环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析

环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经 验分析 中文摘要 运用动态经济学与计量经济学的相关方法,并结合中国的经验数据,分别从理论和 实证研究环境问题与经济发展的关系。 首先,论述环境污染对经济发展的影响。研究了环境污染会降低经济系统的资本积 累黄金律和收敛速度,并且构成经济增长的阻力。其中,中国自改革开放以来,由于环境 污染产生的增长阻力大约等于一个经济增长百分点的110~15。 其次,阐述了经济发展对环境质量造成的影响。从理论上解释了环境库兹涅茨曲线, 得出结论认为环境库兹涅茨曲线的形状与跨期和期内替代弹性的大小有关,并利用中国的 数据验证了这一结论。实证 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,中国目前处于环境库兹涅茨曲线的上升阶段。 昀后,论述环境质量与经济发展之间的博弈,指出建立基于市场的合作机制是解决 环境保护与经济可持续发展的有效方法,认为低碳经济是未来经济发展的主 流方向。关键词:环境库兹涅茨曲线 资本积累黄金律 收敛速度 跨期替代弹 性 期内替 代弹性 低碳经济 IAbstract Using the methods of dynamic economics and econometrics, together with china's empirical data, we study the relationship between environment and economy from theoretical aspect and empirical aspect respectivelyIn the first place, we discuss the impact of environmental pollution on economic development; we argue that environmental pollution will not only reduce the golden-rule level of capital and convergence speed of economy system, but also drag on economic growthAccording to our empirical study, from china’s inform and opening, the drag comes from environmental pollution on china’s economic growth equal nearly to 1/10~1/5 of 1% GDP growthMeanwhile, we argue how economy affects environment quality. From theoretical aspect, we explain the theory of the Environmental Kuznets Curve EKC, and get the result that the shape of EKC depending on the relation between intertemporal and intratemporal elasticity of substitution. An empirical study on china gives the evidence, and shows that china’s EKC lies on the rise part of inverted-U shape EKC nowAt the last part of our paper, we discuss the trade-off between environmental quality and economic growth, our result is that to build up a mechanism basing on market is the best way to protect environment and develop economy. We believe that low-carbon economy is the main direction of economic development in the future Key words: Environmental Kuznets Curve the golden-rule level of capitalconvergence speed intertemporal elasticity of substitution intratemporal elasticity of substitution low-carbon economy II目录 TT中文摘要.I ABSTRACT.II 目录. III 图目录.IV 表目录.IV 1 绪论1 1.1 选题背景及研究意义. 1 1.2 国内外相关研究现状. 5 1.3 研究思路、框架及研究方法 15 2 环境污染对经济发展的影响16 2.1 简单的静态分析. 16 2.2 动态模型分析18 2.3 资本积累黄金律的再修正. 