基于VAR模型對湖北省經濟增長與環境污染關系的實證研究

鄧 軍，楊 宣，嚴 戀

（華中師范大學 經濟學院，湖北 武漢 430079）

時間序列數據大多都是非平穩的，用回歸的方法（如EKC曲線）無法識別這種非平穩性。在這種情況下，即使變量間沒有關系，也會由于非平穩的序列帶有趨勢項而顯現出一定的關系。應用協整分析可以有效避免這種問題。因此，本文利用1998-2008年間湖北省3個環境污染指標與經濟增長指標，首先采用Johansen協整檢驗證明經濟增長與環境污染物排放量間存在著長期穩定的關系，并以此建立向量自回歸模型（VAR）。然后應用VAR模型考察了湖北省經濟增長與環境污染在時序維度上的相互影響機制和動態關聯效應。

1 研究方法

1.1 VAR模型簡介

VAR模型由Smis C A提出，在一個含有n個變量的VAR模型中，每個變量都對自身以及其他變量的若干期滯后值回歸，若令滯后階數為k，則VAR模型的一般形式可用下式表示

其中，Gt表示由第t期觀測值構成的n維列向量，Ai為n*n系數矩陣，Vt是由隨機誤差項構成的n維列向量，其中隨機誤差項Vi（i=1，2，…n）為白噪音過程。

1.2 指標的選取與數據的收集

選取1998～2008年間湖北省工業煙塵排放量（單位：t）、工業 SO2排放量（單位：t）、工業粉塵排放量（單位：t），3 個指標作為環境污染指標，并選取工業企業增加值（1998年基準價）作為經濟增長指標。其中，環境污染指標和經濟增長指標數據均來源于歷年中國統計年鑒和湖北統計年鑒。

1.3 數據處理

為了消除數據量綱上的差異及時間序列中存在的異方差，對上述表征指標進行了對數化處理，并將其定義為：LNy，LNsoot，LNso2，LNdust，數據處理通過 EVIEWS5.0 軟件實現。

2 結果與討論

2.1 數據序列平穩性檢驗

首先對涉及的相關變量運用ADF（augmented dickey-fuller）方法進行單位根檢驗，檢驗樣本序列的平穩性和單整階數。檢驗的結果顯示新變量在10%的顯著性水平下是非平穩的，而一階差分后的序列在10%的顯著性水平下均滿足平穩性的要求。故原有的時間序列滿足一階單整，變量之間可能存在協整關系。

2.2 Johansen協整檢驗

由表 1 的協整檢驗結果可見：LNy，LNsoot，LNso2，LNdust間存在協整關系。即非平穩變量之間存在著長期穩定的均衡關系，滿足建立VAR模型的前提。LNy分別與LNsoot，LNdust之間的協整關系為負，而與LNso2關系為正，說明經濟的增長的同時，工業煙塵和工業粉塵的排放量總體上在減少，而工業二氧化硫排放總體上在增加。

表1 Johansen協整檢驗

2.3 VAR以及脈沖函數響應

我們僅選擇環境污染指標和經濟增長指標兩個變量進入模型，構建3個相互獨立的VAR模型。這3個模型的滯后階數按照AIC信息準則中使得AIC值越小越好的原則選取。經過多次試驗，LNsoot和LNy構成的VAR模型滯后階數為3，LNso2，LNdust和LNy構成的VAR模型滯后階數為2，說明進入模型中的兩個變量存在較為顯著的相互影響。但這種影響的作用方向及作用所需的時間，我們不得而知。為此需要利用VAR模型對變量之間的關系做進一步脈沖響應分析，并試圖通過這一分析找出其對單個變量脈沖擾動的長期反應，進而最終確定各變量間的長期關系。

圖1 經濟增長指標對環境污染指標單位新息的沖擊曲線

由圖1可知，經濟增長指標對工業煙塵排放量的單位新息沖擊的曲線基本為直線，且均在0左右徘徊，表明工業煙塵排放量的變化對經濟增長沒有大的影響。經濟增長指標對工業二氧化硫排放量的單位新息沖擊的曲線呈U型，其累積響應值為-0.059035，表明工業二氧化硫排放量的增加對經濟增長會產生負面效應。而經濟增長指標對工業粉塵的沖擊反應曲線也基本在0以下，單位工業粉塵排放量新息沖擊對經濟增長指標的累積響應值為-0.034622，說明工業粉塵排放量增加對經濟增長有負效應。以上分析說明工業二氧化硫和工業粉塵等污染物排放的增加是阻礙經濟增長的。

