最终需求侧中国工业环境效率测算及影响因素分解

王连芬　温佳丽

(湖南大学，长沙　410006)

最终需求侧中国工业环境效率测算及影响因素分解

王连芬温佳丽

(湖南大学，长沙410006)

〔摘要〕本文基于WIOD数据库的数据，引入投入产出法测算了中国工业行业最终需求侧环境效率以及中国分行业对工业总体环境效率变动的贡献度，对分行业环境效率变动进行了增加值系数效应、中间需求效应、排放强度效应3种影响因素的SDA分解。得出结论：中国环境效率较低，改善环境质量刻不容缓；食品、饮料和烟草制造业等5个行业环境效率相对较低；对整体效率贡献率大的行业，有电气机械及器材制造业，通信设备计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业；1995～2009年环境效率变动中排放强度贡献率最大，增加值系数和中间需求贡献较小甚至为负。最后从行业层面提出了改善环境效率的政策建议。

〔关键词〕最终需求环境效率结构分解排放强度增加值系数中间需求效应

引言

我国经济快速发展的同时引发了一系列环境问题，近几年雾霾问题频发引起了人们对大气污染的高度关注，硫氧化物排放是大气污染的主要成因。工业在我国国民经济中处于重要地位，但其也是引起高污染的主要行业，2013年中国工业产值占GDP总额比重为37.46%，工业废气污染占废气污染总量的80.65%。我国以往对污染排放的管理思想是从排污的生产者责任制着手，即谁排污谁治理。但是，通过深入考察排污者的动机可以知道，市场需求是排污者进行生产的源动力。由此，要根治污染问题，与供给侧管理相结合，从需求侧管理是釜底抽薪的有效可行之路。因此本文重点测算最终需求引致的工业行业环境效率，并从最终需求侧分解工业行业环境效率的影响因素，希望能够通过行业发展的需求端管理，提高环境效率，实现可持续减低污染总量的长效机制。

20世纪30年代，投入产出模型被Leontief提出，此后这种方法在环境研究领域得到广泛应用。

Wyckoff和Roop(1994)[1]、Machado等(2001)[2]、Mukhopadhyay(2004)[3]、Tassielli(2006)[4]、刘遵义(2007)[5]、张友国(2010)[6]、刘轶芳等(2010)[7]、马涛(2012)[8]、闫云凤(2013)[9]，苏昕等(2013)[10]运用投入产出法测算了进出口贸易中的隐含碳。研究影响因素主要采用因素分解法，比较常用的是指数分解法(IDA)和结构分解法(SDA)。朱勤(2012)[11]、彭水军(2013)[12]、蒋雪梅(2013)[13]运用结构分解法对碳排放量进行了分解，高振宇(2007)[14]、蒋金荷(2011)[15]、李从欣(2014)[16]等运用指数分解法对排放量进行分解。也有许多学者运用数据包络分析(DEA)方法测算环境效率，取得了大量成果(Fare，1989；Hyanes，1997；ZofioJX，2001；Seiford，2002；Ang，2008；李静，2009；王兵，2010；宋马林，2012；刘睿稢，2012；王璞，2014等)[17-27]。但是DEA方法有其不足之处，它采用的排放量指标是直接排放量，无法反映经济生产过程中的污染间接排放，也即隐含污染，使用投入产出方法可以测算隐含污染，细分行业探究污

染来源。

本文采用世界投入产出数据库(WIOD)中国投入产出数据和硫氧化物排放数据，运用投入产出方法测算了中国1995～2009年工业行业最终需求侧环境效率，并进行比较，找出了效率较低的行业，接着测算中国分行业对工业总体环境效率变动的贡献度，综合第一和第二部分测算结果进行分行业环境效率的SDA分解，分析影响环境效率的各个因素，最后提出了政策建议。相比已有研究，本文的创新点有：利用投入产出模型测算环境效率，把隐含污染考虑进去，测算了最终需求侧环境效率；解构了分行业对工业总体环境效率变动贡献率，将环境污染治理落实到行业层面；从最终需求侧分析了对工业行业环境效率的影响因素，找出污染源动力，以便治理污染，提升环境质量。

