工业污染的环境库兹涅茨曲线检验与脉冲响应分析

余嘉瑶

摘 要： 基于1995-2013年福建省数据，采用工业废气、工业废水、工业固体废物、工业烟粉尘、工业等SO2五类工业污染指标，对我国经济增长与工业污染之间的EKC曲线关系进行实证检验与脉冲响应分析。结果表明，不同的环境污染指标得到的EKC曲线形状不同，福建省工业污染物排放（除工业固体废物）与人均实际GDP之间均存在长期稳定的协整关系。各地区在发展经济的同时，须重视对环境污染的治理。

关键词： 工业污染； 经济增长； EKC曲线； 协整检验； 脉冲响应分析

中图分类号： F 403.8 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）01-0088-05

0 引 言

自改革开放以来，中国经济的发展取得了举世瞩目的成就，然而在获得经济高速发展的同时，我国的环境问题却不容乐观，尤其是快速工业化带来的工业污染问题。关于经济增长与环境污染的关系研究，最有代表性的是美国经济学家Grossman和Krueger提出的环境库兹涅茨曲线（EKC）：环境污染物质量与人均收入水平之间呈“倒U型”关系[1-2]。目前，国内学者对经济增长与环境污染关系的研究主要集中于环境库兹涅茨曲线特征的验证[3-7]，但较少研究工业污染与经济增长之间的相互作用机制。因此，本文在前人的研究基础上，基于1995-2013年期间福建省数据，检验工业污染与经济增长的库兹涅茨曲线关系，并利用脉冲响应分析进一步研究工业污染与经济增长的相互作用关系。

1 工业污染的环境库兹涅茨曲线的验证

1.1 指标和数据选取

以1995年为基期，扣除人均实际GDP的价格因素，得福建省1995-2013年人均实际GDP，以表征经济增长；选取工业废气排放量、工业废水排放总量、工业SO2、工业烟粉尘排放总量和工业固体废物产生量等指标，以表征工业污染。其中， 2010年之前，工业烟尘与工业烟尘的数据是分别公布的，而2010年之后只公布工业烟粉尘数据，因此，1995-2009工业烟粉尘数据是工业烟尘与工业粉尘的加和得出来的。各指标数据来源于1995-2013年福建省历年环境公报、《中国环境统计年鉴》和《中国统计年鉴》。为避免数据的大幅波动，减少异方差的影响，对相关变量的数据进行对数化，各类符号含义与具体指标如表1所示。

1.2 估计模型与方法

建立如下回归方程模型：

TPt=C+β1Yt+β2Yt2+β3Yt3+？着t， （1）

式中：TPt为第t年福建省某种工业污染物的产物总量（取对数）；Yt为第t年福建省的实际人均GDP（取对数）；C，β1，β2，β3为回归模型的系数；？着t为随机扰动项。

由式（1）可以预见：若①β1≠0，β2=0，β3=0，EKC曲线为线型；②若β1>0，β2<0，β3=0，EKC曲线呈“倒U型”；③β2>0，β3=0，EKC曲线呈“U型”；④β1>0，β2<0，β3>0，EKC曲线呈“N型”；⑤β1>0，β2<0，β3<0，EKC曲线呈“U型+倒U型”。

1.3 数据的单位根检验

根据计量经济学原理，经典回归模型是建立在平稳数据变量的基础上，对于非平稳变量，不能使用经典回归模型，否则会出现虚假回归等诸多问题。为防止伪回归现象，应用Eviews7.0对人均实际GDP、工业废气、工业废水、工业烟（粉）尘、工业SO2、工业固体废弃物等变量，进行单位根检验，结果如表2所示。由表2可以看出，各变量均为一阶单整。

2 工业污染物与经济增长的库兹涅茨曲线检验

2.1 工业废气与人均实际GDP的EKC检验

回归结果表明，β1=-147.9762<0，β2=15.58636>0，β3=-0.541119<0，所以工业废气排放量与人均实际GDP之间呈“U型+倒U型”的曲线关系，且R2=0.986875，F统计检验的P值=0.00<0.01，因此回归方程总体拟合度高。模型回归结果为

G=471.3739-147.9762Y+15.58636Y2-

0.541119Y3，（2）

R2=0.986875， F= 375.9439， D.W=1.14。

式中：G与Y均为对数值。根据式（2）估计结果可以计算出“U型+倒U型”曲线的两个拐点分别为5356.35元/人和40806.23元/人，而据统计2013年福建省的人均实际GDP为40755.13元/人，说明已经达到了“U型+倒U型”的拐点。因此，可以预测，随着福建省人均实际GDP不断增长，工业废气的排放量将随之降低。

2.2 工业废水与人均实际GDP的EKC检验

回归结果表明，β1=30.73629<0，β2=30.73629>0，β3=-1.071488<0，因此工业废水排放量与人均实际GDP之间也是呈“U型+倒U型”的曲线关系，且R2=0.895180，F统计检验的P值=0.000000<0.01，因此回归方程拟合度高。模型的回归结果为

