環(huán)境庫茲涅茨曲線視角下河南省大氣污染的分析

王 芳，鄧文剛

(鄭州大學(xué) 1.商學(xué)院;2.國際學(xué)院，河南 鄭州 450001)

綠色良好的生活環(huán)境一直以來都是居民賴以生存的基本條件，其中，空氣質(zhì)量的好壞直接影響著人們的健康水平。但是，通過歷史經(jīng)驗來看，任何地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展無不以環(huán)境的透支為代價。近幾年，隨著城市化進程的加快以及工業(yè)化的迅速發(fā)展，河南省的空氣質(zhì)量一直沒有長期保持在較高的水平。黨的十八大報告、“十二五”規(guī)劃綱要以及2012年中央經(jīng)濟工作會議中明確指出應(yīng)當(dāng)注重經(jīng)濟社會與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，力求每一個城市都能成為宜居城市。[1]環(huán)境庫茲涅茨曲線反映了環(huán)境質(zhì)量與人均收入之間的關(guān)系，從理論上來說，污染程度隨著人均收入的增加先提高后降低，但在實際當(dāng)中兩者之間有時卻不會表現(xiàn)出這樣的關(guān)系，污染程度甚至可能會隨著人均收入的增加先提高、后降低、再提高、再降低，因此河南省的大氣污染和經(jīng)濟發(fā)展之間具體是什么樣的關(guān)系還有待于在實證分析中做進一步研究。

一、文獻綜述

傳統(tǒng)的EKC曲線呈現(xiàn)出倒“U”型，這一點已經(jīng)被國內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者所證實。例如Grossman和Krueger(1995)[2]、林伯強和蔣竺均(2009)[3]、黃炎和丁健(2016)[4]等。除此之外，一些學(xué)者在研究中還發(fā)現(xiàn)環(huán)境庫茲涅茨曲線有時會呈現(xiàn)出“N”型、倒“N”型等類型。張樂勤等(2012)以動態(tài)測度的方式對安徽省1995—2010年的碳排放強度進行觀測和分析，發(fā)現(xiàn)其EKC曲線表現(xiàn)為“N”型。[5]周小亮、吳武林(2016)在對福建省大氣和水污染的分析中發(fā)現(xiàn)廢氣、廢水的排放與人均收入之間呈現(xiàn)倒“N”型關(guān)系。[6]孫艷麗、李中軒(2017)在對許昌市工業(yè)“三廢”的排放量的調(diào)查分析中得出了工業(yè)粉塵呈現(xiàn)倒“U”型曲線的右側(cè)+正“U”型曲線的左側(cè)的結(jié)論。[7]

在研究方法上，目前還沒有一個統(tǒng)一的標準。任海軍和劉高理(2014)以STIRPAT模型為基礎(chǔ)對碳排放量進行了一系列的測度，并指出不同階段的城市化進程中各因素對碳排放的影響存在著差異。[8]謝守紅、蔡海亞、夏剛祥(2016)使用IPCC關(guān)于碳排放的測算方法，用脫鉤模型對1980—2012年中國交通運輸業(yè)的碳排放量進行了相關(guān)的分析。[9]因此，在今后的研究當(dāng)中還應(yīng)當(dāng)注重不斷地總結(jié)和歸納，找到普適性更強的研究方法。

綜上所述，目前的研究大多打破了經(jīng)典環(huán)境庫茲涅茨曲線的假設(shè)，提出了許多新的不同類型的EKC曲線。但是，各地區(qū)的環(huán)境污染程度和經(jīng)濟發(fā)展的狀況都不盡相同。為此，本文將在經(jīng)典環(huán)境庫茲涅茨曲線理論的基礎(chǔ)上結(jié)合河南省自身的特點構(gòu)建高次多項式模型進行實證分析，使研究方法具有一定的針對性和新意，并將根據(jù)河南省目前存在的一些環(huán)境問題給出相應(yīng)的政策建議。

二、數(shù)據(jù)來源與模型設(shè)定

(一)數(shù)據(jù)選取

本文選取河南省1998—2017年共20年的時間序列數(shù)據(jù)，從歷年的《河南省環(huán)境狀況公報》上選取衡量大氣污染的3個較為常用的指標：工業(yè)廢氣排放總量、二氧化硫排放量以及煙(粉)塵排放量。其中，工業(yè)廢氣排放總量的符號記為“INDGAS”，單位為“億標立方米”；二氧化硫排放量的符號記為“SO2”，單位為“萬噸”；煙(粉)塵排放量的符號記為“SD”，單位為“萬噸”。

