我国经济发展阶段和环境污染的库兹涅茨关系，本文主要内容关键词为：环境污染论文,我国经济论文,发展阶段论文,关系论文,库兹涅茨论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
［中图分类号］F124 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-480X(2008)06-0035-09
环境库兹涅茨曲线常被表示成污染物排放量随人均GDP的增长而先增后减的倒U型关系，并首先为Grossman和Krueger（1991，下面简称GK方法）所实证证明。GK方法在国内外得到广泛的应用，但是该方法用单一的人均GDP指标表示经济发展水平，忽略了决定经济发展水平的产业结构、城市化率和优势产业等其他因素。人均GDP相同的两个地区若经济结构等方面存在差异，环境污染状况可能完全不同，因此，利用GK方法导致学术界对倒U型曲线的形态和拐点的认识比较混乱。GK方法在环境污染指标的衡量方面也存在问题，它分析具体类别的污染物与经济发展的关系，而缺乏衡量整体环境质量的指标，以致在得到个别污染物的研究结果后对环境变化仍然缺乏整体认识。解决以上问题的方法是找到衡量经济发展阶段和环境污染程度的整体指标，并分析两者之间的关系。
一、省域经济发展阶段
经济阶段的划分可以参考钱纳里(Chenery)、库兹涅茨(Kuznets)、诺瑟姆(Northam)、霍夫曼(Hoffmann)等人提出的理论和标准。其中常用的标准为钱纳里(1986)的人均GDP标准。国内对钱纳里标准的应用存在两个方面的问题，一是忽略标准的时间性，将现期美元计的人均GDP直接与以1970年美元给出的标准比较，高估经济发展水平。经平减处理，1970年1美元约为2005年4.6美元。二是将人民币计的人均GDP转化为美元时采用汇率，低估我们经济发展水平。钱纳里(1986)指出使用他的标准时货币的转换应采用购买力平价(PPP)转换因子。我国2004年的PPP转换因子为1.92，远小于该年8.28的汇率。为保证标准的准确性，我们利用钱纳里后来给出的以1982年美元计的标准为依据，利用美国GDP平减指数转换到2004年美元，再利用2004年PPP转换因子转化为人民币，然后利用中国的GDP平减指数转换到2005年人民币元。转换后以2005年人民币元给出的标准（见表1）。
人均GDP并不能完全代表经济发展阶段。不合理的产业结构、严重的城乡二元分化、缺乏优势产业等都影响经济发展的质量。因此，在人均GDP之外，我们还须考虑三次产业的结构、城市化率、出口比率、霍夫曼比重等因素。
经济发展阶段的三次产业结构标准主要参考库兹涅茨(1971)的理论。在库兹涅茨标准的基础上，参照钱纳里(1986)的产业结构标准，将发达经济阶段进一步划分为发达经济初级阶段和发达经济高级阶段。但是，在实际应用这些标准时，我们发现我国个别省份的产业结构存在异常的比例，且两极分化。共有7个省区不能落入正常的区间，其中5个省份的第二产业比例过高，导致第三产业比例低于35%①；西藏和海南则处于另一个极端，它们的第二产业比例过低，低于29%，但第三产业比例高于41%。对于前六者，本文以第一、二产业为准划定发展阶段；对于后两者，以第一产业为准划定发展阶段。此外，将标准中工业化高级阶段的第二产业比例由50.9%调为50%，以避免工业化高级阶段与发达经济初级阶段之间出现空隙。②
城市化是解决城乡二元化问题的主要方法，发达经济阶段的城市化率一般达75%，这时农业人口将大幅降低。城市化率等于城市人口与总人口的比例。依据诺瑟姆(1979)提出的城市化进程的“S”型曲线，城市化率在工业化初期为25%，发达经济初期为75%。参考美国的城市化进程和钱纳里的城市化标准，本文在25%-75%之间增加36%、65%两个等级，并依据陈彦光、周一星(2005)的Northam(1979)改进指标，在75%之后增加80%的等级，从而用五个等级划分出经济发展的六个阶段。
