击对另一个变量的动态影响路径.通过绘制脉冲响应函数可以比较全面地反应各个变量间的动态影响.方差分解是将VAR模型系统内的一个变量的方差分解至各个扰动项中，目的在于了解每个扰动项因素对各个变量的相对程度[25].

4 结果与分析

4.1 ADF检验

VAR模型的估计要求变量数据的平稳性.如果变量是平稳的，就可以直接构建无约束的VAR模型[26]，如果数据是非平稳的，那么需要对变量进行差分，将其变为平稳变量.为防止伪回归发生，在建立VAR模型前进行平稳性检验，结果见表2.从表2中可以看出，Lnagdp、Lngt、Lnfs、Lnfq、Lnso2这5个时间序列变量在显著水平下都不能拒绝存在单位根原假设，因此都是非平稳的.进而对原变量的一阶差分变量进行平稳性检验.结果显示经过一阶差分后变量可以拒绝存在单位根原假设，因此是平稳的一阶单整序列，满足进行协整检验的条件.

4.2 VAR模型建立

在进行单位根检验的基础上，可以建立以人均GDP、工业废气、工业废水、一般工业固体废弃物、工业二氧化硫指标的对数为因变量，变量的滞后值为自变量的VAR模型.一般地，滞后阶数选取根据LR统计量、最小终极预测误差准则(FPE)、赤迟信息准则( AIC) 、施瓦茨准则(SC)以及HQ信息准则.本文重点参考AIC准则和SC准则，应当选择VAR模型的滞后阶数为1阶，即建立VAR(1)，然后对VAR(1)模型的稳定性检验.如果VAR模型所有根的模倒数都小于1，即在单位圆内，该模型是稳定的；相反则是不稳定的.根据图1显示，VAR(1)模型是平稳的.

表2 Lnagdp、Lngt、Lnfs、Lnfq、Lnso2平稳性检验结果

图1模型稳定性检验

表3 VAR模型滞后阶数选择

4.3 协整分析

Johansen法和Engle-Granger两步法是常用于判定变量之间是否具有长期稳定关系[27].由于研究多变量之间的相互关系，故采用Johansen协整检验法.在建立VAR(1)模型的基础上进行协整检验，选取滞后阶数为1.采用协整方程无截距项和趋势项的检验方式，结果如表4所示.在5%显著水平下变量间至少存在一个协整关系.那么宁夏经济发展与环境污染存在长期均衡关系，该关系可以用协整方程表示为：

Lnagdp=-0.483151Lnfs-0.116868Lngt-0.127996Lnso2-0.16636Lnfq

(1)

由于对变量取对数化处理，因此协整方程中的系数表示弹性.对协整方程的残差序列进行平稳性检验，如果在1%显著水平上是平稳序列，则此方程有效.当工业废水排放量、一般固体废弃物排放量、工业二氧化硫排放量、工业废气排放量增加1%时，人均GDP分别下降0.48315%、0.116868%、0.127996%、0.16636%.因此，宁夏回族自治区长期经济发展与环境污染呈负向相关，即随着经济增长环境污染会逐步减轻，这与上述分析一致.

表4 Johansen协整检验结果

4.4 Granger因果检验

通过协整分析可以看出，宁夏回族自治区经济发展与环境污染存在长期协整关系，但还需对人均GDP和各个污染指标的因果关系进行检验分析.通过Granger因果检验可以得出：工业废水排放量、一般固体废弃物产生量、二氧化硫排放量与人均GDP之间不存在格兰杰因果关系.工业废气排放量是人均GDP的格兰杰原因，但人均GDP不是工业废气排放量的格兰杰原因.这说明宁夏工业废气排放量增长是由人均GDP的提高所导致，但是人均GDP的提高不是由工业废气排放量增加的原因.这是因为伴随着宁夏产业结构的调整升级，经济发展不再过度依赖工业废气排放量的增加，而经济的发展却会导致一般工业废气排放量的增加，这与宁夏工业结构是以重工业为主体的重型工业结构有必然联系.1999年重工业产值占76%，规模以上工业企业496个[28]，以化工、造纸、冶炼、煤炭、电力等行业为主，主要分布在银川和石嘴山两市.

