基于灰色关联度模型的中国环境污染治理投入滞后性分析

何 利

(河南工程学院 会计学院，河南 郑州 451191)



基于灰色关联度模型的中国环境污染治理投入滞后性分析

何 利

(河南工程学院 会计学院，河南 郑州 451191)

经济发展带来的环境污染已经成为人类面临的重大生存问题，大气污染、水污染等还没有完全解决，气候变化、持久性污染、生态危机等变得越来越紧迫。加大环境治理，实施环境保护是实现人与自然和谐的根本，是人类可持续发展的必然要求。该文分析了环境经济之间的系统动力学关系、库兹涅茨曲线的理论与实践、发达国家环境经历与经验，对环境经济的反馈关系作出理论解析；运用灰色关联度分析模型，选取经济产出和环境污染治理投入指标来对环保工作的滞后性进行定量分析，研究结论表明：中国环保投入滞后期为6年，环境污染治理投入与经济发展的不同步是环境质量下降的重要原因。

经济；投入；环境；灰色关联度；滞后性

一、引言

自工业革命以来，人类发展进入一个新阶段，全球经济总量高速增长，资源环境问题日益凸现，一些国家资源环境问题的库兹涅兹曲线效应得到证实，一些发达国家加大的环境治理力度，环境问题有所好转，但气候变化、生态危机、持久性污染等问题在全球依然没有得到根本解决。发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题，目前在中国近20多年来集中出现，呈现结构型、复合型、压缩型的特点。环境问题已经引起中国的高度重视，盲目追求经济增长将会加剧环境污染，并最终阻碍中国的现代化进程。近年来，种种迹象表明，中国正处在一个环境与发展的战略转型期，中央政府已着手将环境保护和社会经济发展统筹考虑，环境议题开始进入国家议事的核心地位，经济社会政策开始务实关注环境诉求[1]。

二、环境经济系统分析

环境是人类社会生存与发展的空间条件和物资基础，经济是人类社会活动的主要形式，是研究人与自然关系的重要内容。

(一)环境经济系统动力学机制分析

本文所称的环境指自然环境，是指环绕于人类周围的自然界，它包括大气、水、土壤、生物等，是人类赖以生存和发展的外部基础。环境系统是一个复杂的，有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统，系统内外存在着物质和能量的变化和变换，在一定的时空尺度内，如系统的输入等于输出，就叫做环境平衡，否则会造成系统失衡。系统的组成和结构越复杂，它的稳定性越大，越容易平衡；反之，系统越简单，稳定性越小，越不容易平衡。经济系统一般可分为微观经济系统和宏观经济系统。微观经济系统指单个经济实体，如企业、公司、商店等。宏观经济系统是对国民经济总量分析，如社会总产值、国民收入、社会消费、投资结构、物价水平和工资水平等。

根据生态学原理，协同是生物与环境间互利的活动。一个开放的经济系统经过人为的内部协调与环境进行适度的物质、能量和信息交换，实现经济系统与环境相互协调、彼此促进、良性循环。具体而言，人们遵循自然规律与经济规律科学地组织经济活动，根据环境容量进行适度的经济活动，获得较高的经济效益，同时对环境保护投入日益增多的资金，使污染物的治理量不断增大，污染物的积累量小于环境容量，环境状况良好稳定，又获得较好的环境效益。环境状况的改善又促进社会经济发展，进而获得良好的社会效益，最终实现经济效益和环境效益的统一，使社会经济系统与环境系统协同进化，良性循环，达到可持续发展的目的[2]。

