经济增长与环境质量：关于环境库兹涅茨曲线的分析.doc

经济增长与环境质量：关于环境库兹涅茨曲线的分析 基于省际横截面的经验分析张莉侠 孟令杰（南京农业大学经济管理学院，南京，210095）内容提要：环境库兹涅茨曲线是表明经济增长与环境污染之间呈倒U型关系的曲线，即随着经济增长，污染物的排放先上升，当经济发展到一定程度，污染物的排放逐渐下降。本文利用我国19952003的29个省份地区的工业排放的污染物数据与人均GDP的关系进行分析，结果表明，工业废水、工业二氧化硫、工业烟尘、工业粉尘和工业固体排放废物与人均GDP拟合的方程结果验证了环境库兹涅茨假说，而工业废气的排放与人均GDP呈现的关系是改善恶化改善的过程。从总体上看，最终环境质量将随着经济的增长而改善。关键词：环境质量；经济增长；环境库兹涅茨假说Economic Growth and Environmental Pollution ： An empirical analysis of the Environment Kuznets CurveZhang Lixia,Meng Lingjie(Nanjing Agricultural University,Nanjing,210095)Abstract: The Environmental Kuznets Curve Hypothesis postulates an inverted-U shaped relationship between per capita income and different pollutants. Pollutants emission increases up to a certain level as income goes up; after that, it decreases. This paper investigates the relationship between industry pollutants and economic growth using province-level data set from 1995 to 2003 in China. Findings indicate that an inverted-U shaped relationship exists with economic growth and waster water, sulfur dioxide, soot, dust, waster residue waster gas respectively. However, an inverted N shaped existed with economic growth and waster gas. Taking one with another, environmental quality will improve with the economic development.Key words: Environmental Quality;Economic Increase; Environment Kuznets Curve一、引言当今世界，资源短缺和环境污染已成为人类社会可持续发展所面临的共同问题，除了自然因素外，资源与环境的主要原因：一是对自然资源的过度开发超过了资源的承载能力和更新速度；二是在资源利用过程中向环境排放污染物超过了环境的容量，从而导致了环境污染和生态破坏。因此环境污染是经济发展过程中的副产品，即伴随着经济发展，环境质量会受到不同程度的影响。从发达国家和地区的经济发展史看，大多经历过为促进经济增长而引致环境恶化的发展阶段。那么经济的持续增长是否会给一个国家或地区造成更大的危害？最近十几年来对经济与环境质量关系的研究引起了学术界的关注。特别是自90年代以来，大量的文献研究污染与经济增长的关系(Selden,Song,1994；Shafik,1994；Grossman,Krueger,1995；Holtz-Eakin,Selden,1995；Carson et al,1997；McConnell,1997；Moomaw,Unruh,1997；Suri,Chapman,1998) ，研究的结论一致认为在经济发展初期环境质量恶化，而当经济发展到一定阶段时，随着经济增长环境质量得到改善，也就是说，环境质量恶化在经济发展初期快于经济增长，而在经济增长到一定程度，环境恶化程度慢于经济增长的速度。