基于EKC和脱钩理论的湖南省环境经济形势研究

田石强，蔡　青，文　涛，范　翘，黄春林，王文杰

（1.湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙410004；2.中国环境科学研究院，北京100012）

基于EKC和脱钩理论的湖南省环境经济形势研究

田石强1，蔡青1，文涛1，范翘1，黄春林1，王文杰2

（1.湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙410004；2.中国环境科学研究院，北京100012）

脱钩分析和环境库兹涅茨曲线分析是环境经济形势综合研究的基础工具。本文使用1995～2014年经济社会发展和环境保护相关统计数据，对湖南省主要环境污染指标和经济增长指标之间的关系和发展变化趋势进行了初步分析，研究结果显示：近20年来工业废水排放量与经济增长呈现较为明显的脱钩趋势，工业COD和二氧化硫排放量2006年以来表现出脱钩趋势，而工业废气排放量、工业用水量、煤炭消费总量指标则仅表现为增长速度随经济发展有所降低。研究表明湖南省环境污染与经济发展尚未表现出稳定的脱钩趋势，经济增长带来的环境压力在较长时间内仍然存在；环境规制对环境环境压力作用明显，总量减排政策从实施开始就显现出了较为明显的环境效益，“十三五”期间仍可继续推行。

脱钩分析；环境库茨涅茨曲线；环境经济形势；环境规制

党的十八大提出了2020年全面建成小康社会的发展目标，当前湖南正处在经济社会发展转型关键时期，同时也处在城镇化量质齐升的关键阶段，而资源环境约束强化是我省社会经济发展面临的主要问题之一，生态环境保护可能成为湖南省全面小康社会建设的短板。湖南处在我国中部，发展定位近十年来经历了向东（上海）承接产业转移、向南对接广深港澳、“泛珠三角”到中部崛起战略、“两型社会”、“综合配套改革试验区”的历程，近年来经济发展和产业转型升级速度较快。在经济社会发展的转型期，老的环境问题尚未彻底解决，新的环境问题又不断出现，环境保护工作面临压力较大。

环境问题从某种程度上来说是经济和发展问题，经济活动过程中由于发展模式粗放，或者经济活动强度与环境保护力度不相协调，都会导致污染物排放量增加，环境质量下降，给环境系统带来较大压力。西方发达国家通过上百年的发展，逐步步入了工业化后期，回顾西方国家的发展历程，大多经历了环境质量由好转坏再逐步改善变好的过程，“先污染后治理”的发展路径在西方国家很常见。改革开放以来，我国在不到四十年的时间里完成了西方国家上百年甚至几百年的工业化过程，此过程带来的环境污染问题也不容忽视。如何吸取西方国家工业化发展过程的经验，充分发挥“后发优势”，尽量减缓工业化城镇化过程对环境的破坏十分必要。环境经济形势分析关注经济发展与环境污染之间联系，脱钩分析与环境库兹涅茨曲线分析是环境经济形势分析的重要手段，对探寻经济增长与环境污染内生联系和变化趋势具有积极作用。本文以湖南省为实例，利用这两种方法对湖南省环境经济形势进行综合分析，研究湖南省经济增长与环境压力关键指标的变化过程和趋势，以期识别湖南省未来环境压力变化趋势，为湖南省环境管理提供支撑，为环境保护优化经济发展、推动供给侧结构性改革提供决策依据。

1　研究方法与数据来源

1.1研究方法

1.1.1脱钩理论

脱钩理论是来源于物理学科领域的专业名词，表征两个物理量之间的耦合关系，目前脱钩理论广泛应用到环境经济学领域，其目的主要是研究环境与经济的协调发展问题。世界经济合作与发展组织（DECD）于2001年首次提出并将脱钩理论正式应用于环境问题研究领域，研究经济发展和环境变化的脱钩状态，探讨经济增长与资源消耗和环境污染如何脱离关系［1］，并在多个国家和地区的实证研究中取得了可信的成果。