(二) 库兹涅茨曲线的研究分析

根据经济增长模型，当我们的经济发展所产生的环境压力在环境自净能力范围内，经济增长虽然带来环境污染物，但经济增长的环境约束并没有表现出来。在生产要素和科技进步的作用下，持续的经济增长带来的是环境压力的不断增大，污染排放率持续上升，直到超出环境的自净能力范围，环境问题日益凸现，加大环境治理投入，削减污染物、绿色经济成为发展的必然要求。在经济增长提供的环保投放不断加大，污染削减技术不断提高的条件下，则存在可持续平衡增长路径的可能。环境状态变化的拐点取决于治理污染的投入水平和环保科技进步水平增长与经济生产的环境影响之间的比较，环境库兹涅茨曲线(EKC)拐点的出现是环境治理投入水平和环保科技水平增长超过经济增长带来的环境污染的结果。普林斯顿的经济学家格鲁斯曼(Gene Grossman)和克鲁格(Alan Krueger)在对66个国家和不同地区的14种空气污染物和水污染物质12年的变动情况进行研究后发现，大多数污染物质的变动趋势与人均国民收入水平的变动趋势呈倒U型关系，即污染程度随人均收入增长先增加，后下降。据此，在1995年，他们提出了环境库兹涅茨(EKC)的假说。国内外学者对是否存在EKC曲线进行了实证研究，验证是否存在EKC曲线及其拐点预测，同时国内外学者也对存在的机理进行了分析，尚没有完全统一的结论[3]。

(三) 发达国家的环境经历与经验分析

50年代，日本经济发展没有注重环境污染和环境保护工作，环境危机事件先后出现，重金属污染导致的汞中毒(水俣病)事件、镉中毒(痛痛病)事件和大气污染导致氧化硫吸入事件，严重危害了公众健康，也对经济社会发展造成严重影响。这些事件引起公众对环境问题的广泛关注和对政府环境治理的巨大压力，政府不得不采取行动。治理环境污染成为政府的重要工作，政府通过一系列措施，环境质量得到极大改善。这一转型也成为日本社会、经济和产业政策的分水岭，20世纪60年代和70年代，日本在经济高速发展的同时，环境也显著改善。虽然日本仍面临严重的环境问题，但回顾历史，可以清楚地看到，日本在20世纪60年代的环境政策和实践中确实经历了一次经济发展战略转型。

50年代后，战争创伤要求加快工业生产，发展经济，这也是东德和西德的的主要目标。在1972年联合国召开首次人类环境大会之前，环保并不是德国公众的关注焦点。快速的工业经济增长带来的水污染、大气和噪声污染、酸雨等环境问题开始引起周边国家更多的注意。德国的公众和领导人开始认识到污染和低能效将给经济、社会和环境带来高昂成本。德国人开始加大环境治理投入，推行一系列环境法律法规，公众环境意识得到加强，在一系列环境保护措施实施下，德国环境状况明显改善，德国也成为了保护环境与发展经济相互协调，实现经济社会可持续发展的成功案例，德国的发展理念实现了其经济的可持续发展[1]。

还有美国、英国、法国等国家，都先后经历过比较严重的环境污染，在推行一系列严格的环境法律制度及加大对环境保护的投入后环境质量得到改善。近年来，中国环境危机事件不断发生，气候变化的国际谈判、节能减排的约束性指标完成，这些要求我们必须把环境保护作为一项基本战略来实施；实现可持续发展这一目标，需要我们做好节能减排工作，需要积极的行政决策机制和政策响应机制的有机结合；一个有效的环境治理体系，需要公众的推动，经济增长的战略转型也需要政策驱动机制；政府是宏观经济体制的设计者、主导者，经济社会发展不是简单的GDP，实现可持续发展来提高人类福利才是目标[4]。发达国家“先污染，后治理”的经历也让其付出了巨大的经济代价和公众健康代价，对中国而言，实现环境质量的明显改善任重而道远。

三、滞后性分析的灰色关联度模型

灰色关联分析是灰色系统理论的基础，是对系统变化发展态势的定量描述和比较的方法，关联系数和滞后性分析是描述演化关系与联系的指标。本研究通过定量比较和描述系统要素的时间序列演化特征，找到要素变化的相似性和要素之间的相关性，用要素变化的时间、数量、方向、次序等量化数据和联系来衡量关联度和滞后性。如果比较序列的时间演化曲线具有相似性，再进一步分析其关联度，时间演化曲线相似程度较高，说明序列之间关联度较大；反之，序列之间关联度较小。关联度就是衡量各层次系统或因素之间变化的关联性大小的尺度[5]。