这种经济增长与环境质量的关系叫做环境库兹涅茨曲线（Environmental Kuznets Curve，EKC），呈倒U型。环境库兹涅茨曲线是基于1955年库兹涅茨关于人均收入的差异在经济发展过程中呈倒U型的假说而提出来的。对环境库茨涅茨曲线的解释主要集中在以下两点：一是在经济发展的初期，追求产出的增长，大量的资源被利用，从而对环境造成了破坏，然而经济的发展，经济结构的优化，大量可替代性资源的利用使得环境质量得到改善；二是环境作为一个消费品，环境由一个奢侈品转变成一个必需品。由于经济结构的转变、新技术的采用、对环境公共投资的增加及人们环保意识的增强等，伴随着经济的发展环境质量得到改善。 经济增长环境污染图1 环境库茨涅茨曲线 Fig.1 Environmental Kuznets Curve首先对EKC进行实证研究的文章出现在三份报告中，NBER工作报告（Grossman和Krueger，1991）；世界银行发展报告1992（Shafik,Bandyopadhyay,1992），为国际劳工组织研究的发展讨论报告（Panayotou,1993）。后来Grossman和Krueger写的NBER工作报告出版，首次指出污染（二氧化硫和烟尘）与经济增长之间呈倒U型关系的曲线。由于与人均收入水平和收入不平等的关系呈倒U型的库茨涅茨曲线来相似，因此环境质量与经济增长之间呈现的倒U型的曲线叫做环境库茨涅茨曲线（Panayotou，1995）。随后许多实证结果都表明经济增长（人均GDP衡量）与环境污染之间确实存在着倒U型关系。Selden和Song使用19731984年面板数据验证氮氧化物（）、二氧化硫（）、悬浮颗粒（）、一氧化碳（）与人均收入的关系，结果验证了EKC假说。陈华文等利用上海市的数据检验空气质量和环境质量的关系，结果表明环境质量和收入水平之间呈倒U型关系，验证了环境库茨涅茨假说。Selden和Song(1994)考察了四种重要的空气污染物（、）排放问题，发现它们与收入之间都存在倒型的关系。Xepapadeas和Amri（1995）证实对于大气中的浓度也存在同样的结论。但是实证结果表明不同的国家或地区环境污染与经济增长之间表现出来的曲线形状有差异，有的并不完全是倒U型的关系。Shafik,Bandyopadhyay,1992使用149国家的各个时间段（19601990）面板数据检验EKC假说，结果表明只有两种污染物即二氧化硫（）、悬浮颗粒（）与人均收入符合EKC假说。废水、固体废物等与人均收入之间呈单调上升的关系，即随着人均收入的增长，这几种污染物排放是增加的。Fridel和Getzner(2002)应用奥地利19601999年度经济增长与排放量的时间序列数据检验EKC假说，发现对数据拟合最佳的是三次方型（型）而非通常的倒型关系。国内方面，范金以我国81个大中城市19951997年度氮氧化物、二氧化硫、总悬浮颗粒物浓度和年人均降尘量的面板数据对环境库兹涅茨曲线进行实证分析，发现除氮氧化物浓度外，其余污染物与收入确实存在倒型关系，但二氧化硫和总悬浮颗粒物的转折点处于几乎不可能达到的高收入水平上(分别为人均24974058和7276610美元，1985年美元不变价)。陆虹考察了我国人均排放量与人均GDP的关系，通过三次样条插值法扩展数据和利用状态空间模型分析，表明人均GDP与人均排放量的当前值与前期值之间确实存在相互之间的交互影响作用，而不是呈简单的倒型关系。通过以上的分析表明，不同的国家或地区所经历的经济发展阶段不同，经济结构也不同，所以环境质量与经济增长之间的关系也略有不同。本文是要利用我国19952003年的环境质量、人均收入（人均GDP衡量）和人口密度数据等考察我国的环境质量与经济增长之间是否满足环境库兹涅茨曲线假说。回归模型采用线性、对数、对数到线性、对数到对数等几种模型形式对数据进行拟合，选取拟合程度最好的一种函数形式作为最后的估计结果。本文以下是这样安排的，第二部分是环境库兹涅茨曲线的微观解释，第三部分是方法和数据，第四部分是分析结果，最后是本文的简短结论。