表5 Granger因果检验

4.5 脉冲响应分析

协整分析主要是研究变量间长期稳定的关系，而脉冲响应冲击则关注短期动态关系的形成[29].脉冲响应函数(IFR)分析方法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，它能比较直观地反映变量之间的动态交互作用及效应[30].图2表示人均GDP对工业废水排放量、二氧化硫排放量、工业废气排放量的冲击具有短期正向效应，而对一般工业固体废弃物排放量具有长期负向效应.其中人均GDP对各环境因子一个标准差冲击后在滞后1期都表现为0值，然后除一般工业固体废气物排放量外，其他开始呈现出明显的上升趋势.工业废水排放量、工业废气排放量与二氧化硫排放量第2、3、4期达到最大响应值0.196406，0.008390，0.329303，其后就呈现回落趋势，分别在滞后8期、9期、5期以后响应值小于0，即表现为负向效应.一般工业固体废弃物排放量在滞后3期达到最小响应值-0.159239，然后呈现逐期缓慢上升态势，但没有超越0值.从短期来看,工业废水排放量、二氧化硫排放量和工业废气排放量在不同时期出现“单峰正效应”，而一般固体废弃物排放量在第2期出现“单峰负效应”.

从以上可以看出，对于宁夏来说短期内人均GDP的增长与工业废水排放量、二氧化硫排放量、工业废气排放量依赖程度较高，但在中后期这种关系被打破.人均GDP增长一般工业固体废弃物排放量始终存在负向作用.

图2 经济发展对环境污染的脉冲响应

图3 环境污染对经济发展的脉冲响应

图3中工业废水排放量、一般工业固体废弃物排放量、工业废气排放量在短期对人均GDP的增长具有正向效应，但二氧化硫排放量对人均GDP短期具有负向效应.其中工业废水排放量对人均GDP一个标准差冲击在第1期达到较高水平，为0.036 317，其后在滞后的第2期达到最大响应值0.042 097.以后就呈现出明显的回落，在滞后第5期出现响应值小于0，并一直呈下降趋势.一般工业固体废弃物对人均GDP一个标准差冲击在第1期处于较低水平，为0.020 862，其后在滞后第2期就开始呈现明显上升趋势，在滞后第3期达到最大响应值0.078 431，从滞后第4期起开始小幅回落，并在滞后第9期时出现负响应值,后继续呈下降态势；二氧化硫排放量对人均GDP一个冲击在第1期达到最低水平，为-0.039 976，其后在滞后第2期就呈现明显上升趋势，在第3期达到最大响应值0.009 251，并在滞后第4期以后响应值为负，然后下降速度明显加快.工业废气排放量对人均GDP一个冲击在滞后第1期达到最大响应值0.086 672，在第2期出现负响应值，并在第3期呈波动上升趋势，但响应值始终没有突破负向效应.根据上述分析,对于宁夏来说，短期内经济发展使环境污染加剧.长期来看，经济发展会是环境污染减轻，而环境污染不会制约经济发展.

4.6 方差分解

方差分解是评价不同变量间相互冲击的贡献度.将由环境污染因子单位冲击引起的人均GDP 的均方误差( Mean Square Error) 分解成各个环境污染变量冲击所作的贡献，然后计算出每一个变量冲击的相对重要性，即一个变量冲击的贡献占总贡献的比例[31].根据方差分解原理测量了宁夏经济与环境污染之间的贡献度.表6结果显示，人均GDP对自身的贡献度最大，为100%，其后开始大幅度减少，到滞后第10期减少为19.91%.工业废水排放量、一般工业固体废弃物对人均GDP的贡献率在滞后第1期为0，最高贡献度出现在滞后第3期，为13.96%、14.90%，其后工业废水排放量持续下降.但一般工业固体废弃物呈现波动上升趋势，但上升幅度不大，到滞后第10期分别为10.20%、16.96%；二氧化硫排放量对人均GDP的贡献度相对较高，且上升趋势明显，从滞后2期的10.97%上升到滞后第10期的45.89%，最大贡献度出现在滞后第7期，为48.57%.工业废气排放量对人均GDP的贡献度较低，最大贡献度出现在滞后第2期，为21.14%，其后持续下降，到滞后第10期仅为7.03%.总体来看，环境污染物对经济发展贡献度在短期内的影响较大，其中二氧化硫排放量对经济发展的贡献度较高且增长趋势十分明显.