脱钩分析的基本模型有两种，即DECD脱钩指数模型和Tapio脱钩状态模型［2］。Tapio脱钩模型综合了总量变化和相对量变化两类指标，采用以时期为时间尺度的弹性分析方法反映变量间的脱钩关系，有效缓解了OECD指数模型期初期末值选定的高度敏感性或极端性而导致的计算偏差，进一步提高了脱钩关系测度和分析的客观性和准确性。本文研究采取Tapio脱钩模型为基础，计算公式见式（1）［3］：

式中，ε为脱钩系数，dc为污染物排放量变化率，dg为GDP变化率，Δc为污染物排放变化量，Δg为GDP变化量，c为污染物排放量，g为GDP总量。

脱钩状态主要包括强脱钩也就是绝对脱钩状态、相对脱钩状态、复钩状态（也就是负脱钩状态）。其中相对脱钩状态按照脱钩的强弱程度划分为7种细分状态：弱脱钩、衰退性脱钩、增长连结、衰退连结、扩张负脱钩、弱负脱钩、强负脱钩［4］。具体指标参照表1所示。

表1　脱钩模型中污染物与经济增长的8种脱钩状态

1.1.2环境库兹涅茨（EKC）曲线

环境库兹涅茨曲线最早由Grossman和Krueger（1991）提出，环境库兹涅茨曲线提出之后，环境质量水平与经济发展水平之间关系的理论研究不断深人展开，这丰富了对环境库兹涅茨曲线假说的解释［5］。环境库兹涅茨曲线试图说明，在没有环境政策进行干预的前提下，某一国家或地区的整体环境质量水平或者环境污染水平是伴随着经济发展水平的提高而呈现先恶化后改善的趋势。EKC曲线表示经济发展与环境污染之间脱钩的实现轨迹，即随着经济的发展，环境污染先恶化，到达一个峰值后出现改善的趋势，从而实现了经济发展与环境污染强脱钩的最佳状态［6］。

环境库兹涅茨曲线（EKC）的一般计量经济模型包括二次曲线模型、三次曲线模型、自然对数模型等［7～8］（式2～5），本文研究中采用三次曲线模型（式3）：

上述模型中，y表示环境污染指标，x表示湖南省人均GDP。b4表示正常的误差项，b0为常数项，b1、b2、b3表示各次解释变量的系数。

具体到三次曲线模型，不同参数表示经济增长与环境污染水平的7种典型关系［9］：

（1）b1＞0，b2＝0，b3＝0，表示伴随着经济增长，环境压力急剧增加；

（2）b1＜0，b2＝0，b3＝0表示经济增长与环境质量的关系是相互促进的和谐关系，伴随着经济增长，环境压力得到缓解；

（3）b1＜0，b2＞0，b3＝0，表示经济增长与环境质量之间存在着“U”形关系，是与环境库兹涅茨曲线完全相反的关系；

（4）b1＞0，b2＜0，b3＝0，表示经济增长与环境质量之间存在着“倒U”形关系，是典型的环境库兹涅茨曲线，当经济发展到一定程度后，经济增长将有利于环境质量的改善；

（5）b1＞0，b2＜0，b3＞0，表示经济增长与环境质量之间的关系为“N”形，在经济增长的一段时间内与“倒U”形关系类似，但当经济发展到一定程度时，环境质量会恶化，以后环境质量又会改善；

（6）b1＜0，b2＞0，b3＜0，表示经济增长与环境质量之间的关系为“倒N”形，在经济增长的早期，环境质量会改善，但经济增长到一定程度时，环境质量会恶化，以后环境质量又会改善；

