中国沿海地区海洋污染物减排成本及环境效率幻觉研究

赵良仕，冷明祥

(辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁 大连 116029)

21世纪是海洋的世纪，海洋已经成为世界各国提升综合国力和争夺长远战略优势的新空间[1].2018年中国海洋生产总值为83 415亿元，约占国内生产总值的9.3%，较上年增长6.7%，高于同期6.6%的GDP的增速，海洋经济已成为中国经济发展新引擎.但不容忽视的是，中国海洋经济发展过程中“高排放、高污染”的特征十分显著，由此所导致的海洋资源枯竭、海洋环境污染、海洋生态系统退化等问题日益凸显，直接影响了海洋经济的可持续发展[2].在此背景下，《全国海洋经济发展“十三五”规划》中明确提出推进海洋生态文明建设，科学统筹海洋开发与保护，推动海洋经济由速度规模型向质量效益型转变，以实现海洋经济健康持续发展.基于此，科学准确的测算海洋环境效率，探究海洋经济发展与环境污染之间的变化状况，是提升海洋经济可持续发展能力与实现人海和谐共生的关键.

现有研究多采用数据包络分析(DEA)与随机前沿面分析法(SFA)对海洋环境效率进行测算，赵林等[3]采用考虑非期望产出的SBM模型测算了2001—2012年中国沿海11省市的海洋经济效率,并分析其时空演变特征；胡求光等[4]将生态效率引入到海洋生态系统研究中，采用DEA方法测算了2010—2014年中国沿海11省市的海洋生态效率；赵昕等[5]基于考虑非期望产出的SBM-DEA模型对2003—2013年间中国沿海11省市的海洋绿色经济效率进行测算，并借助空间面板计量模型从空间效应角度探究了海洋绿色经济效率的主要影响因素；盖美等[6]运用SFA方法测算了中国沿海11省市的绿色海洋经济效率，并对其时空演变与影响因素进行了探讨；王嵩等[7]建立了中国沿海地区压力-状态-影响-响应(PSIR)模型，通过海洋生态与海洋经济的共生演化Logistic模型中的基本指数，测算各省市海洋生态与海洋经济的共生系数；吴淑娟等[8]建立了海洋经济绿色效率的评价指标体系，给出了“海洋经济绿色效率”定义，使用DEA模型测算了海洋经济绿色效率，并采用因子分析法研究其影响因素.

上述海洋环境效率的研究仅以污染物的排放量作为非期望产出，但由于各省市经济发展水平与污染物排放量存在差异，导致污染物对不同省市的影响也存在差异，因此，将污染物的减排成本纳入海洋环境效率的测算中是有必要的；且近年来中国海洋环境效率虽稳步上升，但海洋生态环境恶化的趋势却没有得到逆转，由此可见，海洋环境效率并不能很全面的描述海洋经济发展与海洋生态环境之间的变化状况.目前关于污染物排放影子价格与减排成本的研究主要集中在碳减排方面，陈立芸等[9]利用非参数方向距离函数测算模型，采用相关经济产出和污染排放指标估算了中国28个省级行政区的边际碳减排成本；María等[10-11]、Peng等[12]利用参数二次型方向距离的方法分别估算了饮用水处理厂、区域火电行业、污水处理厂的CO2影子价格；王奇等[13]采用比例分配法和熵值赋权法，探讨了中国各地区在碳排放驱动因素、减排能力、减排成本等方面的差异，研究了中国2020年碳排放控制目标分配问题.此外，在环境效率测算方面，王连芬等[14]为弥补环境效率衡量经济社会发展质量过度依赖经济增速的缺陷，在现有环境效率研究的基础上，把污染排放的影子价格作为环境成本的计价单位，定义了环境效率幻觉指数，并测算了中国31个省区市的环境效率和环境效率幻觉.

基于上述研究，为更准确地探究海洋经济发展与海洋生态环境之间的变化关系，引入海洋污染物排放的影子价格作为减排成本的计价单位，定义了海洋环境效率幻觉(Marine Eco-efficiency Illusion)的概念，测算了中国沿海11省市的海洋环境效率幻觉，以此来分析中国海洋环境效率增加的同时海洋环境质量却在下降的实际情况，为制定海洋经济发展与环境保护政策提供依据，从而提升海洋经济可持续发展的能力.