本文用出口比率代表优势产业的比重，从而在我们的指标体系中体现罗斯托(Rostow，1959)的主导产业理论。出口比率等于出口商品总值除以第一产业总产值和工业总产值之和。第三产业和建筑业未参与商品出口贸易故不计入分母。根据我国的实际情况，按出口比率划分经济发展阶段的标准为3%、6%、25%、40%和50%。Hoffmann(1958)比重为消费资料工业净产值与生产资料工业净产值之比，其划分标准为5、2.5、1和小于1。我国重工业与轻工业的划分基本上依据行业的产品是属于生产资料还是消费资料，因此，霍夫曼比重可以由轻工业的增加值除以重工业的增加值得到。
依据以上理论提供的标准，分别评估各省区市并得到相应指标的分值。以省为单位，将各项指标的分值加权平均得到各省区市的经济发展阶段的最终得分，评估的结果（见表2），其中PGDP代表人均GDP，2NDR为第二产业比例，3NDR为第三产业比例，CITYR为城市化率，EXPR为出口比例，HR为霍夫曼比重。
表2中发展阶段的得分与表1的各阶段代码相对应，以得分的整数部分为准，确定各省区市的经济发展阶段。评估结果表明，我国从整体上处于工业化中级阶段，部分地区进入工业化高级阶段甚至发达经济初级阶段，但是也有部分省区处于工业化初级阶段。张晓东、池天河(2001)的研究得到西藏处于初级产品生产阶段，但我们的研究表明西藏已进入工业化初级阶段，观察西藏的各项指标，除了第二产业比例偏低外，多数指标优于其他个别省份。因此，我国各省区市均已脱离初级产品生产阶段，进入工业化时期。三个老直辖市均进入发达经济初级阶段，尤其上海非常接近发达经济高级阶段，但是尚未有省区市达到发达经济高级阶段。
二、省域环境库兹涅茨曲线及污染分值
环境质量的评价常用污染物的排放量及其增长率，据此只得到当年和至多与上年的比较情况。如果能够得到各省区市污染物排放随经济发展而变化的曲线，依据曲线的形态来确定环境污染程度，则既能反映变化的历史，又能体现未来趋势，而且避免受个别年份污染物异常值的影响。此外，在获得曲线的情况下，可依据经验和理论进行人工判断，避免陷入完全数字化的回归偏误之中③。基于曲线的研究并不排斥排放规模的作用，曲线的高度体现了排放规模，所以曲线分析方法综合考虑了曲线趋势和排放规模两种因素。为了得到省级环境库兹涅茨曲线，我们利用省级经济和工业三废面板数据④，废水和固体废物数据的时间跨度为1985-2005年，废气数据的时间跨度为1991-2005年。污染物数据均采用人均值以方便大小省之间的比较。其中，废水和废气数据采用人均排放量，固体废物数据采用人均产生量，因为固体废物大部分贮存起来，没有排放。由于个别行政区的管辖范围在样本期间发生变化，为保证数据的纵向可比性，重庆市的数据并入四川省计算，广东省1988年前数据不含海南省。人均GDP经过平减处理，以2005年不变人民币元为单位，便于对币值的理解。
当前对环境库兹涅茨曲线的计量分析绝大部分基于参数估计。参数估计需要事先设定模型且需要假设随机干扰量为正态分布，有相当数量的基于参数估计的研究文献在没有检验模型、没有检验随机干扰量的分布情况下就套用GK方法。Stern(2004)认为这种做法是导致模型设定偏误、研究结论千差万别和缺乏说服力的主要原因。为避免这一问题，我们采用非参数估计。参照Millimet和Stengos(2000)、Azomahou et al.(2006)的研究和我们自己的检验，本文采用的非参数估计方法为局部线性估计，核函数选用Epanechnikov核，局部线性估计的思想是找到最小化(1)式的x。
为i省人均GDP的标准差，