對于變量的選取，因為人均國內(nèi)生產(chǎn)總值與大氣污染具有較高的關(guān)聯(lián)性，故取其作為解釋變量，符號記作“PGDP”，單位為“元”。數(shù)據(jù)來源于歷年的《河南省統(tǒng)計年鑒》。

將以上指標和變量進行對數(shù)化處理后的結(jié)果如表1所示。

表1 大氣污染與經(jīng)濟增長的相關(guān)指標與變量匯總

(二)模型設(shè)定

根據(jù)現(xiàn)有的一些研究，環(huán)境庫茲涅茨曲線的模型一般表現(xiàn)為二次多項式、三次多項式、四次多項式、對數(shù)二次多項式、對數(shù)三次多項式以及對數(shù)四次多項式等幾種形式。出于對數(shù)據(jù)波動和復(fù)雜因素的考慮，本文選取對數(shù)四次多項式作為基本計量經(jīng)濟模型進行分析：

lnYt=α0+α1lnXt+α2(lnXt)2+α3(lnXt)3+α4(lnXt)4+μt

其中，lnYt表示各類環(huán)境污染指標第t年的數(shù)據(jù)的自然對數(shù)；lnXt表示人均國內(nèi)生產(chǎn)總值第t年的數(shù)據(jù)的自然對數(shù)；μt表示隨機誤差項；αi(i=1,2,3,4)表示各個參數(shù)的待估系數(shù)。

對模型估計結(jié)果參數(shù)的討論有如下幾種類型：①α1=α2=α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間不存在關(guān)系；②α1≠0，α2=α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間存在單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的關(guān)系；③α1=α2≠0，α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間存在單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的關(guān)系；④α1<0，α2>0，α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間存在正“U”型關(guān)系；⑤α1>0，α2<0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間存在倒“U”型關(guān)系；⑥α1>0，α2<0，α3>0，α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間存在正“N”型關(guān)系；⑦α1<0，α2>0，α3<0，α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟增長之間存在倒“N”型關(guān)系；⑧在之前的基礎(chǔ)上，如果α4≠0，那么所得的環(huán)境庫茲涅茨曲線將不同于以上的形狀，會呈現(xiàn)出一種連綿起伏的形態(tài)，稱為“波浪型”。

三、實證分析

(一)平穩(wěn)性檢驗

當(dāng)時間序列不平穩(wěn)時，在此基礎(chǔ)上得到的回歸有可能會是偽回歸。為此，在建立模型之前，要先對各個變量的平穩(wěn)性進行檢驗。本文選取使用較為普遍的ADF檢驗法，具體的檢驗結(jié)果見表2。

表2 ADF單位根檢驗結(jié)果

注：括號中的數(shù)字代表與檢驗值相對應(yīng)的P值，“*”“**”“***”分別表示10%、5%、1%的顯著性水平

由表2數(shù)據(jù)可看出，lnSD在原序列和一階差分以及二階差分的條件下都通過了5%或1%的顯著性水平下的檢驗；lnPGDP在一階差分和二階差分的條件下分別通過了10%和5%顯著性水平下的檢驗；其他變量在原序列的條件下均未通過檢驗，在一階差分和二階差分的條件下通過了1%顯著性水平下的檢驗。由此可知，所有指標和變量經(jīng)過處理均可變?yōu)槎A單整序列，因此能進行協(xié)整分析。

(二)協(xié)整分析

1.協(xié)整檢驗

經(jīng)過平穩(wěn)性檢驗后，對大氣污染的各項指標與人均GDP之間是否具有協(xié)整關(guān)系進行檢驗，本文采用EG兩步法對變量之間形成的殘差序列項的穩(wěn)定性進行檢驗。

第一步，分別對大氣污染的3個指標與人均GDP之間進行一元一次回歸，具體的回歸方程如下：

lnINDGAS=2.7341+0.7339lnPGDP

(6.2814) (16.3217)

F=266.3977，R2=0.9367，n=20

lnSO2=5.0938+0.0466lnPGDP

(4.0368) (3.5778)

F=128.0813，R2=0.9286，n=20

lnSD=9.9465+0.5575lnPGDP

(12.7746) (6.9312)

F=48.0418，R2=0.7287，n=20

經(jīng)過檢驗發(fā)現(xiàn)上三式的t檢驗和F檢驗均顯著通過，并且從回歸結(jié)果可以看出其可決系數(shù)分別為0.9367、0.9286、0.7287，這說明回歸方程具有較好的擬合效果。

由表3數(shù)據(jù)可知，大氣污染的指標與人均GDP之間所形成的殘差序列均通過了5%的平穩(wěn)性檢驗，這表明它們之間存在著長期的均衡關(guān)系。

