技术效应、资本深化、规模效应和收入效应对环境影响的研究——基于1985—2008年第二产业数据的实证分析

尹向飞

（1.湖南商学院经济与贸易学院，湖南 长沙 410205；2.湖南经济改革与发展研究中心,湖南 长沙 410205）

技术效应、资本深化、规模效应和收入效应对环境影响的研究
——基于1985—2008年第二产业数据的实证分析

尹向飞1，2

（1.湖南商学院经济与贸易学院，湖南 长沙 410205；2.湖南经济改革与发展研究中心,湖南 长沙 410205）

本文将环境变量引入柯布-道格拉斯生产函数，对1985—2008年中国第二产业相关数据进行分析，在统一框架下探讨资本深化、人均收入、经济规模以及全要素生产率对环境污染和环境污染密度的影响，研究结果表明：技术效应是促使污染和污染密度降低的最重要因素，资本深化位居第二位，规模效应为促使污染降低的第三位因素，而收入效应在对污染和污染密度降低重要性方面分别居第四位和第三位。发展模式的差异导致了各因素对污染的影响程度具有阶段性。最后提出有关政策建议。

污染密度；全要素生产率；技术效应；资本深化；收入效应

1 引言

改革开放从很大程度上清除了束缚经济发展的思想和政策等方面的障碍，但也给环境带来巨大挑战。“高消耗、高污染、高投入、低效益”的发展模式导致中国环境持续恶化，尤其在1998年以后，中国环境呈加速恶化趋势。中国环境问题尤其是环境影响因素问题正成为国内外学者研究的热点。根据已有研究，环境影响因素的主要研究方法可以分为如下三类。

第一种方法为环境库兹涅茨曲线法 （EKC），该方法主要研究人均收入对环境污染的影响。国内学者主要利用该方法探讨如下问题：第一，检验中国环境库兹涅茨曲线的存在性及其形状［1-2］；第二，中国环境质量改善的拐点在何处［3-4］。

第二种方法主要利用IPAT模型或者其随机形式——STIRPAT模型，探讨各因素对环境的影响。最初的环境压力模型为由Ehrlich和Holdren提出的IPAT模型，在该模型中，将环境压力表示为人口数量、富裕度、技术这三个因素相乘的恒等式，因此这些因素的波动同比例传递给环境压力，它们的环境弹性系数为1［5］。Dietz和Rose放松了各因素环境弹性系数为1的限制，将IPAT模型推广为随机形式——STIRPAT模型［6］。

第三种方法主要建立在Grossman和Krueger的理论基础上，将污染分解为技术效应、结构效应和规模效应［7］，利用回归、协整等分析方法进行估计，如于峰、齐建国、庄惠明、赵春明、郑伟腾等［8-9］。但这些研究主要利用二氧化硫作为环境污染指标，环境指标设置有待进一步完善；并且这些研究主要探讨技术、结构以及规模对环境存在何种影响，对影响的大小没有进行研究。

已有研究方法除了上述不足以外，还没有很好解决如下问题：第一，各因素对环境污染贡献问题。第二，已有研究要么未对技术和环境之间的关系进行探讨，要么在探讨他们之间的关系时，技术因素的构建过于简单。第三，分段分析的缺乏。由于政策的跳跃性，各阶段的经济增长方式、要素投入都存在显著性差异，从而导致了不同阶段各因素对环境的影响程度存在显著的不同，通过对该问题进行研究，能够更加清楚地把握各因素影响环境的脉络，进而针对性地采取有关措施。第四，劳均资本对环境影响方面的研究较少。毫无疑问，先进的技术一般固化为资本的具体表现形式——机器设备，因此劳均资本的增加，可以提高生产效率，降低单位产出消耗，进而降低污染的排放强度。从20世纪90年代开始，我国固定资产投资迅速增长，劳均资本存量持续增长，其对环境产生何种影响是一个值得深入研究的课题。

本文将环境因素引入柯布-道格拉斯生产函数，利用全要素生产率作为技术因素，在生产函数框架内，探讨不同阶段资本深化、技术效应、经济规模效应以及收入效应对环境污染的绝对水平和相对水平的影响以及贡献，这是本文的创新之处。

