基于DEA-Tobit的遼寧省水污染防治效率與影響因素研究

張 弛

(遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000)

人口、資源和環(huán)境是我國社會發(fā)展中亟待解決的主要問題。由于水資源的基礎(chǔ)性和緊缺性，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注水資源管理和水污染防治問題[1]。遼寧省位于我國東北老工業(yè)基地的核心區(qū)域，伴隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水體污染情況也日趨嚴(yán)重。雖然近年來遼寧省出臺了一系列水資源保護(hù)和水污染防治的政策法規(guī)，水污染防治工作取得了積極成效，但仍沒有徹底扭轉(zhuǎn)水污染嚴(yán)重的不利形勢?；诖耍疚尼槍|寧省水污染治理效率展開研究，為當(dāng)?shù)卣_展水污染治理工作提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法

水污染治理效率評價涉及到投入和產(chǎn)出領(lǐng)域的多個維度的指標(biāo)，且單位不一致，因此需要一個多指標(biāo)計量的研究方法，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法十分適合。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)于1978年由著名的運籌學(xué)家Charnes、Cooper和Rhodes首次提出，包括BCC和CCR兩個基礎(chǔ)模型[2]。本次研究結(jié)合水污染治理效率評價的特征要求，采用胡曉波于2013年提出基于報酬可變的DEA模型[3]：

(1)

式中，φ—目標(biāo)表達(dá)式；λ—權(quán)系數(shù)向量；x—目標(biāo)決策單元的投入觀測矩陣；y—目標(biāo)決策單元的產(chǎn)出觀測矩陣；xi—他決策單元的投入觀測矩陣；yi—其他決策單元的產(chǎn)出觀測矩陣；N′—單元行向量。

數(shù)據(jù)包絡(luò)DEA方法要求輸入的數(shù)值均為整數(shù)，與傳統(tǒng)的回歸分析法相比，對生產(chǎn)函數(shù)的衡量更為有效，不必確定投入和產(chǎn)出之間的函數(shù)關(guān)系，更具有客觀性。

1.2 Tobit回歸模型

鑒于數(shù)據(jù)包絡(luò)DEA計算獲得的效率值均在0和1之間，而水污染治理效率分析中的被解釋變量不具有連續(xù)性，不能采用最小二乘法進(jìn)行回歸分析。因此，本研究中采用Tobit回歸模型進(jìn)行處理[4]，其具體公式如下：

(2)

(3)

2 遼寧省水污染治理效率計算

2.1 數(shù)據(jù)來源

目前，針對區(qū)域水污染治理效率的研究較多，不同的學(xué)者針對不同的研究對象和目的，構(gòu)建起不同的評價指標(biāo)體系[5]。本次研究結(jié)合該領(lǐng)域的主要研究成果，投入指標(biāo)主要從區(qū)域水污染治理的資金投入、人員數(shù)量以及設(shè)備投入三個方面選??；產(chǎn)能指標(biāo)主要考慮區(qū)域水污染治理過程中的污水處理量和水資源節(jié)約量兩個方面。計算數(shù)據(jù)從《遼寧統(tǒng)計年鑒》和《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》中獲取各市區(qū)的面板數(shù)據(jù)。

2.2 遼寧省各市水污染治理效率評價

按照上述方法和數(shù)據(jù)，利用DEAP2.1軟件對遼寧省各市2013—2017年的水污染治理效率進(jìn)行計算，結(jié)果見表1。

表1 遼寧省各市2013—2017年水污染治理效率計算結(jié)果

3 遼寧省水污染治理效率的影響因素分析

3.1 指標(biāo)和數(shù)據(jù)的選取

關(guān)于環(huán)境治理效率的影響因素，國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了大量行之有效的研究工作。以環(huán)境治理效率為關(guān)鍵詞進(jìn)行知網(wǎng)搜索，獲得相關(guān)的研究文獻(xiàn)54篇。結(jié)合本文研究的主要目的，對上述文獻(xiàn)進(jìn)行梳理和選擇，最終獲得高質(zhì)量文獻(xiàn)17篇。對這些文獻(xiàn)資料的觀點進(jìn)行進(jìn)一步分析，獲得影響環(huán)境治理效率的因素，綜合學(xué)者的研究成果和遼寧省水污染治理的具體情況，本文主要考慮的水污染治理效率的主要影響因素為經(jīng)濟水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口密度、城市化水平及對外開放程度[6- 8]。其中，各個影響因素的具體指標(biāo)選取見表2。

表2 遼寧省水污染治理效率影響因素指標(biāo)體系

遼寧省14個市水污染治理效率與各個影響因素之間的關(guān)系可以用如下公式表示：

te=β0+β1Z1+β2Z2+β3Z3+β4Z4+β5Z5+μ

(4)