（7）b1＝0，b2＝0，b3＝0，表示经济增长与环境质量之间没有关系。

1.2数据来源

本文研究过程中选取湖南省1995～2014共20年的经济和环境相关指标作为研究基础数据，基础数据来源于《湖南省统计年鉴》、《中国环境年鉴》、《湖南省环境状况公报》等官方数据。研究指标选取人均GDP、工业废水排放量、工业废气排放量、工业烟粉尘排放量、工业固体废物产生量、工业COD排放量、工业SO2排放量、工业用水量、煤炭消费总量等经济环境领域关键指标。GDP使用历年GDP平减指数（以1990年为基期），剔除物价上涨和通货膨胀因素影响换算成可比价格。

2　结果与讨论

2.1脱钩状态分析

根据湖南省1995～2014年的经济、环境、能源统计数据，结合2.1小节的计算方法，对湖南省工业废水排放量、工业废气排放量、工业烟粉尘排放量、工业二氧化硫排放量、工业固体废物产生量、能源消费总量六项指标与经济发展水平的脱钩状态进行计算，计算结果见表2。

表2　1995～2014年湖南省污染物排放、资源能源消耗与经济发展脱钩指数

由表2～3的脱钩系数计算结果和脱钩状态判断可知：

（1）资源消耗方面，湖南省工业用水总量近年来呈现增加的趋势，但是随经济增长增加的速度逐渐变慢，近年来总体上呈现脱钩状态。湖南省煤炭消费总量近年来总体呈现增长趋势，尤其是“十五”期间，煤炭消费总量增速较快，五年时间消费量将近翻了一番，“十一五”以来增速放缓，“十二五”期间由于节能减排以及能源结构调整，出现了消费总量下降现象。煤炭消费与经济增长总体上脱钩状态不明显，“十五”期间表现为扩张负脱钩状态，“十二五”以来有脱钩趋势。

（2）工业废水排放量呈现较为明显的脱钩趋势，除2003年出现增长连接状态之外，近20年均为强脱钩或弱脱钩，平均脱钩系数为-0.35。工业废水中COD排放量也呈现较为明显的脱钩趋势，除1998年为扩张负脱钩之外，其余年份均呈现强脱钩或者弱脱钩趋势，近20年平均脱钩系数-0.20。

表3　1995～2014年湖南省污染物排放、资源能源消耗与经济发展脱钩状态

（3）工业废气排放量近年来总体呈增加趋势，与经济发展脱钩趋势不太明朗。1998、2000、2006、2012、2014年为强脱钩，1995～1997、2002、2008年为弱脱钩，1999、2004、2007、2009～2011年份为扩张负脱钩，2001、2003、2005、2013年为增长连接。

（4）工业二氧化硫总体呈现脱钩状态，但在1995、1998、2003等少数年份出现短暂扩张负脱钩，随后又表现出较为明显的脱钩，2006年以来工业二氧化硫排放量呈现较为明显的下降趋势。工业烟粉尘1999～2013年呈现较为明显的脱钩状态，但近2年排放量增加较快，2014年表现为扩张负脱钩。

（5）工业固体废物产生量与经济增长脱钩趋势不明显，1995～1996年呈现较为明显的强脱钩态势，1997、1998、2003、2004、2007、2011年均呈现扩张负脱钩状态。

综合来看，湖南省经济发展与环境压力脱钩趋势尚不明朗，工业废水、工业COD排放量近年呈现较为明显的脱钩状态，工业烟粉尘排放量、工业二氧化硫排放量近年来也表现出一定的脱钩趋势，但工业废气排放量、工业固体废物产生量、煤炭消费量与经济增长的脱钩趋势尚不明朗。

2.2环境库兹涅茨曲线分析

使用三次曲线模型对工业废水排放量、工业废气排放量、工业烟粉尘排放量、工业固体废物产生量、工业二氧化硫排放量、工业用水量、煤炭消费总量与人均GDP进行分析，相关回归参数见表4，拟合曲线见图1。

