中國城市經濟增長與環境質量變化關系的實證研究

摘要：隨著經濟的迅速發展，城市環境問題已成為諸多學者的研究熱點。為此，建立經濟增長與環境質量變化的二次函數模型；選擇關鍵環境要素指標，對中國39個城市的經濟增長與環境質量變化關系進行了實證檢驗。實證結果發現：除氮氧化物濃度外，其余污染物與收入確實存在倒“U”型曲線現象，說明在未來可預測的年份里，隨著中國城市經濟增長，氮氧化物將成為城市污染最嚴重的問題；除氮氧化物濃度外，中國城市其余污染物的倒“U”曲線轉折點具有自己的特點。因此，因地制宜地制定城市環境保護政策是慰平中國城市環境茲涅茨曲線的有效辦法。

關鍵詞:城市經濟增長；環境質量；環境庫茲涅茨曲線；二次函數模型

中圖分類號：F290 文獻標識碼：A

文章編號：1001-148X（2007）10-0024-04

The Positive Study on the Relationship Between Chinese City Economic

Growth and Environmental Quality

LIU Yao-bin

（School of Economics and Management， Nanchang University， Nanchang 330047，China)

Abstract:The quadratic function models between city economic growth and environmental quality clarifies the relationship between the economic growth of 39 cities and their environmental quality. The results show there is an inverse“U”-shaped curve between other pollutions and income except the concentration of NO_x， which reveals the pollution of NO_x will be more serious with the economic growth of Chinese cities. Thanks to the characteristics among the turning points of the inverse “U”-shaped curves for the different pollution cases except the concentration of NO_x， it is an available approach for the government to make different policies according to the different Environmental Kuzents Curves.

Key words: city economic growth;environmental quality;environmental Kuzents curves;quadratic function models

一、問題提出

當今世界經濟迅速發展，人類賴以生存的自然環境受到不同程度的破壞，如何處理經濟發展與環境保護的關系，已成為世界面臨的重大問題和各國學者的研究熱點。中國作為一個發展中大國，中國的環境問題，特別是城市環境問題已經引起多方人士的高度重視。2004年中國SO₂年排放居世界第一，中國的上海、北京和天津的總懸浮顆粒物、SO₂和NO_x濃度不僅高于世界衛生組織關于大氣質量的年平均指導值，而且位于世界大城市大氣污染前列（世界銀行，2004）。與此同時，中國經濟增長速度近10多年一直來位于世界前列。因此研究中國經濟增長，特別是城市經濟增長與環境質量之間關系問題不僅是中國實現可持續發展的關鍵問題，也是世界可持續發展的重要研究課題，所以研究目前中國城市經濟增長與環境質量的關系尤顯重要。

目前在學術界對經濟增長與環境質量變化的關系持有兩種完全對立的觀點：一種認為正是由于經濟的增長導致資源的耗絕，導致了環境的破壞與惡化。這一種觀點在1972年歐洲羅馬俱樂部發表的《增長的極限》表現得最為鮮明，該報告認為，如果人類不采取措施控制人口增長，不改變經濟增長方式，人類勢必走向崩潰的末日^[1]。另一種觀點認為經濟是雙刃劍：一方面由于不適度的生產與生活方式導致了環境惡化；另一方面，環境的保護與改善還必須以經濟的發展來推動，最著名的是美國著名的經濟學家格魯斯曼（Grossman）和克魯格（Krueger）于1992年在一次經濟學年會上提出“倒U型”假設（Environmental Kuzents Curve，即EKC），他們認為環境質量隨著經濟發展出現一種二次曲線的形式，即環境質量隨著經濟增長先惡化，然后趨向改善^[2]。筆者正是基于后一種觀點展開研究的。

二、文獻綜述

EKC“倒U型”理論來源于大量發達國家的環境和經濟數據，并經過應用環境質量與人均GNP或其它變量進行回歸后取得。表1給出了已有的收入——污染關系實證結論。前兩個研究主要研究環境濃度，而其它三個研究主要研究污染排放量。在變量參數上，時間因素、人口因素、投資、經濟增長、能源殘渣、貿易開放度、債務、民主和政治自由度等因素均先后被各研究者所采用。除Holtz-Eakin and Selden（1995）所研究的CO排放外，其余研究均表明了EKC的存在^[3]。

