基于环境库兹涅茨曲线的中国需求结构与环境污染关系研究

基于环境库兹涅茨曲线的中国需求结构与环境污染关系研究

一、从需求视角的研究与环境的关系来看,质量差异较改革开放以来，中国经济快速发展，2010年超越日本成为世界第二大经济中心。年鉴国内生产总值为200和30年，保持了两位数的增长率。但是经济的发展离不开对自然资源的开采与利用,中国粗放型经济增长模式带来了十分严重的环境问题。在2012年度全球环境绩效指数(EPI)排名中,中国仅为116位,虽然排名近几年有所上升,但我国面临的环境问题仍然十分严峻。影响环境的因素是多种多样的,目前,国内外学者主要从经济增长、产业结构、外商投资、技术进步等经济生产与供给方面研究较多,从需求结构研究较少。实际上,经济的生产与供给主要是由需求决定的。党的十八大指出要大力推进生态文明建设,关键是从源头上改变产业结构、生产方式、生活方式。十八大进一步指出促进经济增长必须要加快转变经济发展方式的转变,推动经济结构战略性调整,必须以改善需求结构、优化产业结构为加快转变经济发展方式的主攻方向。因此,从需求视角研究与环境的关系更为根本,需求结构深入地影响着环境的质量。那么需求结构如何影响环境质量的,不同的需求结构对环境有何不同影响,怎样的需求结构才是最有利于我国环境质量?二、环境ekc与环境库兹涅兹曲线在研究环境问题方面,Grossman和Krueger于1991年做出了突出的学术贡献。通过研究42个国家空气质量与经济增长之间的关系,Grossman和Krueger发现二氧化硫和烟、粉尘在低收入水平的国家,空气质量随着单位GDP的增长而降低,在高收入水平的国家,空气质量随着单位GDP的增长而加强,并由此总结出经济增长与环境质量之间的倒U型关系,这种关系也被称为环境库兹涅兹曲线(theEnvironmentKuznetsCurve,简称EKC)。在EKC提出后,众多国内外学者都对环境质量与经济增长之间的关系进行了检验,主要是检验库兹涅兹曲线U型以及倒U型关系是否成立,以及成立的条件等。DasguptaS等(2002)发现由于经济自由化、清洁技术以及新的污染监管方法,环境EKC曲线在发展中国家呈现出扁平状态但符合倒U型关系。ShafikN等(1992)研究结果也支持环境库兹涅兹曲线倒U型的存在。但也有许多实证研究,经典的环境库兹涅兹曲线并非十分稳定的存在,如SternDI(1996)发现通过有效的边界分解模型可以区分出真正的经济发展与环境之间的关系,然而这有可能导致经典的环境EKC的消亡。此外还有众多国外学者如LopezR(1994)、CopelandBR(2003)、DindaS(2004)、CoondooD(2002)等人也在环境库兹涅兹这方面有所研究。国内学者方面,包群、彭水军(2006)运用1996-2000年中国30个省市面板数据,构建出产出方程与污染方程,验证了环境与经济之间的双向关系,并提出了同时提高治污能力与促进经济持续增长的政策建议;马树才、李国柱(2006)直接验证了环境污染与经济增长之间存在着倒U型关系;张成、朱乾龙、于同申(2011)在质疑环境库兹涅兹模型“同质”假设的基础上,研究出了不同环境污染物与经济增长之间的关系有多种表现形式,不同组别的当前经济水平会给不同污染物带来不同的内生性影响;贺彩霞、冉茂盛(2006)通过分析我国中东西地区环境污染变量与人均收入之间的关系,采用单位根检验、协整检验以及Granger因果检验分析出经济增长与环境污染之间的双向关系,并且经济增长与环境之间的关系存在着显著的区域差异。然而国内外学者分析环境问题都仅仅是基于环境库兹涅兹曲线研究经济增长与环境之间的关系,但是在需求结构与环境污染关系上的相关研究却十分贫乏,仅有少量学者研究了经济结构与环境污染之间的关系。如国外学者DeBruynSM(1998)等通过研究四个国家三种不同污染物与经济发展之间的关系时发现,经济结构的改变以及技术水平的改变与环境污染物之间有很大的关系,国内学者牛海鹏(2006)直接论述了基于经济结构调整所体现出的经济发展与污染物排放的倒U型曲线。