中國大氣污染問題與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系分析

1、資料來源:曲格平,李金昌:中國人口與環(huán)境,第3639頁;中國環(huán)境年鑒,1993、1995年中國大氣污染問題與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系分析摘要：環(huán)境是影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，而一國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和實(shí)力，也從客觀上影響環(huán)境的改善。本文介紹了我國經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的狀況及特點(diǎn)，以大氣污染為例，分析我國大氣污染的庫茲涅茨曲線的特性，發(fā)現(xiàn)我國的大氣污染問題具有自身獨(dú)特的特征，并用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析方法來分析和驗(yàn)證這種關(guān)系，從數(shù)量上具體描繪出兩者互為影響的關(guān)系。關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)發(fā)展；大氣污染；空間狀態(tài)模型一、我國現(xiàn)今環(huán)境問題的特點(diǎn)當(dāng)代中國社會(huì)正處于從傳統(tǒng)向現(xiàn)代加速轉(zhuǎn)型的歷史時(shí)期。在社會(huì)發(fā)展的這一特定階段，作為社會(huì)問題之一的環(huán)境問題

2、，也具有鮮明的社會(huì)特征。首先，最為顯著的是隨著社會(huì)轉(zhuǎn)型的加速進(jìn)行，環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。根據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法第11條的規(guī)定，國家環(huán)保局從1990年起，每年6月5日前后發(fā)布上一年的環(huán)境情況公報(bào)。1995年和1996年連續(xù)兩年的中國環(huán)境狀況公報(bào)都指出：總體上講，我國“以城市為中心的環(huán)境污染仍在發(fā)展，并向農(nóng)村蔓延；生態(tài)破壞的范圍仍在擴(kuò)大?！?997年的中國環(huán)境狀況公報(bào)繼續(xù)指出：“部分地區(qū)環(huán)境質(zhì)量有所改善”，“部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化”。從數(shù)量的角度看，我國環(huán)境也呈惡化趨勢(shì)，從下表可以看出這種趨勢(shì)。表1若干年份工業(yè)“三廢”排放、產(chǎn)生情況年份廢水（億噸）廢氣（億立方米）固體廢物（萬噸）1982230

3、544113836919842546696938369198626069679424351988268829896036419902498542256132199236710546261884199436511363061704并且近幾年來，我國耕地呈連續(xù)減少的趨勢(shì)。盡管耕地的遞減量呈減少趨勢(shì)，但是總的來說我國耕地的絕對(duì)數(shù)量在持續(xù)下降。同時(shí)，我國的森林覆蓋率為13.92%，僅占世界森林面積的3%4%。更重要的是，由于長期的開發(fā)和破壞，原始森林面積大大減少，森林結(jié)構(gòu)不合理。因此，隨著社會(huì)轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)，我國環(huán)境狀況，無論是環(huán)境污染還是生態(tài)破壞，都有繼續(xù)惡化的趨勢(shì)，而且這種趨勢(shì)還將持續(xù)相當(dāng)長一段時(shí)

4、間。其次，環(huán)境問題越來越表現(xiàn)為人與人之間的矛盾。當(dāng)今環(huán)境問題不僅反映了人與自然關(guān)系的失調(diào)，而且越來越反映出人與人之間關(guān)系的失調(diào)。從某種意義上說，人與人之間關(guān)系的失調(diào)已成為環(huán)境問題日益加劇的重要原因。在社會(huì)轉(zhuǎn)型的加速期，中國奉行對(duì)外開放政策。從國際上看，對(duì)于一個(gè)相對(duì)貧窮落后的發(fā)展中國家而言，在一個(gè)開放的國際社會(huì)中，它容易成為發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移污染的場所。1991年外商在中國投資設(shè)立的企業(yè)共11515家，屬污染密集型的有3353家，占總數(shù)的29%。從國內(nèi)來看，中國的污染問題從城市向農(nóng)村蔓延，這反映出城鄉(xiāng)居民關(guān)系的失調(diào)。其他如大江大河以及湖泊環(huán)境的破壞，在很大的程度上，也都是由于人與人之間、地區(qū)與地區(qū)之間

5、的利益沖突，這種利益沖突使得大家難以采取一致的行動(dòng)來保護(hù)環(huán)境。因此，所謂環(huán)境問題，實(shí)際上已經(jīng)成為真正的社會(huì)問題。此外，隨著居民生活水平的提高，生活污染在環(huán)境問題中的分量在加重。與此同時(shí)，城市（尤其是大城市）環(huán)境問題受到高度重視，并在局部有所緩解，但是農(nóng)村環(huán)境問題失控，呈日益蔓延加重的趨勢(shì)。由此，環(huán)境問題與貧困問題有形成惡性循環(huán)的趨勢(shì)，公眾環(huán)境意識(shí)水平低下，環(huán)境問題與其他社會(huì)問題交叉、重疊，解決的難度日益加大。二、中國環(huán)境庫茲涅茨曲線的特性自90年代初美國環(huán)境學(xué)家（GrossmanandKrueger，1992和ShafikandBandyopadhyay,1999）提出環(huán)境庫茲涅茨曲線概念以來