Selden and Song（1994）對大氣污染的排放量進行了研究^[4]。其研究結論是：總懸浮顆粒物和SO₂的EKC轉折點發生于低于人均GNP$10，000，而NO_x和CO排放量的EKC轉折點超過$10，000。特別指出的是：由于其研究的EKC轉折點高于大部分國家目前經濟發展水平，故由此推斷全球大氣污染在未來的年份里將趨于進一步惡化；Hilton and Levinson(1998)研究了汽車尾氣排放量與人均GNP的關系，其研究結果也表明了倒“U”的存在，其對應的人均GNP轉折點為$7000^[5]；Holtz-Eakin and Selden（1995）分別利用二次函數和對數形式對CO排放量與人均GDP關系進行了回歸分析。其結果表明：與表1列出的其它研究不同，CO排放量與人均GDP呈單調遞增趨向，即使有轉折點，其對應人均GNP應超過$8，000，000。

Grossman and Krueger（1995）對城市大氣污染濃度、水污染與人均GDP的關系進行了研究^[6]。研究變量還加入了時間因素，人口密度和地理位置。在14個污染物研究中，13個EKC有轉折點，其對應的人均GNP介于$1，887和$11，632之間，而其它一個研究物是大氣總懸浮顆粒物（TPS）與人均GNP呈單調下降態勢。Grossman and Krueger的研究還表明：大部分EKC的轉折點發生于人均GNP $8000（1985年美元不變價）。一旦超過，污染將隨收入增長而下降；同時，Shafik and Bandyopandlhyay(1992)以對數形式研究了不同污染物與人均GNP之間的關系^[7]。其研究表明：毀林率、城市大氣污染與人均GNP之間呈倒“U”關系，但飲水質量、城市清潔、水質與人均GNP不呈倒“U”關系。

國內學者對中國城市經濟增長與環境質量變化的EKC研究還是近幾年開始的，而且大多數集中在城市個案的分析與證明上^[8]。凌亢等（2001）以南京市為例研究了城市經濟發展與環境污染的關系，他們采用的是二次曲線特征，環境指標選用廢物、SO₂和廢氣^[9]；吳玉萍（2002）從流量指標和存量指標兩個方面選取環境質量指標^[10]，流量指標包括工業廢氣、廢水和固廢排放總量及其人均排放量的環境統計數據，存量指標包括北京城近郊區空氣的二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)、總懸浮顆粒物(TSP)年日均濃度和降塵量年月均值的環境監測數據。測算方法依然選用典型的二次曲線；劉耀彬（2003）則選取“工業三廢排放量”來檢驗武漢城市環境質量變化與人均GDP的關系^[11]；從事過類似研究工作的還有李春生（2006）^[12]、夏永久（2005）^[13]、王西琴（2005）^[14]等學者，樣本選擇不僅涉及到經濟發達的東部城市，還包含經濟欠發達的西部大城市。從國家和區域層面來研究環境質量改變與經濟增長的關系的文獻就更為豐富，張曉（1999）驗證了中國的環境庫茲涅茨曲線的存在^[15]；李周（2002）則利用GDP增長模型和單位污染模型估計了全國，以及東、中、西三大經濟帶的三廢排放量的EKC轉折點^[16]；沈滿洪（2000）、高振寧（2004）等分別對浙江和江蘇等發達省份的工業污染排放物與其經濟增長之間的關系進行了驗證^{[17，18]}。謝賢政（2003）對安徽經濟增長與工業環境污染之間的關系進行了實證分析，在該研究中他們選用工業廢水排放總量、工業廢氣排放總量、工業SO₂排放總量和工業固體物產生量作為工業環境污染指標，經濟增長指標選用人均GDP，經過檢驗發現二次和三次模型都不如一次線性模型顯著，說明目前安徽省的EKC還沒有出現^[19]。

