環保投入的碳減排協同效應研究*

曾詩鴻 王成秀 董戰峰

（1.北京工業大學，北京 100124；2.生態環境部環境規劃院，北京 100012）

在人類工業化進程中，高耗能、高污染的發展模式對經濟發展水平起到了一定的拉升作用，但隨之帶來的大規模溫室氣體排放也對全球可持續發展造成沖擊，引起全球的共同關注。國際社會也愈發意識到綠色發展的緊迫性，積極治理氣候危機，加快提升生態環境質量。自《巴黎協定》以來，各國簽署了一系列的氣候協議，旨在推進全球碳減排行動。我國為緩解氣候危機，把溫室氣體減排任務納入國家“十四五”規劃和2035年遠景目標。作為發展中國家，我國面臨著碳排放總量大、綠色技術發展滯后，化石能源占比較高等諸多挑戰，完成雙碳目標需要全國各省、市、自治區協同合作，提高環保投入、降低能耗，推動經濟高質量發展。其中，落實“3060”雙碳目標最關鍵的因素是充足的資金保障。環保投入是全社會用于生態環境保護相關資金投入的總稱，其作為綠色投資的關鍵內容，對優化投資結構，推動經濟綠色增長具有重要作用。近年來，中國環保投入量不斷增加，全國環境污染治理投資總額從2003年 的1627．3億 元 已 增 加 至2020年 的10638．9億元。一般而言，環保投入的擴充能有效遏制環境惡化，但是，較少有學者深入探究環保投入對碳排放的影響到底是促進還是抑制關系，關聯性如何？基于此，文章將在雙碳背景下，探究環保投入同碳排放之間的關系。

一、文獻綜述

（一）環保投入相關研究

環保投入的目標在于實現經濟和環境質量的同步提升。現有研究可歸納為以下幾類。

一是在環保投入投資效率層面。較多研究表明截至目前我國環保投入資金的利用率不高，有冗余和浪費現象。部分區域的工業污染治理投資效率還面臨著“高投入、低效益”的難題。［1-2］張璇等（2018）利用DEA-Tobit模型研究表明財政分權對環保投資效率存在負效應。［3］李芳林、唐欣（2018）利用三階段DEA模型研究表明引起環保投資效率低下的主要原因在于規模效率不足，第二產業占比過高對投資效率具有負效應。［4］

二是在環保投入投資效應層面。環境污染治理投資的投資效應通常包括消除并改善環境污染的環境效應，預期獲得未來收益的經濟效應以及給人民大眾帶來健康福祉的社會效應。［5］當前研究較多聚焦于環保投資的經濟和環境效應。在經濟效應層面，大部分研究表明環境政策具有經濟杠桿作用，對經濟發展產生正效應。［6－7］除此之外，部分研究從微觀層面發現環境投入對企業財務績效、核心競爭力具有正向推動作用。［8－9］在環保投入的環境效應方面，較多研究表明環保投入能夠有效抑制環境污染物的排放，存在顯著的污染物治理效應。［10－11］張可等（2016）利用空間聯立方程研究發現環保投入存在外溢效應。［12］顧程亮等（2016）基于IPAT模型研究發現環保投入對生態效率存在非對稱的“倒U型”特征。［13］田秀杰等（2020）表明環境污染治理投資能有效實現碳減排目標。［14］

（二）碳排放影響因素研究

碳排放的各種影響因素離不開人類活動，相關研究成果較為豐富。現有研究主要從城鎮化、產業結構、能源強度以及技術創新四個層面篩選控制變量。

首先，城鎮化層面。城市化的快速推進一方面會通過聚集效應和規模經濟來優化資源配置效率，以此減少碳排放；但另一方面，城鎮人口增多又會產生“擁擠效應”，引起城市用地增加，導致碳排放上升。［15］王鑫靜、程鈺 （2020）利用STIRPAT模型表明城鎮化水平對碳排放效率有顯著的抑制作用。［16］其次，能源強度效應層面。通常較低的能源強度代表著更高的能源利用率，碳排放量也隨之減少。［17］依據發達國家的經驗，收入提升帶來環境改善的內在機制在于經濟發展模式的調整導致了能源強度的下降。［18］呂天宇等（2020）利用空間計量模型分析發現能源強度對人均碳排放量具有顯著的正效應。［19］第三，產業結構層面。通常促進低碳經濟的關鍵在于優化第二產業。［20］合理的結構能促進生產資料在不同產業間的流轉，資源的有效分配有利于提高企業生產能效，加速企業向綠色環保轉型，落實碳減排目標。［21－22］陳志建等（2018）提出合理配置產業空間布局是承接產業成功轉移的基礎，也是降低產業碳排放的重要手段。［23］最后，技術創新層面。基于廣義的技術創新而言，研發投入、專利產出、技術交易量等內容的增加能夠促進碳減排的實現。［24］技術進步一方面通過削弱對高排放能源的依賴來提高碳排放效率，推動碳減排目標；另一方面，技術進步減少了單位生產成本，廠商為了獲取更大利潤而投入更多要素來擴大生產規模，反過來又增加了碳排放［25－26］。

