陕北地区非再生能源资源开发的环境破坏损失价值评估.doc

投稿领域：资源与环境经济学陕北地区非再生能源资源开发的环境破坏损失价值评估* 本文获得国家自然科学基金项目资助（项目编号40471054）。作者简介 李国平，1955年生，西安交通大学经济与金融学院教授、博导；刘治国，1978年生，西安交通大学经济与金融学院博士研究生, 东中西区域发展和改革研究院兼职学术秘书。刘治国 李国平 （西安交通大学经济与金融学院国际贸易系，西安 710061）摘要 陕北地区煤炭、石油、天然气的开发给生态环境造成了严重破坏，本文以问卷调查方式调查访问陕北地区居民对于生态环境恢复的支付意愿，建立陕北地区居民意愿支付价格Tobit实证模型。估计结果显示越是急切盼望治理环境、受教育程度越高、家庭收入越高，愿付价格越高；而且产煤地居民的支付意愿要高于油气产地。根据目前陕北地区总人口数，本文模拟了不同的市场行为，得出整个陕北地区居民年支付意愿在27697.4857810.84万元之间，在恢复期间总的支付意愿为553949.5万元至1156217万元。关键词 陕北地区 环境破坏 CVM Tobit模型The Environmental Damage and Economic Value in Nonrenewable Energy Resource Exploitation in Northern ShaanxiLi Guoping Liu Zhiguo(School of Economic and Finance, Xian Jiaotong University, Xian 710061)Abstract Nonrenewable energy resource exploitation produces a great deal of environment pollution and ecological degradation in northern Shaanxi area. The objective of this paper is to investigate the resident populations willing-to-pay (WTP) for the repristination of the environment in this area. The residents survey is conducted in this research in order to establish a Tobit model to estimate their WTP. Results show that the residents WTP for repristination of the environment is positively related to the individuals attitude on environment, his education degree and family income. Also we found that the person will give a higher WTP if he is in the coal mining area. The results show that the total annual WTP in Shaanxi area is 276974800 to 578108400yuan,and the total WTP during repristination term is 5539495000 to 11562170000 yuan.Key words Shaanxi area environmental damage CVM Tobit model 陕北地区是我国罕见的能矿资源富集区和国家自“七五”以来重点建设的能源重化工基地，该地区煤炭保有储量1458.2亿吨，石油探明地质储量10.1亿吨，剩余可采储量1.37亿吨，同时在陕北中部5万平方公里的范围内，发现了丰富的天然气资源，是目前我国陆上最大的整装气田。二十年的能矿产资源开发和近年来建设速度不断加快、规模不断扩张，使得陕北地区生态环境问题越来越突出，有可能使不可逆转的资源枯竭和生态环境恶化提前出现。