洪　睿, 陳孝明

(1.河海大學公共管理學院， 南京　210000; 2.華中科技大學公共管理學院,武漢　430074 )

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· 大氣環(huán)境 ·

博弈論在大氣污染治理中的應用

洪睿1, 陳孝明2

(1.河海大學公共管理學院， 南京210000; 2.華中科技大學公共管理學院,武漢430074 )

大氣污染治理主要涉及環(huán)保部門和排污企業(yè)兩大參與主體，兩者在參與大氣環(huán)境治理的過程中有不同的利益訴求。采用博弈論的方法對排污企業(yè)之間、排污企業(yè)與環(huán)保部門之間的策略選擇行為進行分析，得出結論：排污企業(yè)和環(huán)保部門間的策略選擇是相互影響的，然后提出相應的建議和對策，以期協(xié)調環(huán)保部門監(jiān)管和企業(yè)治理的關系，確保大氣污染能夠得到有效的治理。

大氣污染；污染治理；博弈分析

環(huán)保部近期發(fā)布了《2015中國環(huán)境狀況報告》，該報告顯示2015年在對全國338個地級城市的空氣質量檢測中，城市空氣質量達到標準要求的有73個城市，僅占21.6%，而另外265個城市的空氣質量存在不同程度的超標。以京津冀及周邊地區(qū)為例，該地區(qū)70個地級以上的城市全年一共發(fā)生了1 710次重度及以上污染，共發(fā)布重度污染預警154次， PM2.5的平均濃度為77μg/m3，超過國家二級標準的1.2倍。由此可見，我國大氣污染治理問題仍然形勢嚴峻。當前我國正處在工業(yè)化轉型的過渡時期，現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結構、空間布局給當前的大氣環(huán)境治理問題帶來很大的壓力[1]。

企業(yè)和環(huán)保部門是當前大氣污染防治的兩大參與主體，其中企業(yè)以利潤最大化為目標，而環(huán)保部門以公益為目的，正是由于兩者目標的差異，從而導致這兩大參與主體在大氣污染治理的過程中有著不一致的利益訴求[2]。本文采用博弈論方法對排污企業(yè)之間、排污企業(yè)和環(huán)保部門之間的利益關系和策略選擇進行分析，對造成大氣污染的深層次原因進行進一步解讀，并以改變企業(yè)和環(huán)保部門的行為活動為基礎，提出相應的可行性建議，確保大氣污染能夠得到有效的治理。

1　排污企業(yè)間的博弈分析

在完全開放的市場經(jīng)濟中，企業(yè)之間有暢通的信息獲取渠道。假設目前市場中存在兩個對稱的排污企業(yè)A和企業(yè)B，兩個企業(yè)在排放污染氣體時，有以下兩種選擇：處理后排放和不處理排放。如果排污企業(yè)A和企業(yè)B在環(huán)保部門的監(jiān)督下都選擇對污染氣體進行處理后排放，則雙方企業(yè)各自可以獲得的收益是c；如果排污企業(yè)A和企業(yè)B為了節(jié)省污染治理的成本都選擇對污染氣體進行不處理排放，則兩個企業(yè)各自獲得的收益都是f；如果在排污企業(yè)A和企業(yè)B中，有一個企業(yè)選擇對污染氣體進行處理排放，而另一個企業(yè)選擇對污染氣體不進行處理排放，那么選擇處理排放的企業(yè)收益為d，選擇不處理排放的企業(yè)收益為e。由此，可以得到一個有關雙方企業(yè)的博弈矩陣(見圖1)。

圖1　企業(yè)雙方博弈矩陣Fig.1　Game matrix of twocompanies

現(xiàn)在以博弈論為基礎對兩個排污企業(yè)A和企業(yè)B之間的博弈關系進行分析。假設企業(yè)A會以r的概率選擇對污染氣體進行處理排放，那么選擇不處理排放的概率就是1-r；同樣，假設企業(yè)B選擇對污染氣體進行處理排放的概率是p，那么就會以1-p的概率選擇不處理排放?，F(xiàn)在將企業(yè)A的收益設為E1，企業(yè)B的收益設為E2，則企業(yè)A的收益E1和企業(yè)B的收益E2可以用如下公式表示：

(1)

(2)

