王 奇,李明全 (北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100871)

末端治理是減少污染排放、改善環(huán)境質(zhì)量的重要途徑.以大氣污染物控制為例,最近幾年為了完成二氧化硫的減排目標,各地采取了大量的工程措施以加強污染治理.據(jù)統(tǒng)計“十一五”期間我國建成的二氧化硫脫硫機組是“十一五”初期的10倍,大氣污染治理工程對污染減排目標的完成發(fā)揮了重要作用,以 2009年為例,通過采取污染治理措施形成的二氧化硫新增減排量超過 170萬 t,高于其他污染減排措施的減排量(2009年《中國環(huán)境狀況公報》).雖然從全國層面上,規(guī)模不斷擴大的污染治理工程建設(shè)有效地降低了大氣污染物排放,但是由于地區(qū)間在污染治理設(shè)施建設(shè)投入、設(shè)施運行與管理等方面存在的差異,各地的環(huán)境污染治理效率存在較大差異,對各地的污染治理效率進行定量評價,可以為進一步提高污染治理績效提供科學(xué)依據(jù).

環(huán)境污染治理效率,即環(huán)境污染治理中投入產(chǎn)出的效率,是表征環(huán)境污染治理過程中要素投入對污染去除作用的指標,反映了污染治理要素投入產(chǎn)出績效.關(guān)于環(huán)境污染治理效率,部分學(xué)者運用單要素投入與產(chǎn)出方法進行評價研究.王麗婭等[1]通過對比污染處理投資增長率與污染物處理量增長率來分析環(huán)保投資的效率,并發(fā)現(xiàn)污染處理投資增長超過污染物處理量增長;頡茂華[2]、吳淑麗等[3]分別用單位環(huán)保投資的污染物去除量表征環(huán)保投資的效率,分析認為我國環(huán)境污染治理效率低下.這類研究通常選用污染治理的資金投入和單個要素污染物處理量分別作為環(huán)境污染治理的投入和產(chǎn)出指標,而忽略了污染治理投入中的其他要素的共同作用以及可能帶來的其他污染物去除效果,因而難以較全面反映污染治理的整體效率.

由于單要素指標評價方法在環(huán)境污染治理效率評價方面存在的局限性,已有部分國內(nèi)外學(xué)者運用可以評價多投入多產(chǎn)出的主體相對效率的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)方法展開研究.Larsson等[4]利用DEA方法計算了挪威不同生產(chǎn)企業(yè)污染控制的效率;Chen等[5]利用 DEA方法對比了臺灣19個大型市政垃圾焚化爐的污染處理效率.也有部分學(xué)者應(yīng)用DEA模型對我國環(huán)境污染治理效率的評價開展了研究.其中,褚俊英等[6]應(yīng)用DEA方法對我國81個污水處理廠的污染治理效率進行了比較研究,Shi等[7]通過DEA方法計算了我國各省份SO2的治理效率,Xiong[8]對我國各省份工業(yè)污染的治理效率進行了研究,劉立秋[9]、顏偉等[10]、楊春梅[11]、王寶順等[12]分別評價了所考察年份我國各省份環(huán)保投入的效率,劉紀山[13]對我國中部 6個省份的環(huán)境污染治理效率進行了研究.

整體而言,雖然現(xiàn)有研究對我國環(huán)境污染治理效率評價進行了較多探索,但在污染治理產(chǎn)出指標選擇方面,現(xiàn)有研究大多將大氣與水體污染治理等相關(guān)指標統(tǒng)一作為 DEA模型輸出指標,由于大氣污染物、水污染物治理的特點差別較大,導(dǎo)致綜合計算環(huán)境污染治理效率一定程度上會掩蓋各省在不同污染治理領(lǐng)域存在的差異,而且難以有針對性地評價大氣或者水污染治理效率狀況.另外,在污染治理投入指標選擇方面,現(xiàn)有研究多選擇當年的污染治理投入(例如當年的環(huán)境污染治理投資)作為 DEA模型輸入指標,大部分都忽視了前期投入且本期仍在發(fā)揮重要作用的污染治理設(shè)施,所以現(xiàn)有研究較難反映真實污染治理效率水平.此外,在方法應(yīng)用方面,現(xiàn)有研究多采用傳統(tǒng)的投入或產(chǎn)出導(dǎo)向DEA模型,研究結(jié)果出現(xiàn)了多個省份同時相對有效而難以進一步辨識污染治理效率相對高低,導(dǎo)致其對分析與指導(dǎo)解決問題的意義不足.本文以大氣污染治理為例,在合理選取有關(guān)投入產(chǎn)出指標的基礎(chǔ)上,應(yīng)用超效率DEA評價模型,分析我國2004~2009年各省份的大氣污染治理效率.