陕北地区能矿产资源开发利用供给各大城市以清洁燃料（石油、天然气）和能源（煤炭、电力），而能矿资源开发过程中的环境污染和生态破坏及其损失却长久的留给了陕北当地，产生了资源环境成本效益空间异置，区域内的外部成本和跨区域的外部成本将给当地和相关区域带来持续的复杂影响。陕北地区非再生能源资源的可持续开发和利用成为一个重要的研究课题，如何评估陕北地区非再生能源资源开发中的环境价值损失是首先要解决的问题，这将为该地区非再生能源资源开发的成本效益分析和制定科学的可持续的开发模式提供实证和理论依据。但是目前有关陕北地区非再生能源资源开发中的环境破坏价值损失研究并不多见（张志强等，2003），本文采用条件估值方法(Contingent valuation method，简称CVM)研究陕北地区居民对当地生态环境存在价值的支付意愿(Willingness to pay，简称WTP)，并据此推算陕北地区非再生能源资源开发的环境破坏损失价值。一、条件评估法概述条件价值评估法(CVM)作为一个非市场评价法被广泛应用于环境价值评估和环境成本效益分析 (Mitchell and Carson, 1989)，是在假想市场情况下，直接调查和询问人们对某一环境效益改善或资源保护或防止环境恶化措施的费的支付意愿(willingness to pay，WTP)、或者对环境或资源质量损失的接受赔偿意愿(willingness to accept，WTA)，以人们的WTP或WTA来估计环境效益改善或环境质量损失的经济价值。支付意愿（受偿意愿）在经济学意义上反映了被调查者的消费者剩余状况，是CVM研究中的重要指标。CVM方法可用于评估环境物品的利用价值和非利用价值，并被认为是可用于环境物品和服务的非使用价值评估的唯一方法(Walsh et al., 1984；Choe et al., 1996；Niklitschek and Leon, 1996；Desvousges et al., 1993)，是近10余年来国外生态与环境经济学中最重要的和应用最广泛的关于公共物品价值评估的方法。CVM评估法最先由Ciriacy-Wantrup (1947)提出，他认为防止土壤污染产生的“外部市场效益”本质上属于公共财，因此一个可能的评估这些效益的方法是通过问卷的方法得到每个人对于这些效益的意愿支付(Portney, 1994; Hanemann,1994)。而Davis (1963)是第一个在实践上应用这个方法的人，他首次采用条件估值方法研究了缅因州林地宿营、猎狩的娱乐价值。在60年代，当非市场价值特别是选择价值和存在价值被认为是环境价值的重要组成部分广泛出现在环境经济学文献中的时候，CV方法得到广泛的承认。1979年,美国当局就要求美国工程兵团和美国开垦局用条件估值方法评价所建项目的娱乐价值。两位诺贝尔经济学奖得主所领导的研究表明CVM足以为管理决策提供较好的起点。美国政府部门的推动对在美国环境物品经济价值评估中的广泛应用和方法发展起到了重要作用。20世纪80年代研究引入英国、挪威和瑞典，90年代引入法国和丹麦。欧洲联盟国家过去20余年的研究表明在帮助公共决策方面是一个很有潜力的技术。欧洲国家的环境价值评估研究虽然起步比美国晚许多年，但发展也十分引人注目。据统计，至1999年,欧洲国家应用各类环境价值评估技术开展的环境价值评估研究案例已达650多例（张志强等，2003），最近几年来，这种方法被普遍用于发展中国家评估个人对基础设施建设项目的偏好，例如饮水设施和卫生设施(Whittington,1998; Merrett, 2002)。国内因为没有完善的市场经济机制,运用CVM来研究生态系统的服务价值的例子较少。在研究方法发展的同时,研究范围也不断扩大，从开始的对环境物品或服务的休憩娱乐价值的研究,到目前广泛的应用于评估环境改善的效益和环境破坏的经济损失。近年来有关的应用研究主要是评估水质改善、湿地恢复、石油泄露、自然区域保护、健康风险减少等的价值。在发展中国家,主要用于评估基本的公共服务供应如水资源供应、废弃物处置、生态环境恢复等的价值。由于社会体制、生活习惯等多种因素的影响,在发展中国家应用的案例不多。于20世纪70年代末开始被引入我国，迄今国内采用评估环境资源的经济价值的研究只有个别案例（张志强等，2003），另外就是个别国外的科研人员采用对我国个别地区环境改善的经济价值评估研究。获得支付意愿的方法包括面对面调查、电话调查和邮寄信函等方式。