二、库兹涅茨曲线的微观解释1环境质量需求的收入弹性EKC争论的起源是因为增长和促进增长所采取的经济政策问题，研究者一致认为人们收入的提高必然带来环境的恶化。实际上，高水平的收入反而使得环境得到了改善（Beckerman,1992）。因此，经济增长可能是环境改善的前提条件（Bhagawati,1993）。所以，对于发展中国家来说，经济增长是环境改善的最有效的方式（Panayotou,1993），争论的焦点集中在环境质量的改善和经济增长的关系上。诚然，关于经济增长和环境质量的关系上在上世纪70年代就引起了争论，罗马俱乐部报告指出由于一些重要环境资源是可耗竭的，并且自然环境对于经济系统产生的废弃物的吸收能力有限，使得世界经济的增长是不可持续的。经济学家们对此予以反驳，认为在市场机制的作用下，稀缺环境资源价格的上涨会引致人们用非稀缺资源对其进行替代，从而可以避免稀缺资源强加于经济增长的极限。而人类发展史上有关稀缺资源不断被替代的证据也恰好支持了这一观点。市场驱动的反馈机制将使世界经济免遭“资源危机”这一点已经成为公认的事实。于是，争论的结果将人们对环境经济学的研究兴趣从资源枯竭问题转向了环境污染问题。在工业化初期，由于追求物质产出的增长，人们更多地关注工作和收入而不是空气和水质量，快速的增长不可避免的自然资源的消耗和大量污染物的排放，对环境造成了一定的压力。而由于人们处于收入较低的阶段无力对污染采取任何措施，而到了工业化后期，由于收入的增长和人们对环境质量有了较高的要求，使得环境保护措施更有效，从而环境污染会下降。因此环境库兹涅茨曲线很好地解释了环境恶化和经济增长的关系。正如前所述，随着人们收入水平的提高，人们对周围环境的质量要求就会提高，对洁净空气的支付意愿大于对收入提高的需求，对环境质量的需求随着收入而上升（Pezzey,1989；Selden,Song,1994；Baldwin,1995）（图2所示）。从中我们可以看出，个体预算曲线从AB上升到CD导致他所希望的环境质量水平从F提高到G，从而我们可以预期，高收入群体比低收入群体对于诸如清洁空气和清洁水源等具有更大的需求。R111PII其他商品A DF GCB环境质量图2 环境质量需求随收入变化情况I Fig.2 The change of Environmental Quality along with income 这个结论取决于图2中隐含的三个假设条件。第一个是对于一个典型个体来说，环境质量是一种常规商品，从而他对空气清新的希望程度随其收入而上升，这是一个很合理的假设条件。第二，这一命题假定富人和穷人具有至少差不多相似的偏好函数；或者更确切地说，它假定低收入群体不会比富人群体对环境质量拥有系统性的更强偏好，否则尽管他们的收入低，但他们对清洁空气的更强烈偏好，他们似乎对某一给定的环境质量水平支付比富人更多的数额。实际上，如果偏好在不同收入群体间差别很大的话，对环境保护更强烈的期望将被发现来自于更高收入者阶层。环境恶化带来的危害不论是健康方面的，还是美的方面，常常是综合的，而且有时显然是遥远的，从而它们更可能是被常常接触广泛讨论该问题媒体的人群所认识到。实际上，这使得对环境保护日益增长的关注烙上了“上层社会”运动的特征。第三个隐含条件是环境质量具有固定不变的价格，即不随收入而变化的价格。这一假设目前引起的争论比较大。2规模、技术和结构效应经济增长通过三个渠道影响着环境质量，即规模、技术和结构变化，在产品的生产过程中，要增加产出就需要增加投入，这样就要消耗更多的自然资源，更多产出的副产品就是排放的大量污染物，这样就很大程度上影响了环境质量，因此经济增长的规模效应对环境有消极的影响。然而，技术和结构效应对经济增长有积极的一面，随着收入的增长，经济的结构会发生变化，大量洁净的资源得到使用，同时技术的进步使得在生产过程中资源的利用程度更高，过时的技术被先进的技术替代，污染物的排放趋于减少，从而有助于改善环境质量。3国际贸易国际贸易能很好地解释EKC，贸易使得一国的经济规模扩大，这样增加了环境污染，因此认为贸易是引起环境退化的根本原因。但是许多经济学家认为国际贸易并不是引起环境污染的根本原因（Birdsall,Wheeler,1993；Lee,Roland-Holst,1997；Jones,Rodolfo,1995）。