灰色关联度模型：

设X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))为系统特征序列；Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n))为系统行为序列，i=1,2,…,m；两者长度相同。

|Si|-|S0|=

对于关联度序列而言，即使关联程度较高，序列演化并不一定代表是同步的。由于系统作用关系的先后和其他因素的影响，以及复杂性噪声的干扰，序列之间的演化时间可能存在差异，这种序列之间演化的时间差异，我们称之为时滞，如图1所示。根据时滞现象的定义和图示，时滞是用来描述不同系统要素序列曲线的差异性，来对差异性进行定量的衡量和反映。灰色绝对关联度模型较好地体现系统要素序列的几何相似程度(关系度)和时滞，是描述系统要素演化序列之间关系的一个重要数量指标。因此，本文选用灰色绝对关联度作为测算我国环境治理投入滞后经济发展的研究工具[6]。

图1 灰色关联度分析示意图

四、实证分析

根据前边的研究，环境保护应该与经济发展工作同步进行，经济增长的实现不能以环境质量的下降为前提，经济发展的成果应该与环境保护和环境治理工作同步，从而实现环境经济协调发展。本文用灰色关联度分析模型来分析经济发展和环境保护工作是否同步展开，环境保护工作如果滞后于经济增长，那么定量的滞后时间是多少？根据中国统计年鉴的统计数据，本文以经济增长百分比作为基准序列和企事业单位环境污染治理投资百分比变动作为行为序列来研究环境保护的事后性问题。其步骤如下：

(1)选取1985到2014年的经济总量数据和企事业单位环境污染治理投资数据(2012年后污染治理投资统计口径发生变化，本数据是经调整后的可比数据)，以1986-1995年间的经济增长百分比作为基准特征序列，以同样序列长度的企事业单位环境污染治理投资增长百分比作为行为序列。

(2)基准特征序列保持固定不动，行为序列在时间轴上每次以1年为单位向右移动，移动时间步长记为T，分别计算相对应的灰色绝对关联度并进行比较。关联度最大的数值对应的时间T即为对应的滞后时间，说明当行为序列向右移动T时间时，行为序列与基准特征序列相似程度最为接近，或者说行为序列与特征序列的关系最为密切。

表1 我国GDP增长与企事业单位环境污染治理投资变动情况

年份GDP(亿元)GDP增长率(%)环境污染治理投资(亿元)环境污染治理投资增长百分比(%)198590160-222-198610275214028829719871205861743602501988150428247424178198916992313043526

续表

年份GDP(亿元)GDP增长率(%)环境污染治理投资(亿元)环境污染治理投资增长百分比(%)199018667899455461991217815167597312199226923523664784199335333931269270199448197936483320419956079372619871851996711766171956-3119977897301101164218199884402369122048199989677162152725220009921461062394568200110965521051745-271200212033279718848020031358228129221817720041598783177308138920051849374157458248720062163144170483956200726801942395524142200831675171825426-1820093456292914426-184201040890301833970-10320114841235184444411920125341230103500512620135880188101849769820146361387829977174

资料来源：中国统计年鉴1985-2015

(3)为了测算我国环境发展相对于经济发展变动的滞后时间，根据表1所示，采用灰色关联分析法，以1986-1995这十年GDP增长率作为基准特征序列，或称之为基准序列，以1986-1995年同期企事业单位环境污染治理投资增长率作为行为序列，数据序列长度为10，计算其绝对关联度。

(4)基准特征序列保持不动，将行为序列在时间轴上向右移动1年，即移动时间步长T为1，计算1987-1996年企事业单位环境污染治理投资增长率序列与1986-1995年GDP增长率序列的灰色绝对关联度。同理，依次计算移动时间T从0-15时环境污染治理投资增长率与GDP增长率之间的灰色绝对关联度。