面对面调查虽然费用最高，但其在说明假想市场、陈述要评价的物品和服务、回答被调查者的疑虑等方面具有明显优势，因而是最重要和最常用的调查方式。条件价值评估研究中用于导出最大支付意愿的引导技术或者问卷格式是研究中的重要手段。最初使用的技术是投标博弈(biding game)是一种连续型问卷格式。现已发展出多种问题格式用于引导被调查者的最大支付意愿，常用的手段包括重复投标博弈(iterative biding game)、开放式问题格式(open ended，)和支付卡格式(payment card，)、二分式选择(dichotomous choices，)问题格式和不协调性最小化(dissonance minimizing，DM)问题格式。美国国家海洋和大气管理局在()的高级委员会将二分式选择问题格式推荐为研究的优先问题格式。不同的前提假设和不同的引导技术可能会导致CVM结果的偏差，归纳起来,影响条件价值评估研究结果准确性的可能偏差主要有：假想偏差、支付方式偏差、投标起点偏差、策略性偏差、信息偏差、不反映偏差、肯定性回答偏差、抗议反映偏差、部分整体偏差、嵌入性偏差、问题顺序偏差、停留时间长度偏差、调查者偏差、调查方式偏差等等，这些偏差成为影响条件价值评估研究结果有效性的可能因素，但是根据国际上的研究经验,在调查问卷的设计和调查的实施过程中,可以采取相应的方法有效地减少和降低条件价值评估中的决大多数偏差的可能影响。近些年来,随着条件价值评估研究从直接调查回答者的最大的开放式问题格式向封闭式问题格式的转移,条件价值评估调查问卷设计和数据分析的统计方面成为研究的热点方面，常用的分析方法有参数估计与非参数估计法，线性回归方法，logit与probit估计方法，以及tobit估计方法等等。其中tobit方法是一种较为先进的研究方法，但是在国内还未有将tobit估计方法应用于CVM研究的实践，本文在这方面作了一些尝试。二、陕北地区非再生能源资源开发的环境破坏损失价值CVM调查及统计2.1 CVM调查问卷的设计选择支付卡的调查方式进行调查。问卷分为3部分：第1部分主要考察被调查者对当地生态环境问题的认识与态度；第2部分调查为了恢复陕北地区生态环境到20世纪80年代初的水平，被调查者的支付意愿；第3部分询问被调查者的基本信息如居住地，经济状况等。在设计好问卷后,我们在西安交通大学经济与金融学院进行了预调查，以便发现问卷设计中存在的问题和不足,并进行更正和补充。根据本次调查的目的，将调查的范围确定为陕北地区榆林和延安两市的非再生能源资源（煤炭、石油、天然气）开发地。2.2 确定CVM调查样本数量随机抽样调查具有一定的不确定性,在一定范围内增加样本的数量可以减小这种不确定性。但是增加实验的次数所获得的信息在满足一定样本数量的前提下呈边际递减趋势,这也会增加研究的成本。因此,理论上在条件估值中所需样本有一个最优数量。依据Scheaffer(1979)的抽样公式，其抽样样本总数为： 上式中n 为抽样样本大小，N 为抽样母体（人数），g 为抽样误差(取5)，方法以随机抽样方式。将整个陕北地区的非再生能源资源产地作为母体，共有人口503.311万人，利用随机抽样法抽取样本，总共至少需要有效样本402个。2.3陕北地区居民对生态环境恢复的支付意愿的调查问卷调查小组成员包括1名教授，1名副教授，1名博士后研究员，3名博士研究生 他们是：李国平，王育宝，赵敏华，刘治国，张云，史耀波。，历时10天，在陕北地区（榆林、延安）共发放650份问卷。本次调查的问卷回收率100%,有效问卷数为602份,问卷有效率92.6%。本次调查采用随机抽样的方式，我们汇总陕北地区非再生能源资源产地的全部行政村资料，从中随机抽取30个行政村，通过加权计算出在该村的调查人数进行随机抽样调查。其中属于石油天然气产地的主要包括延安市川口镇刘渠村、延安青化砭镇王庄村、靖边县城关镇新庄村等19个行政村，属于煤炭产地的主要包括神木县大柳塔镇后柳塔村、牛家梁镇赵家河畔等11个行政村。其中被调查者对当地环境问题的认识与态度如图1、图2所示，被调查者的基本信息分布如表1所示。