然而国际贸易对环境的影响比较复杂，国际贸易由于规模经济的作用增加了环境污染，同时又通过结构优化和技术进步减少了环境污染。通过国际贸易，一国污染可以转移到别的国家（Displacement hypohisis，即污染转移假说），消费需求的变化和国际贸易使得一国的生产结构也发生了变化（Arrow et al,1995;Stern et al,1996;Ekins,1997;Rothman,1998）。在发达国家，生产结构的变化并没有使消费结构发生变化。因此，EKC曲线实际上记录着污染严重的产业从发达国家向欠发达国家的转移（Copeland,Taylor,1995）。自由贸易能促进环境质量的改善（Antweiler et al,2001；Liddle,2001）。贸易能够提高发展中国家的收入水平，随着实际收入的提高，人们希望生活在更洁净的环境中，促发了该国对环境保护规则的制定。但是较低的贸易准入规则会使得具有严重污染的物质通过贸易转移到该国，从而使得该国环境质量的恶化。经济学家把这称之为发达国家污染的避难所（Pollution Haven Hypothesis，PHH）。4市场机制市场经济的自由配置使得大量洁净资源的利用从而降低污染物的排放，经济发展会强化市场机制的作用，使得发展经济过程中使用的资源通过市场机制的配置而有利于降低污染水平。经济发展的早期，由于农业是主导产业，造成对自然资源的过度使用。随着经济发展，由于市场机制的作用，资源的价格开始在市场上反映出来，于是就通过市场来配置资源，由于自然资源的逐渐稀缺，根据市场供求规律，反映在自然资源上的价格会提高，自然资源的价格提高了，会较少使用资源密集型的技术。上世纪70年代石油价格的提高，通过电力替代石油的使用，从而能减少污染物的排放就证明了这一点，更重要的是，通过市场机制，可以减少政府干预，通过市场上的价格信号的波动能够很好地解释环境库茨涅茨假说（Unruh,Moomaw,1998）。三、模型、方法、数据1模型大多数研究采用跨国的面板数据对EKC的存在性进行证明。E是环境质量指标，x是收入水平，z是影响环境的其它因素，这里i代表国家，t表示时间，表示常量，是指k个解释变量的系数，是随即误差项。 ()当时，说明x和E没有任何关系。 (ii)当时， ，x和E呈单调上升线性关系，如下图（A） （iii）时，x和E呈单调下降的线性关系，如下图（B） （iv）时,x与E呈倒U型关系，如EKC，下图（C） （v）时，x与E呈正U型关系 （vi） x与E呈N型关系 (vii) x与E呈与N型相反的关系 （D）人均收入环境质量（C）人均收入环境质量（B）人均收入环境质量（A）环境质量人均收入图3 环境质量和人均收入之间的各种关系图示Fig3 The Relationship between Environmental Quality and income per capita 从上面可以看出，EKC的出现只是在（iv）的情况下才会出现，求出的拐点在处出现。许多的研究利用上面的模型对EKC的存在性进行了计量经济分析。利用污染物进行经济计量分析时发现不同的污染物表现的曲线形状不同。对空气污染物与经济增长的关系中发现，、污染物的排放与经济增长呈倒U型曲线，而的排放与经济增长的关系比较复杂，呈现的曲线形状既不单调上升也不单调下降。对于水污染与经济增长的关系更加复杂，水污染主要表现在三个方面，重金属含量、水中氧气的含量，有一些支持EKC的假设，但是有一些研究结论发现曲线的形状和拐点的位置出现了不一致，有的水污染的排放与经济增长的关系表现出来的图形甚至呈现N型。对固体污染物与经济增长的研究中发现，大部分固体污染物的排放与经济增长的关系并不支持EKC假设。相反，当经济发展到一定程度，固体污染物的排放并不随着经济的增长而下降。还有的观点认为倒U型曲线并不能长久存在的（Pezzey,1989；Opschoor,1990），但是N型曲线刚开始表现的情形与倒U型是一致的，但是在一定的收入水平下，环境质量随着收入水平的上升而下降，一旦资源利用的技术效率增长到一定程度或是使用成本很高时，进一步的人均收入的提高会导致环境质量的恶化。尽管对人均收入与环境质量的关系的争论依然存在，但是大部分的研究表明对于大部分污染排放来说，都是支持环境库茨涅茨假说的。