本文主要拟对需求结构对环境污染的影响进行实证研究,试图为新时期优化我国需求结构、改善环境质量提供有价值的参考。三、关于环境的研究现有文献对需求结构与环境的研究相对匮乏,其模型指标的构建更是少之又少。但关于经济增长与环境的相关研究已相当成熟。而在此类文章中大多数都是借鉴环境库兹涅兹曲线(EKC)基于面板数据分析的计量模型,将代表经济增长的指标作为自变量去研究其对环境的影响。文章借鉴此类论文的计量模型,将代表需求结构的指标作为自变量研究需求结构与环境之间的关系。(一)模型建设1.环境综合数值c:c确定了环不同的需求结构可能会对环境有不同的影响。本文研究需求结构与环境污染之间的实证方程如下:上式中,Eit为第i个省第t年不同污染物数值以及环境污染综合数值;C为截距项,表示不随个体变化的固定数值;CRit表示i个省第t年消费需求占总需求的比重;IRit表示i个省第t年投资需求占总需求的比重;Yit表示第i个省第t年实际人均GDP数值;Xit表示影响环境的其他核心指标;εit为误差项。为保证需求结构能够最大程度解释环境污染,将上式分解成四个模型。α2=0,β2=0时为模型1-1;β2=0时为模型1-2;α2=0时为模型1-3;原模型定义为模型1-4。2.evit、dsity、hit的模型构建需求结构主要包括消费需求、投资需求、净出口需求。在分析总体需求结构对环境的影响后,有必要对单个需求结构进行实证研究。借鉴模型(1),我们有如下方程:式(2)中EVit表示第i个省第t年环境污染综合数值;θ为不随个体变化的固定数值;y=1时DSity表示第i个省第t年消费需求占总需求的比重CRit,y=2时DSity表示第i个省第t年投资需求占总需求的比重IRit,y=3时DSity表示第i个省第t年净出口需求占总需求的比重投资需求占总需求的比重NERit;Xit表示影响环境污染数值的其他核心指标;μit为误差项。当不含立方项时定义为模型2-1,包含立方项时定义为模型2-2。当φi符号取值不同时,需求结构对环境污染的影响曲线也有所不同,具体可以表示为:(二)体系训练1.生活污染指标本文环境污染物的选取主要来源于两方面:工业污染物、生活污染物;其中工业污染物选取了四类比较具有代表性的污染指标,生活污染方面选取了三类污染物。这些污染物总体可分为:液体污染物、气体污染物以及固体污染物。主要包括工业废水(IW)、工业固体废弃物(IS)、工业二氧化硫(ISO)、工业烟粉尘(ID)、生活污水(LW)、生活垃圾(LG)、生活二氧化硫(LSO)。2.均gdp的含量相对于国内生产总值(GDP)来说,人均国内生产总值更能反映一国经济质量。因此用人均GDP增长水平来衡量经济发展水平更具说服力与实践性。为了消除通货膨胀的影响,本文人均GDP均通过价格指数进行平减处理(以2001年价格指数为基期)。3.环境质量与经济增长的关系人口的增加会造成一系列的环境问题,主要表现为对自然资源的过度开采、水资源的污染、土地沙漠化、生活垃圾排放等。本文采用单位面积上人口数即人口密度来研究人口的增长对环境污染的影响。(2)外商直接投资(FDI)现有文献研究表明外商投资会影响环境质量的变化。其中比较具有代表性的是“污染天堂假说”,即由于发展中国家为了自身经济的发展,对于跨国公司的管制会降低,其中就包括在污染排放标准上的管制。而在发达国家,由于国家对于污染较严重的企业管制比较严重,尤其是在税费方面,因此导致污染型企业纷纷向发展中国家转移。此外也有国内学者如杨万平、袁晓玲研究表明引进外资会使本国的环境质量有所提高。因此FDI可作为影响环境的一个因素进行分析。(3)产业结构(IND)产业结构与环境质量息息相关。一国在发展的不同阶段产业结构会不同,从而导致环境质量也不同。