表6污染物排放对人均GDP的贡献度

表7结果显示人均GDP对工业废水排放量的最大贡献度出现在滞后第2期，为10.00%，其后呈波动下降，到滞后第10期仅为4.75%.对一般工业固体废弃物的最大贡献度出现在滞后第3期，为26.17%，滞后呈持续下降趋势，在滞后第10期为4.85%.对二氧化硫排放量最大贡献度在滞后第1期，为7.06%，之后呈下降趋势.但在滞后第8期有出现小幅上升，到滞后第10期为2.45%.对工业废气排放量的最大贡献度出现在滞后第8期，为10.89%，从滞后第1期一直处于持续上升阶段但后期上升幅度出现回落，滞后第10期为9.51%.从整体上看，人均GDP对环境污染在短期内的贡献度较大，但长期来看下降趋势较为明显.

表7人均GDP对污染物排放的贡献度

5 结论与建议

本文以1993—2016年宁夏回族自治区人均GDP为经济指标，以工业废气排放量、二氧化硫排放量、一般工业固体废弃物排放量、工业废水排放量为环境污染指标，通过协整分析得出人均GDP与各环境污染指标的长期均衡方程，并通过Granger因果检验，脉冲响应分析，方差分解实证，分析了宁夏回族自治区经济发展与环境污染的动态关系机制，得出结论如下：

1)工业废水排放量、一般固体废弃物排放量、二氧化硫排放量、工业废气排放量增加1%时，人均GDP分别下降0.4315%、0.127996%、0.16636%.

2)宁夏工业废水排放量、一般固体废弃物排放量、二氧化硫排放量与人均GDP互为格兰杰因果关系；工业废气排放量与人均GDP为单向格兰杰因果关系，即人均GDP是工业废气排放量的格兰杰原因，工业废气排放量不是人均GDP的格兰杰原因.

3)短期内人均GDP的增长对工业废水排放量、二氧化硫排放量、工业废气排放量依赖程度较高，但在中后期这种关系被打破；但人均GDP增长与一般工业固体废弃物排放量始终存在负向作用.短期内经济发展使环境污染加剧，环境污染对经济发展有较大的推动力，但长期来看，经济发展会是环境污染减轻，环境污染不会制约经济发展.

4)环境污染排放指标增长对人均GDP贡献度较高，人均GDP对环境污染排放的贡献率较小.

基于上述宁夏经济发展与环境污染的动态关系，为推动宁夏在“十三五”期间实现蓝天保卫，结合宁夏实际情况提出如下建议：首先，加快产业结构调整，提高“高耗能、高污染、高投资，低效率”行业的准入门槛.其次，资源利用效率和环境保护技术必须加强政策引领和规制，走循环绿色发展、创新驱动道路，避免经济发展陷入生态环境破坏的怪圈.第三，提高公众环境关注度，发挥第三方监督优势.要通过多元化环境教育,增强环保意识，增加环保知识，从而转化为具体的环保行为，避免公众参与流于形式.同时也能提高政府更加关注环境治理问题，从而进入经济增长和生态环境改善的双赢发展阶段.第四，加强制度创新，完善环境治理分级标准.根据每个行业特征制定不同环境保护制度，施行“总量控制，分级治理”模式，对于严重污染企业要加强治理力度，实行良好的市场退出和兼并重组机制.