6、，環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家討論國家的環(huán)境政策時(shí)常引用與此有關(guān)的數(shù)據(jù)來支持自己所闡述的觀點(diǎn)。環(huán)境庫茲涅茨曲線試圖描述污染問題與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系。它假定,如果沒有一定的環(huán)境政策干預(yù),一個(gè)國家的整體環(huán)境質(zhì)量與污染水平在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期隨著國民經(jīng)濟(jì)收入的增加而惡化或加??；當(dāng)該國經(jīng)濟(jì)發(fā)展到較高水平（以國民的經(jīng)濟(jì)收入超過一個(gè)或一段值為標(biāo)準(zhǔn)）時(shí),環(huán)境質(zhì)量的惡化或污染水平的加劇開始保持平穩(wěn)進(jìn)而隨著國民經(jīng)濟(jì)收入的繼續(xù)增加而逐漸好轉(zhuǎn)。即：在國民的經(jīng)濟(jì)收入（如人均GDP）達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前，經(jīng)濟(jì)收入每增加1%，某些污染物（如大氣中的懸浮微粒、二氧化硫濃度、二氧化碳的排放量）的增加幅度會(huì)超過1%；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后，某些污染物的下降幅度會(huì)超

7、過收入的增長幅度（ShafikandBandy-opadhyay,1992）。形象地說，人均GDP與某些大氣或水污染物呈倒“U”字型關(guān)系。如何根據(jù)各自的數(shù)據(jù)來源估計(jì)環(huán)境庫茲涅茨曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的具體數(shù)值,引起了諸多環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家的關(guān)注。以大氣環(huán)境質(zhì)量為例，從污染物存量的角度，有人估計(jì)大氣中SO2濃度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在人均GDP（1985年美元）4000-5000美元（GrossmanandKrueger，1992），或低于8000美元時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)折（GrossmanandKrueger，1994）；另有人估計(jì)，大氣中的SO2濃度和懸浮微粒濃度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別為人均GDP（購買力評(píng)價(jià)）3670美元和3280美元（Sha

8、fikandBandyopadhyay，1992）。與此不同的是，從污染物流量的角度，有人估計(jì)SO2和懸浮微粒人均排放量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別發(fā)生在人均2900美元至3800美元之間和人均4500美元（Panayotou,1993）；還有人估計(jì)上述兩種人均排放量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)發(fā)生在人均GDP超過8000美元（1985年美元）之處（SeldenandSong，1994）。值得注意的是，有些環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，環(huán)境庫茲涅茨曲線并不說明收入水平和某些環(huán)境問題之間存在必然的關(guān)系，環(huán)境庫茲涅茨曲線及其轉(zhuǎn)折點(diǎn)的估計(jì)值僅僅是建立在若干跨國數(shù)據(jù)和時(shí)間序列數(shù)據(jù)上的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描述而不能以此用于預(yù)測(cè)。而且，環(huán)境質(zhì)量的改善并不

9、會(huì)自動(dòng)發(fā)生，它有賴于全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，有賴于嚴(yán)格的限制污染的環(huán)境政策的實(shí)施，還需要技術(shù)進(jìn)步的支持。特別是，一個(gè)國家環(huán)境政策的選定可能帶來大大優(yōu)于（或劣于）處于同樣收入水平國家的環(huán)境條件?？疾熘袊膶?shí)際情況可發(fā)現(xiàn)，按照世界銀行的算法，1990年中國的人均GDP還處在低收入國家行列，僅為370美元；國家統(tǒng)計(jì)局按世界銀行方法計(jì)算得出，1995年這一數(shù)字比1990年增長67.7%，達(dá)到670美元，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平的4880美元。本文按人民幣對(duì)美元年平均匯價(jià)（中間價(jià)）計(jì)算，1995年人均GDP為581美元。不論按世界銀行的計(jì)算還是按本文的計(jì)算，中國的人均收入都顯然沒有達(dá)到上述3000-8000

