基于DEA-Tobit的辽宁省水污染防治效率与影响因素研究

张 弛

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110000)

人口、资源和环境是我国社会发展中亟待解决的主要问题。由于水资源的基础性和紧缺性，越来越多的学者开始关注水资源管理和水污染防治问题[1]。辽宁省位于我国东北老工业基地的核心区域，伴随着工农业的发展，水体污染情况也日趋严重。虽然近年来辽宁省出台了一系列水资源保护和水污染防治的政策法规，水污染防治工作取得了积极成效，但仍没有彻底扭转水污染严重的不利形势。基于此，本文针对辽宁省水污染治理效率展开研究，为当地政府开展水污染治理工作提供理论依据。

1 研究方法

1.1 数据包络分析法

水污染治理效率评价涉及到投入和产出领域的多个维度的指标，且单位不一致，因此需要一个多指标计量的研究方法，数据包络分析法十分适合。数据包络分析法(DEA)于1978年由著名的运筹学家Charnes、Cooper和Rhodes首次提出，包括BCC和CCR两个基础模型[2]。本次研究结合水污染治理效率评价的特征要求，采用胡晓波于2013年提出基于报酬可变的DEA模型[3]：

(1)

式中，φ—目标表达式；λ—权系数向量；x—目标决策单元的投入观测矩阵；y—目标决策单元的产出观测矩阵；xi—他决策单元的投入观测矩阵；yi—其他决策单元的产出观测矩阵；N′—单元行向量。

数据包络DEA方法要求输入的数值均为整数，与传统的回归分析法相比，对生产函数的衡量更为有效，不必确定投入和产出之间的函数关系，更具有客观性。

1.2 Tobit回归模型

鉴于数据包络DEA计算获得的效率值均在0和1之间，而水污染治理效率分析中的被解释变量不具有连续性，不能采用最小二乘法进行回归分析。因此，本研究中采用Tobit回归模型进行处理[4]，其具体公式如下：

(2)

(3)

2 辽宁省水污染治理效率计算

2.1 数据来源

目前，针对区域水污染治理效率的研究较多，不同的学者针对不同的研究对象和目的，构建起不同的评价指标体系[5]。本次研究结合该领域的主要研究成果，投入指标主要从区域水污染治理的资金投入、人员数量以及设备投入三个方面选取；产能指标主要考虑区域水污染治理过程中的污水处理量和水资源节约量两个方面。计算数据从《辽宁统计年鉴》和《中国城市建设统计年鉴》中获取各市区的面板数据。

2.2 辽宁省各市水污染治理效率评价

按照上述方法和数据，利用DEAP2.1软件对辽宁省各市2013—2017年的水污染治理效率进行计算，结果见表1。

表1 辽宁省各市2013—2017年水污染治理效率计算结果

3 辽宁省水污染治理效率的影响因素分析

3.1 指标和数据的选取

关于环境治理效率的影响因素，国内学者进行了大量行之有效的研究工作。以环境治理效率为关键词进行知网搜索，获得相关的研究文献54篇。结合本文研究的主要目的，对上述文献进行梳理和选择，最终获得高质量文献17篇。对这些文献资料的观点进行进一步分析，获得影响环境治理效率的因素，综合学者的研究成果和辽宁省水污染治理的具体情况，本文主要考虑的水污染治理效率的主要影响因素为经济水平、产业结构、人口密度、城市化水平及对外开放程度[6- 8]。其中，各个影响因素的具体指标选取见表2。

表2 辽宁省水污染治理效率影响因素指标体系

辽宁省14个市水污染治理效率与各个影响因素之间的关系可以用如下公式表示：

te=β0+β1Z1+β2Z2+β3Z3+β4Z4+β5Z5+μ

(4)

式中，te—水污染治理综合技术效率；βi—系数；μ—随机误差项。

本次研究中，解释变量的取值选取《安徽省统计年鉴》中的数据。

3.2 影响因素的实证分析

在实证分析过程中，首先对解释变量和被解释变量进行单位根检验，结果显示两者均不存在单位根，说明两者均属于平稳时间序列。利用Eviews软件对辽宁省各市的面板数据进行Tobit回归分析，结果见表3。

表3 Tobit回归分析结果

由计算结果可知，经济发展水平对当地的水污染治理效率具有显著的正向作用。这从侧面说明，随着经济社会的发展和进步，以及生态环境恶化的负面影响不断显现，人们对环境保护的愈加关注和重视，这也促进全社会对环境质量的不懈追求，这必然会促进当地水污染治理效率的提升。同时，回归结果显示，人均生产总值的系数为2.27E- 06，虽然在1%水平上比较显著，但是鉴于系数值较小，因而对当地的水污染治理效率的影响程度也极为有限。

产业结构对当地的水污染治理效率具有显著的负向作用。这一结果说明，对某一区域而言，工业产值所占的比重越大，所产生的各种污染物的数量也就越大，这势必会对当地的水体环境造成比较明显的危害，水体污染也比较严重，进而影响到当地水污染治理效率的提高。从表3中的回归结果看，工业总产值占当地地区生产总值的比重系数为-0.006078，在1%水平上比较显著，说明工业产值所占比重越大，当地水污染治理效率也明显降低。

人口密度对当地水污染治理效率具有显著的正向作用。人口密度的增加会促进当地教育发展和人们综合素质的提高，而人口密度增加会增加当地的环境压力，两者共同作用，有助于提高当地人们的环保意识。同时，回归分析结果显示，人口密度增加对水污染治理效率的正向作用较大，明显强于造成的水环境污染负担。此外，人口密度的回归系数为2.60E- 05，虽然在1%水平上比较显著，但是鉴于系数值较小，因而对当地的水污染治理效率的影响程度也极为有限。

回归结果显示，城市化水平对当地的水污染治理效率具有显著的正向作用。究其原因，城市化进程的不断加快，可以产生明显的人口聚集效应，可以使社会生产和生活中产生的污水得到集中处理，进而大幅提高污水的处理效率，对于促进当地的水污染治理效率的提高具有明显的积极作用。另一方面，城市化进程的加快可以促进当地经济发展和政府财政收入水平的提高，对于增加水污染治理领域的技术和资金供给是极为有利的，这些都会对当地水污染治理效率起到积极作用。从模型回归分析结果看，城镇化率的系数为0.003026，在1%水平上比较显著，说明城镇化率越高，当地的水污染治理效率也会提高。

回归结果还显示，对外开放程度对当地的水污染治理效率具有显著的负向作用，对外开放程度越深，环境污染也就约严重，进而给当地的水污染治理效率的提高造成显著的负面影响。从模型回归分析结果看，外贸依存度的系数为-0.001832，在1%水平上比较显著，说明对外开放程度越高，当地的水污染治理效率就会明显降低。

4 结论

改革开放初期的粗放式经济发展模式虽然带来了长达三十年的经济高速增长，但是也给我们的生态环境造成了严重破坏，特别是日趋严重的水污染问题对都当地人们的生产生活问题造成了严重影响。本文以辽宁省为例，对水污染治理效率和影响因素进行了研究，结果显示经济发展水平、人口密度以及城市化水平对当地的水污染治理效率存在显著的正向影响，而产业结构与对外开放程度对则呈现出负向影响。其中，产业结构、城市化水平以及对外开放程度属于影响程度较大的因素。