北京市经济增长与环境污染关系的实证研究

李琪 乔统帅

[摘 要]文章将环境库兹涅茨曲线与脱钩理论相结合，采集了北京市1985—2015年人均GDP数据和以工业“三废”年排放量为代表的环境污染数据，建立联立方程组模型，采用三阶段最小二乘法进行参数估计，系统分析北京市经济增长与环境污染之间的双向制约关系。发现在样本期间内，工业废气以及工业固体废弃物的排放量与人均GDP之间呈“倒U型”关系，而工业废水排放量的情况刚好相反。此外，文章进一步分析北京市经济增长与工业“三废”之间脱钩状态的演变过程，并着重以工业废气为例进行脱钩分解，从总脱钩系数中析出影响经济增长与环境污染依存关系的四种效应，即产业结构效应、技术进步效应、能源利用效率和人口集聚效应。基于研究结果，文章提出了可行的防污降污建议。

[关键词] 经济增长；环境污染；环境库兹涅茨曲线（EKC）；脱钩理论

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2018.33.009

1 引 言

在北京市经济快速发展的同时，环境问题也日益凸显。改善首都的环境质量，尤其是对工业“三废”的治理，一直以来都是政府部门的工作重点。为治理工业废物排放，北京市政府采取了一系列措施，（如燃煤锅炉改造、整治违规排污企业、联合天津、廊坊、保定市三市建设“禁煤区”、黄色预警企业“停工令”等），并颁布了多项文件，（如《北京市大气污染防治条例》《北京市水污染防治条例》等），取得了一定成效。以人们普遍关注的空气污染为例，北京市环保局发布的2017年北京市环境报告指出，PM2.5年度浓度为58微克/立方米，虽然同比下降20.5%。但是由于污染排放总量大、排放区域集中，加之整体区域环境容量有限，首都环境质量与国家标准要求及民众对美好生活的期望相比，仍有较大差距。

基于此，本文首先以环境库兹涅茨曲线理论为基础建立联立方程组模型分别对北京市工业废水、废气和固体废弃物排放量随经济增长的变化情况进行分析；其次借鉴脱钩理论，计算经济增长与工业“三废”之间的Tapio脱钩弹性系数，并进行“因果链”分解，从而析出影响经济增长与环境污染之间相互制约关系的主要因素；最后，基于实证研究结果对政府实施的环境保护政策提出合理建议。

2 北京市经济增长与工业“三废”排放的演变关系分析

2.1 环境库兹涅茨曲线理论

自20世纪90年代初美国经济学家（Grossman and Krueger，1992；Shafik and Bandyopadhyay，1992）提出“环境库兹涅茨曲线（EKC）”概念以来，对于该理论的研究便在全球范围内展开，成为20世纪90年代以来关于环境和经济发展辩论中讨论最热烈的论题之一。EKC用来描述环境污染程度随着经济发展水平的提高而呈现出的“倒U型”曲线关系，即假定在没有政策干预的情况下，一个国家或地区的环境污染水平在经济发展初期随着国民经济收入的增加而恶化；当该国经济发展到较高水平（以国民的经济收入超过一个或一段值为标志）时，环境质量的恶化水平开始趋于平稳，此后便随着国民经济收入的继续增加而逐渐好转。[1]众多学者对该理论进行了验证，结果发现对于不同的研究区域和不同的变量指标，得出的结论也不尽相同，出现过“倒U型”“正U型”“倒N型”“正N型”等情况。

2.2 变量选取及模型建立

环境污染状况是一个抽象的概念，需要对其进行量化，根据前人的研究文献可以看出，将污染物排放量作为衡量环境污染程度的指标是较合适的。因而本文采用具有代表性的工业“三废”排放量，即工业废水排放量（Water，单位：万吨）、工业废气排放量（Gas，单位：亿标立方米）、工业固体废弃物排放量（Solid，单位：万吨）作为环境污染变量，并用人均 GDP （单位：元）来度量经济发展水平，因为人均 GDP 更适合用于体现实际收入水平变动对生态环境的影响。[2]本文中数据来源于1985—2015年《北京市统计年鉴》，并将人均GDP以1984年为基年进行了价格指数调整，以消除价格波动所带来的影响。根据库兹涅茨曲线的二次形式方程及柯布—道格拉斯生产函数，分别建立污染方程（1）及产出方程（2）如下。将其联立成方程组，以考察经济增长与环境污染的双向影响关系。