綜合現有研究可以發現，環保投入和碳排放的相關研究大多聚焦于二者間的相互關系，雖然研究結論因方法和研究樣本而各不相同，但仍然可以從中歸納出一些一般性的結論。如環保投入對經濟發展和環境改善有良好的促進作用，與碳排放可能存在非線性趨勢。但整體而言，目前基于空間溢出視角分析環保投入與碳排放關系的研究較為缺乏。基于此，本文將利用面板固定效應模型和空間杜賓模型探究環保投入對碳排放的影響模式，從空間效應的角度評價環保投入的環境效應，這也為政府出臺區域聯合碳減排政策提供參考價值。

二、環保投入產生環境效應的理論分析

（一）環保投入影響環境質量的互動機制

在綠色發展議題持續升溫的影響下，中國各地區的環保投入額度持續增長。部分學者將環境污染治理投資納入環境規制的范疇展開探討。［27］環保投入作為一種投入型的環境規制工具，通過政府、企業和公眾三者之間的互動關系實現環境質量的改善。［28］對政府而言，環保投入的政策性導向會引導社會資本的投資方向，從而優化產業結構，有效規制污染物排放。［29］同時，環保投入可以向企業透露政府優化環境的決心，以此激勵企業優化生產工藝，削弱對高排放能源的過度需求，并提升能源利用率。對企業而言，在受到公共政策的管制后，企業會做出履行社會責任的反應。隨著環保投入的持續增長，環境規制程度也會相應提高，激勵企業實施環保行為，選擇改造生產技術，剔除落后產能，增加企業環境成本。［30］但環保投入具有一定的公益屬性，屬于非生產性投資，不能用于生產經營，在現有資本、勞動等生產要素不變的條件下，企業可能會通過加大能源投入來實現短期利潤最大化，最終引起碳排放的增加。［31］對于公眾而言，隨著經濟的發展，公眾對環境污染負外部性的敏感度會上升，其環境保護意識逐漸增強，通過對企業和政府部門施壓來影響地區環境污染。［32］

（二）環保投入減排效應的理論分析

在實現雙碳目標的征程中必須依賴合理的資金保障機制，綠色金融市場為推動環境優化、應對氣候變化提供了金融服務［33］，環保投入作為綠色投資的關鍵內容，是推動碳減排和環境治理目標的關鍵內容。較多研究表明，環保投入作為直接管制型環境政策工具的一種，直接作用于環境治理，能有效改善地區環境。［34－35］但也有研究表明環保投資和碳排放間并非是簡單的線性關系，也可能是非線性的。曾勝、張明龍（2021）在環保投資的基礎上增加生產性綠色投資和綠色企業融資，構建了綠色投資指標，并利用空間杜賓模型研究發現綠色投資與碳排放強度具有“倒U型”的非線性關系，整體上表現出由抑制碳減排轉向促進碳減排趨勢。［31］

（三）環保投入環境溢出效應的理論分析

在環境和經濟發展矛盾愈演愈烈的背景下，環境溢出效應成為熱點話題，其中眾多研究圍繞環境規制和污染物的溢出效應展開探索。環保投入能夠反映國家對環境保護的關切程度，探究環保投入的溢出效應對制定雙碳目標實現路徑具有重要意義。張可等人（2016）的研究成果表明環保投入作為公共品，具有外溢效應，即一個地區環保投入的增加會對促進鄰近地區的環境優化，造成鄰近地區地方政府可能出現“搭便車”行為，不愿意多投入環保資金，導致環保設施老化，進而造成污染水平上升。［12］