由此可見，一個企業(yè)的收益狀況不僅僅是由自身的策略選擇決定的，也會受到其他博弈方策略選擇的影響，所以企業(yè)的策略選擇和收益是在不斷變化的。因此，圖1中的c、d、e、f的數(shù)值往往是不相等的，c、d、e、f四個數(shù)值的大小關系決定了企業(yè)A和企業(yè)B博弈策略的選擇。

(1)若c>e，d>f，則企業(yè)A和企業(yè)B中無論哪一方是否選擇對污染氣體進行處理排放，剩下的一方進行處理排放獲得的收益總是大于不處理排放獲得的收益。

(2)若c>e，d

(3)若cf，則企業(yè)A和企業(yè)B中如果有一方選擇對污染氣體進行處理排放，那么另一方選擇不處理排放獲得的收益大于處理排放獲得的收益；而當有一方選擇對污染氣體不處理排放時，另一方選擇處理排放獲得的收益大于不處理排放獲得的收益。

(4)若c

通過對以上兩個排污企業(yè)的博弈過程分析可知，在某些大氣污染較為嚴重的地區(qū)，企業(yè)之所以不選擇對有害污染氣體進行處理就排放，其主要原因是企業(yè)對污染氣體不進行處理就排放而獲得的經(jīng)濟效益會遠遠大于污染處理后獲得的經(jīng)濟效益。因此，很多企業(yè)為了追求眼前的利益，選擇以犧牲環(huán)境為代價換取短暫的經(jīng)濟利益增長。因此，在沒有政府介入和約束的完全競爭市場經(jīng)濟條件下，經(jīng)濟主體的博弈雙方受理性的支配，趨于不合作的結果，形成非合作博弈，最終達到的均衡是建立在環(huán)境負收益基礎上[3]。為了減輕工業(yè)發(fā)展對大氣造成的污染，必須通過環(huán)保部門的有效監(jiān)管來增加企業(yè)排污的成本，降低排污企業(yè)的不處理收益。

2　環(huán)保部門與排污企業(yè)間的博弈分析

企業(yè)在排放污染氣體時可以選擇對污染物進行處理后排放，也可以選擇不對污染物進行處理排放。此時環(huán)保部門針對企業(yè)是否選擇對污染氣體進行處理的做法也會產(chǎn)生兩種截然相反的策略：對排污企業(yè)不進行監(jiān)管，聽之任之；或者對排污企業(yè)進行嚴格的監(jiān)管，當發(fā)現(xiàn)企業(yè)的排污標準不達標時，將給與處罰，迫使排污企業(yè)對污染物進行處理后排放[4]。環(huán)保部門對排污企業(yè)進行有效的監(jiān)管可以減少甚至杜絕排污企業(yè)對大氣造成的污染，但是環(huán)保部門監(jiān)管也將耗費大量的包括人力、物力和財力在內(nèi)的社會監(jiān)督成本。企業(yè)和環(huán)保部門之間的利益沖突，使得兩者在排污事件的治理與監(jiān)管中形成博弈關系。

假設企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營獲得的經(jīng)濟利潤為W，對污染氣體進行治理所投入的成本為C1，環(huán)保部門對排污企業(yè)的污染氣體不治理行為的處罰為C2，環(huán)保部門在監(jiān)督過程中耗費的社會監(jiān)管成本為T，則可以獲得一個有關排污企業(yè)和環(huán)保部門之間的污染治理博弈矩陣(見圖2)。

圖2　企業(yè)和環(huán)保部門博弈矩陣Fig.2　Game matrix between company and environmental protection department

若環(huán)保部門對污染氣體排放企業(yè)進行監(jiān)督的概率為P,則環(huán)保部門還存在1-P的可能性選擇對排污企業(yè)不監(jiān)督；而企業(yè)的做法也包括兩種：一是以X的概率對污染氣體進行處理，二是企業(yè)存在1-X的概率選擇不處理。由上圖可知，若環(huán)保部門選擇對排污企業(yè)進行監(jiān)督，企業(yè)選擇對污染進行處理的收益為X*(W-C1)，而不處理的收益為(1-X)* (W-C1-C2)，現(xiàn)在比較X*(W-C1)和(1-X)*(W-C1-C2)兩個多項式的大小，顯然W>C1>C2，因此X*(W-C1)>(1-X)* (W-C1-C2)，所以如果環(huán)保部門選擇了“監(jiān)督”策略，那么企業(yè)選擇對污染氣體進行治理獲得的收益將大于不治理的收益，企業(yè)傾向于選擇“治理”策略。

