基于VAR模型对湖北省经济增长与环境污染关系的实证研究

邓 军，杨 宣，严 恋

（华中师范大学 经济学院，湖北 武汉 430079）

时间序列数据大多都是非平稳的，用回归的方法（如EKC曲线）无法识别这种非平稳性。在这种情况下，即使变量间没有关系，也会由于非平稳的序列带有趋势项而显现出一定的关系。应用协整分析可以有效避免这种问题。因此，本文利用1998-2008年间湖北省3个环境污染指标与经济增长指标，首先采用Johansen协整检验证明经济增长与环境污染物排放量间存在着长期稳定的关系，并以此建立向量自回归模型（VAR）。然后应用VAR模型考察了湖北省经济增长与环境污染在时序维度上的相互影响机制和动态关联效应。

1 研究方法

1.1 VAR模型简介

VAR模型由Smis C A提出，在一个含有n个变量的VAR模型中，每个变量都对自身以及其他变量的若干期滞后值回归，若令滞后阶数为k，则VAR模型的一般形式可用下式表示

其中，Gt表示由第t期观测值构成的n维列向量，Ai为n*n系数矩阵，Vt是由随机误差项构成的n维列向量，其中随机误差项Vi（i=1，2，…n）为白噪音过程。

1.2 指标的选取与数据的收集

选取1998～2008年间湖北省工业烟尘排放量（单位：t）、工业 SO2排放量（单位：t）、工业粉尘排放量（单位：t），3 个指标作为环境污染指标，并选取工业企业增加值（1998年基准价）作为经济增长指标。其中，环境污染指标和经济增长指标数据均来源于历年中国统计年鉴和湖北统计年鉴。

1.3 数据处理

为了消除数据量纲上的差异及时间序列中存在的异方差，对上述表征指标进行了对数化处理，并将其定义为：LNy，LNsoot，LNso2，LNdust，数据处理通过 EVIEWS5.0 软件实现。

2 结果与讨论

2.1 数据序列平稳性检验

首先对涉及的相关变量运用ADF（augmented dickey-fuller）方法进行单位根检验，检验样本序列的平稳性和单整阶数。检验的结果显示新变量在10%的显著性水平下是非平稳的，而一阶差分后的序列在10%的显著性水平下均满足平稳性的要求。故原有的时间序列满足一阶单整，变量之间可能存在协整关系。

2.2 Johansen协整检验

由表 1 的协整检验结果可见：LNy，LNsoot，LNso2，LNdust间存在协整关系。即非平稳变量之间存在着长期稳定的均衡关系，满足建立VAR模型的前提。LNy分别与LNsoot，LNdust之间的协整关系为负，而与LNso2关系为正，说明经济的增长的同时，工业烟尘和工业粉尘的排放量总体上在减少，而工业二氧化硫排放总体上在增加。

表1 Johansen协整检验

2.3 VAR以及脉冲函数响应

我们仅选择环境污染指标和经济增长指标两个变量进入模型，构建3个相互独立的VAR模型。这3个模型的滞后阶数按照AIC信息准则中使得AIC值越小越好的原则选取。经过多次试验，LNsoot和LNy构成的VAR模型滞后阶数为3，LNso2，LNdust和LNy构成的VAR模型滞后阶数为2，说明进入模型中的两个变量存在较为显著的相互影响。但这种影响的作用方向及作用所需的时间，我们不得而知。为此需要利用VAR模型对变量之间的关系做进一步脉冲响应分析，并试图通过这一分析找出其对单个变量脉冲扰动的长期反应，进而最终确定各变量间的长期关系。

图1 经济增长指标对环境污染指标单位新息的冲击曲线

由图1可知，经济增长指标对工业烟尘排放量的单位新息冲击的曲线基本为直线，且均在0左右徘徊，表明工业烟尘排放量的变化对经济增长没有大的影响。经济增长指标对工业二氧化硫排放量的单位新息冲击的曲线呈U型，其累积响应值为-0.059035，表明工业二氧化硫排放量的增加对经济增长会产生负面效应。而经济增长指标对工业粉尘的冲击反应曲线也基本在0以下，单位工业粉尘排放量新息冲击对经济增长指标的累积响应值为-0.034622，说明工业粉尘排放量增加对经济增长有负效应。以上分析说明工业二氧化硫和工业粉尘等污染物排放的增加是阻碍经济增长的。