通常表现为在一国发展初期主要以农业为主导,此时环境质量会相应地较好;当国家发展到一定阶段重工业开始发展起来,资源得到极大的利用,环境得到破坏;当国家继续发展时,重工业为主的产业结构模型开始向以服务业为主导产业的产业结构转变,这时个人、国家环保意识得到加强,工业污染排放减少,环境又得到改善。本文采用第二产业占GDP比重来衡量产业结构。上述数据均来自于2002-2013年《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》。四、需求结构与环境质量的研究(一)污染空间分布为了能更客观地从整体上研究需求结构与环境污染之间的关系,本文在研究单个污染物与需求结构之前,采用了主成分分析方法来测算出我国31个省份2001年至2012年环境污染综合值。主成分分析方法主要是利用降维的思想,将多指标转化为少数的综合指标。其主要步骤如下:将得到的环境污染综合值通过EXCEL分析,可得到全国各省市环境污染时间变化折线图(见图1),利用GeoDa软件分析,可画出各年全国环境污染空间截面图(见图2)。由于篇幅有限,本文只突出分析2001年、2006年以及2012年的环境污染情况。从图1可以看出我国在2001年至2012年期间,环境污染范围有明显扩散趋势,环境污染程度有明显加深的趋势。而从图2中可以看出在2001年、2006年以及2012年全国各地区污染相对程度也有所不同。2001年,相对于其他地区而言,北方京津冀地区、黑龙江以及东部广东、福建、江西等地环境质量最差,环境污染程度相对最高。内蒙古、湖北、河南等地污染相对较严重,中部地区湖南、贵州等地污染相对较轻,西部地区污染程度相对最小;2006年,污染十分严重地区在全国看来已由京津冀地区扩散到内蒙古河南等地。东部沿海的污染相对程度较全国来看有减轻的趋势,而中西部地区污染范围较全国来看有所扩大,四川等地污染程度加重。2012年,北方污染仍然十分严重,而东部由于发展方式的转变,尤其是广东实行“绿色广东”战略,一些重工业产业向中西部转移,东部环境较于全国明显好转。中部地区如湖南、湖北等地污染相对加重。西部地区整体变化不大,但也有污染程度相对加重的趋势,其中四川、云南地区由于经济过度开发,外加地质灾害频发,尤其是云南省大规模填湖造田以及煤烟型企业排放量加剧,导致环境污染情况近几年十分严重。青海地区由于过度开采资源,以及过度放牧导致在这十几年间环境也受到了极度污染。(二)回归分析结果需求结构直接对我国经济的生产和供给产生影响,也同时影响着我国产业结构,进而影响着环境质量。鉴于以往文献并没有研究需求结构变动会对环境质量造成怎样的影响,但从统计数据上进行分析,可以得到相关的结论。统计数据显示,当需求结构中投资水平以及消费水平提高时会伴随着工业污染物、生活污染物的排放量减少。但这种影响并非是线性的影响,当投资需求以及消费需求在总需求所占比例达到某种程度时,反而污染的排放量增加了。同时需求结构中投资水平、消费水平的变动对环境的影响程度也有所不同。本文是基于中国2001-2012年31个省份的面板数据进行研究,通过式(1)进行回归检测。为了避免面板数据在时间维上由于非平稳性而产生的虚假回归,文章首先进行并通过了单位根以及协整检验。此外,由于各个省份之间数据具有较大的差异性,本文采用了变截距模型。同时,对面板数据回归结果进行Hausman检验从而更好的选择是用固定效应模型以及随机效应模型。在具体回归方程选取时,选取最优的模型进行回归分析,回归结果见表1、表2。表1是四类工业污染物与需求结构的关系的实证检验结果。从表中可看出2001年至2012年间工业污染物与需求结构之间并非简单的线性关系,消费与投资对不同的环境污染物的影响程度有所不同。具体表现为对工业废水以及工业烟、粉尘的影响上,消费、投资以及人均GDP呈现出负相关性,当消费、投资以及人均GDP提高时,会减小工业废水以及工业烟、粉的污染程度,消费水平的提高比投资水平的提高对环境友好的作用更明显。在工业二氧化硫的影响上,消费对工业二氧化硫的影响体现出正U型关系,投资、人均GDP呈现负相关关系。