环境CGE模型的研究现状及未来展望_刘学之郑燕燕翁慧
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。 刘 小 敏， 付 加 锋
（ 2011 ） 针对我国提出的 2020 年单位 GDP 的 CO2 排放强度在 2005 年的基础上减少 40% ～ 45% 的 减排目标， 构建了能源 SAM 表和 CGE 模型， 并 运用情景分析方法，估算 2020 年我国碳排放强度 目标执 行 难 易 程 度。 模 拟 主 要 获 得 两 个 结 果： （ 1 ） 产业结构调整对节能贡献有限， 主要节能量 来自产业能源强度的下降， 高能耗行业仍是今后 调控的主要对象； （ 2 ） 完成 2020 年碳排放强度
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环境 CGE 模型的研究现状
现阶段，国内外学者关于环境 CGE 模型的研
近年来，国外学者关于温室气体减排的研究 主要是通过构建静态 CGE 模型或动态 CGE 模型 进行的。其中，Ｒob Dellink et al. （ 2004 ） 采用动 态 CGE 模型分析荷兰的气候变化和土地酸化问 题。Ｒob 构建的模型是一个有完美预期的 Ｒamsey 传统模型： 假设工资率是完全灵活的， 每年的劳 动力供给以一个外生给定的速率增长， 该增长率 包含人口增长率和技术效率两部分， 经济的动态 特征由此来驱动。 模型的另一个显著特点是通过 设定一个独立的减排部门来提供相应的减排技术 ， 将减排技术信息融合到模型框架中 。Ian Sue Wing et al. （ 2007 ） 构建了一个递归的动态 CGE 模型， 在预测美国 2050 年能源使用和 CO2 排放的背景 下，分析美国能源强度长期下降将产生的影响 。 — —GDP 比率分解为部门组成的 模型将美国能源— 转变和单个行业能源需求的调整， 并确定价格中 包含诱导、资本构成和技术进步等变量后的影响 。 研究结果表明，美国未来 CO2 的排放速度很可能 比近几年增长得更快
周晟吕石敏俊等2012为评价我国实enera2014journaindustrialtechnologicaleeomar20142020年碳排放强度和非化石能源发展目标的经济和环境影响构建了一个中国能源环境ieventaydin等2011为了更好地研究国际石油经济的动态cge模型模拟了不同减排政策下的价格波动对土耳其经济的冲击构建了一个动态减排效果及经济影响
［1 ］
librium，CGE ） 模 型 是 在 利 昂 · 瓦 尔 拉 斯 （ L. Walras） 一般均衡理论的基础上发展起来的。 1874 年，瓦尔拉斯提出了一般均衡的理论模型， 用抽象的数学语言表述了一般均衡的思想。1936 — —产出模型， 并假 年，列昂节夫首次引入投入— 定成本是线性的、 技术系数是固定的。 不过， 这 些理论在一般均衡模型中解的存在性 、 唯一性、 优化型和稳定性直到 20 世纪 50 年代才得以证明。 一般认为，第一个 CGE 模型是由挪威经济学 家约翰森 （ Johansen ） 在 1960 年提出的。 在此之 后，CGE 模 型 的 发 展 似 乎 出 现 了 一 段 时 间 的 中 断。20 世纪 70 年代， 世界经济遭受着诸如能源 价格 / 国际货币系统的突变、实际工资率的迅速提 高、环境问题日益严峻等一系列的冲击， 人们才 又将注意力转向 CGE 模型。20 世纪 80 年代以后， 伴随着电子信息技术的飞速发展， CGE 模型的数
［ 3 ］
。 另 外， 世 界 气 象 组 织
（ WMO） 于 2012 年 11 月 19 日发布的 《WMO 问世 气体公报 （ 2011 年） 第 8 期》 显示，2011 年大气 二氧 化 碳 （ CO2 ） 、 甲 烷 （ CH4 ） 和 氧 化 亚 氮 （ N2 O） 的全球平均浓度继续创出新高，分别为工 业革命前 （ 1750 年前） 的 140% 、259% 和 120% 。 其中，CO2 是影响地球辐射平衡的最主要温室气 体，在长寿命温室气体总辐射强迫中的贡献率约为