图1 被调查者对当地生态环境问题的认识 图2 被调查者对当地生态环境问题的态度表1 被调查者基本信息统计类别内容/百分比性别男/63.79%，女36.21%职业农民/62.42%，工人/7.45%，商人/5.79%，军人/0.17%，教师/3.97%国家公务人员/3.31%，服务业/1.99%，学生/8.94%，无业/4.30%退休/0.66%，其他0.99%教育程度未上学/30.85%，小学/16.09%，初中/27.86%，高中/16.58%，大学/8.13%硕士及以上/0.50%年龄15-25/20.9%，26-35/18.6%,35-45/21.1%,45-55/22.1%55以上/16.1%居住地区石油天然气产地/62.29%，煤炭产地/37.71%2.4陕北地区居民对恢复生态环境的支付意愿的分析本次调查所采用的投标卡法能根据被调查者愿意支付的最大金钱数额确定陕北地区居民支付意愿的具体情况,通过两种方式询问被调查者的支付意愿：直接询问被调查者对恢复生态愿意每年最多愿意支付多少人民币；询问如果恢复生态的金额被包括在水费中，被调查者对于水价上涨的最高支付意愿，同时询问其家庭的用水量，通过计算得到其每年的支付意愿。根据调查结果绘制出被调查者在各个投标点上投标人数频率分布图(图3，图3（A）为直接询问得到的支付意愿，图3（B）为通过水价计算得到的支付意愿)。图3反映了被调查者对陕北地区恢复生态环境的支付意愿，从图中可以看出有相当一部分人选择了“0”支付，对此还应当进一步分析，因为这当中有的属于真实支付意愿（如因为家庭经济困难而无力支付）；有的属于抗议性支付，即受访者基于种种原因（如认为环境保护是政府的事情，与自己无关）有支付能力而不愿意支付，在计算陕北地区居民的平均WTP时，抗议性支付不应包括在内。从图中还可以发现意愿支付的金额越高意愿支付的人越少，这也正符合CVM“模拟假设市场”的初衷，即“环境商品的价格越高则购买数量越少”在环境商品这个虚拟市场中模拟了人们的真实购买行为。但是我们发现通过水价计算得到的WTP具有更好的性质：抗议性支付（WTP=0）更少；没有出现欺骗性回答（WTP收入）的情况；数据值更为集中（直接询问所得的WTP为025000元，通过水价计算得出的WTP为01920元）；异常值较少。这可能与被调查者对环境产品的熟悉程度环境意识、收入状况、以及有无策略性支付等有关系，我们认为利用水价计算得到的WTP更能代表被调查者的真实支付意愿，因此后文的计算中所用WTP数据均为利用水价计算得出的支付意愿。 （A） (B)图3 陕北地区居民对恢复生态环境的支付意愿三、陕北地区非再生能源资源开发的环境破坏损失价值Tobit模型分析1、模型设置说明在本问卷调查中，陕北地区居民的支付意愿为负值（即WTP，拒绝H0，即在5%的显著性水平下，并非所有的变量参数都等于0。表3 陕北地区居民对于环境恢复的支付意愿Tobit模型分析结果变量名称 自由度 估计系数 标准差 卡方值 P值Intercept 1 -85.5299 66.0934 1.67 0.1956ATU1 1 117.2618 59.2730 3.91 0.0479ATU2 1 156.9170 59.1370 7.04 0.0080ATU3 1 102.8569 61.6370 2.78 0.0952ATU4 1 121.9662 71.6180 2.90 0.0886MALE 1 -1.9779 17.0611 0.01 0.9077EDU1 1 -52.1612 24.4193 4.56 0.0327EDU2 1 -31.8502 28.4466 1.25 0.2629EDU3 1 -50.1913 24.1451 4.32 0.0376EDU4 1 -27.7642 30.8115 0.81 0.3675INCOME 1 0.0015 0.0005 9.59 0.0020FAMILY 1 10.7937 4.4061 6.00 0.0143OIL 1 -35.5657 17.6649 4.05 0.0441 =164.7034Log Likelihood value= 2468.894388Restricted (Slopes = 0) Log-Likelihood Value = 2491.050068为了对各个变量进行解释说明，我们需要利用公式（4）计算出各个变量的边际贡献率，如表4：表4 陕北地区居民对环境恢复支付意愿Tobit模型之各自变量边际贡献变量名称 单位 估计系数 调整后的边际贡献值 常数项(Intercept) - -85.5299 -84.674601态度(ATU1) - 117.2618 116.089182态度(ATU2) - 156.9170 155.347830态度(ATU3) - 102.8569 101.828331态度(ATU4) - 121.9662 120.746538性别(MALE) - -1.9779 -1.958121教育程度(EDU1) - -52.1612 -51.639588教育程度(EDU2) - -31.8502 -31.531698教育程度(EDU3) - -50.1913 -49.689387教育程度(EDU4) - -27.7642 -27.486558收入(INCOME) 元 0.0015 0.001485家庭人口(FAMILY) 人 10.7937 10.685763家庭所在地(OIL) - -35.5657 -35.210043对表4的结果说明如下：（1）被调查者的态度对于其支付意愿具有非常重要和非常明显的影响。这里我们计算了4个虚拟变量分别代表其对环境治理的态度为“非常急迫”、“急迫”、“尚可”、“不是特别急迫”，其对照变量为“不必改善”。我们发现在其他情况相同的条件下，认为环境治理“非常急迫”“急迫”、“尚可”、“不是特别急迫”的人比认为不需要进行环境治理的人平均支付意愿分别要多116.09元、155.35元、101.83元、120.75元，并且分别在5%、1%、10%、10%显著性水平下通过卡方检验，说明被调查者的态度对于其WTP具有非常显著的影响。从理论上来讲，认为环境治理“非常急迫”的人应该比认为“急迫”的人支付意愿更强烈，但是表4的结果与理论预期并不完全一致，这可能是因为在被调查者中回答“非常急迫”和“急迫”的人占绝大多数，其中回答“急迫”的人最多，而其他的回答非常少，造成了估计结果一定程度的偏误。（2）被调查的性别对于其支付意愿并没有显著影响。从表4来看，似乎平均来讲男性受访者的支付意愿要比女性低2元左右，但是该变量并没有通过卡方检验，很可能该变量系数为0。（3）教育程度对于受访者的支付意愿具有一定影响。根据受访者的教育程度分为“未上学”、“小学”、“初中”、“高中”、“大学及以上”5种情况，在5%的显著性水平下，我们发现“未上学”和“初中”文化程度被调查者的平均支付意愿要比“高中”程度的受访者少51.64元和49.69元，但是还没有足够的证据能够证明“小学”、“大学及以上”文化程度的受访者跟“高中”文化程度受访者的WTP存在显著差别。（4）家庭收入对于受访者的支付意愿具有非常明显和非常重要的效果。平均来讲，家庭收入每提高1000元，受访者的支付意愿增加1.49元，并且该变量通过了1%显著性水平下的卡方检验。（5）家庭所在地对于受访者的支付意愿具有非常显著和非常重要的影响。在其他情况相同的条件下，家庭所在地位于油气产地的受访者比煤炭产地的受访者的平均支付意愿要少35.21元，并且该变量通过了5%显著性水平下的卡方检验，这说明煤炭产地的受访者对于环境治理具有更强烈的支付意愿，也证明了煤炭开采对环境造成的破坏要大于油气的开发。三、陕北地区非再生能源资源开发的环境破坏损失价值估算为了精确得到陕北地区非再生能源资源开发造成的环境破坏损失，我们在进行人口统计时将没有进行非再生能源资源开发的县区排除在外；如果一个地区既有石油产出又有煤炭产出，则将其归类到煤炭产出地进行汇总。根据陕西省2003年统计资料，陕北地区石油天然气产地2003年总人口为238.1万人， 煤炭产地2003年总人口为260.95万人，按照陕西省人口自然增长率4.26计算，则2005年陕北地区石油天然气产地总人口为240.133万人，煤炭产地2003年总人口为263.178万人。根据第(3)式建立的Tobit支付意愿价值模型，进行模拟第i个受访者支付意愿的期望值为E（yi），则可得油气产地平均每人每年意愿支付价格为96.45元，煤炭产地平均每人每年意愿支付价格为131.66元，据此计算陕北地区非再生能源资源开发造成的环境破坏价值为：煤炭产地：131.66*263.178=34650.02万元油气产地：96.45*240.133=23160.82万元环境破坏总价值损失为：57810.84万元。