山东省经济增长与产业结构变动的环境效应分析

刘 涛

(山东政法学院，山东济南 250014)

一、引言

随着中国经济增长步伐的不断加快，资源过度消耗、环境污染问题日益严重。为缓解环境恶化与经济增长之间存在的矛盾，近十年来各省份不断加强环境治理。通过对环境污染进行规制不仅可以改善地区居民生存环境，同时也可以对区域经济增长、产业结构变化产生积极的影响。国内外大量的理论探索和实证研究，揭示了环境污染与经济增长、产业结构之间的关系，如利用库兹涅兹理论研究分析经济增长与环境变化之间的关系;采用实证分析方法比较分析行业间、地区间环境状况改善对企业发展和产业绩效影响的研究;环境质量与外商直接投资、经济增长、产业成长等的相互影响研究，等等。这些研究成果对构建环境与经济发展的双赢发挥了积极的推动作用。

根据产业理论，产业结构的实质是资源的转换器，在利润催动下各种要素都将变为产品，同时自然资源的耗费、环境状况的恶化都必然对产业结构造成影响。上世纪90年代以来，山东省作为东部沿海省份经济发展迅速，经济总量始终保持快速增长。2013年山东省GDP达到5.46万亿元，环比增长速度达到9.5%。其中，第一二三产业增长率分别为9.2%、3.5%、12.1%。但是，由于工业发展带来的资源耗费与环境恶化，使得经济发展呈现出不可持续状态。尽管1987－2013年间，山东省第二产业一直保持着较大的比重和较快的增长速度，但在理论研究者看来，第二产业的“单兵疾进”很可能是造成资源枯竭、环境破坏的主要部门。本文拟采用山东省1981－2013年污染物指标和人均GDP数据验证环境库兹涅兹曲线，同时运用计量方法，实证研究山东省产业结构与环境变化之间的互动关系，为政府部门构建环境与经济增长、产业结构优化的协调共进机制提供理论参考。

二、理论与模型描述

(一)模型构建

按照倒U型EKC理论，本文分别考察了山东省废水排放量、工业废水排放量、二氧化硫排放量、烟尘排放量、工业固体废物的数据。从统计数据上看，所有指标的倒U型EKC特征并不明显，其散点图表现的形状不太容易识别。考虑图形中可能存在拐点的情况以及Madhusudan提供的公式(张捷，2006)，本文运用二次函数和三次函数的简化形式对模型进行试估计，将回归模型设为:

式中，y为某种污染物的排放水平;x为人均GDP;α0、α1、α2、α3为回归系数;ε为随机误差项。

式(1)和式(2)所反映的经济增长与环境污染之间的关系在如下情形可以归纳为:经济增长的同时环境趋于恶化;经济增长的同时实现了环境状况的改善;经济增长与环境质量先负相关后正相关的关系，即“U”型关系;经济增长与环境质量之间存在着先正相关后负相关的关系，即“倒U”型关系;经济增长与环境质量之间存在“正相关－负相关－正相关”的关系，即“N”型关系;经济增长与环境质量之间存在“负相关－正相关－负相关”的关系，即“倒N”型关系;经济增长与环境之间没有联系。

(二)指标选取与数据来源

在以往的研究成果中，学者们通常用污染物排放量和污染排放密集程度作为描述环境状况的指标，从数据的可得性角度考虑，本文选用污染物排放量(废水、废气、固体废物)作为评价指标;经济增长采用人均GDP指标，兼顾环境污染与经济发展中的人口因素，具体数据来源于历年的《山东省统计年鉴》。

为了能客观的从整体上把握山东省的经济增长与环境污染的关系，本文选取环境污染的3个主要影响指标，即工业废水、工业废气(本研究只计算二氧化硫、烟尘排放量)和工业固体废物排放量构建综合指数来描述环境污染水平，并采用无量纲方法进行同度量处理。

本文选用极差标准化方法进行数据处理，其公式为:

式中，i为年份;y't为标准化以后的数值;yi为工业三废排放的原始值;ymin为工业三废排放的最小值;ymax为工业排放的最大值。根据下列公式计算出山东省每年的环境污染指数Yi，计算公式为:

式中，PIi为第i年的综合环境污染指数;j代表污染物排放类型;y'ji为第i年第j种污染物排放量的权重值。由于废水、废气和固废对环境污染的污染程度不一，本文参考王西琴(2005)采用的层次分析方法计算各指标的权重，分别是0.27、0.41和0.32。最后计算出1981－2013年山东省环境污染指数，见表1。

表1 1981－2013年山东省经济增长与环境污染水平

年份 人均GDP(元/人) 环境污染指数 年份 人均GDP(元/人)环境污染指数1993 3214 0.437 2010 41076 0.539 1994 4443 0.426 2011 47296 0.740 1995 5693 0.449 2012 52206 0.711 1996 6727 0.507 2013 56892 0.702 1997 7420 0.499

为检验山东省环境变化与工业化过程中产业结构变化之间的关系，我们考察两个比率来检验山东省环境曲线是否与工业化进程中的产业结构有关。第一个比率是重工业总产值与轻工业总产值的比率，用ZQ表示;另一个是第二产业与第三产业的比率用MS表示。如图1、2所示，1981－2013年山东省人均GDP与ZQ比率呈“N”型关系，与MS比例的关系呈倒“S”关系。

图1 1981－2013年山东省人均GDP与ZQ的关系

图2 1981－2013年山东省人均GDP与MS的关系

三、实证检验

(一)山东省经济、产业结构和环境概况

一般说来，重工业的污染排放量比轻工业的污染排放量大，在废气和废水的排放上尤其如此。在20世纪80年代，山东省的轻工业所占比重较高。从90年代开始，重工业增长速度明显加快，重工业比重于1991年超过轻工业后一直高于轻工业比重，特别是进入21世纪以来，山东重工业化的倾向更加明显，2007年重工业比重高达65.07%，高出轻工业比重近30个百分点，山东省进入了重工业化为主导的新一轮增长周期。从经验上看，工业化的过程与环境污染存在必然联系;从产业结构角度看，第二产业对环境的破坏通常远远超过第三产业，第二产业与第三产业比率的上升，即MS比率上升会引起污染物排放量增加。长期以来，山东省的服务业比重一直偏低，第三产业与第二产业相比明显滞后，从上世纪90年代初至2007年，第三产业占比仅上升了3个百分点;同一时期的第二产业则上升了接近12个百分点。第三产业发展相对薄弱且增长率一直存在明显波动，这也与山东省近20年中环境状况的反复变化存在必然联系。随着近几年产业结构的优化升级，2013年山东省第二产业占GDP比重降为51.4%，第三产业增加值占GDP比重提高到40%。与此相应，经历了几年的滞后期以后，从2011年起山东省环境污染指数开始呈现出逐年下降的趋势。

(二)平稳性检验、协整检验和因果关系检验

对时间序列数据进行回归分析前，需要先对各变量的平稳性进行检验，然后确定各变量的协整关系，进行因果关系检验。本文选用ADF检验方法验证各变量的平稳性，选用AEG检验法验证所需变量间的协整关系，用Granger检验法验证变量见的因果关系。表2、表3显示了本研究所需变量的平稳性和协整关系。

表2 各变量的平稳性检验

变量 差分 T统计量 P值结论AGDP1 0 阶 0.680322 0.9993非平稳1 阶 －3.224910 0.0932平稳AGDP2 0 阶 2.031584 1.0000非平稳1 阶 －3.599527 0.0665平稳0 阶 2.843655 1.0000非平稳1 阶 －1.641723 0.7771 AGDP3非平稳2 阶 －4.591113 0.0052平稳MS 0 阶 －2.105715 0.2439非平稳1 阶 －5.819367 0.0000平稳PI 0 阶 －0.988388 0.7454平稳SMOKE 0 阶 －1.083514 0.7101非平稳1 阶 －4.747942 0.0006非平稳1阶 －6.152559 0.0000 平稳SO2 0阶 －2.052119 0.2644 非平稳1阶 －4.139478 0.0030 平稳Waste 0阶 2.039178 0.9875 非平稳1阶 －1.799723 0.0689 非平稳2阶 －2.086859 0.0380 平稳Water 0阶 2.737487 1.0000 非平稳1阶 －3.630608 0.0108 平稳WG 0阶 －2.366385 0.3889 非平稳1阶 －5.419837 0.0006 平稳ZQ 0阶 0.574299 0.9867 非平稳1阶 －4.623858 0.0009 平稳