表3 大氣污染指標與人均GDP的協(xié)整檢驗結(jié)果

注：檢驗是對各項指標和所有變量的二階差分之間所形成的殘差序列進行的平穩(wěn)性檢驗，“*”“**”“***”分別代表10%、5%、1%的顯著性水平

2.協(xié)整分析

經(jīng)過平穩(wěn)性檢驗和協(xié)整檢驗后，根據(jù)所選用的計量經(jīng)濟模型對大氣污染的各項指標與人均GDP之間的關(guān)系進行參數(shù)估計，判定回歸結(jié)果中t統(tǒng)計量值、F統(tǒng)計量值以及R2的大小，若不顯著則剔除四次方項，接著對三次方方程進行參數(shù)估計。以此類推，直到選出合適的方程為止，表4列出了具體的參數(shù)估計結(jié)果。

表4 大氣污染的各項指標與人均GDP之間的參數(shù)估計結(jié)果

注：括號中的數(shù)值為t檢驗的值，“*”“**”“***”分別代表10%、5%、1%的顯著性水平

工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間的方程為：

lnINDGAS=-4896.95+2062.81lnPGDP-324.82(lnPGDP)2+22.70(lnPGDP)3-0.59(lnPGDP)4

由此可知，工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間屬于四次多項式的關(guān)系，α1>0，α2<0，α3>0，α4<0。各解釋變量的t統(tǒng)計量值分別為-3.96、3.98、-3.99、4.01、-4.03，均通過了顯著性水平為1%的t檢驗。同時F統(tǒng)計量的值為153.24，說明F檢驗也十分顯著。并且R2的值也較大，為0.9761，證明在較好的擬合效果下工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間的關(guān)系呈現(xiàn)波浪型曲線的形態(tài)。

二氧化硫排放量與人均GDP之間的方程式為：

lnSO2=482.86-151.55lnPGDP+

16.62(lnPGDP)2-0.6(lnPGDP)3

由此可知，二氧化硫排放量與人均GDP之間屬于三次多項式的關(guān)系，α1<0，α2>0，α3<0。各解釋變量的t統(tǒng)計量值分別為2.62、-2.73、2.86、-3.00，均通過了顯著性水平為1%的t檢驗。同時F統(tǒng)計量的值為17.95,說明F檢驗也十分顯著。并且R2的值也較大，為0.7709，證明在較好的擬合效果下二氧化硫排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)出倒“N”型的關(guān)系。

煙(粉)塵排放量與人均GDP之間的方程式為：

lnSD=-19.74+5.68lnPGDP-0.33(lnPGDP)2

由此可知，煙(粉)塵排放量與人均GDP之間屬于二次多項式的關(guān)系，α1>0，α2<0。各解釋變量的t統(tǒng)計量值分別為-1.77、2.42、-2.66，前兩個變量通過了顯著性水平為5%的t檢驗，后一個變量通過了顯著性水平為1%的t檢驗。同時F統(tǒng)計量的值為35.69，說明F檢驗也十分顯著。并且R2的值也較大，為0.8077，證明在較好的擬合效果下煙(粉)塵排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)出倒“U”型的關(guān)系，這與環(huán)境庫茲涅茨曲線的假定相符合。

三、結(jié)論

本文在“綠水青山就是金山銀山”的時代背景下，選取河南省1998—2017年共20年的時間序列數(shù)據(jù)，通過將計量模型設(shè)成對數(shù)四次多項式的形式，用逐步回歸法對河南省大氣污染物的3個指標和人均國內(nèi)生產(chǎn)總值之間的關(guān)系進行實證分析，得出以下結(jié)論：

(1)工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間呈現(xiàn)波浪型關(guān)系。其中在可觀測范圍內(nèi)模型的人均GDP只有一個EKC拐點35600元，大致出現(xiàn)在2013—2014年之間。在人均GDP低于35600元時，工業(yè)廢氣的排放量隨人均收入的增長呈現(xiàn)出上升的趨勢，這表明在當(dāng)時的條件下由于省內(nèi)總體生產(chǎn)力水平還尚未發(fā)展成熟起來，工業(yè)廢氣的排放隨人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加而增加。當(dāng)人均GDP超過35600元以后，工業(yè)廢氣的排放量呈現(xiàn)出下降的趨勢，這表明在 “綠水青山就是金山銀山”的號召下，各地紛紛提高了生態(tài)保護的意識，因此工業(yè)廢氣的排放量隨人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加而日漸減少。