为i省人均GDP的四分位距。非参数估计得到各省区市的环境库兹涅茨曲线，由于篇幅的限制，文中不列出31个省市共90幅的回归曲线图，而用文字来描述曲线形态，这不影响最终结论。我们将曲线的形态分为9类，分别为快升、U型、上升、N型、水平、倒N、下降、倒U、快降。其中快升和上升的区别在于快升曲线的斜率大于1或者为二次上升曲线，快降和下降的区别类似。N和倒N型曲线为三次曲线，U和倒U型曲线为二次曲线且在样本区间出现转折。利用以上分类对回归曲线的描述（见表3）。
接着我们对曲线的形态进行量化的评估。曲线上升速度越快则分值越高，反之分值低。快升、U型、上升、N型、水平、倒N、下降、倒U、快降的分值分别从4到-4取值。N型和倒N型比较靠近水平分值是因为两者体现了污染得到一定程度的控制，处于波动状态。U型和倒U型曲线的后半段的趋势较关键，且为二次曲线，速度较快。我们称通过以上方式评估得到的分值为污染物曲线形态分值，并记为
，其中i表示不同的省，j表示不同污染物，j=1表示废水，j=2表示废气，j=3表示固体废物。曲线形态主要反映趋势，除了趋势，污染物排放量本身数值大小也是污染程度的重要体现，我们在评估指标体系中加入
，用来表示某省某种污染物排放量（固体废物为产生量）。
表示某省结合曲线形态和污染物排放量两个因素后的某种污染物污染分值，T[,i]表示某省综合三种污染物污染情况后的整体污染分值。S（·）表示标准化，即将自变量减去平均值之差除以标准差，用于消除变量的量纲。污染分值的计算公式见(3)式和(4)式。
各省区市污染分值的计算结果见表3。分值越大表示污染越严重，分值为负并不表示没有污染，这是标准化时减去平均值产生的。全国的分值是根据全国的曲线和人均污染物排放量得到的，并不是各省区市的算术平均值。
三、经济发展阶段和环境污染
综合前面两个步骤的结果，可以得到经济发展阶段和环境污染之间的关系。首先将处于相同经济发展阶段的省区市的污染分值加起来求均值，得到各个经济发展阶段平均的污染情况。我国没有处于初级产品生产阶段和发达经济高级阶段的省区市，因此，我们的曲线范围覆盖工业化初级、工业化中级、工业化高级和发达经济初级共四个阶段。此外，基于污染物的分类，我们从整体污染、水污染、大气污染和固体废物污染四个角度分别分析经济发展阶段和环境污染之间的关系。从广义上讲，我们得到的曲线描述经济发展与环境污染的关系，因此属于环境库兹涅茨曲线。但是我们的曲线与一般的环境库兹涅茨曲线存在区别，我们的曲线更为宏观，在经济发展方面，用经济发展阶段取替人均GDP；在环境污染方面，我们采用省级环境库兹涅茨曲线形态和污染物排放量来构造综合指标。
图1 经济发展阶段和整体环境污染
1.整体环境污染状况
经济发展阶段和整体环境污染的关系（见图1）。横轴为经济发展阶段，纵轴为处于相同发展阶段省区市的整体污染分值的平均值。该曲线为明显的倒U型曲线，拐点发生在工业化高级阶段，对应的人均GDP范围为1.02万—1.90万元（2005年），说明我国各省区市在工业化高级阶段环境状况开始好转，在达到发达经济初级阶段时环境改善取得较好的成效，环境质量恢复到工业化初期的状况。我国有江苏、浙江、山东、广东四个省份处于工业化高级阶段，三个老直辖市处于发达经济初级阶段，大部分省区市处于工业化初期和中期，因此从整体讲，在最近几年，环境污染继续加重是总的趋势，但不排除个别经济发达地区环境状况好转，也不排除处于工业化初期和中期的省份由于采取不同的产业结构和经济增长方式，使得环境污染得到提前的控制。黄灼明(2006)认为经济增长方式由低到高可划分为粗放型、集约型、集约环保型、环保型。因此，除了粗放的增长方式，我们有更多的选择。
2.三废污染状况
废水、废气、固体废物污染和经济发展阶段的关系见图2。从整体上讲，它们都是倒U型的，但是三者存在区别。废水曲线的变化趋势基本与整体污染曲线类似，拐点同样发生在工业化高级阶段，但是在发达经济初级阶段环境的恢复情况不如整体污染曲线，说明废水治理的难度大于另外两种污染物。由于本文对污染分值进行了标准化处理，因此不同污染物之间的污染分值有一定的可比性，可以发现废水污染的峰值远高于废气和固体废物的峰值，也高于整体污染曲线的峰值，因此废水治理是我们的重点。
