王 惠,王樹喬,2,李小聰

(1.淮陰工學院圖書館, 江蘇 淮安 223003; 2.中國礦業(yè)大學公共管理學院, 江蘇 徐州 221116;3.河海大學商學院,江蘇,南京 210098)

淮河流域的工業(yè)環(huán)境庫茲涅茨曲線再檢驗
——來自2005—2014年安徽省地級市面板數(shù)據(jù)

王 惠1,王樹喬1,2,李小聰3

(1.淮陰工學院圖書館, 江蘇 淮安 223003; 2.中國礦業(yè)大學公共管理學院, 江蘇 徐州 221116;3.河海大學商學院,江蘇,南京 210098)

基于2005—2014年淮河流域安徽段8個地級市工業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟相關統(tǒng)計數(shù)據(jù),通過非參數(shù)Kernel函數(shù)估計描繪該區(qū)域人均GDP和工業(yè)污染排放物的動態(tài)演進過程,進而構建淮河流域環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)模型,考察淮河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變遷與經(jīng)濟增長的關系。研究表明:該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平整體處于上升階段,隨著時間推移地區(qū)之間差距拉大,而人均工業(yè)廢水排放和人均工業(yè)廢氣排放的核密度估計分布圖存在一定的相似性;人均工業(yè)廢氣排放量與人均GDP呈現(xiàn)線性關系,人均工業(yè)廢水排放量和人均工業(yè)固體廢棄物排放量與人均GDP之間均表現(xiàn)出正“U”型二次曲線關系,與典型的EKC曲線特征不是完全符合,安徽淮河流域大部分地區(qū)仍然處于隨經(jīng)濟發(fā)展而生態(tài)環(huán)境不斷惡化階段。

環(huán)境庫茲涅茨曲線;淮河流域;經(jīng)濟增長

1993年,Grossman等研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染程度在經(jīng)濟增長初期并不嚴重,但是隨著人均收入的增加,環(huán)境污染程度加重,當人均收入達到一定程度后,隨著人均收入增加環(huán)境污染減弱,用曲線來描繪的話如一條倒“U”型曲線[1]。據(jù)此,Grossman提出EKC曲線(環(huán)境庫茲涅茨曲線假說)。

之后,國外學者通過不同污染物、不同地區(qū)的實證研究檢驗EKC曲線是否存在,并將生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟增長之間是否存在EKC曲線作為判斷生態(tài)環(huán)境、工業(yè)化發(fā)展與經(jīng)濟增長三者是否協(xié)調(diào)發(fā)展的依據(jù)[2]。Caviaviglia等[3]利用1961—2000年期間146個國家人均GDP和生態(tài)足跡數(shù)據(jù)進行分析,認為生態(tài)足跡指標能夠全面表征環(huán)境壓力,研究表明人均GDP與生態(tài)足跡之間不存在倒“U”型曲線關系。Stern等[4]、Holtz等[5]研究發(fā)現(xiàn):人均收入與大多數(shù)環(huán)境污染物之間都呈現(xiàn)倒“U”型關系,且新興工業(yè)化國家和發(fā)達國家普遍適用這條曲線。

國內(nèi)學者受國外學者研究的啟發(fā),依據(jù)中國或某些省份數(shù)據(jù)對自然生態(tài)環(huán)境與地區(qū)經(jīng)濟增長水平之間是否存在EKC曲線進行實證檢驗。陳向陽[6]收集1997—2011年中國省級面板數(shù)據(jù),對樣本期內(nèi)EKC曲線的變化進行研究,發(fā)現(xiàn)選取的3個污染指標中工業(yè)固體廢棄物排放量以及二氧化硫排放量與經(jīng)濟增長之間呈現(xiàn)倒“U”型曲線形態(tài),說明中國經(jīng)濟發(fā)展與自然環(huán)境存在EKC曲線特征。沈能等[7]從生產(chǎn)率的角度檢驗農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)業(yè)增長的關系,借助GML方法測度納入環(huán)境因素框架后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,拓展傳統(tǒng)的EKC曲線,結果認為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率與農(nóng)業(yè)增長之間存在較為穩(wěn)定的正“U”型曲線關系,農(nóng)業(yè)EKC曲線在中國得到實證支持;同時中國絕大部分地區(qū)依舊處于農(nóng)業(yè)環(huán)境生產(chǎn)效率隨經(jīng)濟發(fā)展而下降的階段。許登峰等[8]基于計量回歸模型實證研究廣西壯族自治區(qū)環(huán)境污染與經(jīng)濟發(fā)展之間是否存在倒“U”型曲線關系,結果顯示2008年是廣西壯族自治區(qū)EKC曲線的轉折點,廣西壯族自治區(qū)EKC曲線明顯表現(xiàn)為倒“U”型。