1 研究方法与数据来源

1.1 污染排放成本和环境效率幻觉模型

随着海洋环境的恶化与污染物处理成本的增加，对海洋环境效率测算需要考虑到海洋污染物排放的影子价格.本文采用Färe等[15]提出的基于方向性距离函数的影子价格估计方法和二次型函数[16]，对中国沿海省市废水入海量和海洋固体废物排放量的影子价格进行测算，如式(1)所示：

Färe等[15]指出污染物的排放量乘以污染物排放的影子价格表示由非期望产出带来的负收益，即污染物的减排成本，如式(2)所示：

(2)

其中，CPC指海洋污染物的减排成本，qi为第i种海洋污染物排放的影子价格，bi为第i种海洋污染物排放总量.海洋污染物排放的影子价格表示减排一个单位海洋污染物要损失多少单位的海洋生产总值，而海洋污染物减排成本表示污染物的排放对海洋生产总值造成的总损失.

目前，有关海洋环境效率的研究多集中于对每个时期投入产出效率的静态测算，而忽视了对海洋经济产出与污染物减排成本动态变化的考虑.在实际生产过程中，海洋经济产出在增长的同时，海洋污染物的减排成本也在增加，由于忽略了二者增速差距的分析，致使对海洋经济发展与海洋环境质量变化状况的认识出现偏差.借鉴王连芬等[14]提出的环境效率幻觉定义，提出海洋环境效率幻觉的概念，将海洋环境效率幻觉定义为海洋污染物减排成本增长率与海洋经济产出增长率之比，如式(3)所示：

(3)

当海洋环境效率幻觉大于1时，即海洋污染排放成本增长率高于海洋经济产出增长率，为高海洋环境效率幻觉；当海洋环境效率幻觉大于0且小于1时，为低海洋环境效率幻觉；当海洋环境效率幻觉小于0时，为无海洋环境效率幻觉，即该省市海洋污染排放成本呈负增长，不存在海洋环境效率幻觉.

1.2 指标选取与数据来源

以2001—2015年中国11个沿海省市为研究对象，以海洋生产资源作为投入要素，海洋经济生产总值(GOP)为期望产出，海洋污染物排放作为非期望产出，相关数据均来自历年《中国海洋统计年鉴》《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》，具体指标解释如下:

(1)海洋资本：采用海洋产业年均资本存量指标来表示.由于目前国内未有海洋资本存量方面的统计数据，参考何广顺等[17]关于海洋资本投入的计算公式：海洋资本投资=(沿海省市GOP/沿海省市GDP)×沿海省市固定资产投资.

(2)海洋劳动力：以沿海省市海洋产业的从业人数表示.

(3)海洋资源：考虑到目前中国海洋经济发展的主导产业为海洋渔业、海洋旅游业、海洋交通运输业，结合数据的可得性，选取三大主导产业中的海水养殖面积、盐田总面积、油田生产井、码头长度、沿海省市旅行社数为变量，采用熵权法将其综合值作为一个海洋资源投入指标.

(4)海洋经济生产总值：以沿海省市各年海洋产业的生产总值(GOP)来表示.

(5)海洋污染物：目前对经济发展过程中污染物排放的研究，一般采用碳排放量作为非期望产出指标，但海洋经济的发展十分依赖于海洋这一自然资源，而废水和固体废弃物对海洋资源的影响很大，因此，选取沿海省市的海洋废水排放量和海洋固体废物排放量两个指标作为非期望产出.

2 结果与分析

2.1 海洋污染物影子价格分析

根据经济生产理论，海洋污染物排放的影子价格表示减少排放一个单位的污染物会造成多少单位经济产出的损失，采用Matlab软件测算了中国沿海11省市污染物排放的影子价格，如表1.