式中，te—水污染治理綜合技術(shù)效率；βi—系數(shù)；μ—隨機誤差項。

本次研究中，解釋變量的取值選取《安徽省統(tǒng)計年鑒》中的數(shù)據(jù)。

3.2 影響因素的實證分析

在實證分析過程中，首先對解釋變量和被解釋變量進(jìn)行單位根檢驗，結(jié)果顯示兩者均不存在單位根，說明兩者均屬于平穩(wěn)時間序列。利用Eviews軟件對遼寧省各市的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行Tobit回歸分析，結(jié)果見表3。

表3 Tobit回歸分析結(jié)果

由計算結(jié)果可知，經(jīng)濟發(fā)展水平對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇示哂酗@著的正向作用。這從側(cè)面說明，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和進(jìn)步，以及生態(tài)環(huán)境惡化的負(fù)面影響不斷顯現(xiàn)，人們對環(huán)境保護(hù)的愈加關(guān)注和重視，這也促進(jìn)全社會對環(huán)境質(zhì)量的不懈追求，這必然會促進(jìn)當(dāng)?shù)厮廴局卫硇实奶嵘?。同時，回歸結(jié)果顯示，人均生產(chǎn)總值的系數(shù)為2.27E- 06，雖然在1%水平上比較顯著，但是鑒于系數(shù)值較小，因而對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇实挠绊懗潭纫矘O為有限。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇示哂酗@著的負(fù)向作用。這一結(jié)果說明，對某一區(qū)域而言，工業(yè)產(chǎn)值所占的比重越大，所產(chǎn)生的各種污染物的數(shù)量也就越大，這勢必會對當(dāng)?shù)氐乃w環(huán)境造成比較明顯的危害，水體污染也比較嚴(yán)重，進(jìn)而影響到當(dāng)?shù)厮廴局卫硇实奶岣摺谋?中的回歸結(jié)果看，工業(yè)總產(chǎn)值占當(dāng)?shù)氐貐^(qū)生產(chǎn)總值的比重系數(shù)為-0.006078，在1%水平上比較顯著，說明工業(yè)產(chǎn)值所占比重越大，當(dāng)?shù)厮廴局卫硇室裁黠@降低。

人口密度對當(dāng)?shù)厮廴局卫硇示哂酗@著的正向作用。人口密度的增加會促進(jìn)當(dāng)?shù)亟逃l(fā)展和人們綜合素質(zhì)的提高，而人口密度增加會增加當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境壓力，兩者共同作用，有助于提高當(dāng)?shù)厝藗兊沫h(huán)保意識。同時，回歸分析結(jié)果顯示，人口密度增加對水污染治理效率的正向作用較大，明顯強于造成的水環(huán)境污染負(fù)擔(dān)。此外，人口密度的回歸系數(shù)為2.60E- 05，雖然在1%水平上比較顯著，但是鑒于系數(shù)值較小，因而對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇实挠绊懗潭纫矘O為有限。

回歸結(jié)果顯示，城市化水平對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇示哂酗@著的正向作用。究其原因，城市化進(jìn)程的不斷加快，可以產(chǎn)生明顯的人口聚集效應(yīng)，可以使社會生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的污水得到集中處理，進(jìn)而大幅提高污水的處理效率，對于促進(jìn)當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇实奶岣呔哂忻黠@的積極作用。另一方面，城市化進(jìn)程的加快可以促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和政府財政收入水平的提高，對于增加水污染治理領(lǐng)域的技術(shù)和資金供給是極為有利的，這些都會對當(dāng)?shù)厮廴局卫硇势鸬椒e極作用。從模型回歸分析結(jié)果看，城鎮(zhèn)化率的系數(shù)為0.003026，在1%水平上比較顯著，說明城鎮(zhèn)化率越高，當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇室矔岣摺?/p>

回歸結(jié)果還顯示，對外開放程度對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇示哂酗@著的負(fù)向作用，對外開放程度越深，環(huán)境污染也就約嚴(yán)重，進(jìn)而給當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇实奶岣咴斐娠@著的負(fù)面影響。從模型回歸分析結(jié)果看，外貿(mào)依存度的系數(shù)為-0.001832，在1%水平上比較顯著，說明對外開放程度越高，當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇示蜁黠@降低。

4 結(jié)論

改革開放初期的粗放式經(jīng)濟發(fā)展模式雖然帶來了長達(dá)三十年的經(jīng)濟高速增長，但是也給我們的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，特別是日趨嚴(yán)重的水污染問題對都當(dāng)?shù)厝藗兊纳a(chǎn)生活問題造成了嚴(yán)重影響。本文以遼寧省為例，對水污染治理效率和影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示經(jīng)濟發(fā)展水平、人口密度以及城市化水平對當(dāng)?shù)氐乃廴局卫硇蚀嬖陲@著的正向影響，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與對外開放程度對則呈現(xiàn)出負(fù)向影響。其中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平以及對外開放程度屬于影響程度較大的因素。