目前,安徽省正處于工業(yè)化發(fā)展中期階段,伴隨著經(jīng)濟迅猛發(fā)展,資源消耗日益增多,作為中國礦產(chǎn)資源豐富的省份,豐富的煤炭資源使安徽省在未來很長一段時期內(nèi)保持以煤為主的能源消耗結構,在滿足經(jīng)濟發(fā)展能源需求的同時,也給安徽省的生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力,尤其是淮河流域安徽段經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境關系如何,引發(fā)地方政府和廣大學者的普遍關注,涌現(xiàn)出很多相關領域的研究成果。但縱觀已有文獻,鮮見針對生態(tài)環(huán)境脆弱、工業(yè)化速度較快、人口密集的中國淮河流域工業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟增長是否協(xié)調(diào)發(fā)展的系統(tǒng)研究。據(jù)此,筆者通過對安徽省淮河流域人均GDP與工業(yè)三廢排放量之間的定量研究探究該區(qū)域的EKC曲線特征,探索EKC的拐點是否已經(jīng)到來,為該區(qū)域環(huán)境污染和經(jīng)濟增長關系研究提供一定的借鑒和參考。

1 經(jīng)濟增長與工業(yè)環(huán)境污染的動態(tài)演化

為了細致、全面地揭示淮河流域安徽段8個地級市工業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟增長的動態(tài)演化過程,筆者利用非參數(shù)Kernel密度分別估計人均GDP、人均工業(yè)固體廢棄物排放量、人均工業(yè)廢氣排放量和人均工業(yè)廢水排放量的總體分布特征,該方法主要優(yōu)點是適應性較強,可以隨意設定函數(shù)的形式,更好地還原數(shù)據(jù)自身所具有的特征。假設隨機向量X的密度函數(shù)為f(x)=f(x1,x2,…,xn),從X中隨機抽取一組獨立且同分布的樣本X1,X2,…,Xn,f(x)的核密度估計式為[9]

(1)

式中：h為帶寬；k(·)為核函數(shù)；n為樣本總量。

核函數(shù)和帶寬的選取關系到非參數(shù)核密度估計的好壞,使均方誤差最小是選取最佳帶寬的基本思想,而核函數(shù)則采用經(jīng)常使用的Epanechnikov核函數(shù)[10]。為了避免各年度間分布曲線過于密集以致難以清晰辨認的問題,筆者分別選取4個代表性年份,2005年、2008年、2011年、2014年4個時間段,各個年份之間相隔3年;各條核密度曲線將隨著時間推進逐漸由實線變?yōu)樘摼€,方便讀者觀察變量時序上的分布演進過程(圖1)。

1.1 變量選擇和數(shù)據(jù)來源

依據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性,選取以下3個工業(yè)環(huán)境污染指標:工業(yè)固體廢棄物排放量、工業(yè)廢水排放量以及工業(yè)廢氣排放量,以上排放量均為人均排放量。樣本時間段設定為2005—2014,這一區(qū)間段為淮河流域全面實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實施綜合治理的關鍵時期,大量能源消耗高、污染排放量高的工業(yè)企業(yè)紛紛受到政府提倡的節(jié)能減排理念影響。所有污染排放數(shù)據(jù)均由相應年份的《安徽省統(tǒng)計年鑒》、水利部淮河水利委員會和安徽省環(huán)保廳的環(huán)境統(tǒng)計報表整理而得,少量缺失數(shù)據(jù)采用均值法或線性插值法填補。