2001—2015年间，中国海洋污染物排放的影子价格具有明显的阶段性特征.2001年海洋污染物排放的影子价格均处于较高水平，但从2002起，海洋污染物排放的影子价格开始呈现下降趋势，到2006年，海洋污染物排放的影子价格到达最低点，2007—2015年，海洋污染物排放的影子价格开始缓慢上升，并最终维持在一个较为稳定的水平.主要原因为，2001—2006年正处于“十五”期间，国家开始大力开发海洋资源，发展海洋经济，在这一过程中片面地强调经济发展的速度和规模，而忽视了污染物的排放问题，造成了污染物的大量排放，海洋污染物排放的影子价格呈现下降趋势.根据袁鹏等[18]的研究，影子价格与污染排放规模大致呈现负相关关系，即当污染排放规模越大时，影子价格越低.从2007年开始，国家实行节能减排政策，注重经济发展的质量和效益，海洋污染物肆意排放的情况得到了一定程度的缓解.随着海洋污染物排放规模下降,进一步减排的难度加强，需要付出的成本也越大，所以海洋污染物排放的影子价格开始上升并最终趋于一个较为稳定的水平.

表1 2001—2015年中国沿海地区废水排放和固体废物排放的影子价格

注：限于版面，仅列出了部分年份海洋污染物排放的影子价格；32.67/19.28*表示“沿海地区废水排放影子价格/沿海地区固体废物排放量影子价格”

图1 2001—2015年中国沿海地区海洋污染物的平均影子价格Fig.1 The average shadow prices of marine pollution emissions in China’s coastal areas from 2001 to 2015

为探究海洋废水排放和海洋固体废物排放影子价格的差异，将沿海11省市两种污染物排放的平均影子价格以雷达图展示，如图1.2001—2015年间，中国沿海省市的海洋废水排放和海洋固体废物排放的平均影子价格分别为19.82万元/t与13.51万元/t，这意味着每减排1 t废水就要损失约19.82万元的GOP，而每减排1 t固体废物则要损失约13.51万元的GOP.此外，从污染排放影子价格的空间分布上看，不同省市之间存在较大差异，大致呈现“南北高、中间低”的分布态势，其中，上海海洋废水排放和海洋固体废物排放的影子价格均最低，分别为7.37万元/t和5.49万元/t，天津海洋废水排放的影子价格最高，为31.27万元/t，海南海洋固体废弃物排放的影子价格最高，为19.25万元/t，差距悬殊.

2.2 海洋污染物减排成本分析

利用海洋污染物排放的影子价格和排放总量计算了中国沿海11省市2001—2015年污染物的减排成本，如表2.2001—2015年间，中国海洋污染物减排成本大致经历了一个先上升后下降，最后保持平稳状态的过程.从空间分布上看，海洋污染物的平均排放成本呈现“南北高，中间低”的态势，中国北部的河北与辽宁，南部的广东和广西，其海洋污染物的平均减排成本处于高值区，表明这类省市在污染物的减排过程中要付出更多的代价，进一步减排的难度较大；中部的上海和江苏污染物的平均减排成本处于较低水平，意味着在海洋污染物的减排工作中所付出的经济代价较小，具有进一步的减排空间.主要原因是由于北方环渤海地区的省市一直是中国的重工业基地，在资源枯竭与环境恶化问题压力的倒逼下，积极进行产业结构优化升级，加强海洋污染物的减排和环境整治工作，使得污染物的减排成本处于较高水平；广西和海南的产业结构以第一产业和第三产业为主导，第二产业所占比重较小，进一步减排的空间不大，因此海洋污染物的减排成本也处于较高水平；而中部的浙江和福建经济活动强度大，第二产业占比高，海洋污染物排放量大，故此海洋污染物的减排成本处于较低水平.

表2 2001—2015年中国沿海地区海洋污染排放成本

注：限于版面，仅列出了部分年份海洋污染物减排成的测算结果

2.3 海洋环境效率幻觉分析

由海洋环境效率幻觉定义可知，当海洋污染排放成本增长率高于海洋经济产出增长率时，存在海洋环境效率幻觉；当环境成本为负增长时，将不存在海洋环境效率幻觉.在已测算出污染物减排成本的基础上，运用MATLAB软件测算中国沿海11省市2001—2015年的海洋环境效率幻觉.

