基于灰色關聯度模型的中國環境污染治理投入滯后性分析

何 利

(河南工程學院 會計學院，河南 鄭州 451191)

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基于灰色關聯度模型的中國環境污染治理投入滯后性分析

何 利

(河南工程學院 會計學院，河南 鄭州 451191)

經濟發展帶來的環境污染已經成為人類面臨的重大生存問題，大氣污染、水污染等還沒有完全解決，氣候變化、持久性污染、生態危機等變得越來越緊迫。加大環境治理，實施環境保護是實現人與自然和諧的根本，是人類可持續發展的必然要求。該文分析了環境經濟之間的系統動力學關系、庫茲涅茨曲線的理論與實踐、發達國家環境經歷與經驗，對環境經濟的反饋關系作出理論解析；運用灰色關聯度分析模型，選取經濟產出和環境污染治理投入指標來對環保工作的滯后性進行定量分析，研究結論表明：中國環保投入滯后期為6年，環境污染治理投入與經濟發展的不同步是環境質量下降的重要原因。

經濟；投入；環境；灰色關聯度；滯后性

一、引言

自工業革命以來，人類發展進入一個新階段，全球經濟總量高速增長，資源環境問題日益凸現，一些國家資源環境問題的庫茲涅茲曲線效應得到證實，一些發達國家加大的環境治理力度，環境問題有所好轉，但氣候變化、生態危機、持久性污染等問題在全球依然沒有得到根本解決。發達國家上百年工業化過程中分階段出現的環境問題，目前在中國近20多年來集中出現，呈現結構型、復合型、壓縮型的特點。環境問題已經引起中國的高度重視，盲目追求經濟增長將會加劇環境污染，并最終阻礙中國的現代化進程。近年來，種種跡象表明，中國正處在一個環境與發展的戰略轉型期，中央政府已著手將環境保護和社會經濟發展統籌考慮，環境議題開始進入國家議事的核心地位，經濟社會政策開始務實關注環境訴求[1]。

二、環境經濟系統分析

環境是人類社會生存與發展的空間條件和物資基礎，經濟是人類社會活動的主要形式，是研究人與自然關系的重要內容。

(一)環境經濟系統動力學機制分析

本文所稱的環境指自然環境，是指環繞于人類周圍的自然界，它包括大氣、水、土壤、生物等，是人類賴以生存和發展的外部基礎。環境系統是一個復雜的，有時、空、量、序變化的動態系統和開放系統，系統內外存在著物質和能量的變化和變換，在一定的時空尺度內，如系統的輸入等于輸出，就叫做環境平衡，否則會造成系統失衡。系統的組成和結構越復雜，它的穩定性越大，越容易平衡；反之，系統越簡單，穩定性越小，越不容易平衡。經濟系統一般可分為微觀經濟系統和宏觀經濟系統。微觀經濟系統指單個經濟實體，如企業、公司、商店等。宏觀經濟系統是對國民經濟總量分析，如社會總產值、國民收入、社會消費、投資結構、物價水平和工資水平等。

根據生態學原理，協同是生物與環境間互利的活動。一個開放的經濟系統經過人為的內部協調與環境進行適度的物質、能量和信息交換，實現經濟系統與環境相互協調、彼此促進、良性循環。具體而言，人們遵循自然規律與經濟規律科學地組織經濟活動，根據環境容量進行適度的經濟活動，獲得較高的經濟效益，同時對環境保護投入日益增多的資金，使污染物的治理量不斷增大，污染物的積累量小于環境容量，環境狀況良好穩定，又獲得較好的環境效益。環境狀況的改善又促進社會經濟發展，進而獲得良好的社會效益，最終實現經濟效益和環境效益的統一，使社會經濟系統與環境系統協同進化，良性循環，達到可持續發展的目的[2]。