各方程中的系数均在5%的水平下显著，且调整后的R2值均大于0.8，说明建立的模型效果较好。对于工业“三废”排放量和人均GDP的曲线拟合情况和转折点的具体分析如下。

2.3.1 工业废气排放量与人均GDP 的EKC 检验

回归结果表明，工业废气排放量和人均 GDP 之间符合“倒U型”曲线关系（如图1所示）。计算出工业废气排放量在人均GDP为10878.7元时达到最大值，即在2008—2009年出现了转折点。这表明，当人均GDP低于10878.7元时，工业废气排放量随着人均GDP的增加而上升，在人均GDP超过10878.7元后，人均GDP持续增加的同时工业废气排放量开始逐渐减少。

可见，北京市工业废气的排放量在2009年之后开始有所好转，其主要原因可以认为是在2008年北京奥运会时，为保障北京市的空气质量，国务院、北京市政府及周边城市携手努力，不遗余力地为遵守北京2008“绿色奥运”的承诺，进行了最大力度的区域大气环境联合整治，成功地实现了京津冀城市群大气污染的整体控制。在此期間，京津冀区域大气污染物浓度均显著下降，没有出现污染物超出国家标准的现象。[3]在奥运会之后，政府对空气污染的治理进一步加强，制定并颁布了《北京市2012—2020年大气污染治理措施》，以控制细颗粒物（PM2.5）污染为重点。到2015年，空气中细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、总悬浮颗粒物、二氧化硫、二氧化氮等主要污染物的年均浓度均比2010年下降15%。但是结合近两年的实际情况来看在降低大气污染物排放量方面仍然有很大的提升空间。

2.3.2 工业废水排放量与人均GDP 的EKC 检验

回归结果表明，工业废水排放量与人均GDP之间呈现“正U型”的二次曲线关系（如图2所示），且基本处于“正U型”曲线的左侧，即可以认为二者之间是近似于非线性的单调下降的关系。计算出其拐点为11338.4（元/人），拐点出现的时间在2009—2010年。其现实经济意义表现为：1985—2015年，随着北京市经济发展水平的提高，总体来看工业废水排放量在持续减少。

通过北京市政府在1985年10月发布的《北京市水污染物排放标准（实行）》文件中可以看出，政府在早期开始就对于首都水污染的治理提出了较高的标准，因而可以在过去的20年里取得相对可观的成效。并且在2010年11月颁布并实施的《北京市水污染防治条例》也对工业水污染的防治与监督管理提出了具体措施和要求，在生态环境用水保障与污水再生利用方面明确了相关部门的具体责任，这一系列做法对降低工业废水排放量起到了有效的作用。

2.3.3 工业固体废弃物排放量与人均GDP 的EKC 检验

回归结果显示，工业固体废弃物排放量与人均GDP之间同样呈现“倒U型”二次曲线关系（如图2、图3所示）。其转折点出现在2005—2006年，即人均GDP到达8580.4（元/人）时，早于工业废气排放的转折点。这一结果的现实经济意义是：北京市工业固体废弃物排放的治理措施及相关政策在人均GDP低于临界值8580.4（元/人）的前期成果并不明显，即随着经济的增长，工业固体废弃物排放量依然增加，造成环境的恶化；而在2006年以后，当人均GDP水平超过临界值8580.4（元/人）时，工业固体废弃物排放量将随着北京市经济发展水平的提高而降低，即处于“倒U型”曲线的右侧，即所谓的实现经济发展水平与环境质量的同步提高。