W=936.1918-292.6420Y+30.73629Y2-

1.071488Y2，（3）

R2=0.895180， F= 42.70065， D.W=1.57。

式中：W与Y均为对数值。根据式（3）的回归方程可以计算出，工业废水排放量与人均实际GDP的“U型+倒U型”曲线关系中，两个拐点分别为7609.65元/人和26544.28元/人。这说明：当福建省人均实际GDP低于7609.65元/人时，福建省工业废水排放量将随着人均实际GDP上升而减少；当福建省人均实际GDP突破7609.65元/人时，工业废水排放量会随人均实际GDP的增长而增长；当福建省人均实际GDP突破26544.28元/人时，人均实际GDP的上升将有利于工业废水排放的减少。通过观察历史统计数据可知，两个拐点分别于1997年、2009年突破，因此福建省正处于工业废水排放减少的阶段。

2.3 工业固体废物与人均实际GDP的EKC检验

回归结果表明，β1=18.75970>0，β2=-0.901264<0，β3=0，因此工业工体废物产生量与人均实际GDP之间呈典型的环境库兹涅茨倒U型曲线关系，且R2=0.866930，F统计检验的P值=0.000000<0.01，回归效果显著。模型的回归结果为

S=-88.80196+18.75970Y-0.901264Y2，（4）

R2=0.866930， F=52.11895， D.W=1.17。

式中：S与Y均为对数值。由回归结果计算可得，倒U型曲线的拐点为33104.98元/人，福建省在2011年已经突破这个拐点，因此随着人均实际GDP的提高，工业固体废物的产生量将降低。

2.4 工业烟粉尘与人均实际GDP的EKC检验

通过回归可得，β1=-0.195941>0，β2=0，β3=0，因此工业烟粉尘与人均实际GDP之间不存在库兹涅茨倒U型曲线关系，而是呈负相关的线性关系。模型的回归结果为

D=5.186205-0.195941Y， （5）

R2=0.196312， F= 4.152488， D.W=1.35。

式中：D与Y均为对数值。由式（5）可以看出，工业烟粉尘的拟合效果不佳，从福建省的情况来看，近年的工业粉尘排放量的确呈下降趋势。从表3可知，从2005年开始，工业烟粉尘大幅下降，这应该与近年来福建省的节能减排目标和环境政策的落实有关。

2.5 工业SO2与人均实际GDP的EKC检验

通过回归可得，β1=-205.9353<0，β2=21.99803>0，β3=-0.778337<0，因而工业二氧化硫的排放量与人均实际GDP之间呈U型+倒U型的曲线关系，且R2=0.913284，F统计检验P值= 0.000000<0.01，回归方程拟合度高。模型的回归结果为

SO2=641.6706-205.9353Y+21.99803Y2-

0.778337Y3，（6）

R2=0.913284， F= 52.65943， D.W=1.44。

式中：SO2与Y均为对数值。根据模型的回归结果计算得出，曲线的两个拐点分别为5841.611元/人和26085.76元/人。其中前面一个拐点1994年已经突破，第二个拐点2009年已经突破，说明福建省的经济发展已经突破了工业二氧化硫排放的改善点。

3 工业污染与经济增长的脉冲响应分析

3.1 变量间的JJ协整检验

由表2可以看出，人均实际GDP、工业废气、工业废水、工业烟（粉）尘、工业SO2、工业固体废弃物等变量都是一阶单整的，因而可进行协整检验。用Eviews将各工业污染指标与人均实际GDP进行协整检验，JJ检验的结果如表4所示。

由表4可以看出，GDP与变量G，D，SO2，W均存在协整关系，即存在长期稳定的关系，表明随着经济的增长，福建省的工业废气、工业烟粉尘、工业SO2、工业废水等工业污染的排放从长期来看仍然有增长趋势。虽然从各工业污染物的EKC曲线可知，福建省已经跨过或即将跨过曲线的拐点，处于工业污染下降的阶段，但由于各工业污染物的排放与GDP之间存在长期稳定关系，经济增长与工业污染物排放之间的矛盾仍需重视。GDP与S之间不存在协整关系。这可能与工业固体废物综合利用率显著提高有关，据统计，1995年工业固体废物的综合利用率仅为27.9%， 2012年工业固体废物的综合利用率为89.2%。

3.2 变量间的脉冲响应分析

用Eviews7.0软件，分别将人均实际GDP与五种工业污染物进行脉冲响应分析，结果如表5所示。由表5可以看出，人均实际GDP对工业SO2、工业废水、工业废气三种工业污染物冲击的反应均为正面反应，其中工业SO2、工业废水对人均实际GDP的正面影响效应不断增加，工业废气对人均实际GDP的冲击正面影响效应先增加，到第7期时达到最大，随后降低。这说明福建省工业SO2、工业废水、工业废气三种工业污染物的排放对人均实际GDP的正面影响效应大于其负面影响效应，人均实际GDP对工业烟粉尘的冲击产生了负面反应，并随着时间的推移该负面反应将扩大。