(二) 庫茲涅茨曲線的研究分析

根據經濟增長模型，當我們的經濟發展所產生的環境壓力在環境自凈能力范圍內，經濟增長雖然帶來環境污染物，但經濟增長的環境約束并沒有表現出來。在生產要素和科技進步的作用下，持續的經濟增長帶來的是環境壓力的不斷增大，污染排放率持續上升，直到超出環境的自凈能力范圍，環境問題日益凸現，加大環境治理投入，削減污染物、綠色經濟成為發展的必然要求。在經濟增長提供的環保投放不斷加大，污染削減技術不斷提高的條件下，則存在可持續平衡增長路徑的可能。環境狀態變化的拐點取決于治理污染的投入水平和環保科技進步水平增長與經濟生產的環境影響之間的比較，環境庫茲涅茨曲線(EKC)拐點的出現是環境治理投入水平和環?？萍妓皆鲩L超過經濟增長帶來的環境污染的結果。普林斯頓的經濟學家格魯斯曼(Gene Grossman)和克魯格(Alan Krueger)在對66個國家和不同地區的14種空氣污染物和水污染物質12年的變動情況進行研究后發現，大多數污染物質的變動趨勢與人均國民收入水平的變動趨勢呈倒U型關系，即污染程度隨人均收入增長先增加，后下降。據此，在1995年，他們提出了環境庫茲涅茨(EKC)的假說。國內外學者對是否存在EKC曲線進行了實證研究，驗證是否存在EKC曲線及其拐點預測，同時國內外學者也對存在的機理進行了分析，尚沒有完全統一的結論[3]。

(三) 發達國家的環境經歷與經驗分析

50年代，日本經濟發展沒有注重環境污染和環境保護工作，環境危機事件先后出現，重金屬污染導致的汞中毒(水俁病)事件、鎘中毒(痛痛病)事件和大氣污染導致氧化硫吸入事件，嚴重危害了公眾健康，也對經濟社會發展造成嚴重影響。這些事件引起公眾對環境問題的廣泛關注和對政府環境治理的巨大壓力，政府不得不采取行動。治理環境污染成為政府的重要工作，政府通過一系列措施，環境質量得到極大改善。這一轉型也成為日本社會、經濟和產業政策的分水嶺，20世紀60年代和70年代，日本在經濟高速發展的同時，環境也顯著改善。雖然日本仍面臨嚴重的環境問題，但回顧歷史，可以清楚地看到，日本在20世紀60年代的環境政策和實踐中確實經歷了一次經濟發展戰略轉型。

50年代后，戰爭創傷要求加快工業生產，發展經濟，這也是東德和西德的的主要目標。在1972年聯合國召開首次人類環境大會之前，環保并不是德國公眾的關注焦點?？焖俚墓I經濟增長帶來的水污染、大氣和噪聲污染、酸雨等環境問題開始引起周邊國家更多的注意。德國的公眾和領導人開始認識到污染和低能效將給經濟、社會和環境帶來高昂成本。德國人開始加大環境治理投入，推行一系列環境法律法規，公眾環境意識得到加強，在一系列環境保護措施實施下，德國環境狀況明顯改善，德國也成為了保護環境與發展經濟相互協調，實現經濟社會可持續發展的成功案例，德國的發展理念實現了其經濟的可持續發展[1]。

還有美國、英國、法國等國家，都先后經歷過比較嚴重的環境污染，在推行一系列嚴格的環境法律制度及加大對環境保護的投入后環境質量得到改善。近年來，中國環境危機事件不斷發生，氣候變化的國際談判、節能減排的約束性指標完成，這些要求我們必須把環境保護作為一項基本戰略來實施；實現可持續發展這一目標，需要我們做好節能減排工作，需要積極的行政決策機制和政策響應機制的有機結合；一個有效的環境治理體系，需要公眾的推動，經濟增長的戰略轉型也需要政策驅動機制；政府是宏觀經濟體制的設計者、主導者，經濟社會發展不是簡單的GDP，實現可持續發展來提高人類福利才是目標[4]。發達國家“先污染，后治理”的經歷也讓其付出了巨大的經濟代價和公眾健康代價，對中國而言，實現環境質量的明顯改善任重而道遠。

三、滯后性分析的灰色關聯度模型

灰色關聯分析是灰色系統理論的基礎，是對系統變化發展態勢的定量描述和比較的方法，關聯系數和滯后性分析是描述演化關系與聯系的指標。本研究通過定量比較和描述系統要素的時間序列演化特征，找到要素變化的相似性和要素之間的相關性，用要素變化的時間、數量、方向、次序等量化數據和聯系來衡量關聯度和滯后性。如果比較序列的時間演化曲線具有相似性，再進一步分析其關聯度，時間演化曲線相似程度較高，說明序列之間關聯度較大；反之，序列之間關聯度較小。關聯度就是衡量各層次系統或因素之間變化的關聯性大小的尺度[5]。