綜合分析，可以得出以下結論：第一，西方大部分發達國家的污染物與人均收入之間的確存在倒“U” EKC曲線現象；第二，在研究污染內容上，以濃度和以排放量與人均GDP研究之間的EKC轉折點存在差異，即前面所對應的人均GDP一般小于后者；第三，近期研究更著重研究污染濃度與人均收入之間的關系；第四，中國城市經濟增長與環境質量變化的EKC研究還剛剛起步，研究中選取指標、考慮的變量很簡單，有待繼續深入進行實證研究。

三、研究假設與研究方法

（一）研究假設

在經濟發展過程中，“環境首先惡化，然后好轉”，這個規律其實蘊涵著如下的四個方面的假設^[21]：第一，對環境質量而言是正的收入彈性；第二，與較高收入相聯系的生產結構和消費結構不斷發生改變；第三，隨著經濟收入的增加，人們對經濟發展導致的環境后果的信息逐漸豐富；第四，隨著收入水平的提高，國際貿易和更開放的政策更顯著地影響環境政策的制定和實施。

（二）研究方法與手段

1．模型的選取與確定

早期研究采用了多種方法來估計收入與污染之間的聯系。筆者所采用的模型具有以下一般共性：第一，對人均實際GDP進行了多元化回歸處理；第二，對人均實際GDP和其它變量進行了對數處理；第三，污染指標選取遵從西方研究大多數學者研究的慣例，同時考慮到中國城市統計資料的可獲得性，分別選取SO₂、NO_x、SPM和人均降塵量；第四，模型中加入了人口密度因素，以顯示經濟發展引發人口移動，而人口移動又導致新的環境問題。設計一般模型為：

數據來源于《中國統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》和《中國環境年鑒》。受獲取資料限制，筆者研究污染樣本為15個副省級城市和沿海24個2004年人均GDP超過1 000美元的大中城市，因為按照EKC曲線出現的前提，經濟只有發展到一定程度的時候，人們才更關注環境，更有適用的先進技術，更有能力改變環境惡化狀況。分別選取39個城市樣本在1995-2004年SO₂、NO_x、SPM和人均降塵量，人均GDP為1990年不變價。參照李子奈的思想和算法，經過分組處理^[22]，采用式（1），經對數回歸計算得到以下方程：

四、研究結果

根據式（2）、（3）、（4）和式（5），經過方程估計，得到表2。從表2可以看出：第一，除氮氧化物濃度外，其余污染物與收入確實存在倒“U”型曲線現象。氮氧化物的正“U”現象應引起城市政府的高度重視，說明在未來可預測的年份里，隨著中國城市經濟增長，氮氧化物將成為城市污染最嚴重的問題。根據有關資料顯示，中國城市氮氧化物污染物主要來源于城市燒煤或燃油的工業鍋爐和機動車的尾氣排放，約占總污染排放的90%以上（沈清基，2006），顯然這主要和中國城市能源消費結構相關。因此，為提高中國城市防污水平，改善城市能源消費結構應為首要任務。第二，除氮氧化物濃度外，中國城市其余污染物的倒“U”曲線轉折點具有自己的特點。首先，年人均降塵量的倒“U”曲線轉折點遠低于國際平均水平，而且大部分城市，特別是經濟發達的大城市已超過轉折點水平，說明中國政府在此項污染控制上較為成功；同時，二氧化硫和總懸浮顆粒物濃度的倒“U”曲線轉折點較高于國際平均水平，說明中國城市這兩項污染如果保持現狀，那么在可預見的未來年份里，中國城市污染將隨經濟高速發展而趨于惡化。

五、結論與討論

通過對文獻回顧，建立了經濟增長與環境質量變化的二次函數模型，通過對中國39個城市的實證研究，研究認為隨著中國城市經濟不斷增長，部分城市環境指標的EKC也將出現，進一步證實了Grossman and Krueger的EKC假設。但由于資料的限制，筆者選取的部分污染物指標并不能完全反映宏觀尺度的城市環境隨經濟增長變化的各種可能。

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（責任編輯：古 巖）

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