基于上述分析，本文提出以下兩個研究假設：

研究假設1：環保投入和碳排放間可能存在非線性關系。

研究假設2：環保投入具有空間溢出效應，環保投入會對鄰近地區的碳排放造成影響。

三、實證研究設計

（一）變量定義

1．被解釋變量。碳排放總量的對數值（lnC），本文選用的二氧化碳排放量數據來自Wind數據庫分部門總消耗碳排放量。

2．核心解釋變量。環境污染治理投資額的對數值（lnEI）。環境污染治理投資包括城鎮環境基礎設施建設投資、工業污染源治理投資以及當年完成環保驗收項目環保投資。

3．控制變量。①城鎮化率（UR），本文選用年末城鎮人口和年末總人口的比值來表示城鎮化率。關于城鎮化對碳排放的影響效應，不同學者利用不同的方法和樣本得出的結果截然不同。徐德義（2020）和劉俊伶等（2020）提出在城鎮化過程中人口流動和人民生活改善推動了房地產、交通等基礎設施的快速發展，工業產品生產和能源服務需求增長，反而引起碳排放回升。［36－37］②能源強度，本文使用單位GDP能源消費量的對數值（lnEG）。通常該指標反映了能源利用率，其數值越低，碳排放量就越少。③產業結構，分別選用第二產業占比（GDP2）和第三產業占比（GDP3）。較多研究均提出產業結構的綠色轉型能夠有效控制能耗，進而推動碳減排績效。④技術創新，使用技術合同成交總額的對數值（lnTC）來衡量地區技術創新水平。技術合同直接反映技術進步的產出成果，所以能夠更好地衡量技術創新。一般認為，技術合同規模越大，說明企業創新成果越多，更能有效落實碳減排目標。［38］

（二）模型構建

1.固定效應變截距模型設定

分析單位是第t年的地區i。lnC表示碳排放量的對數值，lnEI表示環境污染治理投資額的對數值，系數β1表示環境污染治理投資對碳排放量的平均影響。Xit表示控制變量，主要包括城鎮化率 （UR）、能源強度 （lnEG）、第二產業占比（GDP2）、第三產業占比（GDP3）、技術創新（lnTC）。αi指個體差異，γi指年份固定效應，表明年度范圍內對樣本區域碳排放量的沖擊。εit隨機擾動項，表示那些隨時間和不同地區變化的不可觀測成分對碳排放的影響。模型（1）和（2）分別采用時點固定效應模型和時點、個體雙固定效應模型估計環保投入對碳排放的影響，模型（3）和（4）在前兩個模型的基礎上加入環境污染治理投資額的二次項，用于判定非線性關系。

2.空間計量分析模型設定

θi為空間滯后變量系數，表示鄰近區域自變量對本地區因變量的作用程度，θi〉0意味著相鄰區域自變量對本區域碳排放量表現為正向外溢效應，θi〈0意味著相鄰區域自變量對本區域碳排放量表現為負向外溢效應。ρ為空間回歸系數，W為地理距離空間權重矩陣。

模型（6）中多加入了環境污染治理投資額的平方項，其中，當β1〉0，β2=0時，環保投入和碳排放表現為遞增的線性關系；當β1〈0，β2=0時，環保投入和碳排放表現為遞減的線性關系；當β1〉0，β2〈0時，環保投入和碳排放表現為“倒U型”的非線性關系；當β1〉0，β2〉0時，環保投入和碳排放表現為“U型”的非線性關系。

（三）數據說明

本文選取2003—2020年30個省域地區（不包括西藏和港澳臺地區）的面板數據。其中碳排放數據選自Wind金融數據庫，能源消費總量、環境污染治理投資額以及人口數據分別選自《環境統計年鑒》《中國生態環境統計年報》《中國統計年鑒》和各省統計年鑒，產業結構、技術合同成交總額變量數據均取自中經網統計數據庫，部分缺失數據通過線性插值法補足。主要變量的描述性統計表如表1。

表1 主要變量的描述性統計表

四、實證結果分析

（一）面板固定效應模型回歸分析

依據公式（1）—（4）所構建的計量模型，本文回歸結果如表2。模型（1）在只控制年份效應后，回歸結果顯示環保投入與碳排放量間表現出明顯的正效應。在模型（1）的基礎上控制地區差異后，模型（2）得到相同的結論。模型（3）和模型（4）中引入了環保投入的平方項，判斷非線性關系。回歸結果顯示環保投入仍然對碳排放表現出正向作用，但環保投入的二次項則表現出負效應，表明環保投入和碳排放間并未表現出線性關系，而是“倒U型”的關系，表現為先促進再抑制的效應。其可能的原因在于，當環保投入規模較小時，企業由于減排成本高而優化生產流程的意愿低，相關綠色產業不足以形成規模效應，導致經濟綠色轉型緩慢，地方政府為持續推動經濟發展，仍舊需要依靠大量能源投入，碳排放并不會得到有效控制；當環保投入持續擴張時，環保投入能夠利用財政資金的杠桿效應，撬動社會、民間資本參與環保產業，為企業技術改進提供充足資金，增強企業綠色技術創新意愿，實現碳減排目標。因此，各地區在進行環保投入時要注意評估投資額度的合理區間，從而有效實現碳減排目標。