具有代表性的三篇文章是NBER工作报告（Grossman和Krueger，1991）；世界银行发展报告1992（Shafik,Bandyopadhyay,1992）；国际劳工组织研究的发展讨论报告（Panayotou,1993）。从上面的分析可以看出，环境库茨涅茨曲线对于某些污染来说是成立的，即环境质量与经济增长的关系呈倒U型形状，但是拐点的位置随污染物的不同而不同。对于大部分污染物来说，拐点的位置出现在人均收入3000-10000美元（1985年不变价）。2数据由于数据的可得性，本文的数据主要来源于中国统计年鉴（2004），中国环境统计年鉴（19962003）、中国环境统计年报、中国环境统计公报及各省相关数据。由于西藏的数据严重不完备，故计算时将其排除在外。重庆市的数据并入了四川省计算。全部样本为，从1995年到2003年29个省、市、自治区共9年的样本数据。方程中因变量为环境质量数据，由于数据的可得性，本文选取的是工业废水（万吨）、工业废气（亿标立方米）、工业二氧化硫（吨）、工业烟尘（吨）、工业粉尘（吨）和工业固体废物（万吨）排放量数据。为了考察经济增长与污染物排放之间的关系，经济增长用人均GDP（元/人）（1995年不变价）度量，模型中引入了人口密度（人/平方公里）指标，用来说明人口密度对环境质量的影响。模型中也加入了地区虚拟变量，用D1表示。四、实证分析结果表1环境库兹涅茨曲线检验统计表 Tab1 Environmental Kuznets Curve Test Statistics 因变量 自变量（WASTE WATER）（WASTER GAS）Log(SOOT)（DUST）（WASTER RESIDUE） 12.53-284.92 6.973.2717.767.23-0.7534.5 -0.44-0.23-1.1-0.47-1.39P0.560.002 0.540.240.440.39D1-0.2(-0.97)C-44.51 790.43-17.44(-1.50)-61.24-22.240.40.220.260.10.3230.180.390.210.250.090.3150.17F56.3118.5722.6340.9519.27曲线形状倒U型先正U型后倒U型（N型相反）倒U型倒U型倒U型倒U型转折点42442760/55622753122332062190注：括号中为 t检验值，*表示在1%上显著，*表示在5%上显著，*表示在10%上显著，转折点所对应的人均收入（以人均GDP表示）均为1995年不变价。回归模型采用的方法是WLS估计。以全国29个省份污染物排放与人均的关系表明：（1）从最优拟合的曲线可以看出，除了工业废气与人均GDP的关系不满足环境库兹涅茨假说之外，选取其余的污染物与人均GDP的关系均呈倒U型，即符合环境库兹涅茨假说。烟尘的截距项为0，所以没有报告F统计量。从拟合的方程来看，都不是很大，说明了影响污染物排放除了人口密度之外还有其它的一些因素，由于本文主要研究经济增长与人均收入的关系，其它的因素变量本文未包括在内。（2）对于工业废水、工业二氧化硫、工业烟尘、工业粉尘和工业固体排放废物来说，在人均收入较低时（经济发展初期），这几种污染物的排放随着人均收入的增长而增长，当人均收入增长到一定的程度时，这几种污染物的排放将趋于减少。而对于工业废气来说，最优拟合的方程是三次方，即先正U型后倒U型（N型相反），工业废气随着经济增长呈现恶化改善恶化的过程。（3）从表1可以看出，工业废水、工业二氧化硫、工业烟尘、工业粉尘和工业固体排放废物的倒U型曲线的拐点分别在4244元、2753元、1223元、3206元、2190元处（1995年不变价，下同），从图3可以看出，2003年我国的各个省份的人均GDP超过了2000元，对于大部分省份来说，人均GDP都在4000元附近，所以根据环境库兹涅茨假说可知，大部分地区的人均GDP水平都基本越过拐点，工业废水、工业二氧化硫、工业烟尘、工业粉尘和工业固体等废物的排放将随着人均GDP的增长呈逐渐下降的态势。对于工业废气来说，大部分地区都已经越过第一个拐点（2760元），即在随后的若干年份，工业废气的排放将随着人均GDP的增长而增长，当人均GDP达到了5562元时，工业废气的排放将逐渐改减少，对于部分地区来说，人均GDP已经超过了这一经济发展水平，对于这部分地区来说，工业废气引起的污染将逐渐改善。