2 模型设定

在研究环境的影响因素时，首先需要将环境因素引入相关模型。考虑到一般利用柯布-道格拉斯生产函数来度量宏观总产出和投入要素之间的关系，因此本文将环境污染作为投入要素引入C-D生产函数，假设总产出与投入的对数形式满足如下模型：

Yt、Kt、Lt、Et（t=1，2…T）分别表示第t年的总产出、资本、劳动力和环境污染，T表示时间序列最大长度，0<α<1，0<β<1，0<γ<1并且α+β+γ=1。对式（1）两边进行差分，再加上α+β+γ=1，考虑到利用实际样本数据估计式（1）中的参数时，可能存在随机误差，因此引入误差项，得到如下模型：

其中μt为随机误差项，显然式（2）右端和左端的差分项表示增长率，如Δln（Kt/Lt）表示劳均资本增长率。为了克服参数选取的主观性，本文通过回归来确定式（2）的参数，然后根据如下公式计算全要素生产率（第t期的全要素生产率记为At）：

则式（1）、式（2）分别可以变为：

3 变量和数据说明

本文所选取的样本为第二产业相关数据，研究时间段为1985—2008年，如非特殊指出，所有数据来源于历年《中国统计年鉴》，相关变量定义如下。

3.1 总产出、资本和劳动力

由于历年《中国统计年鉴》没有提供第二产业固定资本存量数据，仅提供固定资产投资数据，因此需要在固定资产投资的基础上构建固定资本存量。本文利用“永续盘存法”计算各年资本存量，而“永续盘存法”需要用到的参数有折旧率、基期固定资本存量、固定资产投资和固定投资价格指数。假定每年的固定资产折旧率为10%。至于基期固定资本存量问题，一般学者通过假定资本产出比来加以确定，张军扩和何枫等假设基期的资本产出比为3，而张军、章元的测算结果表明1985年的资本产出比大约为3.2，因此本文假设1985年资本存量为总产出的3倍是比较合理的。1991年后的固定资产价格指数来自于历年《中国统计年鉴》，1991年之前的指数通过对单豪杰的全国固定资产形成价格指数进行计算得到。第二产业的固定资产投资利用历年的采矿业、制造业、电力、燃气及水的生产和供应业、建筑业的固定资产投资之和，然后对该年的固定资产价格指数进行平减得到（以1985年价格表示）。

3.2 环境污染分类数据

企业生产一般不止排放一种污染物，如何全面、科学地描述某国或地区的环境污染程度，国内外已有研究尚未给出答案。一种办法利用一种或几种具体的污染指标来度量污染程度，如二氧化硫、废水中化学需氧量等［12-13］，显然单一污染指标很难全面反映环境污染的整体水平。另外一种方法基于所有污染排放物，构建一个污染指数度量污染程度，由于这种方法考虑了所有污染排放物，因此较前一种方法更加全面，而且更为直观。构建污染指数方法主要有算术平均法、主成分法、熵值赋权法等等，算术平均法假定各类排放物对环境污染总体水平影响程度相同，存在人为主观性，而主成分法、熵值赋权法克服了上述不足。但是主成分法不利于处理面板数据，因此本文采用熵值赋权法来构建环境污染总体指标。考虑到中国环境数据的可获得性以及获得数据的连续性、完整性，采用三类污染排放物（工业废水排放量、工业废气排放量、工业固体废弃物产生量），在这三类排放物的基础上利用熵值赋权法构建环境污染综合评价指标，作为第二产业环境污染程度的度量。

4 实证分析

4.1 污染指数以及污染密度指数的波动

利用熵值赋权法对工业废水排放量、工业废气排放量、工业固体废弃物数据进行处理，得到的中国第二产业环境污染指数以及污染密度指数结果见图1。

从图1可以看出，中国第二产业环境污染指数基本上呈“V”变化趋势。1985—1997年，第二产业环境污染指数总体上呈缓慢下降趋势，基本上保持在0.035至0.0295之间；1998—2008年，环境污染指数急剧上升，从0.034上升到2008年的0.077。这说明，改革初期，中国第二产业污染整体水平有所降低，但在1998年以后，第二产业对环境的污染程度急剧上升。