从拟合曲线线形，结合回归参数分析可知：

（1）工业用水量、煤炭消费总量、工业废气排放量、工业固废产生量EKC曲线线型较为相似，均呈现不明显的倒U型，且跨过拐点的时间不长或者即将跨过拐点，有反弹的可能性。这几项指标拐点的出现与我国经济社会发展进入新常态，国家全面推进供给侧结构型改革，产业结构逐步得到优化调整的时间节点相吻合。这几项指标仍需要通过采取进一步淘汰落后过剩产能，优化产业结构，优化调整能源消费结构，控制煤炭消费总量，节约利用水资源，提高工业用水重复利用比率等政策措施加以控制，防止其出现反弹。

表4　环境污染与经济发展回归分析指数

图1　环境库兹涅茨曲线分析

（2）工业废水排放量、工业COD、工业SO2排放量EKC曲线呈现明显的倒U型，其中工业废水排放量曲线顶点在统计时间（1995～2014年）之前，统计期内均呈现下降趋势，但近年来下降速度有所放缓。工业COD、工业SO2排放量拐点均在统计期内，COD拐点为2005年，SO2拐点为2006年，与主要污染物总量减排提升到国家战略，纳入五年规划约束性指标的时间一致，较工业用水量、煤炭消费总量、工业废气排放量、工业固废产生量指标拐点的时间提前。由此可见，排放量出现拐点是环境规制的直接结果，总量减排制度发挥了较为重要的作用。“十三五”期间，在建立起污染物排放总量与环境质量之间的有机联系，优化总量减排核算方法与考核机制，并与排污许可证等制度进行衔接的基础上，总量减排制度仍可以作为一项长期有效的环境管理制度推进。

（3）工业烟粉尘排放量EKC曲线呈现明显的N型，2005年之前总体上呈增加趋势，2005年达到顶点后开始下降，且下降速度较快，最低点2012年排放量为2005年排放量的1/ 4，但近年又呈现较为明显的增加趋势，值得重点关注。环统数据显示，湖南省工业烟粉尘排放行业主要集中在炼钢、水泥制造、火力发电、机制纸及纸板制造、铁合金冶炼、锑冶炼、铅锌冶炼、粘土砖瓦及建筑砌块制造等行业，近年来炼钢、水泥制造、火力发电、机制纸及纸板制造等传统行业工业烟粉尘排放量总体上呈增加趋势。烟粉尘排放量增加的主要原因是工业产业结构不优，同时“十一五”和“十二五”期间工业烟粉尘没有纳入总量控制，加上“十二五”中后期以来通过投资、基础设施建设等拉动经济发展，导致工业烟粉尘排放量近年来有所增加。

3　结论与建议

3.1结论

湖南省工业用水量、工业废水排放量、工业COD排放量、工业二氧化硫排放量四项指标与经济增长之间近年来均表现出较为明显的脱钩趋势；工业烟粉尘脱钩状态较为明显的分为三个阶段，1995～1998年之间表现为扩张负脱钩，1999～2013年呈现脱钩状态，2014年又表现为扩张负脱钩，且近3年排放总量明显回升；煤炭消费总量、工业废气排放量、工业固体废物产生量脱钩状态变化较大，没有明显的脱钩趋势。总体而言，湖南省环境污染与经济发展尚未表现出稳定的脱钩趋势，经济增长带来的环境压力在较长时间内仍然存在。

工业废水排放量EKC曲线呈现倒U型曲线右侧的变化趋势，即在1995年之前就出现了拐点，近年来随着经济增长，工业废水排放总量下降。煤炭消费总量、工业废气排放量、工业固体废物产生量、工业COD排放量、工业二氧化硫排放量五项指标EKC曲线为倒U型，且拐点在研究期内：工业COD排放量、工业二氧化硫排放量EKC曲线拐点为2006年前后，煤炭消费总量、工业固体废物产生量EKC曲线拐点在2010年前后。工业用水量EKC曲线呈现倒U型曲线左侧的变化趋势，即将跨过拐点。工业烟粉尘排放量EKC曲线呈现明显的N型，在出现一段时间的下降之后，又逐步上升。