3.3 实证分析

首先，通过描述性统计对北京市2001—2015年工业“三废”排放量与经济增长的脱钩弹性系数进行分析（如图5所示）。结合工业“三废”排放增长率与人均GDP增长率（见表3）发现，对于工业废水来说，在2006—2008年、2010年和2014年的脱钩弹性系数均出现显著小于0的现象，且当时北京市的人均GDP增长率为正而工业废水排放增长率为负，可判定工业废水排放量与经济增长二者之间处于强脱钩状态。这说明在此期间，经济的增长对于降低工业废水排放量起到了积极的影响，即经济水平提高能够使废水排放量大量降低，使环境污染状况得到改善。同样的情况也出现在2001—2002年、2008年、2012年和2014年的工业废气排放量与经济增长的脱钩弹性系数中，以及2001—2002年、2005年、2007—2008年和2011—2015年的工业固废排放量与经济增长的脱钩弹性系数中。换句话说，综合三种污染物的排放量来看，在2001—2002年、2008年和2014年，北京市经济的增长有利于减少工业“三废”排放对环境污染的程度，可谓达到了一种双赢的局面。

根据公式（3）构建的总脱钩弹性系数及结构脱钩弹性、技术脱钩弹性、能耗效率脱钩弹性和人口聚集脱钩弹性公式，重点研究2001—2015年北京市工业废气排放量与经济增长之间的脱钩关系。工业废气排放特征、总脱钩弹性系数及其分解脱钩弹性系数值的结果如表4所示。

表4中结构脱钩弹性反映的是工业废气排放量与工业产值之间的脱钩弹性。工业作为第二产业的重要组成部分，其产值的增减变动将对整个经济结构产生影响。若该弹性指标为负值，且工业产值增长率为正、工业废气排放量为负值，则说明工业产值增加的同时会使得废气排放量减少，这种情况为结构效应的强脱钩；然而当工业产值为负增长时，就意味着工业废气的污染将更加严重，这种情况被视为结构效应的强负脱钩。若结构脱钩弹性系数为正值，且小于0.8时，工业产值的增加速度仍然快于废气排放量增加的速度，此时处于结构效应的弱脱钩状态；相反，一旦工业产值减少，污染排放量也将相对降低，形成结构效应的弱负脱钩状态。当结构脱钩弹性系数大于1.2时，废气的排放速度将超过工业产值的增加速度，环境污染状况也将随着经济的发展而加速恶化，形成结构效应的扩张性负脱钩；当工业产值减少时，污染排放量也随之加速减少，该状态为结构效应的衰退性脱钩。如2015年结构脱钩弹性为-0.754，表明工业产值每增加1个百分点，废气排放量将减少0.754个百分点，但是该年度的工业产值增长率与废气排放增长率分别为-3.968%和2.992%，说明工业产值呈现负增长的同时工业废气的排放量非减反增，环境质量令人堪忧。此时处于结构效应的强负脱钩状态，是极不理想的状态。

类似地，可以得到技术脱钩弹性反映的是工业增加值与能耗水平之间的脱钩弹性。若该指标为负，说明工业产值的增加有利于降低能源的消耗，且绝对值越大也就意味着工业进步效应对降低能耗的影响越明显，这种情况下称为技术效应的强负脱钩状态。若该指标为正，且小于0.8，则说明工业技术的升级对能耗的降低影响效果不明显，甚至会导致更严重的能源消耗问题，此时若过分地追求工业产值的增加（如引进高耗能、高污染的项目），工业产值虽有所增加，但也付出了极大的环境代价。当脱钩弹性系数在0.8～1.2时处于连接过渡状态，一旦技术脱钩弹性超过1.2，则意味着技术进步效应能够在一定程度上抑制能耗的增加，且弹性值越高抑制效果越强。例如2011年，技术脱钩弹性系数高达7.5，说明每增加1%的工业增加值所导致的能耗增加值为0.13%（1%/7.5）。

能耗效率脱钩弹性反映的是单位人口密度下能源消耗的情况。该指标值越大说明单位人口密度的耗能水平越高，对环境的影响越大，将出现扩张性负脱钩的情况。纵观2001—2015年的能耗效率脱钩彈性平均值为1.1，经历了由高到低的变化过程，因而可以认为人口密度的增加在前期会导致较高的能源消耗，随后影响逐渐减弱。