图1 中国第二产业污染指数以及污染密度趋势图

中国第二产业环境污染密度基本上呈“L”字型下降趋势，分界点也为1997年。1985—1997年，环境污染密度指数总体上呈急剧下降趋势，从1985年的 0.0000097下降到 1997年的 0.000002；1998—2008年，环境污染密度缓慢下降，从0.0000021下降到2008年的0.0000017。这说明，自1985年以来，中国第二产业的单位产出所带来的环境污染总体上呈下降趋势，但在1997年以后，下降趋势缓慢。

4.2 生产函数参数估计以及全要素生产率的测算

将1985—2008年相关数据代入式（2）进行回归分析，具体结果见表1第二列与第三列，从表1可以看出，DW统计量为0.462，残差时间序列存在自相关现象，因此在式（2）中加入AR（1），再进行回归，回归结果见表1的最后两列。从表1最后两列可以看出，DW统计量为2.049，残差序列自相关现象得以消除。资本的产出弹性为0.341，且在5%的置信度水平下显著，环境污染的产出弹性为0.251，从而劳动力的产出弹性为 0.408；加入 AR（1）后的可决系数也有很大的提高，这说明该回归方程更能反映总产出的波动。

将资本、劳动力、污染的产出弹性以及相关数据代入式（3），就可以测算出历年的中国第二产业全要素生产率以及增长率。

将表1中资本、劳动力、污染的产出弹性系数代入式（4），可以算出各因素的污染和污染密度弹性。计算得出劳均资本的污染和污染密度弹性为-1.36，即劳均资本增长1%，污染和污染密度降低1.36%；全要素生产率的污染和污染密度弹性为-3.99，即全要素生产率增长1%，污染和污染密度降低3.99%；劳均收入的污染和污染密度弹性为2.99，即劳均收入增长1%，污染和污染密度增长2.99%。

4.3 各因素对污染以及污染密度的贡献

将相关数据代入式（5）和式（6），计算出各时期各因素的平均增长率以及贡献，具体结果见表2。

表1 生产函数参数估计的回归结果

表2 各因素增长率及其对污染、污染密度的贡献

从整个时间段来看，污染年均增长3.5%，而污染密度年均下降7.6%，因此从总体上看我国第二产业污染绝对量呈恶化趋势，而相对量呈降低趋势；全要素生产率年均增长6.1%，拉动污染以及污染密度年均降低24.4%，对污染的贡献为-697.8%，对污染密度的贡献为319.8%，成为促进污染和污染密度降低的最重要因素。劳均资本年均增长5.3%，拉动污染以及污染密度年均降低7.3%，对污染的贡献为95.2%，对污染密度的贡献为-207.8%，在降低污染和污染密度方面，劳均资本位居全要素生产率之后，为第二重要因素。劳均收入年均增长8%，拉动污染以及污染密度年均增长24.0%，对污染的贡献为687.4%，对污染密度的贡献为-315.1%，在降低污染和污染密度方面，劳均收入分别为第四、第三重要因素。第二产业GDP年均增长11.1%，拉动污染年均增长11.1%，对污染的贡献为318.2%，为促使污染降低的第三重要因素。因此在降低污染密度重要性方面，从高到低的顺序依次为技术效应、资本深化效应和收入水平效应；在降低污染重要性方面，从高到低的顺序依次为技术效应、资本深化效应、经济规模效应和收入水平效应。