而环境污染指标对经济增长指标单位新息在整个响应期内，工业烟尘排放量对经济增长指标的单位新息冲击表现呈U型，累计效应响应值为-0.01359，说明经济发展对粉尘排放呈负影响，而且最近一期表现为大幅负效应，说明经济发展到一定程度对于粉尘的排放是呈抑制作用的。工业二氧化硫排放量对经济增长指标的单位信息冲击也呈波动型，累计效应响应值为0.113803，说明经济增长带来了总体SO2排放的增加。尤其最近三期连续表现为正响应，最近三年单位响应值分别为 0.006683、0.054897、0.074255，而且幅度还在扩大，说明湖北省近年的重工业还是在快速的增长，高消耗行业仍旧在扩张。工业粉尘排放量对经济增长指标的单位新息冲击基本在0以下，也就是说工业粉尘排放量对经济增长指标的单位新息冲击响应基本为负，累计效应响应值为-0.0528937，说明经济增长对于工业粉尘的排放是起着抑制作用的。以上分析说明湖北省经济的发展带来了工业二氧化硫排放的增加，且近年表现尤为突出，但是经济发展对于工业烟尘和工业粉尘的排放是起抑制作用的。

2.4 经济增长指标与环境污染指标的方差分析

方差分解法是将VAR模型中的每个内生变量的波动按其成因分解，通过分析每一个结构冲击对内生变量变化（用方差来度量）的贡献度，即变量的贡献占总贡献率的比例，进而给出各新息对VAR模型中内生变量产生影响的每个随机扰动项相对重要性的信息，以此进一步判断经济增长与环境污染的关系。

表2 环境污染指标排放量与GDP的方差分解平均值

表3列出了环境污染指标与经济增长指标的预测方差分解结果，从表中可以看出，经济增长指标对解释工业烟尘、工业二氧化硫排放量、工业粉尘排放量预测方差分解的贡献度分别为100%、65.5%、17.4%，除工业粉尘外对其他两个污染指标的方差解释度都比较高，这与湖北省的工业重型化格局以及以煤炭为主的能源消费模式比较吻合。但是几个污染指标对于经济增长指标的方差解释度较小。比如工业二氧化硫排放量作为污染指标对经济增长指标的方差贡献率总体较小，年均约为26%，且近几年的解释方差比分别为38.02791%、23.93152%、17.95318%，这说明了近年来湖北省产业结构以及能源结构调整政策还是带来了一定的效力。同时，经济发展对于工业烟尘方差解释度将近100%，这说明湖北省的工业烟尘处理技术的进步和革新跟不上湖北省工业发展的规模的扩大，致使经济增长指标对工业烟尘排放量的方差贡献率较高。而工业粉尘对于经济增长方差的贡献度达22.4%，而经济增长指标对工业粉尘排放的解释只有17.4%，这说明影响工业粉尘排放的更主要因素不是经济发展因素，可能是技术设备等其他因素。所以对于减少这些污染物排放更有利的措施是增加和改进技术设备，和污染处理设施等。当然对于具体的影响因素和改进措施我们还有待于未来做更进一步研究和探讨，才能得出更准确的结论和对策。

3 结论与建议

（1）一方面，经济增长是影响湖北省污染排放量变化的重要原因，另一方面工业二氧化硫、工业粉尘排放量的增加对经济增长也存在着反作用力。

（2）工业二氧化硫和工业粉尘等污染物排放的增加是阻碍经济增长的，而湖北省经济的发展带来了工业二氧化硫排放的增加，而且近年表现尤为突出，但是经济发展对于工业烟尘和工业粉尘的排放是起抑制作用的。

（3）经济增长指标对解释环境污染指标排放的预测方差分解的贡献度较高，说明湖北省目前的工业发展还是偏重型化以及以煤炭为主的能源消费模式。但是几个污染指标对于经济增长指标的方差解释度较小，说明对于减少这些污染物排放的最主要原因不是经济增长而是应该通过增加和改进技术设备，污染处理设施以及相关的法律政策等措施改进。