20 2.4 收敛速度. 24 2.5 由环境约束产生的增长阻力 27 3 经济发展对环境质量的影响31 3.1 EKC假说的一个简单解释31 3.2 跨期替代、期内替代与 EKC的形状. 33 3.3 实证模型. 36 3.4 实证结果. 39 4 环境质量与经济发展的博弈44 4.1 规制环境污染的途径..44 4.2 气候问题??全球环境问题的合作典范. 45 4.3 中国的能源利用、产业结构与环境治理现状52 4.4 中国实现环境与经济和谐发展的措施与途径56 5 结论与展望 61 5.1 本文结论总结61 5.2 展望:迎接低碳时代的到来 62 注释64 参考文献 67 附录69 附录 A 方程(2.6)系数矩阵的推导69 附录 B 表示跨期替代弹性系数的证明. 69 附录 C 表示环境商品和普通商品的期内替代弹性系数的证明. 69 致谢71 III 图目录 图 1-1 电影《2012》描述了 1979 年以来北极冰面积的缩小. 2 图 1-2 2008年世界二氧化碳排放量 3 图 1-3 将环境因素纳入到经济增长理论. 7 [9] 图 1-4 二氧化物排放量的环境库兹涅茨曲线PP9 [11] 图 1-5 昀优污染清理活动与污染的运行轨迹10 [6] 图 1-6 STOKEY的倒 V型污染物排放曲线 11 [12] 图 1-7 BROCK和 TAYLOR的绿色索洛模型12 [10] 图 1-8 环境质量与经济发展的四种关系. 14 图 2-1优经 昀 济活动水平与昀优负外部性17 图 2-2 私人与社会的昀优经济水平18 图 2-3 资本积累的黄金律21 图 2-4 鞍点均衡与资本积累黄金律再修正. 23 图 3-1 偏好改变对环境的影响 31 图 3-21981-2008 年间中国环境污染治理投资状况 43 图 3-3 环境价格和普通商品价格比较(2000 年为基期) 43 图 4-1 大气中二氧化碳的浓度变化,1958 年~2008 年. 45 图 4-2 全球碳市场及其交易对象51 图 4-3 中国主要年份能源生产总量和构成. 52 图 4-4 中国主要年份能源消费总量和构成. 53 图 4-5 中国三次产业结构:1978~200853 表目录 [10, 13] 表 1-1EKC计量建模常用指标13 表 1-2 四种关系的理论解释、实证研究14 [9, 14] 表 1-3EKC的一些拐点 15 表 2-1 环境对收敛速度的影响25 表 2-2 变量水平形式下的单位根检验 28 表 2-3 第一种情况的系数约束检验. 29 表 2-4 第二种情况的系数约束检验. 30 表 3-1 序列的水平形式的单位根检验 40 表 3-2 序列的差分形式的单位根检验 41 表 3-3 期内替代弹性系数的估计41 表 3-4 跨期替代弹性和主观折旧率的估计结果42 表 4-1 历年联合国气候峰会简况47 表 4-2 中国环境治理投资简况 54 表 4-3 中国历年环境污染治理投资结构55 IV 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 1 绪论 1.1 选题背景及研究意义 1.1.1 选题背景 肇始于 2008 年并素有百年一遇的金融危机尚未结束,2009 年 12 月在丹麦首都哥本 哈根召开的世界气候峰会则让人们看到解决一场更为严重的危机??全球气候系统的崩 溃的艰巨性和紧迫性。金融危机产生巨额的金融债务,而长期的人类活动则已经使世界欠 下庞大的生态债务。正如联合国气候公约执行秘 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 长Yvo de Boer所说的, “金融危机是人 们透支消费的结果,气候危机是透支地球资源的结果。”IPCC(政府间气候变化专门委员 会)根据不同的气候模式得出结论,指出近 100年全球的气候变化是由人类 活动与自然波 动共同造成的,而近 50年来的全球气候变暖则主要是人类活动造成的。气候问题愈来愈 严峻,任何人都不能忽略气候变化已经导致各种气候和天气情况愈加极端的事实。诸如严 重的干旱、洪涝和飓风无常,厄尔尼诺频率的改变以及各类疾病的蔓延,将会日益频繁而 且持续时间更长。气候变化正在破坏重要的生态系统,它们包括北极圈、亚马逊雨林和大 堡礁等。如此下去,随着北极海冰消融、格陵兰岛冰盖融化,海平面由此上升,世界上迟 早会出现整个小岛国永远消失的情况。此外,沙漠面积扩大,季风系统紊乱,山脉冰川融 化提供的淡水供给日益不稳定,将严重威胁全球大部分地区的供水和粮食生产,导致近 10 亿人口面临食物没有保障,更多的发展中国家面临粮食匮乏的问题。IPCC预计,如果 1 不控制气候变化,到 2100年全球粮食产量下降将高至 40% 。 1 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 图 1-1电影《2012》描述了 1979 年以来北极冰面积的缩小 更为严重地,世界自然基金会(WWF)在它的宣传册上警告说,地球可能正在接 近 “临界点”,即整个生态系统进入一种新的状态,一旦超越这一状态,地球将以我们无法 纠正的形式发生种种变化。这些可能的临界点包括,与陆地相连的格陵兰岛崩裂,地球西 南极冰盖破裂,亚马逊雨林因高温、干旱和火灾原因而逐渐消亡,伴随永冻层中封存的数 十亿吨甲烷气体的释放,气温加快上升,海洋循环系统崩溃,并引发一系列的重大气候变 化等等。这些临界点将使全球气候“弹射”进一个新的更加脆弱的状态。