1 模型方法與指標選取

1.1 超效率DEA模型構(gòu)建

當前,評價污染治理效率的方法主要包括簡單的比率分析方法、DEA方法等[14].由于大氣污染治理是一類多投入和多產(chǎn)出的污染控制活動,且其投入產(chǎn)出關(guān)系較難進行函數(shù)界定,因此選擇可以評價多投入和多產(chǎn)出活動的DEA方法更為切合研究主題.

DEA方法是評價具有相同投入-產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的多個主體活動的相對有效性的一種非參數(shù)方法,自1978年Charnes等[15]提出第1個DEA模型(C2R模型)以來,陸續(xù)發(fā)展了許多不同類型的DEA模型[16].這些DEA模型的基本思想是由已知的一組投入-產(chǎn)出主體利用線性規(guī)劃模型確定其生產(chǎn)前沿面,通過判斷各個主體與生產(chǎn)前沿面的相對距離評價各個主體的相對效率.為了應(yīng)對傳統(tǒng)DEA模型評價相對效率時可能出現(xiàn)的多個主體同時相對有效的情況,1993年Andersen等[17]提出了超效率DEA模型,使有效主體之間能進一步比較效率高低.超效率DEA模型的基本思想是由不包括被評價主體的其他所有主體利用線性規(guī)劃模型確定生產(chǎn)前沿面,并通過判斷被評價主體與該生產(chǎn)前沿面的相對距離評價其相對效率.當被評價主體是無效主體時,由于其并不會影響到生產(chǎn)前沿面,所以超效率模型與傳統(tǒng)效率模型計算結(jié)果一致;但是當被評價主體是有效主體時,由于該主體的扣除會影響到生產(chǎn)前沿面,所以超效率模型計算的效率值可能大于 1.根據(jù)超效率DEA模型計算的有效主體相對效率,實質(zhì)上反映了由于該有效主體的存在導(dǎo)致生產(chǎn)前沿面相對其不存在時生產(chǎn)前沿面的提升程度.為了應(yīng)對大氣污染治理效率評價中可能出現(xiàn)的多個有效主體的情況,此處選擇超效率DEA模型進行分析.

為了克服傳統(tǒng)產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型可能出現(xiàn)無解的問題,本文采用通過引入阿基米德無窮小量來構(gòu)建調(diào)整的產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型的方法來獲得可行解[18].調(diào)整的產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型相對傳統(tǒng)模型具有如下特征:當傳統(tǒng)的產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型有可行解時,調(diào)整的產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型評價值與其相同;而當傳統(tǒng)產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型無可行解時,調(diào)整的產(chǎn)出導(dǎo)向超效率模型仍然能夠獲得可行解.

考慮到污染治理過程中邊際成本遞增現(xiàn)象的存在,即隨著污染控制力度的增大,單位投入的污染治理量逐漸減少,計算過程中采用可變規(guī)模效益模型.

最后,對我國大氣污染治理效率的評價,本文采用基于產(chǎn)出導(dǎo)向的徑向可變規(guī)模效益的超效率DEA模型進行分析,假設(shè)在時期t有N個主體,每個主體都通過J種投入要素生產(chǎn)S種產(chǎn)出,相應(yīng)的投入產(chǎn)出向量為(X,Y),那么模型的線性規(guī)劃形式為:

式中:n0為被評價決策單元;λ為權(quán)重系數(shù);ε是非阿基米德無窮小量(此處取10-5).

1.2 指標選取與數(shù)據(jù)處理

運用DEA模型評價大氣污染治理效率,關(guān)鍵在于選取合適的投入和產(chǎn)出指標,以準確地反映大氣污染治理特征.大氣污染治理過程中,主要投入包括大氣污染治理設(shè)施的投入、大氣污染治理設(shè)施運行中的人力物力投入等兩方面,分別反映了大氣污染治理中固定資產(chǎn)投入和流動要素投入情況;同時,污染治理的效果直接表現(xiàn)為大氣污染物的去除量.考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性,選擇廢氣治理設(shè)施數(shù)作為大氣污染治理固定資產(chǎn)投入的表征指標,該指標間接反映了歷年大氣污染治理投資在當年發(fā)揮作用的固定資產(chǎn)存量;選擇廢氣處理運行費用作為大氣污染治理流動要素投入的表征指標,該指標綜合反映了當年用于大氣污染治理的人力、能源等各種生產(chǎn)要素投入;選擇工業(yè)二氧化硫去除量、工業(yè)煙塵去除量、工業(yè)粉塵去除量作為大氣污染治理產(chǎn)出的表征指標.由于西藏、青海某些指標數(shù)據(jù)的缺失,故選取我國2004~2009年除西藏和青海外的29個省份的相關(guān)指標數(shù)據(jù)進行分析.數(shù)據(jù)來自2005~2010年《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》.