EKC曲線是通過人均收入與環(huán)境污染指標之間的演變模擬,說明經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境污染程度的影響,人均GDP本身具有社會公平和平等的含義,人均GDP雖然不能直接等同于居民的人均收入和生活水平,但構成了一國居民人均收入和生活水平的主要物質(zhì)基礎,是提高居民人均收入水平、生活水平的重要參照指標,同時借鑒眾多國內(nèi)外相關研究,筆者以人均GDP來衡量人均收入,即經(jīng)濟增長指標選用人均GDP來衡量,人均GDP與總量指標相比,更能反映真實經(jīng)濟發(fā)展水平,人均GDP由相應年份的《安徽省統(tǒng)計年鑒》整理計算而獲得,為了消除價格因素的影響,以2005年不變價計算人均GDP實際數(shù)值。文中涉及的各類指標、單位以及符號如表1所示。

表1 經(jīng)濟增長和環(huán)境污染指標單位與符號表示

注：資料來源于《安徽省統(tǒng)計年鑒》(2006—2015)。

研究樣本總體為淮河流域的滁州、六安、宿州、淮北、蚌埠、淮南、亳州、阜陽等沿淮8個地級市。雖然淮河流域地跨山東南部、江蘇北部、安徽和河南,但是安徽省沿淮8個市在其區(qū)域經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位,該區(qū)域是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展最快、經(jīng)濟結構轉型最快的地段。據(jù)此,筆者選擇的樣本總體涵蓋淮河流域安徽段主要城市,可以全面地反映生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟增長之間的相互關系。

1.2 動態(tài)演進過程

圖1 淮河流域人均GDP核密度估計分布

圖1展示的是淮河流域安徽段人均GDP水平差異化演進過程。樣本期內(nèi)淮河流域安徽段人均GDP分布演化呈現(xiàn)3個明顯特征:①核密度分布曲線右移趨勢明顯,反映出2005—2014年期間該區(qū)域的經(jīng)濟處于較快的增長趨勢。②分布形狀逐漸趨于“扁平”,即波峰的寬度逐漸擴大,高度逐漸降低,反映出離差程度大幅度增加,表明樣本之間經(jīng)濟增長的差距進一步拉大。③2005年、2008年、2011年人均GDP分布的核密度曲線均呈現(xiàn)出主體“雙峰”分布傾向,這種雙峰模式反映出淮河流域安徽段8個地級市中一部分人均GDP處于較高水平,而另外一部分的人均GDP處于較低水平,意味著人均GDP低的地區(qū)內(nèi)部和人均GDP高的地區(qū)內(nèi)部的收斂,兩者差距變大,該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展并不協(xié)調(diào)。

表2 固定效應回歸結果

注:調(diào)整R2為模型的擬合優(yōu)度;()為p值； ***表示在1%水平上顯著;**表示在5%水平上顯著;*表示在10%水平上顯著。

按照不同的工業(yè)環(huán)境污染指標,可測算得到淮河流域人均工業(yè)廢水排放量、人均工業(yè)廢氣排放量以及人均工業(yè)固體廢棄物排放量的核密度估計分布如圖2、圖3和圖4所示?？梢钥闯鰣D3和圖4存在一定的相似性,波峰形狀都是由2005年的“寬峰”型轉變?yōu)?014年的“尖峰”型,反映出樣本內(nèi)部存在趨同現(xiàn)象。而人均工業(yè)固體廢棄物排放量樣本期內(nèi),核密度估計分布都表現(xiàn)出“尖峰”型,同時密度分布的右尾長度有明顯增加,意味著部分人均工業(yè)固體廢棄物排放量中等和較少的區(qū)域排放速度有所變緩,而人均工業(yè)固體廢棄物排放量本來就較高的區(qū)域排放速度明顯加快,導致樣本之間的人均工業(yè)固體廢棄物排放量差距變大。