当最终消费占总需求比重低于65%时,消费对工业二氧化硫呈现出负相关性,当最终消费占总需求比重超过65%时,随着消费水平的提高工业二氧化硫的排放也会增长。而在消费水平低于58%时,提高投资占总需求水平比提高消费占总需求水平对工业二氧化硫的友好作用更显著。当消费水平超过58%时,提高消费占总需求水平比提高投资占总需求水平的友好作用更显著。在工业固体废气物影响上,消费水平、人均GDP与工业固体废弃物呈现出负相关关系,而投资水平与其却体现出倒U型关系。当投资水平占总需求水平小于56%时,工业固体废弃物的排放随着投资水平的提高而增加,当投资水平占总需求水平大于56%时,工业固体废弃物的排放随着投资水平的提高而降低。在工业固体废弃物的影响上,提高消费占总需求水平带给环境的友好程度上要大于提高投资占总需求水平带给环境的友好程度。表2是生活污染物以及环境污染综合值与需求关系的影响。从表中可看出2001年至2012年间生活各污染物以及环境污染综合值与经济之间也并非简单的线性关系。消费水平与生活垃圾、生活污水之间呈现出倒U型关系,而与生活二氧化硫之间呈现出正相关关系,与环境整体污染水平之间呈现出正U型关系;投资水平与生活垃圾以及环境整体污染水平之间呈现负相关关系,与生活二氧化硫之间呈现出倒U型关系,而与生活污水之间呈现出正U型关系;人均GDP与生活垃圾以及生活污水之间呈现出正相关关系,而与生活二氧化硫以及环境整体污染水平之间呈现出负相关关系。具体在生活垃圾中,当消费占总需求水平小于59.7%时,环境污染随着比重的提高而加重,当超过这一值时,环境污染随着比重的提高而降低。在生活二氧化硫中,投资的倒U型拐点为60%。在生活污水上,消费水平的倒U型拐点为54.9%,投资水平的U型拐点为78%。对于整体的环境综合值我们发现,当消费占总需求水平的比重小于62%时,提高消费在总需求水平中的比重比提高投资在总需求水平对环境的改善程度上更好。五、需求结构的变化需求结构包括消费需求、投资需求以及净出口需求。需求结构的变化在短时间内会使得环境污染更加严重也可能会改善环境。而消费、投资、净出口的变化都会引起需求结构的变化,从而进一步引起环境的变化。从统计数据上看,消费需求占总需求水平的比重提高时,在某一范围内会伴随着环境污染物排放量的减少,而投资需求占总需求水平的比重提高时,在某一范围内却伴随着环境污染物排放量的增加。表3是研究单独的消费需求、投资需求以及净出口与环境整体污染水平关系的实证结果。(一)消费需求达到最优均衡点从表3可以看出消费需求与环境污染之间并不符合环境EKC认定的倒U型结构,而是表现出U型结构,其拐点为65.34%。即当消费占总需求不超过65.34%时,环境污染减少,环境得到改善。当消费占总需求逐步达到65.34%时,环境质量是最好的。当消费占总需求超过65.34%时环境质量又随着这一比率的上升而恶化。而这一研究和国内其他学者单纯研究需求结构与经济发展得到结论是不谋而合的,如乔为国、潘必胜(2005)认为,在我国所有体制下,消费占总需求水平不应该低于67.6%;贺铿(2006)认为我国最适消费占总需求水平应控制在60%-65%之间。之所以会在消费需求占比65%左右时达到最优的环境效应,应该是在这个消费结构的经济发展阶段中,经济发展方式已经跨越了粗放式经济增长阶段,且处于消费、投资、出口拉动经济增长的边际效应的最优均衡点上,对经济发展是最优的,资源得到最有效的利用,也就是单位资源消耗产生了最大的经济产出,因而对生态环境的压力会是最小的。而当消费需求超过一定的度进一步增长时,会使得消费、投资、出口三者的边际拉动效应产生不均衡和低效率,从而加大对环境的负面影响。一方面过度消费会造成消费品的浪费或低效使用,从而造成生产消费品资源的低效利用和过度开发,生活的污染物也会急剧增加,污染的边际影响快速扩大,这必将危害生态环境的平衡;另一方面投资需求的过度减少,会造成创新投资的不足,影响技术进步,从而降低生产效率,加大资源消耗,对生态环境产生负面影响。