从计算出来的环境库兹涅茨曲线拐点的位置可以看出，比国外利用OCED国家的横截面数据计算出来的拐点位置要小，即我国在较低的经济发展水平下实现了环境质量的改善，这一事实要归功于我国近年来采取的有效的环境经济政策和人们环保意识的增强。 图3 2003年全国29个省份自治区人均GDP情况（1995年不变价）Fig4 GDP per capita of twenty-nine province in 2003资料来源：中国统计年鉴2004年总体来说，我国工业排放的污染物将随着我国人均GDP的增长（经济增长）而改善，当然经济增长本身并不能解决环境污染问题，而是要靠我国采取的环境治理措施及环境保护投资。环境治理措施方面，建设项目环境影响评价制度执行率、当年施工污染治理项目、当年完成限期治理项目数、自然生态保护区面积以及生态示范区试点地区和单位都比上年有所提高和增加。环境治理保障措施方面，各项环境法规陆续出台，环保队伍继续壮大。环境保护投资方面，政府、企业、社会、外资的多元化环保投入渠道继续发挥作用，环境治理取得了良好的效果。2004年，全国环境污染治理投资为1908.6亿元，比上年增加 17.3%。其中城市环境基础设施建设投资1140亿元，比上年增加6.3%；工业污染源治理投资308.1亿元；新建项目“三同时”环保投资460.5亿元，比上年增加38.1%。2004年环境污染治理投资占国内生产总值的1.40%，与上年持平。五、结束语与简短结论环境库兹涅茨曲线是表明经济增长与污染物之间呈倒U型关系的曲线，发达国家使用大部分污染物验证经济增长与污染物之间的关系表明，对于大部分污染物来说，随着经济增长，污染物的排放先上升，随着经济发展到一定程度，污染物的排放逐渐下降。本文利用我国19952003年29个省份地区的环境质量数据与人均GDP的关系进行的分析结果表明，对于工业废水、工业二氧化硫、工业烟尘、工业粉尘和工业固体排放废物与人均GDP拟合的方程表明，实证结果验证了环境库兹涅茨假说，即在经济发展初期，这几种污染物的排放随着经济增长而增长，当经济发展到一定阶段后，这几种污染物的排放量将逐渐减少，而工业废气的排放与人均GDP呈现的关系是改善恶化改善的过程。因此从总体上看，最终环境质量将随着经济的增长而改善。直观地说，环境库兹涅茨曲线有其合理性。经济结构的变迁、资源使用效率的提高、投入构成的变化及生产技术的改进会改变经济系统对稀缺生态资源的需求状况。除经济结构变迁外的其他三种因素是受价格驱动的。生产技术的竞争性创新使单位产出所使用的投入下降，再加上自然资源价格的变化，结果引致产品生产工艺的改进和更高的废物回收利用率。在某些情况下还包括对稀缺资源的替代和清洁生产技术的引进。而经济结构的变迁与收入水平有着更直接的联系。有历史证据表明，随着国民收入水平的提高，经济活动对环境资源的需求量将减少，并且单位产出所产生的废弃物水平也会下降，从而推动经济结构的变迁。几乎每一个发达国家或地区都经历过从“大烟囱”产业向高新技术产业和服务业的转变，后者的单位产出对环境的影响比第一产业和第二产业低得多。但是，我们也要谨慎的看到，首先，环境质量随着经济的增长而改善并不是一个自动的过程，环境质量的改善实际上是通过有效的环境经济政策和人们环保意识的增强来实现的。发达国家的实例证明了这一点；其次，环境库兹涅茨曲线反映某一地区或国家一定时期的政治、经济及生产状况，不同的国家，计算出来的环境库兹涅茨曲线可能不相同，相同的国家在不同的历史阶段计算的环境库兹涅茨曲线也可能不一样，随着环保意识的提高和先进的排污技术的应用，环境质量改善可能在更低的收入水平上实现，本文通过我国29个省份的实证分析证明了这一点；最后，我们认同环境库兹涅茨曲线但并不是被动的接受这一规律，环境库兹涅茨曲线不能被用作“先污染，后治理”的借口，而是应该看到这一现象的同时，努力地使用有效的环境经济政策，改善环境质量。参考文献：1陆虹。中国环境问题与经济发展的关系分析以大气污染为例J。财经研究：2000年10月53-592陈华文，刘康兵。经济增长与环境质量：关于环境库兹涅茨曲线的经验分析J，复旦大学学报（社会科学版）：2004年2月87-943范金。可持续发展下的最优经济增长M. 北京:经济管理出版社，2002年8月4（美）威廉J鲍莫尔，