表2 固定效應變截距模型回歸結果

關于控制變量，在四種模型形式下，所有變量的符號、大小以及顯著性都沒有出現明顯的改變。城鎮化率、能源強度以及第二產業占比均對碳排放表現出明顯的促進作用，而第三產業占比對碳排放的促進效應以及技術創新對碳排放的抑制效應并不顯著。城鎮化率顯著促進碳排放的上升，說明在過去十幾年隨著我國城鎮化率不斷增加，城市房地產、交通等基礎設施得以擴張，工業生產品和能源服務需求增加對碳排放造成的促進作用要大于由城鎮化率增加帶來的聚集效應和規模經濟效應對碳排放造成的抑制作用。能源強度帶動了碳排放的增加，表明我國當前的能源利用效率還有待改進，只有降低能源強度，才能發揮碳減排效應。在產業結構方面，第二產業作為高投入、高污染的行業，對碳排放存在正向拉升作用。這表明在今后的經濟發展中加重產業結構調整，加速相關企業向綠色環保轉型是降低碳排放的重要路徑。

對比模型（2）和模型（4）的AIC、BIC結果，模型（4）的估計結果相對更好。因此，本文在模型（4）的基礎上通過依次剔除變量的方法進行了穩健性檢驗。回歸結果表明所有變量的顯著性和符號均保持一致，未發生大幅度變動，說明模型（4）的估計結果是穩健的。

（二）空間計量分析

在面板固定效應模型中，沒有涉及各地區間經濟行為的相互影響，但是距離越近的地區，聯系越密切，相互間的影響越大。各城市間的碳排放也可能存在相互影響。因此，本文基于碳排放的空間效應，重新得到估計結果。

運用空間計量模型的前提條件是進行空間自相關檢驗，判斷研究對象的空間效應，本文選用全局莫蘭指數I（Moran’s I）來檢驗。莫蘭指數I考察的是整個空間序列的空間聚集情況。I〉0，代表正空間自相關；I〈0，代表負空間自相關；I接近0，無空間自相關。本文利用地理距離空間權重矩陣W得到碳排放量的全局Moran’s I。全部樣本年份的莫蘭指數I都顯著為正，表明在此樣本期間內30個地區的碳排放量在整體上表現出顯著的正空間自相關，意味著高碳排放量與高碳排放量地區相鄰，低碳排放量與低碳排放量地區相鄰。因此，引入空間計量模型檢驗碳排放量的空間效應是有必要的。

本文通過LM、Hausman、Wald等多種檢驗最終篩選出固定效應下的空間杜賓模型（SDM）考察環保投入對我國30個省、市、自治區碳排放量的影響效應。模型回歸結果如表3。一是，在兩種模型下，空間滯后系數ρ都為正且顯著，表明在兩種模型下碳排放量都存在顯著的空間溢出效應，這與之前的空間自相關性檢驗結果相符，意味著周邊地區碳排放情況越嚴重，本地區的碳排放也趨于惡化，碳排放存在地區聚集的現象。二是，在兩種模型下，解釋變量和控制變量的符號、大小以及顯著性均未發生較大改變。其中環保投入表現出顯著的正向作用，而環保投入的平方項則顯著為負，呈現出“倒U型”的關系，符合本文的研究假設，環保投入和碳排放間可能存在非線性關系，即當環保投入處在較低水平時并不利于碳減排，只有高水平的環保投入才能實現碳減排目標。對于控制變量，技術進步則呈現出明顯的負效應，第三產業占比對碳排放的正效應仍不顯著，而其余控制變量都顯著為正，對碳排放量起到促進作用。在空間杜賓模型中，技術進步對碳排放的負效應表明，技術創新通過降低對高排放能源的依賴或提高排放效率，進而抑制碳排放的效應要大于其通過降低單位生產成本、廠商擴大生產規模，進一步增加碳排放的效應。