如果環(huán)保部門選擇的策略是對排污企業(yè)不監(jiān)督，這時企業(yè)選擇對污染氣體進行處理的收益為X*(W-C1)，而不處理的收益為(1-X)*W，對兩個多項式進行比較，因為W遠大于C1，因此X*(W-C1)<(1-X)*W，所以環(huán)保部門在選擇“不監(jiān)督”策略時，企業(yè)對污染進行治理獲得的收益要小于不治理的收益，企業(yè)會傾向于選擇污染的“不治理”策略。

通過上述分析發(fā)現(xiàn)，企業(yè)和環(huán)保部門之間的博弈沒有一個純策略的納什均衡解。因此需要進一步采用“混合策略”來確定最終的策略組合。

假設排污企業(yè)在治理和不治理的策略選擇中期望獲得的整體收益為E1，環(huán)保部門在監(jiān)督和不監(jiān)督策略選擇時期望獲得的整體收益為E2，則企業(yè)在治理和不治理的策略選擇中期望獲得的整體收益函數(shù)可以表示為：

E1=[(W-C1)P+(W-C1)(1-P)]X+[(W-C1-C2)P+W(1-P)](1-X)

(3)

環(huán)保部門在監(jiān)督和不監(jiān)督策略選擇時期望獲得的收益函數(shù)為：

(4)

結果為

因此 ，環(huán)保部門會以C1/(C1+C2) 的概率選擇對污染氣體排放企業(yè)進行監(jiān)督，以C2/(C1+C2)的概率選擇對污染氣體排放企業(yè)不監(jiān)督；而企業(yè)會以(C2-T)/C2的概率選擇對排放的污染氣體進行處理，以T/C2的概率選擇對排放的污染氣體不處理。

由①和②的結果可知，企業(yè)選擇對排放的污染氣體進行治理的概率X與環(huán)保部門所耗費的社會監(jiān)管成本T是反比的關系，也就是說環(huán)保部門在對監(jiān)管過程中耗費的成本越大，企業(yè)有更大的機會主義逃避監(jiān)督而多排污；企業(yè)選擇對污染氣體進行治理的概率X與環(huán)保部門對企業(yè)排污不治理行為的處罰C2是反比例關系，即環(huán)保部門對排污企業(yè)的處罰力度越大，企業(yè)排污的成本就越高，企業(yè)迫于降低排污成本的壓力會選擇少排污。此外，環(huán)保部門選擇對排污企業(yè)進行監(jiān)督的概率P與污染氣體的治理成本C1成反比例關系，如果企業(yè)排污后對大氣環(huán)境造成嚴重的污染，后期對污染治理的成本越高，環(huán)保部門會更多的對排污企業(yè)進行事前的監(jiān)督。環(huán)保部門對排污企業(yè)選擇監(jiān)督的概率P與對企業(yè)排污不治理行為的處罰C2是反比例關系，如果對排污企業(yè)的污染氣體不治理行為的處罰越嚴重，企業(yè)會盡量少排污或者不排污，那么環(huán)保部門的監(jiān)督力度會適當縮小。

上述分析說明，企業(yè)和環(huán)保部門之間的是十分復雜的過程。排污企業(yè)是否選擇對污染氣體進行治理與環(huán)保部門的監(jiān)管有很大的關系，而環(huán)保部門具體采取哪一種監(jiān)管行為也同樣受到排污企業(yè)策略選擇的影響?？梢?，要使企業(yè)自覺進行污染治理，政府可以采取三種手段：一是推動企業(yè)降低污染治理成本；二是加大污染處罰力度；三是提高環(huán)境監(jiān)管效率[5]。

