基于博弈论的方法研究环境保护问题

雷宁

摘 要：伴随着我国经济的迅猛进步，我们世界工厂的形象也逐步地深入人心，这给我们带来了很大的经济效益。但是环境问题也慢慢呈现了出来，不断暴露出的环境污染问题也是层出不穷，政府和民众对于绿色中国、美丽中国的呼声也越来越强烈。从历史的发展来看，经济发展和环境污染是密切相连的，是无法避免的矛盾体。然而并非如此，只要我们能够去正确对待，我们就有希望处理好两者的关系，甚至就希望达成经济和环境两手都抓好的愿景。

本文就是借鉴国内外在环境污染方面的成果以及演化博弈在其他领域的研究，然后进一步把博弈论应用于现如今的环境保护中去，通过建立居民之间、企业之间、居民与企业之间的博弈模型，进而对问题进行分析和讨论，最后指出政府应当有相应的政策去调整博弈方的收益情况，使博弈向环境保护的方向去达到纳什均衡，提高环境质量，实现可持续发展。

关键词：博弈论;环境保护;纳什均衡

1、引言

根据2018年“中国生态环境公报”的数据，中国地级市里达到了环境空气质量标准的仅占总数的35.8%，而去年我国碳排放总量达到一百亿吨，同比增长了2.3%。根据绿色和平组织公布的最新报告和空气质量监测计划，全球空气质量最差的城市榜单里，前五十名中国占了22席之多。据统计，我国有大约30%的城市遭遇过酸雨，七大河流系统中达到国家饮用标准的只有一半，全国近四分之一的公民不能享受到干净的生活用水，接近三分之一的的城市空气质量不达标，而城市生活垃圾处理率也不足不五分之一。近年来，国家提出推进生态文明，建设美丽中国的口号，对于企业在“十三五”也有相关的转型要求，在十九大上提出了建设美丽中国、保护生态环境，这些都是表明了要把环境保护问题放到相当重要的位置，也体现了国家要坚定治理环境问题的态度。不过环境污染的严重性和解决的迫切性也决定了我国政府要付出很大的努力，要做很多的工作。而环境治理不仅仅是靠国家就能完成的，这需要多方共同的努力，因为涉及到了多方利益，如果不考虑清楚相互的博弈，就很难达到我们预期的效果，不少刚开始治理有效过后又污染严重的情况也是常见。因此，环境治理需要公众和企业都清晰地认识到环保的重要性，如果没有对其产生足够的重视，那么政府再完善的政策也难以解决目前的问题。

2、研究现状

国外的一些关于环境治理的研究主要体现在以下三点：排污行为分析、越界污染以及部门监管和奖惩机制。在排污分析方面，著名的诺斯理论指出，若个人的成本与社会成本不一致时，个人收益和社会收益不相等，就会出现外部性。有学者之前提出可以通过征税，税费即为私人成本和社会成本之间的差额，但是这会增加了他人和社会的成本，不利于社会公平。因此他还提出可以让排污企业上缴处理污染物的费用，其本质也在于缩短私人和社会之间的成本差距。科斯则提出当交易成本可忽略时，外部不经济问题可以选择私人谈判等方式将其内部化，认为要防止出现“公共地悲剧”就得明晰公共资源产权。同时企业过度地利用资源是造成社会不公平，最终导致市场配置的资源达不到合理分配的重要原因。

由于我国政府环境保护部门在技术和实施方面的不完善，使得政府和企业在环保方面一直有严重的信息不对称情况，监督效果也会因此大打折扣。同时，不完善的环保法律、环境资源的产权得不到明晰以及企业同政府之间的串谋等因素使得企业违法成本也很低。

3、研究模型

3.1 居民之间的博弈

我们假设这样一个情景：有一家化工厂，它的附近有两户居民甲和乙，化工厂会排放出来一定的污水，对于这两户居民来说，他们对于化工厂对环境的污染，可以采取向有关部门申诉的积极态度，也可以采用置之不理的消极态度。如果住户向有关部门申诉就需要花费一定的成本，我们把这些成本记为P，如果两户人家都选择申诉，那么他们每户只需要支付T/2的代价，而相应他们获得的收益为补偿的总收益Q的1/N，即Q/N;而如果两家用户置之不理的消极态度，那么他们就不会得到补偿，即每个人的得益都为0，收益矩阵如表3.1。在这个博弈中，如果住户甲选择向有关部门申诉进而防治废水污染，那么住户乙的最优策略就是不进行申诉，这样他就能不劳而获;而如果居民甲采取置之不理的态度，那么住户乙的最优选择同样也是不行动，因为Q/N -P< 0，即不管居民甲采取哪种行动，乙的最优选择均为不进行申诉，采取置之不理的消极态度，这是一个最优策略;同样的，无论乙的选择如何，居民甲的最优策略也是不进行申诉，不行动。因此，纳什均衡就会出现（不申诉，不申诉），双方都不会对防治废水污染向有关部门申诉。