根據表3，綜合Log-L、AIC、BIC三個指標，引入環保投入平方項的模型（6）的要優于模型（5）。基于此，本文將在模型（6）的基礎上對模型的直接效應和間接效應結果進行分析，如表4。直接效應表示本區域自變量變動對本區域碳排放量產生的沖擊，間接效應是鄰近區域自變量變動對本區域的碳排放量帶來的沖擊，反映空間溢出效應，總效應表明全部區域自變量變動對本區域碳排放量產生的沖擊。回歸結果表明：環保投入及環保投入平方項對本地區碳排放量的直接效應、間接效應以及總效應都非常顯著，表明環保投入不僅對本地區的碳排放量有重要影響，同時表現出空間溢出效應。在環保投入水平較低時，一個地區的環保投入增加，不僅會對本地區的碳排放水平起到促進作用，而且也會提高周圍省域的碳排放水平，隨著環保投入水平的增加，環保投入開始發揮對碳排放的抑制效應，一個地區的環保投入增加，在降低本地區環保投入水平的同時，也能夠對周圍地區的碳排放發揮抑制作用。

表3 空間杜賓模型的回歸結果

表4 空間溢出效應估計結果

五、結論與啟示

在全球碳減排倡導下，我國明確了“3060”雙碳目標，成為全球脫碳征程中的關鍵節點。中國要順利落實雙碳目標，意味著在未來數十年內需要持續推動經濟結構和能源結構的綠色轉型，環保投入作為其中最為基礎的環節，優化環保投入規模對推進碳減排目標發揮著重要作用。基于此，深入探究環保投入的碳減排效應對碳達峰碳中和的實現具有重要現實意義。

本文通過構建面板固定效應模型和空間杜賓模型深入探究了環保投入和碳排放間的非線性關系以及空間溢出效應，得出以下結論。一是環保投入和碳排放量之間表現出“倒U型”的非線性關系，呈現出先促進再抑制的效應，這與本文的研究假設相一致。二是城鎮化率、能源強度以及第二產業占比均對碳排放表現出明顯的促進作用，在空間杜賓模型下技術創新能有效推動碳減排目標。三是碳排放量具有明顯的空間溢出效應，意味著周邊地區碳排放情況越嚴重，本地區的碳排放也趨于惡化，碳排放存在地區聚集的現象。四是環保投入及環保投入平方項對本地區碳排放量的直接效應、間接效應以及總效應都非常顯著，表明環保投入不僅對本地區的碳排放量有重要影響，同時表現出空間溢出效應。

本文為在雙碳背景下環保投入能有效發揮碳減排功能提出以下政策啟示。

一是要持續增加環保投入額度，完善碳減排財政支持政策。研究表明環保投入與碳排放間具有“倒U型”關系，為有效落實環保投入的碳減排效應，應持續加大環保投入力度。探索建立雙碳財政政策，設立支持雙碳目標的中央財政專項資金，同時應充分調動資本市場的資源配置作用，吸納社會資本更多地向節能環保產業轉移，形成政府、企業和社會多主體的環保投入模式。

二是要建立環保投入的區域協同機制。由于省域間的環保投入具有顯著的間接效應，鄰近省域的環保投入會影響本區域的碳排放。因此，不同地區在制定環保政策時需要考慮各地區的碳減排治理責任的劃分以及財政責任劃分，構建碳排放責任分擔核算體系和環保投資績效評價體系，搭建評價結果和資金分配掛鉤機制，將地方政府績效考核與碳減排治理責任掛鉤，避免部分省份在環保投入上出現“搭便車”的行為。

三是要加強區域碳減排合作力度并擴展合作領域。空間自相關檢驗表明省域間的碳排放存在高碳排放和高碳排放地區相鄰，低碳排放和低碳排放地區相鄰的趨勢。這意味著在區域一體化背景下地區間的碳減排治理不能各行其是，必須開展區域合作。在城鎮化、綠色技術創新、產業和能源結構調整等多方面開展經驗交流，共同推動高城鎮化率帶來的規模經濟效應，拓展低碳減排技術的運用空間，強化現代服務業等綠色產業，增加可再生能源占比并提高能源利用率。

四是要健全政府、企業和公眾三大主體的碳減排互動機制。政府層面在健全碳交易和碳稅相組合的協同減碳機制的同時，應以大型城市群為試點區域，基于能源、工業、建筑等高排放行業，擬定科學合理的綠色投資政策體系，強化綠色低碳項目儲備。在企業層面，增加企業綠色技術開發投資力度，淘汰落后產能，為實現經濟和環境雙重紅利的長期目標提供充裕的資金。對于公眾而言，要提高環保意識，在注重自身低碳生活方式的同時積極監督高排放企業，及時將企業違規排放行為反饋給相關政府部門。