3　大氣污染防治對策

大氣污染治理是一個國際性問題，發(fā)達國家在大氣污染治理上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。素有“霧都”之稱的英國，為了治理大氣污染，從調整能源結構、倡導綠色出行的角度出發(fā)，加強政府的監(jiān)督懲處力度，重點減少煤炭等傳統(tǒng)能源使用量，同時大力推動新能源汽車等綠色交通。美國在20世紀50年代也相繼發(fā)生了多諾拉煙霧事件、洛杉磯光化學煙霧事件等，造成大量人員傷亡。為了治理大氣污染，美國聯(lián)邦政府在積極推進立法的同時，打破傳統(tǒng)政府的運作模式，推進區(qū)域協(xié)同治理。日本在上個世紀50年代快速發(fā)展的過程中同樣面臨英美的空氣污染事件，大氣污染的相關立法保證了大氣污染治理的有效實施，此外政府要求重污染企業(yè)必須安裝脫硫脫硝設備，加強對企業(yè)的監(jiān)督管理，加大懲處力度，從源頭上解決大氣污染物的排放。

當前我國大氣環(huán)境污染較為嚴重，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，嚴重威脅了人們的身體健康，為實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，以及推進大氣環(huán)境和經(jīng)濟增長的和諧一致，應及時采取有效的措施對大氣污染進行全面的整治。結合上文對排污企業(yè)之間、環(huán)保部門和排污企業(yè)之間的博弈分析，以及吸取國外大氣污染治理的經(jīng)驗，提出如下可行性建議。

3.1加大懲罰力度，提高企業(yè)排污成本

《中華人民共和國大氣污染防治法》規(guī)定，針對排污企業(yè)的違法排放和不治理行為要給予嚴厲的懲罰。除了國家層面以外，很對地方性的相關法律法規(guī)都對違法排放大氣污染物的行為做了嚴格的規(guī)定，但是在很多地區(qū)，企業(yè)違法排放的行為還是屢屢出現(xiàn)。究其根本原因在于，面對當前較輕的處罰力度，企業(yè)選擇對污染氣體不處理排放的經(jīng)濟效益要遠遠大于處理后排放的收益，導致很多企業(yè)寧愿選擇排放污染氣體被環(huán)保部門罰款，也不愿意選擇對污染氣體進行治理[6]。因此，要通過完善相關法律法規(guī)的內(nèi)容，加大對違法排污企業(yè)的懲罰力度，除了傳統(tǒng)的罰款手段以外，也要真正的將限制生產(chǎn)、停產(chǎn)整治和責令停業(yè)、關閉等嚴懲手段落到實處。同時針對造成嚴重大氣污染行為的，也應該追究企業(yè)負責人的法律責任。據(jù)統(tǒng)計，2015年全國各地環(huán)保部門針對環(huán)境污染事件共下達了9.7萬余份的行政處罰決定，罰款總額高達42.5億元。懲罰力度的增強使得企業(yè)排放污染氣體的成本提高，對沖了企業(yè)的經(jīng)濟效益，迫使企業(yè)盡量少排放甚至不排放。

3.2加大環(huán)保投資力度，降低企業(yè)污染治理成本

近年來，國家大力提倡發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)和積極推進環(huán)境污染治理事業(yè)。但是在污染氣體排放量高，大氣污染嚴重的地區(qū)，很多企業(yè)之所以選擇不對污染氣體進行處理后就排放，主要是為了節(jié)省污染治理的成本，防止因污染治理帶來單位產(chǎn)品成本的增加，從而不利于保持市場競爭力，導致很多企業(yè)在不斷的尋找各種機會主義逃避環(huán)保部門的監(jiān)督，進行污染氣體的偷排偷放[7]。因此，為了改善這種局面，國家應該加大環(huán)保投資力度，尤其是增加對環(huán)保科技的投入，鼓勵科研人員在環(huán)?？萍汲晒喜粩嗳〉眯峦黄啤Ｍ瑫r為排污企業(yè)提供治理上的優(yōu)惠政策支持，例如企業(yè)能夠以較低的利息獲得貸款，來購買先進的環(huán)保設備、原材料和生產(chǎn)工藝等，減少企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中污染氣體的排放量；或者是通過稅收減免和補貼政策對于達到一定減污減排的企業(yè)給予稅收上的減免支持和財政補貼獎勵，這樣會大大降低企業(yè)的污染治理成本。當企業(yè)對排放的污染氣體進行治理所獲得的經(jīng)濟收益總和大于污染治理所投入的成本時，企業(yè)會積極主動的參與到污染治理的行動中去?！笆濉逼陂g，為了推進污染治理和大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，國家的環(huán)保投資力度高達17億元，有望為大氣污染治理帶來新的改變。

