基于DEA的中国西部地区环境效率实证分析

唐小力，祝东波

(重庆工商大学经济贸易学院，重庆 400067)

基于DEA的中国西部地区环境效率实证分析

唐小力，祝东波

(重庆工商大学经济贸易学院，重庆 400067)

运用DEA模型测度了2001—2008年间我国西部地区12个省市区的相对环境效率，并结合Malmquist指数对期间各地区环境效率变化趋势进行了分析。研究结果表明:我国西部各区域的相对环境效率总体水平比较低，环境污染造成了较大程度的效率损失;西部地区的环境绩效具有较大的省际差异，且省际差异在研究年份内经历先逐年减小再逐年扩大的演变过程;西部各省市环境效率与经济发展水平之间并没有明显的相关关系;西部大开发战略实施以来，西部地区在研究年份内的环境效率都得到了不同程度的改善。

环境效率;数据包络分析法;Malmquist指数

一、引言

改革开放三十多年以来，我国经济保持了持续快速地增长。2009年我国国内生产总值首度超过日本成为“全球第二大经济体”。与之相伴的却是生产资源的快速消耗和生态环境的严重破坏。2006年我国 GDP能耗为8.89吨标准油每万美元，是德国的5.13倍，是日本的8.63倍。2009年全年我国能源消费总量为31.0亿吨标准煤。2008年我国二氧化硫排放量为 2 321.23万吨，工业废水排放量为2 416 511万吨，同年我国环境污染造成的直接经济损失1.82亿元。①文中所有数据均来源于2001—2008年《中国统计年鉴》及2009年《中国统计公报》。从这些数字不难看出在快速的经济增长背后，我们付出的是沉重的环境代价。西部地区自2000年西部大开发战略实施以来经济发展取得了长足的进步，然而随之而来的环境问题令人堪忧。随着西部地区不断承接东部的污染产业，使得原本就极为脆弱的西部生态环境承受着更为巨大的压力。西部地区虽在近几年加大了环境治理投资力度，环境治理技术水平得到了较大提高，但环境污染形势依然严峻。因此，研究西部大开发以来我国西部地区的环境效率状况，发现其演变的特点，分析其产生原因，探究如何避免走东部“先污染、再治理”的老路，具有很重要的现实意义和理论价值。

迄今为止，国内外研究环境效率的文献可谓汗牛充栋。如张炳等研究了杭州湾精细化工园区企业的生态效率，结果表明该园区大部分企业的生态效率相对有效，少数企业生态效率无效，并指出这种无效多为规模无效和技术无效［1］。周景博和陈妍运用DEA方法对我国各省2000—2005年的静态环境效率作了分析，发现我国各区域环境效率总体水平比较高，大多都处在前沿面上［2］。王俊能等对我国31个省市区2003—2007年的环境效率进行总体分析与评价，结果表明，我国区域环境效率总体水平比较低，但环境效率正逐年好转［3］。李静和程丹润运用 SBM模型测算了1990—2006年我国各省区环境效率值;在分析我国东、中、西部环境效率差异及演进规律时发现在引入环境变量后明显降低了中国区域的平均效率水平，并发现中西部地区对环境变量的引入较东部地区更为敏感［4］。王兵等也运用SBM模型和卢恩伯格生产率指标(Luenberger productivity indicator)测度了我国30个省份1998—2007年的环境效率、环境全要素生产率及其成分，并对影响环境效率和环境全要素生产率增长的因素进行了实证研究［5］。Magnus Lindmark 和 Peter Vikstro 考察了全球59个国家生产率的增长及收敛情况，得出结论:我国台湾地区等新兴工业地区或国家较快的生产率绩效是以损失生态环境为代价换取的。

从前述回顾的这些文献不难看出国内外现有文献大多或是从国家、地区层面，或是从产业层面、企业层面来测评环境效率，尚没有专门研究我国西部地区环境效率的文献。本文拟以DEA模型和Malmquist指数方法为基础，对西部大开发战略实施以来该地区的环境效率进行尝试性研究。