1模型建构与数据来源

1.1行业最终需求侧完全环境效率的测算

1992年，生态效率首次被提出，本文用其来表征环境效率。环境效率指单位环境负荷带来的经济产值，是产品和服务效益与环境承受能力的比值。

投入产出技术能够反映国民经济各部门之间的技术经济关系。利用投入产出法可以测算各个行业生产过程中的直接和间接污染物排放，从而得到行业需求侧的完全污染物排放量，再测算行业的完全增加值，进而得出行业环境效率。测算的具体步骤如下：

首先，测算出各行业单位产出的排放量F。

(1)

Fj为第j行业的硫氧化物直接排放强度，Cj为j行业硫氧化物直接排放量，Xj表示j行业的总产出。

其次，测算出各行业最终需求侧完全排放量P。

(2)

aij为第j行业生产单位产品对第i行业产品的直接消耗量，Zij为第j行业对第i行业产品的直接消耗量。

n个行业间直接消耗系数用矩阵形式表示如下：

(3)

投入产出模型中，总产出 可以表示为：

X=AX+Y

(4)

X=(I-A)-1Y

(5)

A为直接消耗系数矩阵，Y为国产产品最终需求量矩阵。完全污染排放量公式如下：

(6)

列项相加可得到对某一行业最终产品消费诱发的各行业总排放量，等同于以下公式：

(7)

接着，测算出各行业的完全增加值V。

(8)

Dj为直接增加值系数，Vj为j行业的直接增加值。根据式(7)同理可得：

(9)

最后，测算出各行业需求侧环境效率E。

(10)

Ej表示j行业的完全环境效率，Vj表示j行业的完全增加值，Pj表示j行业的最终需求引致的完全排放量。

1.2分行业对环境效率变化的贡献率分解模型

各行业污染排放量不同，增加值所占比重也不同，从而各行业对环境效率变化贡献率是有差异的。为了分析工业整体环境效率改善主要由哪些行业推动，本文参考肖皓、杨佳衡(2014)[28]的做法，引进分行业贡献分解模型，公式如下：

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)①

(16)

1，0分别表示报告期和基期，Δ表示变量的变化，e表示总体环境效率的变化率，v和p分别表示增加值变化率和污染排放量变化率。

式(16)中前一项括号中就是第j行业最终产品对整体完全环境效率变动的贡献，后一项是整体完全环境效率变动贡献分解的误差项。

由于误差项较大，因此将误差项进行进一步分解，误差项也可以分为各行业变动引起，运用上述分解方法对误差项进行分解，以此类推，进行无限次分解，最后误差项可以约等于0，即将误差项所占比重分到各个行业，最后得出各行业贡献率等于一次分解后变动率除以1——误差项所占比重。

1.3行业完全环境效率变动的结构分解模型

结构分解法(SDA)最初用来分析投资和技术进步变动，后来常用于研究各种影响因素贡献比例，应用于经济、贸易、资源、环境等多个领域中。各自变量变动的和即为因变量变动，SDA能够更深入分析影响因素，全面分析直接及间接影响因素，这是IDA分解法不具备的。为了避免分解结果的不唯一性，本文采用SDA中的两级分解法分解环境效率变动的影响因素。

(17)

上式中效率是增加值和排放量矩阵的点除，表示各行业的环境效率是各行业的增加值除以对应各行业的排放量，最终需求可以约去。

(18)

(19)

(20)

ΔE=E(ΔD)+E(ΔL)+E(ΔF)

(21)

E(ΔD)表示增加值变动效应，E(ΔL)表示中间需求效应，E(ΔF)表示排放强度效应。

(22)

(23)

(24)

1.4数据来源

本文所用数据来源于世界投入产出数据库(World Input-Output Database，WIOD)，此数据库是由欧盟资助开发的，包含40个国家(28个发达国家和12个发展中国家)35个行业(其中包含16个工业行业)1995～2009年投入产出数据、环境、能源以及就业卫星账户。

本文利用WIOD数据库里中国国民账户中的非竞争型可比价投入产出表数据核算经济产出，考虑到硫氧化物排放是大气污染的主要成因，选取环境卫星账户中的硫氧化物数据作为代表性污染排放，取1995～2009年共15年的数据，统一以美元为经济产出单位，以吨为环境污染物排放单位。