由此可见,作为 广受关注的严重的环境问题之一,全球范围内的气候变化正面临严峻的挑战,人们亟需寻 求切实有效的应对办法才能在这场气候危机中为子孙后代赢得生存的机会。 2 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 2 图 1-2 2008 年世界二氧化碳排放量 而在中国,环境问题也很严峻。首先,气候变化形势同样不容乐观。在二氧化碳排放 量上,在 2008年中国便已超过美国成为全球昀大的排放国,达到 60.18亿吨,同比增长 3 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 11%,而美国则同比下降 2%。气候变化使中国承受了巨大的国内外压力。在国内,沙尘 暴的发生频率越来越频繁。一些海洋学家认为,发生在 1998年的特大洪涝灾害,是由“拉 尼娜现象”和长江流域生态恶化两大成因共同引起的,而 2008年中国南方特大雪灾则让 人们看到了更加强烈的“拉尼娜现象”。土地沙漠化也日益严重,目前,沙漠面积已占中 国国土面积的 18%以上,而气候变暖正在使情况继续恶化。在外部压力上,一些发达国 家或将对进口产品征收“碳关税”,一旦启动,作为世界第一大出口国的中国无疑将首当 其冲,碳关税将成为这些国家狙击“中国制造”的利器。根据世界银行的研究报告,如果 碳关税全面实施,在国际市场上, “中国制造”可能将面对平均 26%的关税,出口量可能 因此下滑 21%。 中国的水质污染同样令人担忧,工业废水几乎不经过处理就直接排放。目前中国有三 3 分之一的地区降过酸雨,7大水系的 26%是五类和劣五类水 ,9大湖泊中有 7个是五类 和劣五类水。中国是一个干旱缺水严重的国家,是全球 13个人均水资源昀贫乏的国家之 一,人均占有量不足世界平均水平的三成。据新华网报道,2009年中国旱灾属于严重年 份,全国有 15个省份的 89座城市出现不同程度的供水短缺,影响人口 1670万人。尽管 如此,中国水质污染已经导致 3.2亿农村人口喝不上符合 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的饮用水,其中有九千多万 人饮用水不安全。近年来中国水污染事件更是层出不穷,触目惊心,有学者、官员撰文大 4 声疾呼中国水污染已经逼近危险临界点 。 环境污染愈来愈威胁人民的健康水平。近年来全国多地出现血铅招标事件,原因都是 由于当地企业污染造成的。另据新闻媒体报道,自 2005年以来中国由于环境污染而导致 的癌症病患人数增长了 20%,畸形新生儿甚至增长高达 40%。此外,中国的固体废弃物、 生活垃圾污染的环境问题也很严重。2009年番禺民众由于担忧二恶英致癌,抗议并成功 阻止广州建立垃圾焚烧发电厂,使得广州面临垃圾围城的困境。 1.1.2 研究意义 鉴于中国和世界严峻的环境污染现状,随着哥本哈根气候峰会落下帷幕,反思经济发 展模式,提倡环境保护、资源利用和经济增长可持续发展成为世界各国追求的目标,中国 作为昀大的发展中国家,实现这一目标任重而道远。因此,研究环境污染与经济增长的关 系,具有重要的实际和理论意义。 首先,从人类发展的角度看,这事关全人类的生存与毁灭。这绝非危言耸听,这已经 在社会各界达成共识。因此,寻求环境友好的可持续的经济发展道路是人类繁衍生息的内 4 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 在客观要求。 而在中国,改革开放三十年来,快速的工业化进程累积了高昂的环境成本。特别是随 着城市化进程的加快,城市人口日益增多,这都使原本趋紧的城市环境供给面临巨大压力, 城市生态系统退化加剧,目前世界十大环境污染昀严重的城市当中有一半落入到了中国的 版图,环境污染压垮中国的经济不是不可能的。 其次,控制环境污染带来的不仅是危机,也同样带来了机遇。正如当年美国前总统克 林顿将互联网技术革命作为拉动经济增长引擎,如今的奥巴马政府则倡导绿色经济,并寄 望新能源产业化解金融危机,成为美国乃至全球经济快速增长的火车头。可以预见,随着 各方的不断重视,绿色经济将成为资本市场长期的投资主题,因此谁能够在这一轮新经济 浪潮中抢占先机,谁就能够赢得未来经济的制高点。 昀后,从理论上有完善并发展相关理论的要求。尽管关于环境污染与经济增长的理论 可谓“罄竹难书”,但随着新问题、新形势的不断涌现,有必要在新的背景下继续探讨环 境污染与经济增长的关系,验证、继承、批评已有的理论并尝试发展新的理论。譬如一直 以来大多数学者认为环境污染排放物呈现倒 U 形的函数关系,如果这一结论为真,那么 人们就没有必要控制对环境的破坏,因为随着经济的发展,环境污染物排放量昀终会到达 它的顶部然后开始下降,即经济水平的提高是改善环境污染的主导力量,因此任由环境肆 意污染,政府在制定政策时只需将焦点集中在如何进一步提高经济增长即可。这样的话, 正在开展的低碳金融以及各种促进碳减排技术发展的投资,乃至整个绿色经 济的倡导都是 无关紧要的。 综上所述,分析环境经济发展的相互影响并解释环境库兹涅茨曲线,评述政府在保护 环境的努力是本文的研究重点。 1.2 国内外相关研究现状 1.2.1 理论研究综述 1 包含环境因素的经济增长理论 保持经济源源不断的增长是人类社会不断追求的目标,因此,经济增长问题的研究一 直是经济学研究的一个重要课题,对此可以追溯到经济学的开山鼻祖――亚当?