废气污染和固体废物污染曲线有一定的相似性，且与废水污染存在三点区别：①拐点发生在工业化中级阶段，比废水曲线提前；②废气和固体废物污染在工业化的三个阶段，并不像废水曲线那样有一个由低到高的变化过程，而是在工业化初期，直接进入较高的排放规模；③废气和固体废物污染在发达经济初级阶段的恢复能力强于废水污染，环境恢复到优于工业化初期的状况。造成以上差异的主要原因是这两种污染物都与矿产资源存在密切的联系。工业固体废物的主要形式是矿渣和炉渣，大部分废气则是矿物燃烧或矿物处理产生的，因此矿产资源丰富的地区废气和废渣污染也比较严重。矿产开采是工业化中初期的特点，导致工业化中初期成为废气和固体废物的重污染时期。在工业化高级阶段，随着本地矿产资源的衰减、产业转移和输入外地矿产资源，污染情况开始好转。到发达经济初期，与矿产资源联系较少的第三产业成为主流，环境质量得到极大的改善。
图2 经济发展阶段和废水、废气、固体废物污染
从形势上分析，由于大部分省区市处于工业化中初期，且在此时期废气、固体废物曲线没有缓慢上升过程，因此，废气排放量和固体废物产生量在近期是比较大的，尤其废气，如二氧化硫、二氧化碳等气体的排放量已居世界前列。但是，废气、固体废物污染情况的转折点是可以期待的，因为两种污染物曲线的拐点发生在工业化中期。废水曲线存在由低到高的变化过程，我国大部分省区市正好处于由低到高过程所对应的经济发展阶段，因此废水排放情况在不同的省区市存在较大的差异，有的省份比较严重，如处于工业化高级阶段的省份。这种排放不均的情况除了跟经济发展阶段有关外，还与地区的水资源有关。工业化高级阶段的省份多处于沿海地区，有废水排放的便利条件，而一些矿产资源大省区，如山西、内蒙古是水资源极度匮乏的地区，可用水资源几乎开发殆尽，废水排放受到限制。基于以上分析，从整体上讲，在处于工业化中初期的省区市，废水排放虽然随着经济的发展在近期保持增长，但受水资源的限制增长速度不会太快。
3.发展阶段分析法与GK分析法的结果比较
作为比较，我们利用GK方法，基于省级面板数据回归得到废水、废气和固体废物的全国环境库兹涅茨曲线。被解释变量为人均三废排放量或产生量；解释变量包括人均GDP的一次项到三次项，以及作为控制变量的第二产业比例、第三产业比例和重工业比例。基于Hausman检验，废水和废气曲线采用固定效应模型，固体废物曲线采用随机效应模型⑦。回归的结果（见表4）。利用污染物排放量和有显著系数的人均GDP一到三次项进行函数制图，函数制图的结果（见图3）。回归得到的曲线已与样本散点图相比较，拟合度较好。
将图3与发展阶段分析法得到的曲线相比较，可以发现，废水曲线与发展阶段分析法的结果基本一致，曲线有相同的形态，拐点在2.29万元，略大于前面得到的1.90万元，但基本接近。废气和固体废物曲线则与发展阶段分析法存在较大的差异，曲线形态完全不同且GK方法得到的曲线无倒U型拐点。产生以上差异的主要原因在于GK方法仅考虑人均GDP一个因素，虽然可以用产业结构等因素作为控制变量，但是没有形成统一的经济衡量指标，因此在制图时无法将所有因素加入图中。以单一的人均GDP指标去解释多种因素导致的曲线变化，容易产生偏差，如个别地区人均GDP较高，但在产业结构、城市化率和优势产业方面存在不足，且污染物排放量较高。如果仅按人均GDP算，它归入经济发展的较高阶段，从而抬高经济发展较高阶段的污染物曲线。但是，如果综合多种指标判断其经济发展阶段，它可能仅处于中初级阶段，抬高的是曲线的中部，使得曲线变回符合环境库兹涅茨假设的倒U型。废水曲线与发展阶段分析结果基本吻合说明，经济发展水平与人均GDP相偏离的地区由于受到水资源的约束，废水排放量有限，没能抬高经济发展较高阶段的废水曲线。
导致废气和固体废物曲线两种分析方法结果存在差异的第二个原因是环境污染指标的构造不同。部分处于工业化中初级阶段的省份从排放量的角度讲不算高，但上升速度较快。GK方法利用单一的排放量为指标，低估了工业化中初级阶段的污染水平。本文的分析方法除了排放量还考虑污染曲线上升的速度，使得工业化中初级阶段污染分值较高，曲线恢复成倒U型。