［9 ］
Journal of Industrial Technological Economics
工业技术经济
No. 3 （ General，No. 245 ） Mar. 2014
国外学者在碳税 / 能源税方面的研究主要有： Gurkan Selcuk Kumbaroglu （ 2003 ） 采用一个动态 — —经济— — —环境 CGE 模型研究土耳其能 的能源— 源税和排放税的经济效应。 模型包含 7 个生产部 门，其中 3 个是能源部门， 分别是电力、 石油和 天然气。通过模型模拟获得的结论支持如下政策 ： （ 1 ） 应该采用排放税作为改善环境的政策工具； （ 2 ） 用石油和天然气替代煤炭， 减少污染排放； （ 3 ） 减 少 能 源 进 口， 加 速 经 济 增 长［12］。 Ferran Sancho （ 2010 ） 从 经 验 主 义 的 角 度 出 发， 针 对 “税收的双重福利性 ” 以及 “为何征收生态税的 同时减少其他税收却能保持政府收入不变 ” 这两 个问题，主张从真实的、非最优税收系统中检验中 立税制的制定。通过构建 CGE 模型，Ferran 发现 实现双重福利最关键的弹性是劳动和资本之间的替 代弹性，而实现最大程度的减排效果的弹性则是能 源产品之间的替代弹性
［2 ］
。
收稿日期： 2014 —01 —07 2011］ 61 ） ，环境保护部。 基金项目： 欧盟环境信息公开与公众参与 （ 项目编号： ［ 作者简介： 刘学之，北京化工大学经济管理学院副教授，硕士生导师，北京化工大学低碳经济与管理研究中心主任，经济学博士。研 究方向： 低碳经济与管理、能源经济、节能减排、资源与环境理论与政策等。郑燕燕、翁慧，北京化工大学经济管理学院 在读硕士。研究方向： 低碳经济与管理、能源经济、节能减排等。
引
言
可计算的一般均衡 （ Computable General Equi-
据基础不断完善， 计算程序日益提高的细化处理 能力促使了模型应用的不断扩大。 目前广泛使用 的一般均衡建模软件包 （ GEMPACK ） 和通用代 数建模系统 （ GAMS ） 等功能强大的软件， 使得 CGE 模型的发展进入了黄金时期。 经过半个世纪 的发展，CGE 模型在诸多领域中得到了广泛的应 用。这些领域包括国际和区域贸易、 财政税收、 收入分配、社会福利、以及资源环境等
。 Tom － Ｒeiel Heggedal
et al. （ 2011 ） 通过构建一个包含一般和特定的减 排研发动态 CGE 模型， 研究减排研发补贴 的 效 果，以及碳税对政策创新的影响。 其中， 在减排 研发补贴问题上，得出了两个结论： （ 1 ） 通过补 贴获得的福利比高碳税政策下提高很多； （ 2 ） 补 贴率下 降 时 期 的 福 利 比 稳 定、 持 续 的 补 贴 要 高
。
环境 CGE 模型属于 CGE 模型的一个应用分 支，是一般均衡理论在环境经济学领域的应用 。 20 世纪 80 年代， 全球气候变暖、 大气污染、 水 土流失、资源紧缺等资源环境问题日益突出。 在 此背景下，世界各国都开始寻求一种既能保持经 济增长，又能削减污染排放的经济控制政策。 因 — —环境 CGE 此，含有资源环境账户的 CGE 模型— 模型应运而生。同其他 CGE 模型一样，环境 CGE 模型基于瓦尔拉斯一般均衡理论； 其价格变量由 市场内生决定； 包含了资源约束条件； 且假设居 民效用最大化和厂商的利润最大化