从1997年以前的时间段来看，污染年均降低1.3%，而污染密度年均下降13.4%，因此1997年以前看我国第二产业污染绝对量呈缓慢下降趋势，但污染相对量呈急剧下降趋势；全要素生产率年均增长10.9%，拉动污染以及污染密度年均降低43.5%，对污染的贡献为3239.5%，对污染密度的贡献为325.4%。劳均收入年均增长8.2%，拉动污染以及污染密度年均增长24.4%，对污染的贡献为-1814.6%，对污染密度的贡献为-182.2%。劳均资本年均降低4.2%，拉动污染以及污染密度年均增长5.8%，对污染的贡献为-429.3%，对污染密度的贡献为-43.1%。第二产业GDP年均增长12.0%，拉动污染年均增长12.0%，对污染的贡献为-895.7%。从1997年以前的时间段来看，在降低污染密度方面，各因素的重要性和整个时间段相同，但是劳均资本对污染密度的贡献为负，从高到低的顺序同样依次为技术效应、资本深化效应和收入水平效应。在降低污染总量方面，各因素的重要性和整个时间段也相同，从高到低的顺序也依次为技术效应、资本深化效应、经济规模效应和收入水平效应。

从1998年以后的时间段来看，污染年均增长9.9%，而污染密度年均下降1.3%，1998年后我国第二产业污染绝对量呈急剧恶化趋势，而相对量呈缓慢下降趋势；全要素生产率增长缓慢，年均仅增长0.9%，仅拉动污染以及污染密度年均降低3.5%，对污染的贡献为-39.6%，对污染密度的贡献为259.6%。劳均收入年均增长7.9%，拉动污染以及污染密度年均增长23.6%，对污染的贡献为269.1%，对污染密度的贡献为-1766.1%。劳均资本年均增长15.8%，拉动污染以及污染密度年均降低21.5%，对污染的贡献为-244.8%，对污染密度的贡献为1606.5%。第二产业GDP年均增长10.1%，拉动污染年均增长10.1%，对污染的贡献为115.2%。因此1998年后，在降低污染密度方面，劳均资本超越全要素成为最重要因素，劳均收入仍然为第三重要因素，因此在降低污染密度重要性方面，从高到低的顺序依次为资本深化效应、技术效应和收入水平效应。在降低污染总量方面也同样如此，除了全要素和劳均资本的位置调换一下以外，其他因素的重要性不变，在降低污染重要性方面，从高到低的顺序依次为资本深化效应、技术效应、经济规模效应和收入水平效应。

通过1997年前和1998年后的比较，我们发现在考虑环境污染的情况下，这两个时间段的发展模式存在显著差异。1997年前，全要素生产率为推动经济增长的主要因素，其贡献率达91%左右，而要素投入处于次要地位；1998年后，全要素生产率对经济增长的推动作用甚微，经济发展以资本投入增长以及环境严重污染为代价。以要素投入为主的发展模式既不利于环境绝对水平的改善，也不利于环境相对水平的大幅度改善，环境绝对水平和相对水平的改善，归根到底取决于全要素生产率的提高。

5 结论与政策建议

本文研究结果表明：全要素生产率以及劳均资本的提高有助于污染和污染密度的降低，而人均收入的提高促进了污染和污染密度的增长，经济规模的扩大导致了污染的恶化。在整个研究时间段以及1997年以前，全要素生产率都为促进污染以及污染密度降低的最主要因素，但1998年后，劳均资本成为最主要因素。1997年前后导致各因素对环境影响程度不同可能归因于发展模式的差异。为此，本文提出如下政策建议。

第一，中国要做到经济发展与环境质量协调发展，必须提高全要素生产率，通过技术进步来实现产业结构升级、完善生产合理布局。1998年后，归因于我国工业企业改革政策对全要素生产率增长边际影响的下降，以及粗放型经济增长方式等原因，使得全要素生产率低速增长，从而导致技术效应在降低环境污染中的作用大幅降低，因此，现阶段很有必要进一步推行经济体制改革，促进资源优化配置，进一步挖掘技术效应的政策潜力，促进经济增长由要素投入为主的粗放型增长方式向依靠科技进步和人力资本提高为主的集约型增长方式转变，通过全要素生产率的快速增长实现经济发展、资源以及生态环境的协调发展。