表3 变量间的协整关系检验

变量 T 统计量 显著性水平 临界值 结论Pi agdp2 －2.501 0.01 －2.583不存在协整关系0.05 －1.952存在协整关系Water agdp1 －2.899 0.01 －2.583存在协整关系Wg agdp1 －2.306 0.01 －2.583不存在协整关系0.05 －1.952存在协整关系Waste agdp1 －3.066 0.01 －2.583存在协整关系Pi agdp1 －2.492 0.01 －2.583不存在协整关系0.05 －1.952存在协整关系

表2、表3中变量AGDP为人均GDP，AGDP1、AGDP2、AGDP3为人均一、二、三产业增加值。SMOKE为烟尘排放量，SO2为二氧化硫排放量，WASTE为固体废物排放量，WATER为工业废水排放量，WG工业废气排放量，PI为环境污染指数。平稳性检验的结果显示变量 AGDP1、AGDP2、MS、ZQ、SMOKE、SO2、WATER、WG、PI为一阶平稳过程，变量AGDP、AGDP3、WASTE为二阶平稳过程。根据协整理论，只能验证平稳阶数相同的变量间的协整关系，因此表3中提供了一阶平稳过程中相关变量的协整关系检验。检验结果显示，在1%的显著性水平下变量WATER和 ZQ、WG和 ZQ、WASTE和 ZQ、Water和 MS、WG和MS、Waste和 MS、Waste和agdp2、Water和agdp1之间呈现协整关系，在5%的显著性水平下变量PI和ZQ、PI和MS、Water和agdp2、Wg和agdp2、PI和agdp2、Wg和agdp1、PI和agdp1之间呈现协整关系。因此见显著性水平取为5%，所有研究变量间均存在协整关系。

在确定了各变量间协整关系的基础上，再利用格兰杰因果关系检验法检验所需变量之间的因果关系。表4显示了各变量两两间因果关系的检验结果，变量滞后阶数由AIC和SC准则确定。

表4 因果关系检验结果

零假设 F值相伴概率 结论PI不是 AGDP2 的格兰杰原因 0.89063 0.4225接受原假设

表4显示，在10%的显著性水平下变量ZQ和WATER、ZQ和WG、ZQ和WASTE、ZQ和PI、MS和WASTE、PI和MS、AGDP2和WATER、AGDP2和WG、AGDP2和WASTE、AGDP2和PI之间存在单向因果关系。

(三)环境库兹涅茨模型分析

因果关系检验的结果，工业发展特别是重工业发展对环境污染起着重要作用，根据EKC理论可分别绘制工业废水排放量、工业废气排放量、工业固体废物排放量以及环境污染指数与人均工业GDP之间的散点图，见图3－图6。从图中可见，图5显示的环境污染指数PI与人均工业总产值AGDP2之间存在较明显的N型关系，工业废水排放量WATER与AGDP2之间存在较明显的直线关系，变量WG和WASTE与AGDP2之间的关系不易确定。接下来，我们通过回归分析的方法验证环境污染变量与人均工业产值之间的环境库兹涅茨曲线，回归结果见表5。

图3 人均工业GDP与环境污染指数

图4 人均工业GDP与工业废水

图5 人均工业GDP与工业废气

图6 人均工业GDP与工业固体废物

表5 山东省1981－2013年环境经济计量模型估计结果

污染物 常数项 α1 α2 α3 R2 F 检验 备注环境污染指数0.268(8.755)0.0003(2.166)－2.35E －07(－1.640)6.36E －11(1.813) 0.624 18.707 N型