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持续发展战略的重要组成部分， 一直是各国学者 和政策当局非常关注的一个问题。 因此， 采用环 境 CGE 模型对该问题进行研究的文献也非常之 多，并且主要集中在对 CO2 减排的研究。 在评价全球温室气体减排的 CGE 模型中， 一 个应用 较 早， 同 时 也 是 应 用 最 为 广 泛 的 模 型 是 GＲEEN 模型 （ GeneＲal Equilibrium ENvironmental Model） ； 在 此 模 型 的 基 础 上， 麻 省 理 工 学 院 （ MIT） 建 立 了 全 球 变 化 联 合 研 究 项 目 的 EPPA （ Emissions Prediction and Policy Analysis ） 模 型。 另一个著名的模型是 McKibbin et al. （ 1998 ） 开 发的 G － Cubed 模型 （ Global General Equilibrium Growth Model） ，主要应用于京都议定书框架下不 同国家的 CO2 减排问题的研究。
— 90 —
第 3 期（ 总第 245 期） 2014 年 3 月
Journal of Industrial Technological Economics
工业技术经济
No. 3 （ General，No. 245 ） Mar. 2014
环境 CGE 模型的研究现状及未来展望
郑燕燕 翁 慧 （ 北京化工大学，北京 100029 ）
〔摘 要〕 在温室效应、能源 紧 缺、 水 体 污染 等 全球 环境 问题的 严峻 背 景 下， 各 国 政 府 纷纷酝酿、
刘学之
出台相应的环境政策。环境 CGE ( Computable General Equilibrium， 可 计 算 一 般 均 衡 ) 模 型 作 为 分析 环境 政策、提供决策支持的主要工具之一，被国内外学者广泛地应用到相关领域的研究，并为政府制定环境 政 策提供参考。本文通过回顾总结环境 CGE 模型的发展 历程、 梳 理国 内 外 现 有 研究成 果，从 全球 温室 气 体 减排研究、碳税 / 能源税政策的分析、可耗竭能源价格波 动 的经济 效 应 评价 及 多 边气候 政策分析 等 多 方 面 对环境 CGE 模型的应用研究进行了分析和阐述。在此基础上，文 章 最后 总 结了 环境 CGE 模 型 现 有 研究 存 在的局限性及面临的问题和挑战，并借鉴国内外学者现有的研究对其未来发展的可能性进行了展望。 〔关键词〕 环境问题 CGE ( 可计算一般均衡) 〔文献标识码〕 A 碳排放 可持续发展 DOI: 10． 3969 / j． issn． 1004 － 910X． 2014． 03． 013 〔中图分类号〕 F们在温室气体减排问题上已由 单纯对经济发展与环境问题之间联系的研究 ， 逐 渐向碳税、能源强度、 碳排放许可等问题的研究 扩散。 其中， 杨宏伟、 宛悦、 增井利彦 （ 2005 ） 构建了中国的可计算一般均衡模型， 用于评价空 气污染造成的健康损害对国民经济的影响 。 研究 — 91 —
5 ］ 64% ［4， 。此外，减少温室气体的排放作为一国可
。Jan Abrell （ 2010 ） 建立
一个多地区的静态 CGE 模型，应用市场化排放管 理工具分析欧洲交通部门 CO2 排放问题。 模拟结 果表明，将交通部门同欧洲的排放交易系统相融 合比一个封闭的交通部门排放交易体系或单纯的 税收方法更具有优越性
第 3 期（ 总第 245 期） 2014 年 3 月
Journal of Industrial Technological Economics
工业技术经济
No. 3 （ General，No. 245 ） Mar. 2014
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究主要集中于京都议定书框架下的全球温室气体 减排，以及不同国家和地区的不可再生能源利用 、 环境经济、贸易与环境等问题。 1. 1 温室气体减排研究 温室气体的减排是一个全球范围内的焦点问 题。政府间气候变化专门委员会 （ IPCC ） 在第四 — — — 《气候变化 2007 》 — — —中指出： 次评估报告 全球 CO2 浓度已从工业革命前的 280PPM （ 百万 分之一） 上升到了 2005 年 379PPM； 全球 CO2 浓 度的增加主要是由化石燃料的使用及土地利用的 变化引起的； 温室气体浓度增加导致的全球温度 上升给人类的生存条件、身体健康以及活动等方面 带来 了 重 大 的 影 响