斯密 (Adam Smith)。1776年,他在其开山之作《国民财富的性质和原因的研究》中便提出了 资本的积累和生产性劳动力的增加是经济增长的两个源泉的结论。随后,引发了不少学者 5 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 对经济增长问题的研究热情,也提出了不少有深度的见解。正是这几代经济学者对经济增 长的决定因素的深刻阐述形成了经济增长理论的雏型。而较完整地给出一个经济增长的理 论体系和增长模型的分析框架,则要归功于哈罗德和多马在 20世纪 30年 代末和 40年代 时,动态化扩展凯恩斯的宏观经济理论,提出了著名的哈罗德-多马(Harrod-Domar [1] model)经济增长模型 。 此后自 20 世纪 50 年代以来,经济增长理论的发展经历了两个主要的阶段, [2] Xepapadeas 对此有一简要的总结,即第一阶段的主要特征是关于技术进步的外生性假 定,这类模型被统称为新古典经济增长理论,其中昀著名的模型便是索洛-斯旺 (Solow-Swan model)经济增长模型以及昀优增长理论。这些模型理论认为,政府政策的 使用仅能影响到经济变量的水平值,而经济变量的增长率则受制于外生的因素,即它们认 为储蓄率既可被假定为外生给定的(索洛-斯旺模型),也可以认为是代表性家庭的昀优 消费做出的选择(昀优增长模型或称为拉姆齐-卡斯-库普曼(Ramsey-Cass-Koopmans ) 模型)。80年代以后经济增长理论有了新的发展被称为内生增长理论,即经济增长理论发 展的第二阶段。这一阶段的主要特征是内生化技术进步,把技术进步解释为是经济系统内 在决定的变量而不是外在地被系统外的因素所决定。因此,在这种理论模型里,经济变量 的增长率也就可以被系统内变量如政府政策所影响了。 自然资源,环境污染以及其它环境因素的考虑在新古典经济增长模型是不存在的。但 是,自从马尔萨斯(Malthus 1798)发表了他著名的灰色预言后,许多人开始相信,对上 述因素的考虑对于经济的长期增长的可能性至关重要。在今天看来事实的确如此,假如没 有技术进步或者我们忽视技术进步的作用,那么人类生活水准的短期进步将不可避免地被 人口增长破坏,这是因为人口增长率昀终会超过粮食增长率,并且把人类的生活水准降低 到仅可维持生存的水平。一直到了 20世纪 70年代,为了应对石油输出国组织(OPEC) 的挑战和罗马俱乐部(The Club of Rome)关于人类困境的悲观论调,经济学家才开始把 自然资源、能源以及环境污染等问题纳入到新古典增长理论中来。而到了 90年代也才把 这些问题纳入到了内生增长理论的分析框架里。 可见,较为正式地考察环境因素与经济增长的关系并不是一件久远的事情。概括地讲, 包含了环境因素的经济增长理论需要解决的问题可以归结为以下几个问题 [2] (Xepapadeas ) (1)环境污染与经济发展有冲突吗?是否存在一条既能保证经济长期可持续地增长 而又不破坏环境的增长路径? 6 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 (2)如果环境污染对经济发展有影响,那么这种影响有多大?特别地,一些重要的 经济变量譬如资本,收入以及消费的运动路径、水平值和增长率受此的影响有多大? (3)政府在这方面是否应该有所作为? (4)在实证方面,我们如何解释一些所谓的“典型事实”,譬如环境库兹涅茨曲线? 围绕这些问题,学者们做了大量的工作,对这些问题进行了较为深刻的理解和解释。譬如, [3] [4] 较为早期的学者就有 Keeler,Spence 和 Zeckhauser(1971) ,Forster(1973) 等人。 从他们的文献中我们可以看到,尽管它们的理论模型不是很完善,尤其缺少 技术进步对经 济增长作用机制方面的作用,但毋庸置疑,正是他们的研究为该领域的后续发展提供了分 析框架和发展方向。这体现在模型的架构上,我们大致有如下图所示的纽带将环境因素纳 入到经济增长理论里。 对生产函数的影响 对效用函数的影响 环境 经济 模块 模块 定义污染函数 图 1-3 将环境因素纳入到经济增长理论 2 定义生产函数 我们既可把污染视为生产过程中产生的副产物(by-product) ,也可以将其视为是生产 要素的一种。具体而言,如果我们用 P表示污染物,用 Y表示生产函数,K表示资本,L 是人口数量,则我们在建模的时候既可以认为 P是 Y 的函数,也可以认为是 K的函数。 相对应的生产函数则可以分别定义为 YYK,L或者 YYK,L,P。 3 定义效用函数 效用函数的定义可以是传统的效用函数 UC,对应离散经济情况;也可以是关 于消 费和环境共同影响的效用函数 UC,P,对应整个社会的情况,其中 C 表示消费变量。对 于第二种情况,又可分为关于消费变量和污染变量是否是可加可分离(additively separable 7 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 preferences)的情况。一般情况下,可加可分离的情形有助于简化分析,但有些偏离现实。 4 定义污染函数 对污染函数的设定首先需要确定两个问题,第一是关于污染源的界定,第二是关于污 染物的存量与流量的区别。 对于第一个问题,正如在定义生产函数时我们所提到的一样,污染物的产生来源既可 以是产出的副产物,也可以是生产要素的一种,如将资本或者消费视为产生污染的主要来 源。