灰色關聯度模型：

設X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))為系統特征序列；Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n))為系統行為序列，i=1,2,…,m；兩者長度相同。

|Si|-|S0|=

對于關聯度序列而言，即使關聯程度較高，序列演化并不一定代表是同步的。由于系統作用關系的先后和其他因素的影響，以及復雜性噪聲的干擾，序列之間的演化時間可能存在差異，這種序列之間演化的時間差異，我們稱之為時滯，如圖1所示。根據時滯現象的定義和圖示，時滯是用來描述不同系統要素序列曲線的差異性，來對差異性進行定量的衡量和反映?；疑^對關聯度模型較好地體現系統要素序列的幾何相似程度(關系度)和時滯，是描述系統要素演化序列之間關系的一個重要數量指標。因此，本文選用灰色絕對關聯度作為測算我國環境治理投入滯后經濟發展的研究工具[6]。

圖1 灰色關聯度分析示意圖

四、實證分析

根據前邊的研究，環境保護應該與經濟發展工作同步進行，經濟增長的實現不能以環境質量的下降為前提，經濟發展的成果應該與環境保護和環境治理工作同步，從而實現環境經濟協調發展。本文用灰色關聯度分析模型來分析經濟發展和環境保護工作是否同步展開，環境保護工作如果滯后于經濟增長，那么定量的滯后時間是多少？根據中國統計年鑒的統計數據，本文以經濟增長百分比作為基準序列和企事業單位環境污染治理投資百分比變動作為行為序列來研究環境保護的事后性問題。其步驟如下：

(1)選取1985到2014年的經濟總量數據和企事業單位環境污染治理投資數據(2012年后污染治理投資統計口徑發生變化，本數據是經調整后的可比數據)，以1986-1995年間的經濟增長百分比作為基準特征序列，以同樣序列長度的企事業單位環境污染治理投資增長百分比作為行為序列。

(2)基準特征序列保持固定不動，行為序列在時間軸上每次以1年為單位向右移動，移動時間步長記為T，分別計算相對應的灰色絕對關聯度并進行比較。關聯度最大的數值對應的時間T即為對應的滯后時間，說明當行為序列向右移動T時間時，行為序列與基準特征序列相似程度最為接近，或者說行為序列與特征序列的關系最為密切。

表1 我國GDP增長與企事業單位環境污染治理投資變動情況

年份GDP(億元)GDP增長率(%)環境污染治理投資(億元)環境污染治理投資增長百分比(%)198590160-222-198610275214028829719871205861743602501988150428247424178198916992313043526

續表

年份GDP(億元)GDP增長率(%)環境污染治理投資(億元)環境污染治理投資增長百分比(%)199018667899455461991217815167597312199226923523664784199335333931269270199448197936483320419956079372619871851996711766171956-3119977897301101164218199884402369122048199989677162152725220009921461062394568200110965521051745-271200212033279718848020031358228129221817720041598783177308138920051849374157458248720062163144170483956200726801942395524142200831675171825426-1820093456292914426-184201040890301833970-10320114841235184444411920125341230103500512620135880188101849769820146361387829977174

資料來源：中國統計年鑒1985-2015

(3)為了測算我國環境發展相對于經濟發展變動的滯后時間，根據表1所示，采用灰色關聯分析法，以1986-1995這十年GDP增長率作為基準特征序列，或稱之為基準序列，以1986-1995年同期企事業單位環境污染治理投資增長率作為行為序列，數據序列長度為10，計算其絕對關聯度。

(4)基準特征序列保持不動，將行為序列在時間軸上向右移動1年，即移動時間步長T為1，計算1987-1996年企事業單位環境污染治理投資增長率序列與1986-1995年GDP增長率序列的灰色絕對關聯度。同理，依次計算移動時間T從0-15時環境污染治理投資增長率與GDP增長率之間的灰色絕對關聯度。