工业COD排放量、工业二氧化硫排放量EKC曲线跨过拐点后，与经济增长表现出持续强脱钩状态。工业用水量指标EKC呈现倒U型曲线左侧的变化趋势，用水总量总体上升，但该项指标近年来都表现出较为明显的脱钩趋势，可以预计EKC曲线近期会出现拐点。

2006年是国家环境保护“十一五”规划的开篇之年，也正是从“十一五”开始，COD、二氧化硫等污染物总量减排作为约束性指标进行控制，各级政府、企业采取了一系列强有力措施推动总量减排，而未纳入总量减排的工业烟粉尘排放量等则未出现明显拐点。由此可见，环境规制是污染物排放总量与经济增长脱钩的主要因素，由科技进步、经济转型等带来的污染减排效益尚不明显，污染减排、环境质量改善的经济内生动力不足。

3.2建议

（1）污染物总量减排对环境保护工作意义重大，在建立起污染物排放总量与环境质量之间的有机联系，优化总量减排核算方法与考核机制，并与排污许可证等制度进行衔接的基础上，建议相关管理部门将总量减排制度作为一项长期有效的环境管理制度推进。

（2）“十一五”以来，污染物总量持续减排的主要因素是环境规制；“十三五”期间，在继续加强环境规制的同时，建议从加大科技研发投入，优化调整产业结构，控制资源能源消费强度与总量，大力发展循环经济等角度着手，结构性系统性地解决环境问题。

（3）城市环境空气质量近年来成为社会关注热点。空气污染成因复杂，和气象、扩散条件、污染物排放等多种因素相关，控制一次颗粒物的排放是改善大气环境质量的重要手段。工业烟粉尘排放量近年来有增加的趋势，建议“十三五”期间将工业烟粉尘纳入总量控制指标。

（4）工业用水量、煤炭消费总量、工业废气排放量、工业固废产生量EKC曲线均呈现不明显的倒U型，且跨过拐点的时间不长，有反弹的可能性。建议相关管理部门在“十三五”乃至更长时间对上述几项指标通过采取进一步淘汰落后过剩产能，优化产业结构和调整能源消费结构，控制煤炭消费总量，节水节能，提高工业用水重复利用比率等政策措施加以控制，防止其出现反弹。

［1］钟太洋，黄贤金，韩 立，王柏源.资源环境领域脱钩分析研究进展［J］.自然资源学报，2010，25（8）：1400～1412.

［2］杨 嵘，常烜钰.西部地区碳排放与经济增长关系的脱钩及驱动因素［J］.经济地理，2012，32（12）：34～39.

［3］吴 丹，王亚华.中国经济发展与水环境压力脱钩态势评价与展望［J］.长江流域资源与环境，2013，22（9）：1103～1109.

［4］张 蕾，陈 雯，陈 晓，薛俊菲.长江三角洲地区环境污染与经济增长的脱钩时空分析［J］.中国人口资源与环境，2011（S1）：275～279.

［5］刘 利.广东省环境库兹涅茨特征分析［J］.环境科学研究，2005，18（6）：7～11.

［6］李红莉，王 艳，葛 虎.山东省环境库兹涅茨曲线的检验与分析［J］.环境科学研究，2008，21（4）：210～214.

［7］杨 凯，叶 茂，徐启新.上海城市废弃物增长的环境库兹涅茨特征研究［J］.地理研究，2003，22（1）：60～66.

［8］李忠民，宋 凯，孙耀华.碳排放与经济增长脱钩指标的实证测度［J］.统计与决策，2011（14）：86～88.

［9］吴玉萍，董锁成，宋键峰.北京市经济增长与环境污染水平计量模型研究［J］.地理研究，2002（02）：239～246.

X22

A

2095-2066（2016）26-0016-04

湖南省环境保护厅湖南省环境保护“十三五”规划前期研究项目。

2016-8-13

田石强（1971-），男，高级工程师，本科，主要从事环境规划与环境政策研究工作。