因此,消费需求应该扩大但应有一个合理的比例,达到这一定比例时,经济结构最为合理,产业结构达到最优,环境污染程度相对最轻。消费占总需求水平与环境污染之间的图形见图3(左图)所示。其中横轴代表消费需求占总需求的比例,纵轴代表环境污染综合值。为了更进一步研究消费需求与环境污染之间的关系,表4分别研究了城镇居民消费水平、农村居民消费水平以及政府消费水平与环境污染水平之间的关系,发现城镇居民消费、农村居民消费水平以及政府消费水平的提高有利于改善环境污染水平。在环境污染改善程度上,城镇居民消费水平的提高对环境的改善程度要大于农村居民消费水平的提高对环境的改善程度。而政府消费水平的提高对环境的改善程度大于居民消费水平的提高对环境的改善程度,这表明,这几年政府在环境这方面的消费支出对环境的改善有明显的作用。(二)投资需求占比从回归结果可以看出投资与环境污染之间符合倒U型结构,即环境质量先是随着投资占总需求水平的增长而下降,当投资占总需求水平超过某一特定值时,继续增加投资会使得环境质量变好,其拐点为57.9%。具体投资率与环境污染之间的关系见图3(中图)所示。其中横轴代表投资需求占总需求的比例,纵轴代表环境污染综合值。目前中国投资占总需求水平从2001年的36.5%上升到2012年的47.8%,最高投资占比为2011年的48.3%。世界上平均投资率为23%左右,从本文模型来看,在这水平下的投资水平对环境的友好程度无疑显得更加合理。(三)n型结构模型在研究净出口与环境污染之间的关系时,并没有像消费、投资与环境污染之间表现出来的U型或者倒U型结构,而是呈现出了N型结构。具体净出口率与环境污染之间的关系见图3(右图)所示。在图中,横轴正方向表示出口大于进口,表现出贸易顺差,横轴反方向表示出口大于进口,表现出贸易逆差。纵轴表示环境污染综合数值。图3表明,在贸易逆差的时候我国环境质量较差,贸易顺差时,环境质量较好,并且随着贸易顺差的逐渐扩大,环境质量也会越来越好。六、结论和政策建议(一)职业投资需求结构的污染效应分析本文利用2001年至2012年中国31个省市的面板数据,借鉴环境EKC模型研究了需求结构与环境污染之间的关系,并进一步得到消费需求、投资需求以及净出口需求与环境之间的实证关系。较之已有文献,本文在选取环境污染物时加入了生活污染物,并得到更加客观、全面的环境污染综合值,具体得到以下结论。第一,在环境污染方面,我国在2001年至2012年期间环境污染水平有明显扩散趋势,污染程度加重。北方污染严重,尤以京津冀地区污染为重;东部沿海地带由于重工业产业转移中部,环境这几年有所改善;中部地区由于工业化水平逐步提升,重工业产业增加,环境污染加重;西部地区环境整体水平较好,未受到严重污染,但也有污染加重的趋势。在需求结构与环境污染实证上,需求结构与工业污染物以及生活污染物之间并非是简单的线性关系。在一定范围内单纯的消费需求提高会使得环境整体质量变好,而单纯的投资需求增加会使得环境整体质量变差,而对于具体的某类环境污染物来说消费需求的提高以及投资需求的提高与其对整体环境质量的效果上表现不同。大体表现为消费需求以及投资需求的增长对工业类污染物的排放有明显的减缓作用却使得生活污染物的排放量增加。具体可以观测到在工业废水、工业烟粉尘、工业二氧化硫以及工业固体废弃物此类污染物上,当消费、投资需求以及人均GDP的增长会使得这些污染物的排放量减少。而在生活污染物如生活垃圾以及生活二氧化硫上,消费、投资需求的增长会使得此类污染物的排放量增加。在生活污水方面消费需求的提高会使其排放量增加而投资需求的提高效果相反。此外我国第二产业对环境的影响为负,第二产业所占比重的提高会使得环境污染水平上升;外商直接投资(FDI)对不同环境环境污染物的影响有所不同,但在总体环境影响水平上,外商直接投资会加剧我国环境污染。人口密度对工业污染物的影响并不显著,然而在生活污染物上却十分明显,综合来看,人口密度的上升会提高我国环境污染水平。第二,进一步分析需求结构中消费需求、投资