为分析海洋环境效率幻觉的时空特征，基于中国沿海各省市海洋环境效率幻觉得分，将其划分为3类：高、低及无海洋环境效率幻觉区，如表3.整体来看，考察期内中国沿海省市出现海洋环境效率幻觉的数量呈现下降趋势.2002年，中国沿海11省市中有8个省市存在海洋环境效率幻觉，到2015年，这一数值下降至6个，表明在注重海洋经济发展质量政策的指导下，中国的海洋环境问题得到了一定的缓和，但仍有超过总数的一半的省市存在着海洋环境效率幻觉，表明在中国海洋经济的发展过程中仍存在着很严重的海洋污染排放成本增长率高于海洋经济产出增长率的环境效率幻觉现象，我国海洋环境仍在恶化.反观现有关于中国海洋环境效率的测算，其结果多数表明中国的海洋环境效率呈现上升趋势[3]，仅从海洋环境效率的角度不能全面评价海洋资源利用和经济发展质量，而通过测算海洋污染物的减排成本与海洋环境效率幻觉能够更客观的分析海洋经济增长与海洋污染物排放之间的变化状况.从空间上对海洋环境效率幻觉分析可知，无海洋环境效率幻觉的省市呈现出由北向南转移的趋势，中国的北部沿海省市由无海洋环境效率幻觉转变为存在海洋环境效率幻觉，而南方沿海地区恰恰相反，表明南方地区越来越重视海洋环境的保护，海洋环境质量有所改善.此外，海洋环境效率幻觉出现年份较多的省市主要有辽宁与海南等省市，辽宁在14 a间有8 a存在海洋环境效率幻觉，而海南则在14 a间有10 a都存在海洋环境效率幻觉，表明这类省市海洋环境持续恶化的状况更为严重.

表3 中国沿海地区部分年份海洋环境效率幻觉

3 结论与讨论

3.1 结论

在海洋资源约束趋紧、海洋环境污染问题严重与海洋可持续发展能力持续削弱的背景下，需更科学分析中国海洋经济发展与污染物排放之间的变化状况.基于二次型方向性距离函数和收益函数的对偶关系，测算了2001—2015年中国沿海11省市海洋废水排放和海洋固体废物排放的影子价格、减排成本与海洋环境效率幻觉，得到以下结论：

(1)在2001—2015年间，中国沿海省市海洋污染物的影子价格呈现先下降，后上升，最终保持稳定的趋势；海洋污染物的影子价格在不同省市之间的差异较大，呈现出“南北高、中间低”的态势；海洋废水排放和海洋固体废物的排放具有不同的影子价格，每减排1 t废水平均损失19.82万元，每减排1 t固体废物平均损失13.51万元，该估算结果可以为沿海省市制定海洋污染物排放交易价格提供参考.

(2)在2001—2015年间，中国沿海省市海洋污染物的减排成本呈现先上升后下降，最后保持平稳状态的过程；从空间分布上看，海洋污染物的平均减排成本呈现出“南北高，中间低”的分布格局.

(3)中国沿海省市出现海洋环境效率幻觉的数量由2002年的8个下降至2015年的6个，表明中国海洋环境质量恶化的状况有所缓和；从空间上看，无海洋环境效率幻觉的省市呈现出由北向南转移的趋势，中国的北部沿海省市由无海洋环境效率幻觉转变为存在海洋环境效率幻觉，而南方沿海地区恰恰相反.

3.2 讨论

(1)在海洋污染物排放量居高不下，海洋环境持续恶化的背景下，必须在发展海洋经济的同时，提高环境技术效率，控制海洋污染排放；中国海洋污染物排放交易机制中尚缺乏污染物排放价格的制定，因此，为实现海洋生态环境质量的提升，应结合海洋污染排放的影子价格为海洋污染物的排放制定一定的市场价格

(2)本文在海洋污染物排放方面受统计数据限制，只考虑了直接排入海洋的废水和固体废物排放，但在实际生产过程中还存在其他污染物，如石油及其产品、重金属、农药和生活污水等，这些因素将导致海洋污染物排放的影子价格的估算有所偏差.