目前几乎所有的文献都是利用上式进行模拟并求得环境破坏的总价值损失，但是为了更好的“模拟”受访者的市场行为，我们分别求得受访者的意愿支付期望值的第一个和第二个四分位数分别为77.21元和91.65元，则如果我们将环境产品的价格定在第一个四分位数的时候，会有75%的消费者在这个价格下购买环境产品，如果环境产品的价格等与中位数（第二个四分位数）的时候，会有50%的消费者接受这个价格，据此计算陕北地区非再生能源资源开发造成的环境破坏价值为：第一四分位数计算法：油气产地：77.21*240.133*75%=13905.50万元煤炭产地：（77.21+35.21）*263.178*75%=22189.85万元环境破坏总价值损失为：36095.35万元。第二四分位数计算法：油气产地：91.65*240.133*50%=11004.09万元煤炭产地：（91.65+35.21）*263.178*50%=16693.38万元环境破坏总价值损失为：27697.48万元。由此可见陕北地区每年因为非再生能源资源开发造成的环境破坏价值在27697.48万元至57810.84万元之间。如果以生态恢复周期为20年计算，则从另一个角度说明陕北地区非再生能源资源开发造成的环境破坏价值在553949.5万元至1156217万元之间。四、主要结论1、用CVM调查陕北地区居民对非再生能源资源开发造成生态环境破坏恢复的支付意愿尚属首次，这在国内对能矿产开发造成环境破坏的研究也是一种尝试。总的来看，陕北地区的非再生能源资源开发给当地居民造成了严重影响，而陕北地区的居民也是非常关注当地的生态环境状况的。从其支付意愿的调查结果来看，每位居民对陕北地区生态环境恢复的年支付意愿范围在77.21131.66元之间，煤炭产地的居民平均支付意愿要大于油气产地的居民，整个陕北地区居民年支付意愿在27697.4857810.84万元之间，在恢复期间总的支付意愿为553949.5万元至1156217万元，煤炭、石油、天然气的开发对于陕北地区的经济发展起到了积极的作用，但是伴随着非再生能源资源开发，巨大的生态环境破坏也长久的甚至永远的留在了当地，严重影响了当地居民的生活福利水平。2、根据调查结果，文章用统计方法分析了可能影响人们支付意愿的社会经济因素，结果显示，愿付值与被调查者的性别关系不大，与被调查者对环境问题的态度，受教育程度和家庭收入情况以及家庭所在地等受教育程度关系最为密切，愿付值随年收入的增加而增加，随受教育程度的提高而增加。由此得出的结论是，发展经济，提高居民的收入水平，以及加强教育，提高居民的环境意识都是提高居民为改善环境质量而愿意支付值的有效途径。3、但是在本次研究中也发现了一些问题：对CVM的深入理解和因地制宜的设计调查问卷形式是用CVM科学估计生态环境非经济使用价值的关键步骤，这也是我们以后需要加强研究的切入点。本次研究中就发现从询问居民熟悉的水价入手比直接询问居民的支付意愿效果要好很多。由于对环境问题认识不够、支付能力有限、对CVM调查手段不适应等因素使得居民对环境恢复的支付意愿普遍偏低，这就造成了最终估计结果也很可能低估了陕北地区非再生能源资源开发中的环境损失；同时陕北地区生态环境的恶化不仅对陕北当地居民的生产和生活有影响，而且对整个西北地区和全国也有一定程度的影响，因此，居住在陕北地区以外的受陕北地区生态环境恶化影响的居民也有可能具有一定的支付意愿，这使得所估计的对陕北地区生态环境恢复的支付意愿有偏小的可能。4、这次研究工作为以后深入研究陕北地区乃至整个西北地区生态环境恢复问题奠定了一定基础。通过本次利用条件估值方法评估陕北地区非再生能源资源开发造成环境破坏的总经济价值，认为随着我国市场经济体制的逐步完善，人们对市场决定价格行为的熟悉，在我国利用条件估值方法评估环境物品和服务的价值是完全可能的，而且其估计结果也会越来越准确，因此，条件估值方法在我国有推广的前景。通过本次研究，认为需要在我国尽快开展条件估值方法有效性的研究，主要包括：一是将条件估值方法的分析结果同其它方法(如旅行成本法等)的结果进行对照分析研究；二是开展条件估值方法中不同的调查方式(如开放式、投标卡式、两分式等)对调查结果的影响研究。同时，在调查中发现有很多被调查者对问题的回答有些模棱两可，因此，还需要对条件估值方法中的不确定性进行研究，考虑不确定性因素对条件估值结果的影响。 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