(2)二氧化硫排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)部分倒“N”型關(guān)系。模型中人均GDP的兩個EKC拐點分別為3655元和20688元，前者的出現(xiàn)時間并不在樣本數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，但可以推測大致在20世紀90年代中期，后者的出現(xiàn)時間則大致出現(xiàn)在2009年前后。在人均GDP達到3655元之前，二氧化硫排放量隨著人均GDP的增加而下降；在人均GDP處于3655元到20688元的這段時期內(nèi)，二氧化硫排放量隨著人均GDP的增加而增加；當(dāng)人均GDP超過20688元以后，隨著各地對工業(yè)污染監(jiān)測和管控力度的加強，二氧化硫排放量又重新開始減少。從中可以看出，盡管理論模型預(yù)測的曲線形狀是倒“N”型，但是在現(xiàn)有樣本的觀測范圍內(nèi)模型更多呈現(xiàn)出的是倒“N”型曲線的右半部分，其中二氧化硫排放量與人均GDP的EKC拐點應(yīng)當(dāng)處于人均GDP為20688元的時候。

(3)煙(粉)塵排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)倒“U”型關(guān)系。模型中人均GDP只有一個EKC拐點5465元，出現(xiàn)的時間大致在2000—2001年之間。在人均GDP尚未達到5465元的時候，煙(粉)塵排放量隨著人均GDP的增加而增加，這主要是因為相對來說在舊有的工業(yè)生產(chǎn)條件下，煙(粉)塵的排放量在所有污染物中所占的比重較大。當(dāng)人均GDP超過5465元以后，煙(粉)塵排放量隨著人均GDP的增加而減少，這表明生產(chǎn)技藝在當(dāng)時有了一定程度的提高，對于煙(粉)塵排放的控制也有了明顯的進步。

四、政策建議

(1)提高能源的利用效率。燃煤、燃油等使用效率的低下是大氣污染產(chǎn)生的一個重要原因，正是因為在以往的工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中不夠注重充分利用這些資源，才使得工業(yè)廢氣、二氧化硫以及煙(粉)塵等污染物的排放量與日俱增。因此，只有轉(zhuǎn)變生產(chǎn)生活觀念，最大限度地利用這些資源才能夠在更大程度上降低污染物的排放量。當(dāng)前河南省基本已經(jīng)突破第二個轉(zhuǎn)折點或者說EKC拐點，在中央政府的號召和新生產(chǎn)技術(shù)的支持下提高煤炭等能源的使用效率已是大勢所趨，企業(yè)和居民家庭都應(yīng)為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會做出貢獻。

(2)順應(yīng)歷史的規(guī)律制定合理有效的減排目標。在過去的二十年內(nèi)由于缺少歷史的經(jīng)驗和實際的參考，我國的節(jié)能減排工作一直沒有取得有效的進展。根據(jù)發(fā)達國家近幾十年的污染治理工作中所產(chǎn)生的經(jīng)驗，碳排放量大致可分為三個階段：碳排放積累階段、碳相對減排階段、碳絕對減排階段。當(dāng)前我國正處在并將長期處在相對減排的第二階段，更要在未來長期內(nèi)制定符合各地區(qū)實際情況的減排目標，力爭早日進入絕對減排的第三階段。

(3)增強城市的環(huán)境承載力。除了從能源使用的角度降低污染之外，客觀上還應(yīng)當(dāng)在河南省內(nèi)各大城市的環(huán)境承載力上加強重視和保護。河南省作為人口大省，近幾年隨著人口出生率的增加，在龐大的人口基數(shù)下環(huán)境承載力逐漸下降。為此，更要貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀全面協(xié)調(diào)可持續(xù)的原則在改善居民生活水平和條件的同時兼顧資源的合理開發(fā)與城市環(huán)境的保護，促進彼此之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而增強城市的環(huán)境承載力。

(4)加強大氣污染的綜合治理。大氣污染需要從經(jīng)濟、行政、法律以及思維觀念等多個方面著手進行綜合的整治，在加快城鎮(zhèn)化進程的同時應(yīng)當(dāng)提高對各項環(huán)境標準的相應(yīng)的監(jiān)督力度和執(zhí)行力度，做到發(fā)展與保護同步進行。除此之外，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級與戰(zhàn)略性調(diào)整也是不可忽視的重要舉措，要想打造“低碳型經(jīng)濟”需要以更多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)取代舊有的高污染的產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。最后，要向居民和企業(yè)傳遞可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保意識，促使政府與民間在大氣污染的防治和環(huán)境保護的進程中實現(xiàn)良好的互動和反饋，最終實現(xiàn)改善空氣質(zhì)量、打造綠色城市的目標。