表5分别显示了工业废水、工业废气、工业固体废物及环境污染指数对人均工业GDP的回归结果。回归过程是先按照式(2)给定的模型对参数α1、α2、α3进行估计，并对估计结果进行显著性检验。如果某个参数无法通过显著性检验，则用剔除法将其剔除，直到最后得到显著性良好的模型。估计结果中工业废水的回归结果三个参数均可以通过显著性检验，拟合优度达到0.977，根据参数的符号可以判断工业废水回归曲线为“N”型。工业废气和工业固体废物的回归结果都显示模型中、两个参数无法通过显著性检验，因而将其剔除，。剔除二次项、三次项后两个回归线均为直线型。工业废弃回归模型性拟合度不高，只达到0.244，工业固体废物回归模型性拟合度较高，达到0.988。环境污染指数回归模型个参数均可通过显著性检验，拟合度达到0.624。根据参数的符号判断环境污染指数回归曲线为“N”型。

(四)检验和模型估计结果分析

因果关系检验结果说明，重工业轻工业的比率变化可以引起三种污染源的显著变化，还可以引起环境污染指数的显著变化。重工业与轻工业对污染造成的影响存在明显差异，将重工业轻工业总产值比率对环境污染指数做简单回归，回归系数为0.26，这意味重工业相对轻工业产值的相对增加会导致环境污染水平整体上的上升。二三产业比率的变化不是造成所有污染源的显著原因，但却是产生工业固体废物的显著原因。

从图3至图6以及表5中可以看出，山东省各污染指标与人均收入增长所表现出的特点差异较大。在所有研究的环境指标的总量与人均GDP的关系型中，没有一个呈典型的“倒U”型关系，而是全部呈“N”字型和直线型。这说明，山东经济发展中尚未出现发达国家发展过程中的“倒U”型的环境库兹涅茨曲线，这与山东所处经济发展阶段有很大的关系。从环境污染指数回归的结果可以看出，山东省居民收入不断增长的过程，也是环境污染水平反复变化、螺旋式上升的过程，环境污染变化轨迹为“N”型曲线。

四、结论与启示

其一，环境库兹涅兹曲线实证分析表明:长期以来(1981－2013年)，山东省的经济发展与环境质量处于相对较低的水平，产业结构基本合理，但依然存在改进空间。国际上的经验数据表明，人均GDP达到1000美元/年，同时三次产业各自比例达到10.90:48.40:40.70时，表明该国进入工业化较优的结构阶段。山东省早在1999年人均收入已突破1000美元/年，而同期的三次产业比例为15.90:48.40:35.70，这一比例相对国际经验数据存在明显差距和改进空间。

其二，从回归结果可以看出，三次产业中，第二产业的工业对山东省环境造成的破坏最为严重。与此同时，第二产业又是山东省至关重要的经济增长点，山东省工业的发展对全国经济发展有着重要的战略意义。因此，仅靠降低经济增长速度的方式来治理环境污染并非是区域可持续发展的理性路径选择。学术界认为较可行的方法，应当是通过技术进步来达到改良环境与经济增长并举的目的。可以通过加大第二产业领域的科技投资力度，重视环保型科技成果的开发与利用，降低污染排放的同时注重发展集约型经济，降低资源消耗，促进经济绿色增长;同时在政府财政支持下激励企业发挥其社会职能，将环境治理费用纳入企业内部成本。加大对排污超标企业与主管单位的惩治力度，奖惩并举，以实现经济与环境的协调可持续发展。

其三，对山东区域产业结构调整优化的建议:制造业的快速发展需要服务业尤其是生产性服务业与之配套，发展第三产业要围绕建设山东半岛制造业基地，要以制造业的中间环节分离和两端延伸为突破口，重点发展为制造业配套的生产性服务业，包括现代物流业、科技服务业、金融业、中介服务业和会展业，形成第三产业多元化、高品质发展的长效机制。第二产业必须走集约化生产、清洁化生产、低能耗高产出的区域发展道路，积极培育高新技术产业集群，强化产业发展的环境质量，多措并举激励企业内生化环境成本，实现经济与环境双赢。更新农业结构调整观念，因地因市制宜，优化种植业结构;建立和完善土地承包经营权依法流转的机制;以“高、新、外”为特征，支持民营科技型加工企业的发展，走农业产业化之路，推动生态环境保护与农业经济良性互动发展。