人口聚集脱钩弹性系数描述的是人口密度和人均GDP之间的脱钩关系。除2008年和2009年以外，该指标值均在0～0.8，且人口密度增长率与人均GDP增长率均大于0，处于人口聚集效应的弱脱钩状态。同时也说明经济的增长对人口密度变化的影响程度不大。例如在2015年，人口聚集脱钩弹性系数为0.191，说明每单位人均GDP的增加仅仅带来0.191倍的人口密度的上升。

4 结论与建议

本文以北京市工业“三废”排放量与人均GDP为研究对象，利用环境库兹捏茨曲线理论分析了1985—2015年环境污染与经济增长之间的关系，并进一步通过脱钩理论，重点阐释北京市工业废气排放量与人均GDP在2001—2015年的脱钩程度，得出以下结论。

（1）工业废气排放量和工业固体废弃物排放量分别与人均GDP之间呈现出“倒U型”曲线的关系，而工业废水排放量与人均GDP之间则存在着“正U型”曲线关系。

（2）2001—2015年工业“三废”排放量与经济增长的脱钩弹性系数波动起伏较大，其中工业废气排放量与人均GDP的脱钩弹性值在2008年和2012年出现了明显的负值，表现为强脱钩状态。

（3）将工业废气排放量与人均GDP之间的总脱钩弹性系数进行因果链分解，析出制约二者脱钩的四个影响因素，分别为产业结构效应、技术进步效应、能源利用效率和人口集聚效应。

（4）四个影响因素中结构效应起到了关键作用，因其所处的脱钩状态与总脱钩状态最为相似。其次是技术效应和能耗利用效率，两者所处的状态大多为扩张性负脱钩。除2008年和2009年外，人口聚集作用所处的脱钩状态均为弱脱钩。

由工业“三废”排放量与经济增长之间的曲线关系以及拐点分析可以看出，当前的政策等外部因素对污染物排放量的趋势能够产生有效影响，这也说明相关政策的出台确实能够起到控制环境污染的效果。由分解脱钩弹性系数与总脱钩弹性系数之间的关系可以看出，结构效应所反映的工业增加值的变化对工业废气排放量的降低影响最显著。因而若要实现经济增长与环境污染的强脱钩，势必要扩大工业产值，但是在技术脱钩、能源利用效率和人口集聚程度不变时，一味地追求工业增加值的提升并不能達到理想效果。为此，本文提出如下几点建议。

（1）疏解高耗能工业，促进产业结构合理化发展。为了减缓污染排放量与经济增长之间的扩张性负脱钩状态，应适当降低第二产业，尤其是重工业在地区生产总值中的比重，同时大力发展第三产业，如金融业、文化创意产业、生态旅游、教育业等。

（2）重视发展高新技术产业，创造技术革新。技术进步效应是实现污染排放量与经济增长脱钩的重要影响因素。因而政府应加大对节能减排等有利于减少环境污染的技术的关注度，为其研发提供必要的资金保障。

（3）在今后一段时间，北京市政府应根据污染排放量与经济增长之间的趋势制定和出台相关的政策措施来有效治理环境污染。同时，根据四种脱钩弹性占总脱钩弹性的比例，优化政府的投资结构，制定合理的环境污染治理投资决策，以实现经济发展与污染治理的双赢。

参考文献：

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[2]陈向阳.环境库兹涅茨曲线的理论与实证研究[J].中国经济问题，2015（3）：51-62.

[3]辛金元，王跃思，唐贵谦，等.2008年奥运期间北京及周边地区大气污染物消减变化[J].科学通报，2010，55（15）：1512-1521.

[4]夏勇，钟茂初.经济发展与环境污染脱钩理论及EKC假说的关系——兼论中国地级城市的脱钩划分[J].中国人口·资源与环境，2016，26（10）：8-16.

[5]李斌，曹万林.经济发展与环境污染的脱钩分析[J].经济学动态，2014（7）：48-56.

[基金项目]国家级大学生创新创业训练计划（项目编号：GJDC-2018-01-60）。

[作者简介]李琪（1996—），女，汉族，北京人，北京工业大学经济与管理学院，经济统计学专业；乔统帅（1996—），男，汉族，安徽人，北京工业大学经济与管理学院，经济统计学专业。