二、基于DEA的环境效率测度模型

(一)环境效率的内涵

环境效率指单位环境负荷的经济价值，或环境经济上的投入产出比。它衡量的是经济发展所付出环境代价的大小，是测度经济可持续发展状况的重要指标之一。

(二)基于DEA的环境效率静态测度

数据包络分析是由著名运筹学家A.Charnes和W.W.Cooper等以“相对效率”概念为基础发展起来的一种系统分析方法。DEA方法包括很多模型，其中应用最为广泛的为1978年提出的固定规模报酬模型即CCR模型和其后提出的可变规模报酬模型即BCC模型。假定模型中有N个决策单元，每个决策单元有m种投入和n种产出，xij表示第j个DMU的第i种投入量，yrj表示第j个DMU的第r种产出量，v和u分别表示各投入及产出的权值向量，则:Xj=(X1j，X2j，…，Xmj)T，Yj=(Y1j，Y2j，…，Ynj)T，v=(v1，v2，…，vm)T，u=(u1，u2，…，un)T。若为投入导向型，即在维持现有产出水平的情况下最小化投入，此时可以得到BCC模型的标准形式:

式(1)的解即为各DMU在投入导向BCC模型下的相对技术效率。其值越大，则该DMU的环境效率越高。如果其值为1，则该DMU就处于环境技术前沿上。如果其值小于1，则位于t期环境技术前沿下，表示该DMU是非有效或弱有效的。本文将采用上述模型。

(三)基于Malmquist指数的环境绩效动态测度

Malmquist指数是由Malmquist首度提出的，它的提出是基于DEA方法利用距离函数(Distance Function)的比率来计算投入产出指数的。1982年Caves et al.首度把它应用到生产理论，并用来作为生产效率指数。从t时期到t+1时期，Malmquist指数可以表示成:

Malmquist生产指数表示某一决策单元在t期至t+1期生产率的变化程度。若M0＞1，表示生产率呈现上升趋势，反之表示衰退趋势。借鉴相关文献，式(2)中的M0也可测度某个决策单元从t期到t+1期之间的环境效率变化;如果其值大于1，则意味着在t期到t+1期，该DMU的环境效率得到了改善，而且其值越大，环境绩效的改善程度越大，反之亦然。故Malmquist指数能较好地反映不同时期的环境效率演变情况。

三、实证分析

(一)变量选取与数据处理

采用DEA方法研究效率问题的重点和难点在于选取投入指标和产出指标。本文将非期望产出作为投入指标处理，而相关的研究主要使用经济体的污染排放作为非期望产出数据的代理变量，如CO2、SO2、COD等排放量。借鉴相关文献可知所选取的投入、产出变量过多，不仅会模糊环境效率概念，且可能高估地区的环境效率，因此，借鉴王俊能等的处理办法，选取国家总量控制的COD排放量和SO2排放量两项基本指标作为投入变量，选取GDP作为产出变量［3］。

本文主要研究我国西部地区的环境效率状况，因此将我国西部各省、直辖市和自治区作为决策单元。DEA方法大体要求DMU的数目满足大于输入输出指标之和的两倍的条件，本文满足此要求。以2001—2008年我国31个省(市、自治区)共8年的面板数据作为样本，具体数据来源于2001—2009年《中国统计年鉴》。各年各地区的国内生产总值运用GDP平减指数进行平减(2001年为基期)，相关数据的一般统计描述见表1。由于各省市环境效率改善的规模报酬一般认为是可变的，并期望在维持现有水平的产出时能够最小程度地消耗环境资源，因此利用规模报酬可变(VRS)条件下的BCC投入导向型效率模型对我国西部地区环境效率进行综合评价分析。

(二)中国西部地区环境效率实证分析

1.中国西部地区相对环境效率分析

现以2001—2008年我国西部地区12个省(市、自治区)的国内生产总值、二氧化硫排放量、化学需氧量排放量数据为基础来求解式(1)，得到各年各省的环境效率值，其中西部地区12省(市、自治区)的环境效率值见表1。