第二，尽管中央强调增长方式转变的重要性，但未落到实处，地方政府“唯GDP论”现象普遍存在，同时自2002年开始，重工业出现增速加快、比重上升的现象，“高耗能、高投入、高排放”的工业重化趋势进一步促进了规模效应和收入效应对环境的污染。我们必须认识到为了实现全面小康以及中等发达国家的目标，很有必要保持经济规模的持续扩大以及人均收入的快速增长，因此，现阶段除了将转变经济增长方式落到实处外，还必须调整产业结构，降低高污染的重工业比重，大力发展清洁能源，实现“清洁排放”，以降低规模效应和收入效应对环境污染的影响。

第三，改革开放30年，但我国先进生产技术和落后的生产工艺同时存在，因此很有必要逐步关闭低层次的生产工艺、手工业作坊，引进先进机器设备，以提高资源利用效率，降低单位排放，进而扩大资本深化效应在降低环境污染中的作用。

第四，强化和明确政府在环境保护中作用，借鉴世界银行提出的“经济靠市场，环境靠政府”的观点，政府的环境保护职能应不断加强，加大环境的综合管理力度，逐步建立各级领导干部环保实绩考核制度。

［1］应瑞瑶，周力.我国环境库兹涅茨曲线的存在性检验［J］.南京师大学报（社会科学版），2006，（3）:74-79.

［2］李国璋，孔令宽.环境库兹涅茨曲线在中国的适用性［J］.广东社会科学，2008，（2）:37-43.

［3］彭水军，包群.中国经济增长与环境污染［J］.中国工业经济，2006，（5）:15-23.

［4］曹光辉，汪锋，张宗益，邹畅.我国经济增长与环境污染关系研究［J］.中国人口·资源与环境，2006，（1）:25-29.

［5］Ehrlish P.R.，Holdren J.P..Impact of Population Growth［J］.Science，New Series，1971，（171）:1212-1217.

［6］Dietz T.，Rosa E.A..Rethinking the environmental impacts of population，affluence，and technology［J］.Human Ecology Review，1994，（1）:277-300.

［7］Grossman G.M.,Krueger A.B..Economic growth and the environment［J］.Journal of Economics，1995，（2）:353-377.

［8］于峰，齐建国.开放经济下环境污染的分解分析［J］.统计研究，2007，（1）:47-53.

［9］庄惠明，赵春明，郑伟腾.中国对外贸易的环境效应实证［J］.经济管理，2009，（5）:9-14.

［10］Samuelson.The pure theory of public expenditure［J］.Review of Economics and Statistics，1962，（36）:387-389.

［11］Burmeister E.，Tumovsky S.J..Capital deepening response in an economy with heterogeneous Capital Goods［J］.The American Economic Review，1972，（62）:842-853.

［12］涂正革.环境，资源与工业增长的协调性［J］.经济研究，2008，（2）:20-29.

［13］吴军，笪凤媛，张建华.环境管制与中国区域生产率增长［J］.统计研究，2010，（1）:83-89.

Influence of Technical Effect,Capital Deepen,Scale Effect and Income Effect on Environment——based on the Empirical Study on the Second Industry from 1985 to 2008

Yin Xiangfei
（1.School of Economics and Trade，Hunan Business College，Changsha 410205，China；2.The Center of Economic Reform and Development Research，Changsha 410205，China）

In the paper,environment parameter is imported into C-D product function,and this function is applied to analyze the second industry data of China from 1985 to 2008.TFP,capital deepen,income per capita and economic scale’s effect on environment pollution and pollution density are studied under unity frame,in which major finding includes:technical effect is the first most important factor of decreasing pollution and pollution density,capital deepen is the second factor,economic scale is the third important factor of decreasing pollution，while income effect is third most important factor of decreasing pollution density and the fourth most important factor of decreasing pollution.The importance of different factors on pollution and pollution density changes on different stage.In the end of this paper,some advice are advanced.

pollution density;TFP;technical effect;capital deepen;income effect

教育部人文社会科学研究青年项目（10YJC790348），国家社科基金项目（06BJL030）,湖南省软科学重点项目（编号2007ZKQ016），湖南省社科基金重点项目（编号09ZDB24）。

2010-10-22

尹向飞（1974-），男，湖南邵阳人，经济学博士，讲师；研究方向：人口资源环境。

F064.2

A

（责任编辑 胡琼静）