圖2 淮河流域人均工業(yè)固體廢棄物排放核密度估計分布

圖3 淮河流域人均工業(yè)廢氣排放核密度估計分布

圖4 淮河流域人均工業(yè)廢水排放核密度估計分布

2 EKC曲線特征分析

利用EKC曲線分析模型對安徽省淮河流域的工業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟增長進行實證分析,在此基礎上估算確定EKC曲線拐點是否到來以及到達的時間,以期為安徽省發(fā)展“友好型”經(jīng)濟提供實證支持。

首先,需要對選取的經(jīng)濟增長和工業(yè)環(huán)境變量進行單位根檢驗,這樣可以有效避免變量之間出現(xiàn)偽回歸。筆者選取的樣本是平衡面板數(shù)據(jù),同時為了避免使用單一方法會產(chǎn)生偏誤,選用HT檢驗和LLC檢驗[11]。檢驗結果所示,除了人均GDP(P)在HT和LLC檢驗以及人均工業(yè)廢水排放量(W)在HT檢驗表現(xiàn)出非平穩(wěn)性,其余變量均表現(xiàn)平穩(wěn);但P、G、W和S經(jīng)過一階差分,都是平穩(wěn)時間序列。

由于人均GDP、人均工業(yè)廢水排放量都有表現(xiàn)出非平穩(wěn)性,因此在估計相應的EKC方程前需進行協(xié)整檢驗。面板協(xié)整檢驗的結果表明,統(tǒng)計量都通過10%顯著性水平檢驗,因此認為,人均GDP與人均工業(yè)廢氣、人均工業(yè)廢水以及人均工業(yè)固體廢棄物排放量之間存在長期穩(wěn)定關系,可以對人均GDP對3個污染物指標的影響做進一步估計。

根據(jù)上文分析,并結合表2計量結果,可以得到人均工業(yè)廢氣排放量、人均工業(yè)廢水排放量以及人均工業(yè)固體廢棄物排放量與人均GDP之間擬合方程,除了人均工業(yè)廢氣排放量數(shù)據(jù)擬合為直線以外,人均工業(yè)廢水排放量和人均工業(yè)固體廢物排放量數(shù)據(jù)均與經(jīng)濟增長之前呈現(xiàn)“U”型曲線關系,擬合方程：

(2)

對上述方程進行一階求導并令一階導數(shù)值等于零:

(3)

由式(3)得到拐點臨界值:

(4)

人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間存在正“U”型二次曲線關系,沒有顯示出典型的EKC曲線倒“U”型特征。人均工業(yè)廢水排放量隨著人均GDP的上升呈現(xiàn)先下降后上升趨勢,在人均GDP達到1.790 4萬元時人均工業(yè)廢水排放量位于最小值,是安徽省淮河流域人均工業(yè)廢水排放的理論拐點。截至2014年,該流域除了亳州市和阜陽市處于曲線的左側下降階段,其余的6個地級市都位于曲線的右側上升階段,這表明隨著經(jīng)濟不斷增長,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)惡化趨勢,雖然沿淮各級政府加大了對淮河流域水源質(zhì)量的監(jiān)管,在很大程度上減少了工業(yè)廢水的排放,但是淮河附近的工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展依舊以煤、電、水泥、鋼、銅等原材料傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)作為支撐,這些高能耗的產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢水和廢液,其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物,加重了淮河流域的水污染。

人均工業(yè)廢氣排放量與人均GDP之間存在正向線性關系,即人均工業(yè)廢氣排放量隨著人均GDP的增長而變多。究其原因是工業(yè)經(jīng)濟規(guī)模增長是安徽省內(nèi)大部分地區(qū)現(xiàn)階段工業(yè)廢氣增長的主要因素,安徽省經(jīng)濟處于高速發(fā)展階段,工業(yè)規(guī)模的增長不可避免地增加了廢氣的排放,加上淮河流域的煤資源豐富,廢氣排放強度居高不下是影響環(huán)境質(zhì)量的重要原因。