表1 2001—2008年中国西部各地区环境效率统计描述

观察表1可发现以下结论:(1)2001—2008年我国西部地区各区域的相对环境效率总体水平比较低，说明环境的污染造成了较大程度的效率损失。8年间12省份的环境效率平均值依次为0.50、0.39、0.37、0.58、0.53、0.56、0.58 和 0.60，可以看出环境效率平均水平在2002年和2003年有所下降，后又稳步上升。以2008年为例，仅西藏处于前沿面上，其他省份均是DEA非有效或弱有效的;在0.9～1.0之间的仅内蒙古;重庆、云南、陕西、甘肃和四川的相对效率值在0.5～0.8之间，相对处于良好水平;贵州、新疆、青海、宁夏和广西5个省份的环境效率在0.5以下，其中广西和宁夏的相对效率值仅为0.26和0.24，其环境效率明显较低，亟待改善。其他年份情况与之相仿。这主要是因为在生产活动中西部各省市企业片面地重视经济利益，而忽视了生态环境保护所付出的代价。生态环保意识淡薄，没有严格遵守环保政策的排污标准。政府在引导发展过程中片面注重短期的经济效果，而忽视了环境法规的制度建设，未能严格执法。从另一个角度看，我国西部大多数省份都具有较大潜力去改进其生产活动，且环境效率越低的省份其经济活动的改进潜力也越大。(2)就西部地区的环境效率省际差异而言，2001—2008年各年的环境效率标准差分别为0.23、0.22、0.22、0.19、0.21、0.22、0.23 和 0.24，这表明西部地区的环境绩效具有较大的省际差异，且省际差异在研究年份内先逐年减小再逐年扩大，呈倒U型演变过程。(3)经济发展水平较为落后的西藏地区在研究年份内的相对环境效率都为1，而经济发展水平相对较高的四川省的相对环境效率却较低，这表明西部各省市环境效率与经济发展水平之间没有明显的相关关系。笔者认为在以西藏为代表的高环境效率低产出的地区，应以发展生态环境产业为主，即生产优质的水资源、优质的大气与多样性物种等环境资源为主的产业，而非大规模的发展传统工业，以维持该区域较良好的生态环境状况和较高的环境效率水平。环境产业是国民经济中的新兴产业，可对经济运行的负面效应进行补偿。

2.我国西部地区环境效率 Malmquist指数分析

利用我国31个省份2001—2008年之间的面板数据，采用Malmquist指数模型计算环境效率的变化趋势，具体数据如表2所示。

表2 2002—2008年我国西部各省环境效率的动态变化

由表2可以得出以下结论:

一是中国西部地区的环境效率总体上都得到了改善。研究内各年度西部地区的平均环境效率变化分别为 1.20、1.09、1.09、0.99、1.11、1.17 和1.15，仅2004—2005年间出现了环境效率倒退的现象。研究期间环境效率改善最大的省份为内蒙古，其累积的环境效率指数为2.81，环境效率改善最小的省份为甘肃，其累积的环境效率指数为1.21。西部地区的环境效率整体上都得到了改善，2008年的平均环境效率比2001年提高了21%，仅少数省份的环境效率在少数年份内出现了倒退现象。

二是研究内各年份的标准差分别为0.23、0.11、0.11、0.23、0.04、0.04 和 0.04，这表明环境效率变化的省际差异先逐年减小再趋于平稳。以2007—2008年为例，西部12个省份的环境效率指标全大于1，这表明它们环境效率都得到了不同程度的改善。其中改善程度最大的省份为内蒙古和陕西，它们的环境绩效都提高了20.4%，西藏的环境绩效改善程度最低，期间环境效率仅提高了7%。其余年份情况与之相仿。

之所以出现上述现象，笔者认为主要在于西部大开发战略实施以来西部地区各省份在资金、人力、技术等方面加大了对环境治理的投入力度，各级政府、企业的环保意识有所加强，环境治理水平得到了相应提高。

四、结论

本文对环境效率的研究文献进行了回顾，通过引入DEA模型和Malmquist指数方法，选取二氧化硫排放量和化学需氧量排放量作为投入变量，国民生产总值作为产出变量，实证考察了我国西部地区12个省份2001—2008年的环境效率状况与其变化趋势。主要得出以下结论:(1)我国西部地区各省份的环境效率普遍较低，存在着环境技术无效率现象，主要是因为各级政府和企业片面地重视短期的经济利益，而未将长期可持续发展的工作落到实处;(2)西部地区的环境绩效具有较大的省际差异，且省际差异在研究年份内呈先逐年减小再逐年扩大的演变过程;(3)西部各省份环境效率与经济发展水平之间并没有明显的相关关系;(4)各级政府、企业对长期的经济利益和可持续发展逐步重视，加大环保投入，西部地区在研究年份内的环境效率都得到了不同程度的改善。