3.3提高環(huán)境監(jiān)管效率，降低環(huán)保部門監(jiān)管成本

環(huán)保部門監(jiān)管效率的提高依賴于部門內(nèi)部現(xiàn)有的管理體制和運作機制建設水平的提高。環(huán)保局是政府部門的重要組成部分，依托于政府機構，因此環(huán)保部門在環(huán)境監(jiān)管的過程中形成了以塊為主的地方環(huán)保管理體制[8]?，F(xiàn)行的以塊為主的地方環(huán)保管理體制，導致環(huán)保部門在實施環(huán)境監(jiān)督的過程中難以克服傳統(tǒng)的地方保護主義對環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法的干預，使得相關監(jiān)督責任難以落實。此外現(xiàn)行的以塊為主的地方環(huán)保管理體制在各自的行政區(qū)域范圍內(nèi)獨立運作，跨地區(qū)交流少，協(xié)調困難，很難解決跨地區(qū)的大氣污染治理問題。因此，要改革現(xiàn)行的以塊為主的地方環(huán)保管理體制建立環(huán)保機構的垂直管理制度，從而使環(huán)保部門在履行環(huán)境監(jiān)管職能時有較大的獨立性和權威性，擺脫地方保護主義的束縛，進而提高環(huán)境監(jiān)管的效率。同時，環(huán)保部門應該擴大環(huán)境監(jiān)管的主體，鼓勵民眾和民間環(huán)保組織參與環(huán)境保護監(jiān)督，對違法排放污染氣體的企業(yè)進行舉報[9]。監(jiān)督主體的擴大，有利于降低環(huán)保部門所耗費的環(huán)境監(jiān)督成本，從而提高環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)督效率。

4　結　語

通過對企業(yè)之間、企業(yè)與環(huán)保部門之間的博弈過程進行分析可知，通過完善法律法規(guī)加大對排污企業(yè)的懲罰力度，提高企業(yè)排污成本，以及通過構建高效的運作機制和管理體制來提高環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)管效率，降低環(huán)保部門的社會監(jiān)督成本都將有利于在短期內(nèi)加強對環(huán)境的保護。但是從長遠來看，僅僅依靠環(huán)保部門自身的建設和對企業(yè)排污行為采取強制處罰措施，不能實現(xiàn)大氣環(huán)境保護的持續(xù)化、常態(tài)化。

政府環(huán)保部門應該營造一個良好的大氣環(huán)境治理空間，通過環(huán)保新技術新方法的運用，幫助企業(yè)降低污染治理成本，提升企業(yè)污染治理的收益，鼓勵企業(yè)積極主動參與到大氣環(huán)境治理中去；同時擴大環(huán)境監(jiān)督的主體，引導民眾和民間環(huán)保組織有序參與到環(huán)境監(jiān)督的過程中去，形成政府環(huán)保部門、企業(yè)和社會之間的良性互動，動用多方力量共同致力于大氣污染治理，保護大氣環(huán)境。

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Application of Game Theory in Atmospheric Pollution Treatment

HONG Rui1,CHEN Xiao-ming2

(1.CollegeofPublicAdministration,HohaiUniversity,Nanjing210000,China;2.CollegeofPublicAdministration,HuazhangUnivercityofScience&Technology,Wuhan430074,China)

Atmospheric pollution treatment involves environmental protection department and the pollution emission plants. They have different interest appeals in the process of treatment. This article used the game theory to analyze the strategy choice of polluters and between the environmental protection department and polluters, then concluded that strategy choice between enterprises and the environmental protection department is interacting with each other. Suggestions and control measures were put forward to coordinate the relationship between the regulation of environmental protection department and enterprises treatment. Thus ensuring the air pollution can get effective treatment.

Atmospheric pollution; pollution treatment; game analysis

2016-06-06

洪睿(1989-)，女，安徽六安人，河海大學行政管理專業(yè)2014級在讀碩士研究生，研究方向為公共政策理論。

陳孝明，chenxiaoming@hust.edu.cn。

X51

A

1001-3644(2016)05-0048-05