第 3 期（ 总第 245 期） 2014 年 3 月
结果表明，2000 年我国空气污染的健康效应导致 GDP 的损失约为 0. 038% 。 因此， 作者认为， 空 气污染不仅威胁居民的健康和生活质量 ， 同时， 也将影 响 国 民 经 济 的 发 展
。 刘 小 敏， 付 加 锋
（ 2011 ） 针对我国提出的 2020 年单位 GDP 的 CO2 排放强度在 2005 年的基础上减少 40% ～ 45% 的 减排目标， 构建了能源 SAM 表和 CGE 模型， 并 运用情景分析方法，估算 2020 年我国碳排放强度 目标执 行 难 易 程 度。 模 拟 主 要 获 得 两 个 结 果： （ 1 ） 产业结构调整对节能贡献有限， 主要节能量 来自产业能源强度的下降， 高能耗行业仍是今后 调控的主要对象； （ 2 ） 完成 2020 年碳排放强度
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环境 CGE 模型的研究现状
现阶段，国内外学者关于环境 CGE 模型的研
近年来，国外学者关于温室气体减排的研究 主要是通过构建静态 CGE 模型或动态 CGE 模型 进行的。其中，Ｒob Dellink et al. （ 2004 ） 采用动 态 CGE 模型分析荷兰的气候变化和土地酸化问 题。Ｒob 构建的模型是一个有完美预期的 Ｒamsey 传统模型： 假设工资率是完全灵活的， 每年的劳 动力供给以一个外生给定的速率增长， 该增长率 包含人口增长率和技术效率两部分， 经济的动态 特征由此来驱动。 模型的另一个显著特点是通过 设定一个独立的减排部门来提供相应的减排技术 ， 将减排技术信息融合到模型框架中 。Ian Sue Wing et al. （ 2007 ） 构建了一个递归的动态 CGE 模型， 在预测美国 2050 年能源使用和 CO2 排放的背景 下，分析美国能源强度长期下降将产生的影响 。 — —GDP 比率分解为部门组成的 模型将美国能源— 转变和单个行业能源需求的调整， 并确定价格中 包含诱导、资本构成和技术进步等变量后的影响 。 研究结果表明，美国未来 CO2 的排放速度很可能 比近几年增长得更快
周晟吕石敏俊等2012为评价我国实enera2014journaindustrialtechnologicaleeomar20142020年碳排放强度和非化石能源发展目标的经济和环境影响构建了一个中国能源环境ieventaydin等2011为了更好地研究国际石油经济的动态cge模型模拟了不同减排政策下的价格波动对土耳其经济的冲击构建了一个动态减排效果及经济影响
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librium，CGE ） 模 型 是 在 利 昂 · 瓦 尔 拉 斯 （ L. Walras） 一般均衡理论的基础上发展起来的。 1874 年，瓦尔拉斯提出了一般均衡的理论模型， 用抽象的数学语言表述了一般均衡的思想。1936 — —产出模型， 并假 年，列昂节夫首次引入投入— 定成本是线性的、 技术系数是固定的。 不过， 这 些理论在一般均衡模型中解的存在性 、 唯一性、 优化型和稳定性直到 20 世纪 50 年代才得以证明。 一般认为，第一个 CGE 模型是由挪威经济学 家约翰森 （ Johansen ） 在 1960 年提出的。 在此之 后，CGE 模 型 的 发 展 似 乎 出 现 了 一 段 时 间 的 中 断。20 世纪 70 年代， 世界经济遭受着诸如能源 价格 / 国际货币系统的突变、实际工资率的迅速提 高、环境问题日益严峻等一系列的冲击， 人们才 又将注意力转向 CGE 模型。20 世纪 80 年代以后， 伴随着电子信息技术的飞速发展， CGE 模型的数
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。 另 外， 世 界 气 象 组 织