而環境污染指標對經濟增長指標單位新息在整個響應期內，工業煙塵排放量對經濟增長指標的單位新息沖擊表現呈U型，累計效應響應值為-0.01359，說明經濟發展對粉塵排放呈負影響，而且最近一期表現為大幅負效應，說明經濟發展到一定程度對于粉塵的排放是呈抑制作用的。工業二氧化硫排放量對經濟增長指標的單位信息沖擊也呈波動型，累計效應響應值為0.113803，說明經濟增長帶來了總體SO2排放的增加。尤其最近三期連續表現為正響應，最近三年單位響應值分別為 0.006683、0.054897、0.074255，而且幅度還在擴大，說明湖北省近年的重工業還是在快速的增長，高消耗行業仍舊在擴張。工業粉塵排放量對經濟增長指標的單位新息沖擊基本在0以下，也就是說工業粉塵排放量對經濟增長指標的單位新息沖擊響應基本為負，累計效應響應值為-0.0528937，說明經濟增長對于工業粉塵的排放是起著抑制作用的。以上分析說明湖北省經濟的發展帶來了工業二氧化硫排放的增加，且近年表現尤為突出，但是經濟發展對于工業煙塵和工業粉塵的排放是起抑制作用的。

2.4 經濟增長指標與環境污染指標的方差分析

方差分解法是將VAR模型中的每個內生變量的波動按其成因分解，通過分析每一個結構沖擊對內生變量變化（用方差來度量）的貢獻度，即變量的貢獻占總貢獻率的比例，進而給出各新息對VAR模型中內生變量產生影響的每個隨機擾動項相對重要性的信息，以此進一步判斷經濟增長與環境污染的關系。

表2 環境污染指標排放量與GDP的方差分解平均值

表3列出了環境污染指標與經濟增長指標的預測方差分解結果，從表中可以看出，經濟增長指標對解釋工業煙塵、工業二氧化硫排放量、工業粉塵排放量預測方差分解的貢獻度分別為100%、65.5%、17.4%，除工業粉塵外對其他兩個污染指標的方差解釋度都比較高，這與湖北省的工業重型化格局以及以煤炭為主的能源消費模式比較吻合。但是幾個污染指標對于經濟增長指標的方差解釋度較小。比如工業二氧化硫排放量作為污染指標對經濟增長指標的方差貢獻率總體較小，年均約為26%，且近幾年的解釋方差比分別為38.02791%、23.93152%、17.95318%，這說明了近年來湖北省產業結構以及能源結構調整政策還是帶來了一定的效力。同時，經濟發展對于工業煙塵方差解釋度將近100%，這說明湖北省的工業煙塵處理技術的進步和革新跟不上湖北省工業發展的規模的擴大，致使經濟增長指標對工業煙塵排放量的方差貢獻率較高。而工業粉塵對于經濟增長方差的貢獻度達22.4%，而經濟增長指標對工業粉塵排放的解釋只有17.4%，這說明影響工業粉塵排放的更主要因素不是經濟發展因素，可能是技術設備等其他因素。所以對于減少這些污染物排放更有利的措施是增加和改進技術設備，和污染處理設施等。當然對于具體的影響因素和改進措施我們還有待于未來做更進一步研究和探討，才能得出更準確的結論和對策。

3 結論與建議

（1）一方面，經濟增長是影響湖北省污染排放量變化的重要原因，另一方面工業二氧化硫、工業粉塵排放量的增加對經濟增長也存在著反作用力。

（2）工業二氧化硫和工業粉塵等污染物排放的增加是阻礙經濟增長的，而湖北省經濟的發展帶來了工業二氧化硫排放的增加，而且近年表現尤為突出，但是經濟發展對于工業煙塵和工業粉塵的排放是起抑制作用的。

（3）經濟增長指標對解釋環境污染指標排放的預測方差分解的貢獻度較高，說明湖北省目前的工業發展還是偏重型化以及以煤炭為主的能源消費模式。但是幾個污染指標對于經濟增長指標的方差解釋度較小，說明對于減少這些污染物排放的最主要原因不是經濟增長而是應該通過增加和改進技術設備，污染處理設施以及相關的法律政策等措施改進。