(5)根據灰色優勢分析方法，對T從0-15期間所有灰色絕對關聯度進行比較，最大的數值對應的時間T即為環境發展相應的滯后時間，說明此時系統行為序列與系統特征序列相似程度最大。表2顯示了不同移動時間T時，環境污染治理投資增長率與GDP增長率的灰色絕對關聯度計算結果。

表2 灰色絕對關聯度計算結果

步長0123456關聯度0501291050146205021140876395090632505012420996294步長78910111213關聯度0961824050196705024720670933050324907398650502088步長141516關聯度050054905996010744996

五、 研究結論與建議

由表2可以看出，當T=0時，即特征序列和行為序列均為1986-1995年同期時，二者的灰色絕對關聯度為0.501291，接下來的兩年其灰色絕對關聯度都只有很微小的變化，分別為0.501462和0.502114，僅有很小幅度的上升，到第三年，兩者之間的關聯開始大幅上升，一躍達到0.876395，接下來繼續提高，第五年兩者間關聯忽然大幅下降，但到第六年，即當T=6時，絕對關聯度達到最高值0.996294。說明環境發展的投入對經濟的影響在此年達到最大。隨后，二者的絕對關聯度逐步下降，但總體程度比前期要高。因此，當T=6時，即環境污染治理投資向右平移6年時，以1992-2001年環境污染治理投資行為序列與1986-1995年經濟發展情況基準序列關系最優，此時，兩序列曲線相似程度最為接近，或者說關系最為密切。

根據以上的理論和實證分析，我們可得出兩個結論：一是環境經濟系統分析理論和實踐表明環境經濟的相互作用關系，即經濟發展帶來環境污染，環境污染壓力要求增加環境污染治理投入，“先污染，后治理”已經是當前我國環境經濟問題的突出現象；二是根據灰色定量關聯度分析，我國企事業單位的環境治理投資滯后于經濟發展，滯后時間為6年，“先污染，后治理”“邊污染，邊治理”，環境保護工作滯后于經濟增長是造成我國環境污染的重要原因。

[1]中國環境與發展國際合作委員會專題政策研究課題組.中國環境與發展的戰略轉型[N].中國環境報,2008-01-04.

[2]陶建格.區域和諧REE要素系統模型與管理機制研究[D].西安：西北工業大學,2010.

[3]李玉文,徐中民,王勇,等.環境庫茲涅茨曲線研究進展[J].中國人口·資源與環境，2005 (15):7-14.

[4]任勇.環境與經濟關系的演進[J].環境保護，2007(21):9-11.

[5]楊靜梅,董麗霞,王蕾，等.河北省鋼鐵產業與物流產業的灰色關聯度研究[J].中國物流與采購,2011(23):18-23.

[6]王慶豐,黨耀國.基于Moore值的中國就業結構滯后時間測算[J].管理評論，2005 (7):4-9.

(責任編輯：覃華巧)

Asynchronous Analysis of Environmental Pollution Control Investment in China Based on Gray Correlation Degree Model

He Li

(School of Accounting, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 451191, China)

Environmental pollution caused by economic development has become a major survival problem faced by humans. Air pollution and water pollution haven’t been fully resolved. Besides, climate changing, persistent pollution and ecological crisis have become increasingly urgent problems to us. Strengthening environmental control and taking measures to protect the environment are vital for people to achieve harmony between mankind and nature and are inevitable requirements for sustainable development of human beings. The paper analyzes the system dynamics relationship between environment and economy, Kuznets Curve theory and practice and environmental experiences of developed countries, making theoretical analysis of the feedback of environmental economy. By applying the gray correlation analysis model and selecting the indexes of economic output and financial input in environmental control, it makes a quantitative analysis of hysteresis of environmental protection. The result shows that China’s lag phase of environmental protection is six years and the fact that investment in controlling environmental pollution and economic development are asynchronous is the main reason for the decline of the environment quality.

Economy; Input; Environment; Gray correlation degree; Nature of being asynchronous

2016-06-22

國家自然科學基金項目(71173248)；河南省教育廳項目(2016-gh-160)

F205

A

1673-8535(2016)04-0006-06

何利(1975-),女,河南鄭州人，河南工程學院講師，中科院地理科學與資源研究所地理學在站博士后，研究方向:資源環境核算、經濟地理。