2实证结果

2.1中国工业行业完全环境效率测算分析

本文以完全增加值表征经济产出，以硫氧化物完全排放量表征环境影响，利用世界投入产出数据库里中国投入产出数据及环境卫星账户中的硫氧化物排放数据，根据式(1)～(10)，可以计算出中国工业行业完全环境效率，结果如表1所示。考虑到2001年中国加入世界贸易组织，对增加值总量及排放量都有较大的影响，从而对环境效率也有较大影响，因此把2001年重点考虑进去。从表1可见，各工业行业完全环境效率从1995～2009年大体是一个递增的过程，除食品、饮料和烟草制造业、纺织业及纺织服装鞋帽制造业、皮革毛皮羽毛(绒)及其制品、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业这4个行业在2005年环境效率低于2001年环境效率以外，其他行业环境效率都是提高的。从具体的效率值来看，1995年行业平均效率为0.03百万美元/吨，2001年行业平均效率为0.06百万美元/吨，2005年为0.07百万美元/吨，2009年为0.10百万美元/吨，2009年比1995年提高了2.93倍，环境状况有很大好转。

表1　1995～2009年中国工业行业完全环境效率　百万美元/吨

注：行业代码：1.采矿和采选业；2.食品、饮料和烟草制造业；3.纺织业及纺织服装鞋帽制造业；4.皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业；5.木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业；6.造纸及印刷业；7.石油加工炼焦及核燃料加工业；8.化学原料及化学制品制造业；9.橡胶制品业及塑料制品业；10.非金属矿物制品业；11.金属制品业；12.电气机械及器材制造业；13.通信设备计算机及其他电子设备制造业；14.交通运输设备制造业；15.仪器仪表机械制造及废弃资源回收加工业；16.电力热力、燃气、水的生产和供应业；因数据太小导致四舍五入后效率值相等的行业本身环境效率不相等，效率值为0的行业本身效率不为0。

资料来源：根据WIOD中国1995～2009年投入产出表及环境卫星账户相关数据计算得到。

从具体的行业看，在1995年，食品、饮料和烟草制造业及皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业环境效率最高，效率为0.05百万美元/吨，电力热力、燃气、水的生产和供应业效率最低。在2001年，皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业效率最高，效率为0.11百万美元/吨，比1995年提高了1.2倍，效率最低的仍然是电力热力、燃气、水的生产和供应业，效率为0.01百万美元/吨。2005年环境效率最高的是交通运输设备制造业，效率为0.12百万美元/吨，效率最低的是电力热力、燃气、水的生产和供应业，效率为0.01百万美元/吨。2009年环境效率最高的交通运输设备制造业，效率为0.16百万美元/吨，比2005年提高了0.33倍，比1995年提高了4.43倍，增幅明显，效率最低的是电力热力、燃气、水的生产和供应业，效率为0.02百万美元/吨，比2005年提高了1倍。

2009年中国完全环境效率最高的行业是交通运输设备制造业，效率为0.16百万美元/吨，效率最低的是电力热力、燃气、水的生产和供应业，效率为0.02百万美元/吨。中国工业行业平均完全环境效率为0.10百万美元/吨，有11个行业高于(包括等于)平均值，5个低于平均值，分别为食品、饮料和烟草制造业，化学原料及化学制品制造业，非金属矿物制品业，金属制品业，电力热力、燃气、水的生产和供应业。

2.2中国分行业对完全环境效率变化的贡献率

根据式(16)测算出各行业对整体完全环境效率的贡献率，结果如表2所示。本文分三阶段分析1995～2009年各行业的贡献率，分别为1995～2001年、2001～2005年、2005～2009年。