3.2 企业之间的博弈

我们假设这样一个情景：有甲和乙两个生产规模较小的企业，它们都可以选择是否安装环保设备，进而影响到对环境的污染情况，即企业的选择有：安装护环保设备和不安装环保设备。不安装环保设备的情况下甲乙企业的收益分别为R1和R2，当安装环保设备时，企业的正常利润分别为为r1和r2，因为安装环保设备需要购买费和安装费，短期内又不会给企业带来额外的收益，因此有：R1> r1、R2> r2，收益矩阵如表3.2。我们可以很容易得到：无论甲企业如何选择，乙企业的最优决策都是不安装环保设备（R2> r2）;反之同理，无论乙企业的策略是如何选择，甲企业的最优策略也是不安装环保设备 （R1> r1），即纳什均衡的情况是（不安装，不安装）。

3.3 企业与民众的博弈

我们假设这样一个情景：博弈当中有企业甲和居民乙两个参与人，厂商在开工前可以选择是否安装环保设备两种策略选择，当企业选择不安装环保设备时收益为R，当其选择安装环保设备进行环保措施时，收益就为r（R>r）。与此同时，居民乙也有两种选择，他可以向有关部门对甲企业进行申诉或者直接制止厂商污染，也可以不采用任何行为任企业随意为之，不参与环境保护。我们假定保护环境会给社会带来的总福利为Q，附件一共有数量为N的住户，那么每个住户分到的利益为Q/ N，甲进行申诉需要付出T单位的成本，可得收益矩阵如表3.3。由于单个居民进行申诉或者直接制止厂商污染、参与保护付出的代价往往大于从中分到的直接收益，即Q/ N - T< 0;同时厂商安装环保设备所需的成本（R - r）一般都小于环境总福利，即Q - （R - r）> 0。因此可以得到：[Q - （R - r）]/ N >Q/ N - T，因此居民乙的最优策略是不进行环保措施，又R>r，即厂商的最优策略是不安装环保设备。因此，此刻的纳什均衡为（不安装，不申诉）。

从上述三种情况的博弈模型可以分析出，如果政府不对环境保护采取一定的惩罚或者激励政策，那么博弈的双方会向彼此都不合作的方向发展，这样形成的纳什均衡策略对环境保护是负向的，会导致环境污染，而这也是之前经常出现的局面，由此可得环境保护还是要靠政府的努力和行动，需要政府去调整博弈方的收益，进而形成环境保护的纳什均衡。

4、结论与建议

环境本身具有稀缺性，同时也是我们能共享的资源，而博弈双方的支付函数、可获得的效益和成本等指标都是可以用来量化的，这正是博弈理论和环境保护的契合点所在。我们通过将博弈论应用于环境保护问题去，就是希望将环境保护中涉及的民众和企业两者之间的决策行为量化表示，这样就能更加清楚直接地表示两者之间相互影响的关系。本文旨在说明可以通过调整博弈方的收益，进而形成有利于環境保护的纳什均衡，最终达到环保的目的。

在现实中，政府还是要对企业进行一定的约束，把环保型产业作为我国经济发展的一个重点，可以通过引入相应的环保税作为限制，同时对可再生能源进行深入的研究作为引导，多法并行使企业和公众能秉承可持续发展的理念，这也才能达到最佳效果。

[参考文献]

[1]霍斯特，西伯特.环境经济学.[M]中国林业出版社.2001年第 1 版.

[2]黄淑芹，王丽.从博弈论看环境保护.[J].科技创业月刊.2005年12期

[3]王冬梅，李万庆.博弈论在环境保护中的应用.[J].城市环境与城市生态.2004年10月.

[4]王鹏飞.环境污染问题的经济根源与对策.[J].经济问题.2007年5期.

[5]杨凤娟.从经济学及博弈角度分析环境污染.[J].生产力研究.2007年18期.

[6]寿娅琼.发达国家环境保护公众参与制度研究.[D].上海交通大学.2011.

[7]刘云松.中国经济发展与环境保护之博弈.[J].科学与管理.2018-06.

（作者单位：武汉大学经济与管理学院，湖北 武汉 430072）