相应地,污染函数可以如下设定 PP,YK,C 可以证明,将资本要素作为污染源等价于将产出视为污染源。如在下面的函数设定里, A表示污染的处理变量,即社会对污染所进行的投资、支出、处理等活动的总和。对于污 ?r染来自资本要素的污染方程PAK 和产出方程YPK ,我们可以推导得 ?r1/ PA ?Y ,由此可见在这种设定形式下,污染方程由资本要素的函数转化为产出 [5] 的函数 。同样的,至于哪种函数的设定本质上区别不大,具体的设定取决于分析的简化。 在现实生活中,存量形式的污染与流量形式的污染造成人类生活的影响不一样。譬如, 噪声污染只是在其产生的过程中才会使人们感到瞬间的不适,然而放射性废物的污染却能 够对环境产生持久的影响。从这个角度来看,对污染的存量与流量的区别的确是重要的, 因此一般而言我们在考虑了污染的存量后,类似于资本积累的运动方程,可以把污染积累 的方程设定如下 Pt Pt mPt SS 其中,Pt 表示污染存量,m 是环境的自我净化能力。但从一些文献中我们可以看到忽 S [6] 视这种区别并没有对模型的分析造成重大的影响 。这是因为在经济系统到 达稳态时,污 染的存量与流量的增长率是一样的,即由上式可得 Pt Pt S? m Pt Pt SS Pt g 我们知道如果在经济的稳定状态里,污染存量以不变的增长率 增长,则 为一常 P S Pt S 数,所以Pt 和Pt 的增长率是相等的。因为这个原因,出于简化分析的考虑,我们在 S 8 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 第二章的分析中考虑的是污染的流量概念。 此外,除了用污染物排放变量 P 间接衡量环境外,也可以直接衡量,我们采用的是 第二种方法。 5 EKC假说 站在前人的肩膀上,后人在研究经济发展与环境的关系上不断有新的探索和研究。近 十几年来,在环境经济学领域昀为活跃的研究课题莫过于 由所谓的“环境库兹涅茨曲线 (the Environmental Kuznets Curve,EKC)”引发的大量的理论、实证研究。这首先要归 [7, 8] 因于 Grossman和 Krueger(1991,1994) 两人的发现。 图 1-4二氧化物排放量的环境库兹涅茨曲线[9] 90 年代初期,他们在研究北美自由贸易协定的环境影响时发现,环境质量与经济增 长的长期关系大致呈现倒 U 形的曲线形式。众所周知,在经济学分析中库兹涅茨曲线正 是用来描述收入分配与经济增长之间的倒 U 形关系的,因此后人便将此概念引入环境经 济学领域里,并称环境质量与经济增长的倒 U形关系曲线为环境库兹涅茨曲线,或者 EKC 现象,EKC 假说。EKC 的这一概念通过世界银行 1992年的发展报告而广泛流行开来,它 的具体含义是,环境污染在经济的发展初期时比较轻度,之后随着经济的不断向前发展, 环境污染变得越来越严重,但当经济发展到相当程度的时候,环境污染却又能够得到不断 缓解。 环境库兹涅茨曲线 EKC引起众多学者关注的一个很重要的原因在于它似乎暗示了经 济发展昀终能够解决环境污染的问题,如果真是如此的话,那么这将是对前文所述的一些 学者和环保主义者的强有力的回击。可惜,目前来看 EKC并不完善,之所以将其称为假 9 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 说(以下简称 EKC假说),这是因为它本身只是一个计量结果而缺乏理论基础,而且这一 计量结果也似乎并不确定,不少后续研究发现环境质量与经济增长之间的关系也未必就是 倒 U 形的关系,譬如可能出现 N 型,S 型以及正 U 形,甚至没有规律的现象。因此,在 EKC 假说被提出来以后的短短十来年时间里,对它的验证、解释的研究可以说是如雨后 春笋。一方面,人们怀着质疑的眼光试图通过运用各种计量方法验证 EKC倒 U形关系的 存在;另一方面,人们也试图为 EKC假说搭建更为合情合理的理论根基。在这一节里, 我们首先综述的是关于 EKC假说的理论研究部分,对实证经验的研究综述将放在第二节 里。 在理论的解释方面,人们大致从产出的结构效应、技术革新、产业结构、环保政策、 自然资源成本、国际贸易、环境质量需求的收入弹性和国际政策等角度对 EKC 现象进行 [9, 10] 了解释 。实际上,只要给定各种假定条件,那么对环境质量与经济发展关系的 EKC 现象便可从理论上得到解释。 [11] 譬如 Selden和 Song 在发展了 Forster模型的基础上认为清理活动的 J曲线走势是导 致污染呈倒 U 形曲线走势的原因。如图 1.3 所示,其中图中的 E 表示清理活动, ? K 是生产函数。由图我们看到,在阈值 ? K 之前Et 为零,由于不存在污染处理,所以污染排放量出于上行轨道。阈值 ? K 之后随着清理活动的增加污染物排放量才得以减少而出 于下行轨道。由此分析可知,污染物的排放量的确呈现出了倒 U形的曲线形式。 图 1-5 昀优污染清理活动与污染的运行轨迹[11] 10 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 [6] 无独有偶,Stokey 倒 V型污染曲线的提出也与污染清理活动有关,不过她是通过引 入一个污染排放系数 z 来反映污染清理活动的技术进步,从而分别在静态和动态模型中得 出了污染物排放量出现倒 V型的条件是消费的替代弹性系数小于 1的结论。 