（ WMO） 于 2012 年 11 月 19 日发布的 《WMO 问世 气体公报 （ 2011 年） 第 8 期》 显示，2011 年大气 二氧 化 碳 （ CO2 ） 、 甲 烷 （ CH4 ） 和 氧 化 亚 氮 （ N2 O） 的全球平均浓度继续创出新高，分别为工 业革命前 （ 1750 年前） 的 140% 、259% 和 120% 。 其中，CO2 是影响地球辐射平衡的最主要温室气 体，在长寿命温室气体总辐射强迫中的贡献率约为
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Journal of Industrial Technological Economics
工业技术经济
No. 3 （ General，No. 245 ） Mar. 2014
国外学者在碳税 / 能源税方面的研究主要有： Gurkan Selcuk Kumbaroglu （ 2003 ） 采用一个动态 — —经济— — —环境 CGE 模型研究土耳其能 的能源— 源税和排放税的经济效应。 模型包含 7 个生产部 门，其中 3 个是能源部门， 分别是电力、 石油和 天然气。通过模型模拟获得的结论支持如下政策 ： （ 1 ） 应该采用排放税作为改善环境的政策工具； （ 2 ） 用石油和天然气替代煤炭， 减少污染排放； （ 3 ） 减 少 能 源 进 口， 加 速 经 济 增 长［12］。 Ferran Sancho （ 2010 ） 从 经 验 主 义 的 角 度 出 发， 针 对 “税收的双重福利性 ” 以及 “为何征收生态税的 同时减少其他税收却能保持政府收入不变 ” 这两 个问题，主张从真实的、非最优税收系统中检验中 立税制的制定。通过构建 CGE 模型，Ferran 发现 实现双重福利最关键的弹性是劳动和资本之间的替 代弹性，而实现最大程度的减排效果的弹性则是能 源产品之间的替代弹性
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收稿日期： 2014 —01 —07 2011］ 61 ） ，环境保护部。 基金项目： 欧盟环境信息公开与公众参与 （ 项目编号： ［ 作者简介： 刘学之，北京化工大学经济管理学院副教授，硕士生导师，北京化工大学低碳经济与管理研究中心主任，经济学博士。研 究方向： 低碳经济与管理、能源经济、节能减排、资源与环境理论与政策等。郑燕燕、翁慧，北京化工大学经济管理学院 在读硕士。研究方向： 低碳经济与管理、能源经济、节能减排等。
引
言
可计算的一般均衡 （ Computable General Equi-
据基础不断完善， 计算程序日益提高的细化处理 能力促使了模型应用的不断扩大。 目前广泛使用 的一般均衡建模软件包 （ GEMPACK ） 和通用代 数建模系统 （ GAMS ） 等功能强大的软件， 使得 CGE 模型的发展进入了黄金时期。 经过半个世纪 的发展，CGE 模型在诸多领域中得到了广泛的应 用。这些领域包括国际和区域贸易、 财政税收、 收入分配、社会福利、以及资源环境等
。 Tom － Ｒeiel Heggedal
et al. （ 2011 ） 通过构建一个包含一般和特定的减 排研发动态 CGE 模型， 研究减排研发补贴 的 效 果，以及碳税对政策创新的影响。 其中， 在减排 研发补贴问题上，得出了两个结论： （ 1 ） 通过补 贴获得的福利比高碳税政策下提高很多； （ 2 ） 补 贴率下 降 时 期 的 福 利 比 稳 定、 持 续 的 补 贴 要 高
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环境 CGE 模型属于 CGE 模型的一个应用分 支，是一般均衡理论在环境经济学领域的应用 。 20 世纪 80 年代， 全球气候变暖、 大气污染、 水 土流失、资源紧缺等资源环境问题日益突出。 在 此背景下，世界各国都开始寻求一种既能保持经 济增长，又能削减污染排放的经济控制政策。 因 — —环境 CGE 此，含有资源环境账户的 CGE 模型— 模型应运而生。同其他 CGE 模型一样，环境 CGE 模型基于瓦尔拉斯一般均衡理论； 其价格变量由 市场内生决定； 包含了资源约束条件； 且假设居 民效用最大化和厂商的利润最大化