人均工業(yè)固體廢棄物排放量與人均GDP之間存在正“U”型二次函數(shù)關系,同人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間關系類似,都沒有呈現(xiàn)典型的EKC曲線倒“U”型特征。在人均GDP達到0.7876萬元時到達拐點,就選取的淮河流域安徽省境內(nèi)8個地級市樣本數(shù)據(jù)來看,全部地區(qū)的人均GDP從2010年開始都已經(jīng)達到并超過0.7876萬元,該時段以后工業(yè)固體廢棄物排放量全都位于曲線右側,說明隨著人均收入的提升人均工業(yè)固體廢棄物排放量變得更多。煤炭、電力、紡織等污染嚴重的產(chǎn)業(yè)在淮河流域的工業(yè)企業(yè)中占主導地位,重型化工和礦山開采等行業(yè)的規(guī)模擴張,必然導致該流域附近的固體廢棄物排放量直線上升,政府部門要積極開展環(huán)境規(guī)制管理，有效降低工業(yè)污染物的排放。

3 結論及建議

通過淮河流域安徽省境內(nèi)8個地級市的人均工業(yè)固體廢棄物排放量、人均工業(yè)廢水排放量以及人均工業(yè)廢氣排放量等3類環(huán)境污染指標與人均GDP面板數(shù)據(jù)的估計結果,對EKC曲線進行檢驗,研究顯示:2005—2014年期間,淮河流域的人均工業(yè)廢氣排放量隨人均GDP的增長表現(xiàn)出逐年遞增趨勢,而人均工業(yè)廢水排放量和人均工業(yè)固體廢棄物排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)正“U”型關系,與典型EKC曲線特征不是完全符合。整體而言,安徽省淮河流域的生態(tài)環(huán)境隨著經(jīng)濟快速增長不斷惡化。

基于上述研究結論,為了緩和淮河流域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟增長之間的矛盾,促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展,實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境之間協(xié)調(diào)發(fā)展,政府和企業(yè)都應該扭轉先污染、后治理的觀念,結合淮河流域工業(yè)模式的實際狀況，提出以下建議:

a. 大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,形成具有低碳特征的環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。走可持續(xù)發(fā)展道路是緩和生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟增長矛盾的必然選擇。淮河流域城市憑著自身的資源和地理特點,制定符合自身優(yōu)勢的低碳經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃,利用本區(qū)域科研院所的優(yōu)勢,將發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為科技化產(chǎn)業(yè)推進低碳工業(yè)的關鍵,逐步形成具有低碳技術研發(fā)、轉化和推廣的平臺,引導、限制和淘汰高碳工業(yè),鼓勵和支持企業(yè)從事環(huán)保新興產(chǎn)業(yè)的投資和產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級。

b. 增加環(huán)保經(jīng)費投入。環(huán)保投入是環(huán)境保護事業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎,其中,開展環(huán)保工作的重要保障就是財政支持。沿海各級政府提升環(huán)境治理和控制的能力必須要加大環(huán)境保護事業(yè)的經(jīng)費投入,多渠道全方位調(diào)動全社會力量支持環(huán)境保護工作,實現(xiàn)經(jīng)濟增長速度與環(huán)境保護投入經(jīng)費增長幅度相契合。

c. 注重開發(fā)潔凈煤技術。淮河流域煤炭資源豐富,主要集中在蘇西北、安徽的豫西、淮北和淮南、魯西南等礦區(qū),分布集中、煤質(zhì)好、煤種類全、易于開采,但是煤屬于不可再生能源,如果不注重有效利用和開發(fā),資源就會白白浪費掉。因此,淮河流域走綠色工業(yè)化道路過程中,煤炭的利用效率是關鍵。

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國家自然科學青年基金(41301048)

王惠(1984—),女,館員,博士研究生,從事環(huán)境經(jīng)濟學研究。E-mail:wanghuiwsq@sina.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2017.02.005

F127.5

A

1003-9511(2017)02-0022-04

2016-12-05 編輯：方宇彤)