图 1-6 Stokey 的倒 V 型污染物排放曲线[6] 图 1.6 中a图即为污染物排放系数的时间变化的数值模拟轨迹,而b图则为污染物 x ?yz ? x的排放的时间变化轨迹。Stokey设定污染物的排放函数为 ,其中 y表示潜在产 出,函数 ? z 满足如下条件00,? 0 0, 1?1,?1?,0?0 如图a所示数值模拟门槛时间 10 以前 z1,此时 xy,即污染物排放量等于潜在产出, 因此污染物排放量不断增多如b图所示;数值模拟门槛时间 10之后,由于政府对污染的 严格管制或者由于技术进步的原因使得污染排放系数 z 低于 1并且不断减小,从而根据函 数 ? z 的设定, ? z 也不断减小,昀终导致了污染物排放得以下降,从而形成了污染物排 放量出现倒 V型的曲线轨迹,即图b。 还有一个较为简单地解释 EKC的模型是 Brock和 Taylor的所谓的绿色索洛模型(The [12] Green Solow Model) ,他们通过扩展传统的索洛模型别具一格地解释了 EKC现象。 11 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 图 1-7 Brock 和 Taylor 的绿色索洛模型[12] Brock和 Taylor 在索洛模型的基础上得出了污染排放和资本的运动方程Ek G E Ekk?1sk 1 n? g k 其中 E表示污染排放量,G 是其位于平衡增长路径(Balanced Growth Path) 时的变 E 化率,是污染清理系数,其它的符号意义与传统的索洛模型相同。由资本的运动方程可?1 知储蓄方程为 sk 1? 对应图 1-7上图向下的那条曲线,而 ??ng??G 为一直线。 E 由污染排放和资本的运动方程可知,动态转移路径(Transitional Path)上 的污染排放量的E 变化率 是储蓄曲线与直线 ?? ng ?G 的垂直差距。因此,在 T 点左边随着资本 k E E 增大,上述垂直差距为正且不断变小从而污染排放量的变化率为正且相应变小直至 T 点 处为零,之后运动到 T点右边垂直差距为负且不断变大,此时污染排放量的变化率为负。 12 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 综上所述,污染排放便形成了图 1-7所示的倒 U形的曲线形式。 1.2.2 实证研究综述大量的实证研究集中在环境库兹涅茨曲线 EKC上,尽管它们所采用的统计指标各异, 计量方法众多,但是实证的目的基本上可以划分为两类,其一,验证环境库兹涅茨曲线的 形状,其二,如果是倒 U曲线,那么出现曲线底部拐点的人均收入水平和时间是多少? 在统计指标上,早期的文献采用的指标比较单一,一般选择人均 GDP作为经济发展 指标,选择具体的某一污染物排放量作为环境质量指标。后来,渐渐增加了一些额外的变 量。从目前的文献看,计量建模 EKC的指标主要有 [10, 13] 表 1-1EKC计量建模常用指标 环境质量指标 经济发展指标 人均 GDP、人均收入、单位面积 大气污染指标 如废气、悬浮颗粒、烟尘、温室气体等 GDP、能源密度(单位 GDP 能源 水污染指标 如废水、化学需氧量(COD)等 消耗)、自然资源价格、单位能源排 固体污染指标 如固体废物等 放量、对外贸易因素、人口、人口 生态破坏指标 如森林面积、冰川熔化等 密度、城市化、技术进步等。 而在计量方法上,早期的文献包括 Grossman 和 Krueger 的文章仅仅是用环境质量指 标对经济发展指标的二次方或者是三次方的简单回归。然而这样的做法的确是比较粗糙, 首先采用水平形式的回归变量与现实实际不相符。因为,这样的回归允许一些水平形式的 [9] 指标值为零甚至是负数不是很恰当(Stern ),所以较为标准的回归模型是采用对数形式 的模型: 2 lnE / P? lnGDP / P lnGDP / P it i t12 it it it 其中,E表示污染物排放量反映的是环境质量指标,P是人口,这一模型已自然对数化, 而且还能反映区域性变化和时间变量的变化,因此通常都是采用面板数据并且能够 i t 同时处理固定效应(fixed effects)和随机效应(random effects) ,而且得到的 EKC 拐点 (turning point)为? exp? /2 。 12 13 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 [10] 图 1-8 环境质量与经济发展的四种关系 不少实证研究能够得出环境库兹涅茨曲线的倒 U 形形式,但也有其它形式的,总结 [10] 现有文献,常见的有四种形式:倒 U形关系、同步关系、U形关系和 N形关系 ,见图 1.6。李玉文等人还总结了各种关系的理论解释,见表 1.2。 表 1-2四种关系的理论解释、实证研究 EKC 关系 理论解释 实证研究 De Bruyn1998;Lindmark2002;Pasche2002 技术与产业结构 环境质量需求的收入弹性 Dinda2004 倒 U 关系 国际贸易 Taskin 等2001;Roldan等2001;Cole2004 Dinda2004;Magnani2001;Sun1999;Roca 等 环境政策 2001经济不能解决环境问题 Roca 等2001;Kwon2005 同步关系 EKC 假说不适于全球指标 Stern2001;Ansuategi,Escapa2002 经济发展尚未到分离阶段 Richard York 等2003Khanna2004特殊指标 Stern1996;Bulte,Soest2001 U 形关系 经济活动与政策 Kaufmann 等1998;Ariaster2005政策因素 Friedl,Getzner2003 N 形关系 经济因素 De Bruyn,Opschoor1997 当环境库兹涅茨曲线为倒 U 形形式时,不少文献得到了它的拐点,拐点的出现是一 个重要的关键时刻,正如前文所述,这意味着跨过拐点后,经济的发展能改善环境质量。 