10、美元的轉(zhuǎn)折點(diǎn)水平范圍。而且有材料證明，中國國民的環(huán)境意識(shí)普遍不高。根據(jù)1995年“全民環(huán)境意識(shí)調(diào)查”數(shù)據(jù)測(cè)算，我國城鄉(xiāng)居民環(huán)境意識(shí)水平偏低，總體平均得分只有44.13分（最低分2分，最高分87分，標(biāo)準(zhǔn)差12.86），屬“不及格”水平。其中，得分在60分以下的占90.1%；在6070分之間的占7.9%，在7080分之間的占1.6%；在8090分之間的占1.4%，90分以上的沒有人。從環(huán)境意識(shí)的各個(gè)具體方面看，“環(huán)境知識(shí)”的平均得分是6.03分；“基本價(jià)值觀念”的平均得分是7.29分；“環(huán)境保護(hù)態(tài)度”的平均得分是17.07分；“環(huán)境保護(hù)行為”的平均得分是13.80分。由此可見，無論怎么看，中國公眾

11、的環(huán)境意識(shí)都是在及格水平之下。盡管中國的國民收入水平低，公眾的環(huán)保意識(shí)普遍較低，中國的環(huán)境質(zhì)量卻明顯低于GDP的增長速度，其中1980-1995年GDP年平均增長率為7.7%，污染物排放總量年平均增長率卻未超過4%，污染物人均排放量年均增長速度未超過3%，而平均每一元GDP所伴隨的污染物排放量年平均為負(fù)增長。由于難于取得有關(guān)環(huán)境的全部數(shù)據(jù)，以下從1999世界發(fā)展報(bào)告的數(shù)據(jù)光盤中選取中國19761996年人均GDP（購買力平價(jià)，美元/人）和人均C02排放量（公噸/每人），來說明我國的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)關(guān)系現(xiàn)狀是否符合環(huán)境庫茲涅茨曲線。將數(shù)據(jù)列于下表。表21975年1996年中國人均GDP和人均CO2排放

12、量表年度人均GDP人均CO2排放量年度人均GDP人均CO2排放量19751.245124019861.920494019761.280623019872.0173112019771.410525019882.1288131019781.548232019892.1323134019791.560838019902.1158139019801.505145019912.192154019811.471749019922.2714181019821.553253019932.3433208019831.614858019942.518236019841.732269019952.669726601

13、9851.853381019962.76742910資料來源:1999世界發(fā)展報(bào)告數(shù)據(jù)光盤用上表數(shù)據(jù)繪制從19761996年的人均GDP和人均CO2排放量的散點(diǎn)圖,如下所示：人均GDP和人均C02排放量散點(diǎn)圖*人均GDP人均C02排放量圖119761996年的人均GDP和人均CO2排放量的散點(diǎn)圖從上圖可以看出，至少從大氣中的二氧化碳的含量來說，我國的現(xiàn)狀與環(huán)境庫茲涅茨曲線，特別是與Shafik和Bandyopadhay所描述的并不一致。這表明中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r與環(huán)境污染水平的關(guān)系呈現(xiàn)較弱的環(huán)境庫茲涅茨曲線特性。以下將具體從數(shù)量上來分析人均GDP和人均C02的關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空氣污染的相互關(guān)系。

14、由于采用的是人均二氧化碳排放量和人均GDP數(shù)值，因此，在此剔除了人口增長的影響。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)的排放物也相應(yīng)增加；另一方面，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展同時(shí)也說明可用于治理環(huán)境污染的資源也越多。下面引進(jìn)狀態(tài)空間模型來分析和驗(yàn)證這種關(guān)系。三、數(shù)據(jù)的預(yù)處理與模型的建立為了解決一些新型模型在小樣本時(shí)間序列分析中的應(yīng)用問題，本文提出用三次樣條插值法來擴(kuò)展樣本數(shù)據(jù)，然后用擴(kuò)展后的大樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的方法。具體的插值公式為：f（x）=ai（x-xi）3+bi（x-xi）2+c（x-xi）+dii若xixxi+1，1ini=l若xxn選用表1中列出的1976-1996年這21年的年度樣本數(shù)據(jù)，由于在預(yù)先試算模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)由

15、于樣本量未達(dá)到大樣本的要求，因此在此先將其擴(kuò)展成41個(gè)半年度數(shù)據(jù)，以備下面建模使用。設(shè)擴(kuò)展后的季度數(shù)據(jù)序列的時(shí)期標(biāo)量為t,則所選擇指標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的年份與時(shí)期t的關(guān)系由表3列出。其它時(shí)期t對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)都是為建模方便而設(shè)定的虛擬數(shù)據(jù)，對(duì)擴(kuò)展前后的數(shù)據(jù)分別處理驗(yàn)證了這些虛擬數(shù)據(jù)對(duì)提高模型精度起到了重要作用。表319761996年歷年半年季度與時(shí)期t的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)期t13579111315171921年季度19761977197819791980198119821983198419851986時(shí)期t23252931333537394143年季度198719881989199019911992199319