2 我國大氣污染治理效率及結(jié)果分析

2.1 計算結(jié)果

基于構(gòu)建的超效率DEA模型,對我國29個省份 2004~2009年的大氣污染治理效率進行評價.使用MaxDEA軟件進行計算,結(jié)果見表1.

2.2 結(jié)果分析

從時間維度來看,2004~2009年間我國各省份大氣污染治理效率變動不大.江西、內(nèi)蒙古等省份大氣污染治理效率一直較高,而北京、天津等省份大氣污染治理效率一直較低,廣東、寧夏等少數(shù)省份的大氣污染治理效率呈現(xiàn)出一定程度的波動.

從省際維度來看,江西、內(nèi)蒙古、吉林、山東以及甘肅等省份大氣污染治理效率相對較高,而上海、重慶、福建、北京、天津、四川以及新疆等省份大氣污染治理效率相對較低.其中,江西大氣污染治理效率在所有省份中一直處于前 3名,內(nèi)蒙古、吉林等省份大氣污染治理效率也一直處于全國前列,該結(jié)果可能是由這些省份大氣污染治理相對比較容易以及大氣污染治理投入適度等多方面因素綜合作用引起的.而天津的大氣污染治理效率在所有省份中一直處于24名以后,北京、新疆等省份的大氣污染治理效率也相對落后.北京、天津等省份污染治理效率低可能與這些省份產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的環(huán)境污染特征以及大氣污染治理相對較難有關(guān),雖然投入大量資金與設(shè)備,但是污染去除的潛力逐漸變小;新疆等省份經(jīng)濟水平相對落后,環(huán)保設(shè)備技術(shù)低等可能是導(dǎo)致污染治理效率低的主要原因.

從區(qū)域維度來看,我國中部地區(qū)大氣污染治理效率高于東部和西部地區(qū).2004~2009年間,東部地區(qū) 11個省份相對效率的排名平均值在16~18間波動,中部地區(qū) 8個省份相對效率的排名平均值在9~12間波動,而西部地區(qū)10個省份相對效率的排名平均值在16~18間波動.結(jié)合各地區(qū)的具體特點分析該結(jié)果的可能原因是,東部地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對清潔且環(huán)境管制相對較為嚴格,相對來說污染的處理需要投入較多的資金和設(shè)備,與其他地區(qū)比較資金設(shè)備投入的利用效率相對較低;中部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平中等,相比東部地區(qū)而言產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對粗放導(dǎo)致污染產(chǎn)生量較大,污染控制相對容易且投入的污染治理資金和設(shè)備相對適度,因此大氣污染治理效率相對較高;而西部地區(qū)大氣污染治理效率相對較低的原因,則可能是西部地區(qū)經(jīng)濟相對落后,污染治理的資金和設(shè)備投入嚴重不足以及污染治理的技術(shù)水平相對較低.

表1 2004~2009年各省大氣污染治理超效率值Table 1 Super-efficiency value of different provinces from 2004 to 2009

計算結(jié)果表明,從治理效率角度來看,污染治理投入不足的地區(qū)需要加大污染治理資金與設(shè)備的投入,進而提高大氣污染治理效率;但是,僅僅依靠大量污染治理資金與設(shè)備的投入是不夠的,還需要同步提高大氣污染治理的技術(shù)水平以及增強大氣污染治理的管理水平,否則會造成污染治理投入相對過剩進而導(dǎo)致投入要素利用效率低下的后果.

3 結(jié)語

現(xiàn)階段,大量建設(shè)污染治理工程已經(jīng)成為實現(xiàn)污染減排目標的重要手段,需要科學(xué)有效地評價各個地區(qū)大氣污染投資的使用效率.通過分析大氣污染治理的投入-產(chǎn)出特征,利用超效率DEA模型對我國2004~2009年間大氣污染治理效率進行分析,結(jié)果表明研究期內(nèi)我國大氣污染治理效率的省際格局變動不大,整體來說中部地區(qū)大氣污染治理效率高于東部和西部地區(qū).為進一步提高大氣污染治理績效,不同地區(qū)應(yīng)該采取不同的污染治理投入策略:東部地區(qū)應(yīng)更加注重提高大氣污染控制技術(shù)和管理水平而非繼續(xù)加大資金與設(shè)備的投入,而中西部地區(qū)則應(yīng)同時加大污染治理的投入水平與污染控制的技術(shù)水平.

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