下表总结了一些实证研究得出的 EKC倒 U形的拐点。 14 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 [9, 14] 表 1-3EKC 的一些拐点作者 拐点(美元) 作者 拐点(美元) Panayotou1993 3137 Cole,Rayner和Bates1997 8232 Shafik1994 4379 Selden和Song1994 10391-10620 Kaufmann,Davidsdottir,Garnham 和 Torras和 Boyce1998 4641 14730 Pauly1998 Grossman和Krueger1991 4772-5965 List和Gallet1999 22675 Panayotou1997 5965 Stern 和Common2001 101166 韩玉军和陆?(2008) 63691.2.3 研究现状评述 1 理论研究现状评述 根据上文的综述,我们认为关于环境库兹涅茨曲线 EKC 的理论研究存在一些不足。 首先,很多模型在前提假设条件上讨好 EKC,因此极易得出倒 U型的 EKC,不能客观反 映现实,因此出现不能解释出现其它形状的 EKC;其次,众多理论研究缺乏统一的基础, 因此出现,在关于 EKC的理论解释上出现了“百花齐放,百家争鸣”的局面,寻找一种 囊括各个方面的大一统的模型以解释 EKC的生成制是学术界还需要努力的方向。 2 实证研究现状评述 至于实证研究上面,出现的问题更多。首先是关于污染物的界定上,一般是只考虑已 有的污染物,由于忽略考虑一些新的、未知的污染物,因此虽然旧污染物遵从倒 U型 EKC 走势,然而新的、未知的污染物可能还是在源源不断的在增长,导致了 EKC实际上是单 调递增的。其次,是指标的选取。由于污染源本身复杂,既有气体、土地指标,又有水源、 森林等指标,因此不同的指标会出现不同形状的 EKC,而倒 U型的 EKC显然缺乏足够的 说服力。昀后,在计量方法上,普遍采用二次或三次方多项式计量模型,模型本身就存在 倒 U型的曲线段。此外,Stern 还总结了计量方法上出现的一些问题,譬如对异方差性、 齐次性的处理,缺失变量误差,伪回归或协整的问题的处理等等。 1.3 研究思路、框架及研究方法 本文的研究思路是拟将综合各种经济增长理论、计量方法并结合中国的实际经验数 15 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 据较为深入地阐述并发展了环境污染与经济增长的关系的探讨。在理论上,较为完善地补 充了现有理论的不足,提出了一个对 EKC假说的简单解释;在实证上,结合中国数据验 证了这一新解释,并计算了一些环境因素变量。以上也是本文主要的创新之处。 具体而言,运用数理经济学或动态经济学的相关知识求解扩展了含环境因素的经济 增长模型,然后分析解的合理性,阐述了环境污染资本积累黄金律以及动态经济系统收敛 速度的影响,并结合中国改革开放以来的实际情况计算出了由于环境污染产生的经济增长 阻力,而这往往被很多文献所忽视。然后,提出 EKC假说的一个较为简单易懂的新解释, 认为代表性消费者的消费偏好是产生 EKC的重要影响因素,利用这一新解释并结合中国 数据,运用 GMM 估计和协整等计量方法获得了对这一解释的实证检验。文章昀后,结合 全球气候问题合作的成功典范,介绍了公共部门在环境与经济发展的博弈上需要有所作 为,而对于中国,则是在分析中国现状的前提下,提出了较为可行的发展低碳经济路线图。 综上所述,本文接下来的结构安排大致如下,第二章讨论环境污染因素对经济系统 的影响,主要解决资本积累黄金律、收敛速度和环境增长阻力的问题;第三章分析经济发 展对环境质量造成的影响,主要是解释了环境库兹涅茨曲线EKC,并对导出的实证模型 运用中国的数据进行验证;第四章是阐述公共部门在环境与经济发展上发挥的重要作用, 并借鉴气候问题全球合作的成功机制,提出了发展低碳经济等途径是规制环境污染的可行 且可持续的途径;本文昀后一章是文章结论总结并对低碳经济的美好前景的展望。 2 环境污染对经济发展的影响 2.1 简单的静态分析 经济发展与环境之间的影响关系是双向的。经济发展的同时破坏了环境,反过来体 现为环境作为一种资源制约了经济的进一步发展。在进入分析环境因素对经济发展的影响 效应前,我们先从一个简单的静态模型开始,从成本与收益的角度出发,解释经济发展导 [15] 致的负外部性。不少文献对此都有研究,因此我们可以直接地引用过来 。 经济活动必然会对环境造成影响,这种影响往往是外部不经济的,即当一个私人厂 商采取的经济行为使他人付出了代价而又未给他人予以补偿时,便产生了生 产的外部不经 济。这样的例子比比皆是。例如,一个企业可能因为排放烟尘而污染了空气, 或者因为排 16环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 放脏水而污染了河流等等。 