表6为各污染物对人均实际GDP的脉冲响应。由表6可以看出，工业二氧化硫对人均实际GDP的反应均为负，说明经济增长对工业二氧化硫排放有改善作用；初期工业废水对人均实际GDP的冲击反应为正面反应，随后随着经济增长逐渐减少，到第7期时冲击反应转变为负； 第2～4期人均实际GDP对工业烟粉尘有正面影响，但很快转变为负面影响。以上说明随着经济增长，人民的生活水平不断提高，对环境的质量要求越来越高，对环境问题越来越重视，促进了工业结构的转型、治污技术水平的提高，再加上环保政策的实施，工业污染得到了较大的改善。

4 结果与讨论

本文主要基于1995-2013年间福建省数据，对工业污染与工业污染物之间的环境——收入曲线关系进行实证验证，并通过分析工业污染与经济增长的脉冲响应，得出如下结论。

（1） 度量指标的选取在很大程度上决定了环境库兹涅茨曲线的估计结果。对于不同的环境污染指标，实证研究得到的曲线形状与环境拐点均不同。表7总结了工业废气、工业废水、工业固体废物、工业烟（粉）尘、工业SO2等五种工业污染物的度量指标与人均实际GDP的曲线关系。从目前福建省的人均实际GDP来看，近年来各个工业污染物的曲线拐点均已突破，这表明随着经济的增长，各工业污染物的排放水平将会下降。

（2） 对人均实际GDP和五个工业污染物排放量进行单位根检验，并分别将五个工业污染物排放量与人均实际GDP进行协整检验，发现工业废气排放量、工业废水排放量、工业烟粉尘排放量、工业SO2排放量与人均实际GDP之间均存在协整关系，说明这些工业污染与经济增长之间的矛盾将长期存在，虽然通过实证表明福建省已经跨过各EKC曲线的拐点，但仍需要注重环境保护与经济增长之间的协调发展。工业固体废物产生量与人均实际GDP之间不存在协整关系，这可能与工业固体废物综合利用率显著提高有关。

（3） 基于VAR模型基础上，分别对各工业污染变量与人均实际GDP进行脉冲响应分析。从GDP对各污染物的脉冲响应分析可知：福建省工业SO2、工业废水、工业废气三种工业污染物的排放对人均实际GDP的正面影响效应大于其负面影响效应；人均实际GDP对工业烟粉尘的冲击产生了负面反应，并随着时间的推移该负面反应将不断扩大。从工业SO2排放量、工业废水排放量、工业烟粉尘排放量对人均实际GDP的脉冲响应可知，初期快速的经济迅速增长导致工业污染水平上升，但当经济发展到一定程度后，经济的增长会带动工业污染水平下降。这是因为：在经济发展初期，人均收入水平较低，公众更注重经济的快速发展，而对环境质量的需求较低。另外，发展初期政府财政收入有限，对环境治理投入不足，对环境污染监控力较差，因而环境污染会随着经济增长恶化。但当经济发展到一定阶段，产业结构得到优化，环保技术水平提高，工业污染排放将逐步降低。另外，随着生活水平的提高，民众对环境质量需求增加，环保意识增强，政府的财力水平增加，增强了对环境污染的治理力度，环境污染得到有效控制。但是，一旦产业结构转型不够顺利，或者经济发展过程中环境保护没有受到足够的重视，或者环境政策实施不力，都将加重环境污染水平。

参考文献：

[1] 吴其勉，林卿. 农业面源污染与经济增长的动态关系研究——基于1995-2011年福建省数据分析[J]. 江西农业大学学报：社会科学版，2013（4）：446-452.

[2] GROSSMAN G M，KUREGER A B. Environmental impacts of a North American Free Trade Agreement[R].NBER Working Paper NO.3914，1991.

[3] 陆虹. 中国环境问题与经济发展的关系研究—以大气污染为例[J]. 财经研究，2000（10）：56-58.

[4] 陈华文，刘康兵. 经济增长与环境质量：关于环境库兹涅茨曲线的经验分析[J]. 复旦学报：社会科学版，2004（2）：87-94.

[5] 包群，彭水军，阳小晓. 是否存在环境库兹涅茨倒U型曲线——基于六类污染指标的经验研究[J]. 上海经济研究，2005（12）：3-13.

[6] 许广月，宋德勇. 中国碳排放环境库兹涅茨曲线的实证研究[J]. 中国工业经济，2010（5）：37-47.

[7] 毛晖，汪莉. 工业污染的环境库兹涅茨曲线检验[J]. 宏观经济研究，2013（3）：89-97.

（责任编辑：徐兴华）