表2　1995～2009年中国分行业对完全环境效率变化的贡献率　%

注：行业代码同上。因数据太小导致四舍五入后贡献率为0的行业本身环境效率贡献率不为0。

资料来源：根据WIOD中国投入产出表及环境卫星账户相关数据计算得到。

从整体看，1995～2009年中国工业环境效率变化率为300.18%，贡献率最高的是通信设备计算机及其他电子设备制造业，为28.25%，其次，电气机械及器材制造业和交通运输设备制造业贡献率也较高，分别为14.37%和13.07%，贡献率较低的是木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业，石油加工炼焦及核燃料加工业和造纸及印刷业，分别为0.40%、0.48%及0.51%。

具体来看，在1995～2001年阶段，工业环境效率变化率为98.18%，通信设备计算机及其他电子设备制造业贡献率最高，为20.50%，接下来较高的是食品、饮料和烟草制造业和纺织业及纺织服装鞋帽制造业，贡献率分别是18.15%和12.74%，贡献率较低的行业是电力热力、燃气、水的生产和供应业，木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业和石油加工炼焦及核燃料加工业，贡献率分别为-3.17%、0.54%、0.88%。符号为负表示此行业对环境效率的改善起负向作用，污染排放量的增长大于增加值的增加，从而引起环境效率的降低。

在2001～2005年阶段，工业环境效率变化率为34.31%，贡献率最高的3个行业分别为通信设备计算机及其他电子设备制造业、电气机械及器材制造业、交通运输设备制造业，贡献率为43.65%、22.63%、18.77%，贡献率最低的3个行业符号均为负，引起环境效率大大降低，分别是食品、饮料和烟草制造业，皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业，纺织业及纺织服装鞋帽制造业，贡献率是-35.93%、-2.94%、-1.81%。

在2005～2009年阶段，工业环境效率变化率为50.34%，贡献率最高的3个行业为通信设备计算机及其他电子设备制造业，食品、饮料和烟草制造业、交通运输设备制造业，贡献率为28.04%、15.82%、14.31%。贡献率较低的是电力热力、燃气、水的生产和供应业、非金属矿物制品业、石油加工炼焦及核燃料加工业，其中前两个行业变动引起环境效率降低，贡献率为-2.06%、-0.13%、0.25%。

综合上述阶段分析，通信设备计算机及其他电子设备制造业、电气机械及器材制造业、交通运输设备制造业对工业整体环境效率的变动贡献率最大，可通过提高这些行业的环境效率寻求工业整体环境效率的改善，也可通过提高贡献率为负的行业环境效率从而促进整体环境效率的提高。食品、饮料和烟草制造业、纺织业及纺织服装鞋帽制造业、皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业在2001～2005年阶段贡献率为负可能是受到中国加入世贸组织的影响，行业最终需求大大增加，生产污染排放量增长远远高于增加值增长，从而造成环境效率降低，环境质量下降。

2.3中国分行业完全环境效率的影响因素分析

根据式(22)～(24)对中国工业分行业环境效率变化进行结构分解，阶段划分同上，分解为三大效应，即增加值系数效应、中间需求效应及排放强度效应。下面4个雷达图显示三大效应对环境效率变动的贡献率，1～16表示各行业，同心圆上数据表示贡献率。

图1　1995～2009中国分行业环境效率结构分解

结构分解结果显示，1995～2009年行业环境效率变动中排放强度贡献率最大，增加值系数和中间需求贡献较小甚至为负。当行业环境效率变动为正，即环境效率提高时，因素贡献率为负，意味着此因素变动引起环境效率的降低，贡献率为正，此因素变动引起环境效率的提高。据此，1995～2009年行业环境效率变动均为正，可以得出排放强度变动引起环境效率的提高，而增加值系数变动和中间需求结构变动引起环境效率的降低。

通过环境效率测算及分行业对总体环境效率变化的贡献率测算结果，我们可把行业进行分类：环境效率取其平均值0.1百万美元/吨，高于(包括等于)这个值的为高效率行业，低于其的为低效率行业；贡献率取平均值6.25%，大于(包括等于)其的为贡献大行业，低于其的为贡献小行业。