16、9419951996狀態(tài)空間模型有各種各樣的形式，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程模型形式為：Zt+1=FZt+Get+1其中：sxs系數(shù)矩陣F稱為轉(zhuǎn)移矩陣，它決定了模型的動(dòng)態(tài)形式；sxr系數(shù)矩陣G稱為輸入矩陣，它決定了轉(zhuǎn)移方程的方差結(jié)構(gòu)，為了標(biāo)識(shí)模型，G的前r行和r列被設(shè)置成一個(gè)rxr恒等矩陣；輸入向量et是一個(gè)獨(dú)立的r維正態(tài)分布隨機(jī)向量列，均值為0,方差為See隨機(jī)誤差et,有時(shí)稱為震動(dòng)向量。以下建立模型：第一步，檢查序列的平穩(wěn)性及是否需要差分。經(jīng)過檢查，這里的人均GDP和人均CO2排放量都是不平穩(wěn)的，首先對(duì)其進(jìn)行差分變換。因?yàn)閷?duì)非平穩(wěn)的序列會(huì)擬合一個(gè)不適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)空間模型，且模型的估計(jì)也不一定收斂。第二步，

17、進(jìn)行初步自回歸來選定自回歸模型的階。這里，對(duì)于選定的變量集和相應(yīng)的數(shù)據(jù)集，通過AIC統(tǒng)計(jì)量的值判別，選擇二階自回歸模型比較合理。第三步，選擇狀態(tài)空間模型形式進(jìn)行初步估計(jì)。利用典型相關(guān)分析結(jié)果，將信息準(zhǔn)則為正的變量加入到狀態(tài)向量中，所以這里確定的狀態(tài)向量為：GDP（T；T）、CO2（T；T）、CO2（T+l；T），進(jìn)一步進(jìn)行初步自回歸得到狀態(tài)空間模型參數(shù)的初估計(jì)，這些估計(jì)值將作為迭代估計(jì)過程的起始值。最后，對(duì)于狀態(tài)向量，利用近似極大似然估計(jì)方法估計(jì)出狀態(tài)空間模型中所有參數(shù)的最終估計(jì)，建立的狀態(tài)空間模型如下所示：（l-B3）GDPt+l/t+l（CO2）t+l/t+lCO2)t+2/t+10.72

18、4146.72500010-0.5431.080（1-B2）GDPt（CO2）t（CO2）t+1/t+100101.900et+1nt+1VARet+1nt+1=3846.789520.185032520.185032520.00021374參數(shù)估計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)誤及統(tǒng)計(jì)量值如下：參數(shù)估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)誤T統(tǒng)計(jì)量值F（1，1）0.7241070.06994110.35312F（1，2）146.72464.99812329.35594F（3，1）0.0000490.000031.614117F（3，2）-0.542680.137116-3.95783F（3，3）1.0797960.1502017.189028

19、G（3，1）-0.000040.000034-1.19807G（3，2）1.8996190.2130598.915938將狀態(tài)空間模型及一般回歸模型的擬合值及預(yù)測(cè)值的結(jié)果列入下表進(jìn)行比較。表4狀態(tài)空間模型與一般回歸模型擬合比較表以上的模型說明在人均GDP和人均CO2排放量的當(dāng)前值和前期值之間，確實(shí)存在著相互之間的交互影響作用，而不是簡單呈現(xiàn)為倒“U字型的關(guān)系。經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的擴(kuò)大可以引起環(huán)境問題，但同時(shí)也可有助于解決這些問題，有三種主要方式：首先，當(dāng)收入增加時(shí)，有些問題會(huì)減少。這是因?yàn)槭杖氲脑黾訛楣卜?wù)（如提供衛(wèi)生設(shè)施、農(nóng)村電力設(shè)備）提供了資金來源。當(dāng)一個(gè)人不需要再為每天的生存擔(dān)憂時(shí)，他就能為環(huán)境

20、保護(hù)提供可贏利的投資。對(duì)經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量之間的這種積極的協(xié)同作用，切不能低估。其次，有些問題開始是惡化的，但會(huì)隨著收入的增加而減輕。大多數(shù)空氣污染和水污染都屬于這種類型，某些類型的森林砍伐和對(duì)自然棲息地的侵占也是如此。但只有當(dāng)這些國家審慎地采取環(huán)境政策以確保增加的資金用于解決環(huán)境問題時(shí)，這種改善才會(huì)發(fā)生。最后，隨著收入的增加，某些環(huán)境惡化的指標(biāo)值持續(xù)提高?，F(xiàn)成的例子就是二氧化碳的排放量。在這種情況下，減少這種排放的費(fèi)用比較高。但是，這種排放和廢物造成的代價(jià)之高還沒有為人們所認(rèn)識(shí)到其原因通常是這些代價(jià)為他人所承擔(dān)。這方面問題的關(guān)鍵依然是政策。在絕大多數(shù)國家，個(gè)人和企業(yè)都很少有積極性來減少廢物和排放量，而且通過規(guī)章制度、