图3 GK方法得到的全国废水、废气、固体废物污染曲线
四、结论与政策含义
1.研究结论
(1)整体污染、水污染、大气污染和固体废物污染曲线都为倒U型曲线，随着经济的发展，环境污染存在先升后降的现象。我们结论的一致性不同于GK方法的结论，基于GK方法的文献结论差异很大。部分基于GK方法的文献得到与环境库兹涅茨假设相反的结论；即使支持环境库兹涅茨假设的实证文献，常常只能得到个别污染物的倒U型曲线关系，很少在废水、废气和固体废物三个研究领域都得到一致的结论。
(2)整体污染、水污染曲线的拐点在工业化高级阶段，对应的人均GDP为1.02万—1.90万元。大气污染和固体废物污染曲线的拐点在工业化中级阶段，对应的人均GDP为0.51万—1.02万元。GK方法得到大气和固体废物污染曲线处于上升趋势是因为它在经济发展方面仅考虑了人均GDP，在环境污染方面仅考虑了污染物排放量。整体经济发展水平与人均GDP相偏离的省份抬高了经济发展较高阶段的污染曲线，排放量和排放量增长趋势相偏离的省份降低了经济发展较低阶段的污染曲线。
(3)江苏、浙江、山东、广东四个省份进入工业化高级阶段，三个老直辖市进入发达经济初级阶段，其余大部分省市处于工业化发展初级和中级阶段。
2.政策含义
研究结论表明，我国现正处于污染的高峰期，这一现象主要是由我们的经济发展阶段决定的。顺其自然、对污染负外部性干预不力的政策不能阻挡这一趋势。虽然结果曲线表明到达发达经济初级阶段后，污染情况都得到改善，但这并不能让我们乐观。由于我国地区发展不均衡，现有的发达经济初级阶段地区为三个老直辖市，希望所有的省份都发展到它们的水平难度很大。我国大部分省区市所处的发展阶段及其对应的污染曲线特点也表明，近期环境污染将继续加重。因此，解决环境问题不能等待进入发达经济初级阶段后再解决，应该将治理的时机提前。虽然近年越来越重视环境保护，但是个别地方还是存在牺牲环境，发展经济的政策取向；区域之间合作协调的难度较大；由于排污费、排污浓度标准和罚款额度等偏于宽松，治污不如排污的状况还比较普遍，加强监管还是大有可为之处。
三种污染物中，废气和固体废物污染与矿产资源联系较紧密，在工业化中初期较严重，后期的改善较快。废水污染在不同地区存在较大差异，主要原因在于它与水资源联系较紧密，废水污染处于缓慢上升的趋势，且它的恢复能力不如废气和固体废物污染，这意味着未来修复废水污染造成损害的成本较高，因此我们尤其应该重视废水污染的治理。水和矿产资源是污染的正向资源，废气和固体废物污染治理的重点地区应该放在矿产资源丰富的地方，废水污染治理的重点应该放在水资源丰富的地方。人员密集区、旅游景点和自然保护区是污染的逆向资源，应该避免在这些区域发展重化工业。
随着经济的发展，在进入新的阶段后，我们要注意避免对原有的产业结构形成依赖。按照产业结构演进的程序，加重第三产业的比例，这将是解决污染问题的长效措施。
［收稿日期］2008-05-20
注释：
①第三产业比例低于35%的省份是河北、黑龙江、江西、山东、河南共5个省。
②如果工业化高级阶段要求第二产业比例高于50.9%，发达经济初级阶段要求低于50%。处于两者之间的省份，如比例为50.7%的广东就无法划入这两个阶段。
③作者并不否定计量分析方法，而是认为计量分析在模型设定、估计和检验方面应该采取更严谨的过程。
④除工业三废外，国内其他领域污染物的排放量或产生量的省级数据不完整，加上我们所关注的污染主要为工业污染，因此本文采用工业三废数据。
⑤式(2)中的常数84.89655为试验得到的较佳值。
⑦废水模型的Hausman检验P值接近0，废气模型的Hausman检验P值为0.0093，否定零假设，故选择固定效应；固体废物模型的Hausman检验P值为0.7095，不能否定零假设。