具体关注行业层面分解，把行业分为4类：第一类，效率高且贡献大的行业，有纺织业及纺织服装鞋帽制造业，电气机械及器材制造业，通信设备计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业；第二类，效率高但贡献小的行业，有采矿和采选业，皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业，木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业，造纸及印刷业，石油加工炼焦及核燃料加工业，橡胶制品业及塑料制品业，仪器仪表机械制造及废弃资源回收加工业；第三类，效率低但贡献大行业，有食品、饮料和烟草制造业；第四类，效率低且贡献小的行业，有化学原料及化学制品制造业，非金属矿物制品业，金属制品业，电力热力、燃气、水的生产和供应业。

2.3.1第一类行业完全环境效率结构分解

纺织业及纺织服装鞋帽制造业在1995～2009年阶段效率变动为0.05百万美元/吨，排放强度效应最大，为0.08百万美元/吨，贡献率为147.59%，中间需求和增加值系数贡献率分别为-27.74%和-19.84%，效应均为负值，引起环境效率的降低。电气机械及器材制造业在2005～2009年阶段中间需求效应为正，其余阶段，中间需求效应和增加值系数效应均为负，且中间需求结构更大地引起环境效率的降低，排放强度贡献率最大。通信设备计算机及其他电子设备制造业在1995～2009年阶段效率变动为0.11百万美元/吨，排放强度效应最大，为0.16百万美元/吨，贡献率为136.60%，中间需求和增加值系数贡献率分别为-17.41%和-19.19%。交通运输设备制造业在1995～2009年阶段效率变动为0.12百万美元/吨，排放强度效应最大，为0.17百万美元/吨，贡献率为136.79%，增加值系数贡献率为-15.75%，中间需求贡献率为-21.04%。

2.3.2第二类行业完全环境效率结构分解

采矿和采选业在1995～2009年环境效率变动排放强度效应最大，为0.13百万美元/吨，贡献率为139.71%，增加值系数效应和中间需求效应均为负，在1995～2001年增加值系数效应为正，2005～2009年中间需求效应为正，贡献率为23.81%。皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业，木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业，石油加工炼焦及核燃料加工业和橡胶制品业及塑料制品业环境效率变动中排放强度效应最大，中间需求效应更大程度地引起环境效率的降低。造纸及印刷业环境效率变动中排放强度效应最大，增加值系数效应更大程度地引起环境效率的降低。仪器仪表机械制造及废弃资源回收加工业在1995～2009年环境效率变动中排放强度效应最大，为0.13百万美元/吨，贡献率为118.01%，增加值系数效应为正，中间需求效应为负。

2.3.3第三类行业完全环境效率结构分解

食品、饮料和烟草制造业在1995～2001年增加值系数效应和排放强度效应为正，中间需求效应为负，在2001～2005年三大效应均为正，2005～2009年增加值效应为负，整体来看，排放强度效应最大，贡献率为167.94%，增加值系数效应和中间需求效应为负值。

2.3.4第四类行业完全环境效率结构分解

化学原料及化学制品制造业在1995～2009年环境效率变动中排放强度效应最大，为0.08百万美元/吨，贡献率为133.40%，增加值系数效应和中间需求效应均为负。非金属矿物制品业和金属制品业环境效率变动中排放强度效应最大，中间需求效应更大程度地引起环境效率的降低。电力热力、燃气、水的生产和供应业在1995～2009年环境效率变动中排放强度效应最大，增加值系数效应更大程度地引起环境效率的降低。

3结论及政策建议

3.1研究结论

本文采用投入产出法从最终需求角度测算了中国工业行业环境效率，测算中国各行业对工业整体环境效率变动的贡献率，进而关注各行业的结构分解，探寻环境效率影响因素。研究结论如下：

(1)通过测算中国分行业环境效率，经过实证研究证明中国环境效率较低，因此，提高中国环境效率，改善环境质量刻不容缓。各工业行业完全环境效率从1995～2009年大体是一个递增的过程，其中，5个行业环境效率相对较低。

(2)通过测算中国分行业对工业整体环境效率变动的贡献率，得出结论：对整体效率贡献率大的行业，有电气机械及器材制造业，通信设备计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业；对整体效率贡献率为负的行业有食品、饮料和烟草制造业，纺织业及纺织服装鞋帽制造业，皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业，非金属矿物制品业，电力热力、燃气、水的生产和供应业。