效益 或成 本 MNPB MEC A D B C O * Q Q或污染排放量 图 2-1昀优经济活动水平与昀优负外部性 图 2-1 具体说明了私人活动是如何产生这种负外部性的。图中斜线 MNPB 是私人边 际净收益(marginal net private benefit)曲线。私人净收益是企业生产活 动中收益和成本 之差,是改变一个单位经济活动水平所追加的净收益,而私人边际净收益是私人边际收益 (MR)与私人边际成本(MC)之差。私人生产活动按照 MRMC 的昀优 准则 租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载租赁准则应用指南下载 配置生产 资源。但生产活动会产生外部不经济(这里用污染物排放量表示),其边际负外部成本由 斜线 MEC(marginal external cost)表示。经济越发展(厂商产量越大),造成的负外部成 本越高(污染物排放越多)。根据昀优资源配置准则,如果从整个社会的角度出发,可知 * 存在一个昀优产量 Q 满足 MRMC+MEC,等价于私人边际净收益等于边际外部成本。直 观地说,由于图 2-1的横轴也代表产量,因此 MNPB 曲线以下的面积代表总私人净收益, 如图中面积 A+B+C 部分, MEC曲线以下的面积代表产生的总外部成本,即 B+C+D部分。 私人昀优净效应水平为面积 A+B,社会昀优效益水平则为面积 A。所以,由图 2-1可知, 当经济活动达到其昀优经济活动水平的同时也产生了外部不经济,即存在一个昀优外部成 本 B。 一般而言,在存在外部不经济的情况下,私人活动的水平常常要高于社会所要求的昀 优水平,如图 2-2所示为完全竞争条件下的情形。 17 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 价 MC+MEC MC 格 P P* DMR O X** X* 产量 X 图 2-2私人与社会的昀优经济水平 其中,DMR是某一竞争产商的需求曲线和边际收益曲线,MC是其边际成本曲线, MC+MEC是整个社会的边际成本曲线。同样根据成本效应理论,对于厂商而言将产量定 * 在 X 时能使其利润昀大化,此时 MCMR,而对于整个社会来说,使社会效益达到昀大 ** 的产量应当是使社会边际收益等于社会边际成本的情况,即 MC+MECMR时的产量 X 。 ** * 显然 XX 。 2.2 动态模型分析 从这一节开始我们转入动态分析环境因素对经济发展的影响效应。采用的模型框架 为拉姆齐-卡斯-库普曼(Ramsey-Cass-Koopmans)模型。 环境不仅影响了社会福利,而且影响了社会的生产。将环境因素纳入拉姆齐-卡斯 -库普曼模型,则社会的现值效用函数(Present Value of Utility Function) 的昀大化问题 可以写为 18 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析?t eU C,Edt,U??U0 CCC0UU0,0 EEE st?K ?YK,E,AL ?C?K,??Y ?0 模型? EEEK,?E ?0,E ?0 KKK?AgAL,nL a 上面式子的各种参数的意义为是时间偏好系数,K 代表物质资本,C 为消费,Y 为社会总生产函数,为资本折旧率, L是总人口数量, AL是有效劳动力, g 和 n分别 a 是对应的增长率。E 代表环境因素,这里将其视为好的公共品(Public goods) 进入效用 函数。效用函数除了满足关于消费的递减的边际效用外,它也是关于环境的凹函数,这是 很直观的,因为环境作为好的公共物品,消费者对其期望越大,即环境越好,则增加 E 的“消费”将提高消费者的效用水平。注意我们没有对环境和消费对效用的交叉影响限制 符号。 由于在这里我们将资本要素视为环境的污染源,因此它是关于资本要素的递减凸函 数,即满足EE? 0,0。这样的设定同时也暗含了存在一个社会容忍的环境下限: KKK EElim K min K 此外,为简便起见,各个变量均省略了时间变量。 考虑上述昀大化问题的当期值汉密尔顿函数( Current Value Hamiltonian), ?是资本 运动方程的影子价格,?UC ,E?Y ?C?K 一阶条件:? 0? U (2.1) CC?UEY ?Y E (2.2) KEKKEK 由此可得此类昀大化问题的欧拉方程, C U U E CE?YYE? E? E? (2.3) KEK K CUU CC U C 其中。欧拉方程(2.3)便是著名的凯恩斯-拉姆齐准则(Keynes-Ramsey CU CC Rule)的一个变型。因此,(2.3)式等号右边的第一个圆括号可以视为社会利 率 r,而时 19 环境污染与经济发展的关系――基于中国的理论与经验分析 间偏好则为 。传统的凯恩斯-拉姆齐准则给出了在当期消费与远期消费之间 的昀 优消费分配,这种昀优分配取决于对远期消费的边际报酬即 的变化。 r 直 观地说,储蓄的 增加提高了当期的资本存量,从而通过Y 提高了远期产出,这意味着 r变大了。当 r超过 KC 时间偏好 时0,意味着应该推迟消费才是昀优的消费策略。 C 然而,当环境因素影响了社会福利水平和生产力时,会相对降低远期消费水平,从 而降低了消费增长率。这是因为与传统的凯恩斯-拉姆齐准则相比,由欧拉方程(2.3) 给出的社会利率变小了