生态环境是人类赖以生存的基础，要协调好经济发展与环境保护的关系，使我国西部地区尽快走上一条可持续发展的道路，必须转变原先“高投入、高污染、资源型”的经济增长方式［6］。首先，地方政府应通过制定有利于产业可持续发展的政策，积极引导企业走“高科技、高效益、低消耗、低污染”的新型工业化道路。建立能耗和废气排放的科学考评体系，加大环境执法力度，建立健全环保法制法规，构建环境保护激励和约束机制。同时要加大对西部地区工业污染治理的资金、技术和人力成本的投入力度。其次，要加大环保宣传力度，提高企业的环保和可持续发展的意识;注重经济效益、环境效益和社会效益的有机结合。最后，由于西部地区省份之间的自然条件和经济社会发展的差异较大，环境污染的具体程度也有很大差别，如果经济中没有使用适宜技术进行生产的话，则经济活动中不可避免地会出现技术无效率现象［7］。所以应根据西部各区域的实际经济状况和环境状况选择适宜的先进技术来提高其环境效率。

本文存在许多不足之处，由于DEA方法对投入产出变量的选取有一定的主观性以及没有考虑投入和产出的松弛效应，使得效率的测算出现偏差;没有考虑其他的污染排放物，这也会造成效率的偏差;未对环境效率变化进行分解研究，无法探究环境效率变化的源泉，也未对影响相对环境效率变化的相关因素进行分析。这些问题都需要进一步深入的研究和解决。

［1］张炳，毕军，黄和平，等.基于DEA的企业生态效率评价:以杭州湾精细化工园区企业为例［J］.系统工程理论与实践，2008(4):159－166.

［2］周景博，陈妍.中国区域环境效率分析［J］.统计与决策，2008(14):44－46.

［3］王俊能，许振成，胡习邦，等.基于DEA理论的中国区域环境效率分析［J］.中国环境科学，2010(4):565－570.

［4］李静，程丹润.中国区域环境效率差异及演进规律研究——基于非期望产出的SBM模型的分析［J］.工业技术经济，2008(11):100－104.

［5］王兵，吴延瑞，颜鹏飞.中国区域环境效率与环境全要素生产率增长［J］.经济研究，2010(5):95－109.

［6］陈柳钦.新世纪低碳经济发展的国际动向［J］.重庆工商大学学报:社会科学版，2010(2):11.

［7］杨文举.中国地区工业的动态环境绩效:基于DEA的经验分析［J］.数量经济技术经济研究，2009(6):87－98.

An Empirical Analysis of Environmental Efficiency in Western Regions of China Using DEA

TANG Xiao-li，ZHU Dong-bo
(Trade ＆ Economics School，Chongqing Technology＆Business University，Chongqing 400067，China)

This paper uses data envelopment analysis(DEA)model to measure the relative environmental efficiency of 12 provinces in western regions of China for the period 2001-2008 and analyses the variation trends of the environment efficiency of each region combining the Malmquist index.The results indicate that:(1)the overall level of the relative environmental efficiency is low in the western regions of China，and the environment pollution caused a larger degree of efficiency loss;(2)there is a large interprovincial difference in the environmental performance of the western regions，and the difference presents an evolutionary process that it first reduces year by year then grows year by year in research periods;(3)there is no obvious relevant relation between the environmental efficiency and economic development levels of western provinces and cities;(4)since the implementation of the west development strategy the environmental efficiency of western regions get different degrees of improvements in the research period.

environmental efficiency;data envelopment analysis;Malmquist index

F127

A

1674－8425(2012)04－0025－05

2011－10－16

唐小力(1986—)，女，四川广安人，硕士研究生，研究方向:中国工业化理论与实践;祝东波(1984—)，男，硕士研究生，研究方向:中国工业化理论与实践。

(责任编辑 邝坦励)