(5)根据灰色优势分析方法，对T从0-15期间所有灰色绝对关联度进行比较，最大的数值对应的时间T即为环境发展相应的滞后时间，说明此时系统行为序列与系统特征序列相似程度最大。表2显示了不同移动时间T时，环境污染治理投资增长率与GDP增长率的灰色绝对关联度计算结果。

表2 灰色绝对关联度计算结果

步长0123456关联度0501291050146205021140876395090632505012420996294步长78910111213关联度0961824050196705024720670933050324907398650502088步长141516关联度050054905996010744996

五、 研究结论与建议

由表2可以看出，当T=0时，即特征序列和行为序列均为1986-1995年同期时，二者的灰色绝对关联度为0.501291，接下来的两年其灰色绝对关联度都只有很微小的变化，分别为0.501462和0.502114，仅有很小幅度的上升，到第三年，两者之间的关联开始大幅上升，一跃达到0.876395，接下来继续提高，第五年两者间关联忽然大幅下降，但到第六年，即当T=6时，绝对关联度达到最高值0.996294。说明环境发展的投入对经济的影响在此年达到最大。随后，二者的绝对关联度逐步下降，但总体程度比前期要高。因此，当T=6时，即环境污染治理投资向右平移6年时，以1992-2001年环境污染治理投资行为序列与1986-1995年经济发展情况基准序列关系最优，此时，两序列曲线相似程度最为接近，或者说关系最为密切。

根据以上的理论和实证分析，我们可得出两个结论：一是环境经济系统分析理论和实践表明环境经济的相互作用关系，即经济发展带来环境污染，环境污染压力要求增加环境污染治理投入，“先污染，后治理”已经是当前我国环境经济问题的突出现象；二是根据灰色定量关联度分析，我国企事业单位的环境治理投资滞后于经济发展，滞后时间为6年，“先污染，后治理”“边污染，边治理”，环境保护工作滞后于经济增长是造成我国环境污染的重要原因。

[1]中国环境与发展国际合作委员会专题政策研究课题组.中国环境与发展的战略转型[N].中国环境报,2008-01-04.

[2]陶建格.区域和谐REE要素系统模型与管理机制研究[D].西安：西北工业大学,2010.

[3]李玉文,徐中民,王勇,等.环境库兹涅茨曲线研究进展[J].中国人口·资源与环境，2005 (15):7-14.

[4]任勇.环境与经济关系的演进[J].环境保护，2007(21):9-11.

[5]杨静梅,董丽霞,王蕾，等.河北省钢铁产业与物流产业的灰色关联度研究[J].中国物流与采购,2011(23):18-23.

[6]王庆丰,党耀国.基于Moore值的中国就业结构滞后时间测算[J].管理评论，2005 (7):4-9.

(责任编辑：覃华巧)

Asynchronous Analysis of Environmental Pollution Control Investment in China Based on Gray Correlation Degree Model

He Li

(School of Accounting, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 451191, China)

Environmental pollution caused by economic development has become a major survival problem faced by humans. Air pollution and water pollution haven’t been fully resolved. Besides, climate changing, persistent pollution and ecological crisis have become increasingly urgent problems to us. Strengthening environmental control and taking measures to protect the environment are vital for people to achieve harmony between mankind and nature and are inevitable requirements for sustainable development of human beings. The paper analyzes the system dynamics relationship between environment and economy, Kuznets Curve theory and practice and environmental experiences of developed countries, making theoretical analysis of the feedback of environmental economy. By applying the gray correlation analysis model and selecting the indexes of economic output and financial input in environmental control, it makes a quantitative analysis of hysteresis of environmental protection. The result shows that China’s lag phase of environmental protection is six years and the fact that investment in controlling environmental pollution and economic development are asynchronous is the main reason for the decline of the environment quality.

Economy; Input; Environment; Gray correlation degree; Nature of being asynchronous

2016-06-22

国家自然科学基金项目(71173248)；河南省教育厅项目(2016-gh-160)

F205

A

1673-8535(2016)04-0006-06

何利(1975-),女,河南郑州人，河南工程学院讲师，中科院地理科学与资源研究所地理学在站博士后，研究方向:资源环境核算、经济地理。