(3)通过对行业进行分类进而对环境效率变动进行结构分解，深层次探寻环境效率影响因素，得出结论：1995～2009年分行业环境效率变动中排放强度贡献率最大，增加值系数和中间需求贡献较小甚至为负。

3.2政策建议

目前中国工业环境效率较低，整体环境质量不高，将改善环境措施具体落实到行业层面，从哪些途径做到提高环境质量，这是本文要重点研究的问题。针对不同行业实行差异的环境政策，缓解环境污染问题可以从以下几方面入手：

(1)大力支持第一类环境效率高且对整体效率贡献率大的行业的发展，有纺织业及纺织服装鞋帽制造业，电气机械及器材制造业，通信设备计算机及其他电子设备制造业，交通运输设备制造业。这类行业本身环境效率较高，且效率变动对整体环境效率贡献大，支持其发展，提高清洁行业比重，有利于整体环境的改善。如：国家最新提出的制定“互联网+”行动计划，把移动互联网等技术运用于现代制造业中，引导制造业健康发展，促进新兴产业的发展。

(2)针对第二类效率高但贡献小的行业，有采矿和采选业，皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业，木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业，造纸及印刷业，石油加工炼焦及核燃料加工业，橡胶制品业及塑料制品业，仪器仪表机械制造及废弃资源回收加工业，可通过增加产出和减少污染排放从而达到提高贡献率的目的。

(3)第三类效率低但贡献大的行业，有食品、饮料和烟草制造业，可通过提高其环境效率和加大进口两种途径减少污染。使其排放强度降低，从减少污染排放量和增加产出两方面考虑；提高增加值系数，从而降低环境效率；优化行业中间需求结构，通过中间技术结构改进达到提高环境效率的目的。具体来说，政府应加强环保监控，强制企业减少污染排放量，企业应自律，不应忽视社会利益，公众可参与监督，三管齐下，达到减少污染排放目的；企业可引进新技术，提高产品增加值；优化中间需求结构，致力减少隐含污染。

(4)第四类效率低且贡献小的行业，有化学原料及化学制品制造业，非金属矿物制品业，金属制品业，电力热力、燃气、水的生产和供应业。改进此类行业的生产技术，同时提倡合理消费，减少污染排放，从而提高行业环境效率。如：自主创新、引进新技术、吸收国外先进技术经验、节约能源使用量等。

注释：

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(责任编辑：王平)

The Calculation and Influencing Factors’ Decomposition of Industrial Sectors’ Environmental Efficiency from the View of Final Demand

Wang LianfenWen Jiali

(Hunan University，Changsha 410006，China)

〔Abstract〕Based on the WIOD database and input-output method,the demand-side environmental efficiency of industrial sectors were calculated and the comparison of horizontal was analyzed,then the contributions to the overall environmental efficiency changes of industrial sectors in China were measured,the added value coefficient effect,intermediate demand effect and emissions intensity effect of 3 kinds of influence factors of SDA decomposition to environmental efficiency changes was carried in this paper.We draw a conclusion that China’s environmental efficiency is low,so it is urgent to improve the environmental quality;five industries such as food,beverages and tobacco manufacturing environment efficiency is relatively lower;electrical machinery and equipment manufacturing,communications equipment computer and other electronic equipment manufacturing,transportation equipment manufacturing’s efficiency contribution to the whole industry is relatively high;the emissions intensity contribution is the largest,the added value coefficient and demand effect were smaller or even negative.Finally,some suggestions from the industry level were provided to improve the efficiency of environment.

〔Key words〕final demand;environmental efficiency;structural decomposition;emission intensity;added value coefficient;intermediate demand effect

〔中图分类号〕F426

〔文献标识码〕A

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．03．016

作者简介：王连芬，湖南大学经济与贸易学院副教授。研究方向：环境经济学，产业技术创新。温佳丽，湖南大学经济与贸易学院硕士研究生。研究方向：环境效率，产业经济。

基金项目：本文为国家社科基金项目“区域环境效率评价体系创新及实证研究”(项目批准号：13BGL110)的阶段性成果，同时也得到了国家自科基金项目(项目编号：71303076、71373037)的资助。

收稿日期：2015—09—01