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持续发展战略的重要组成部分， 一直是各国学者 和政策当局非常关注的一个问题。 因此， 采用环 境 CGE 模型对该问题进行研究的文献也非常之 多，并且主要集中在对 CO2 减排的研究。 在评价全球温室气体减排的 CGE 模型中， 一 个应用 较 早， 同 时 也 是 应 用 最 为 广 泛 的 模 型 是 GＲEEN 模型 （ GeneＲal Equilibrium ENvironmental Model） ； 在 此 模 型 的 基 础 上， 麻 省 理 工 学 院 （ MIT） 建 立 了 全 球 变 化 联 合 研 究 项 目 的 EPPA （ Emissions Prediction and Policy Analysis ） 模 型。 另一个著名的模型是 McKibbin et al. （ 1998 ） 开 发的 G － Cubed 模型 （ Global General Equilibrium Growth Model） ，主要应用于京都议定书框架下不 同国家的 CO2 减排问题的研究。
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第 3 期（ 总第 245 期） 2014 年 3 月
Journal of Industrial Technological Economics
工业技术经济
No. 3 （ General，No. 245 ） Mar. 2014
环境 CGE 模型的研究现状及未来展望
郑燕燕 翁 慧 （ 北京化工大学，北京 100029 ）
〔摘 要〕 在温室效应、能源 紧 缺、 水 体 污染 等 全球 环境 问题的 严峻 背 景 下， 各 国 政 府 纷纷酝酿、
刘学之
出台相应的环境政策。环境 CGE ( Computable General Equilibrium， 可 计 算 一 般 均 衡 ) 模 型 作 为 分析 环境 政策、提供决策支持的主要工具之一，被国内外学者广泛地应用到相关领域的研究，并为政府制定环境 政 策提供参考。本文通过回顾总结环境 CGE 模型的发展 历程、 梳 理国 内 外 现 有 研究成 果，从 全球 温室 气 体 减排研究、碳税 / 能源税政策的分析、可耗竭能源价格波 动 的经济 效 应 评价 及 多 边气候 政策分析 等 多 方 面 对环境 CGE 模型的应用研究进行了分析和阐述。在此基础上，文 章 最后 总 结了 环境 CGE 模 型 现 有 研究 存 在的局限性及面临的问题和挑战，并借鉴国内外学者现有的研究对其未来发展的可能性进行了展望。 〔关键词〕 环境问题 CGE ( 可计算一般均衡) 〔文献标识码〕 A 碳排放 可持续发展 DOI: 10． 3969 / j． issn． 1004 － 910X． 2014． 03． 013 〔中图分类号〕 F们在温室气体减排问题上已由 单纯对经济发展与环境问题之间联系的研究 ， 逐 渐向碳税、能源强度、 碳排放许可等问题的研究 扩散。 其中， 杨宏伟、 宛悦、 增井利彦 （ 2005 ） 构建了中国的可计算一般均衡模型， 用于评价空 气污染造成的健康损害对国民经济的影响 。 研究 — 91 —
5 ］ 64% ［4， 。此外，减少温室气体的排放作为一国可
。Jan Abrell （ 2010 ） 建立
一个多地区的静态 CGE 模型，应用市场化排放管 理工具分析欧洲交通部门 CO2 排放问题。 模拟结 果表明，将交通部门同欧洲的排放交易系统相融 合比一个封闭的交通部门排放交易体系或单纯的 税收方法更具有优越性
第 3 期（ 总第 245 期） 2014 年 3 月
Journal of Industrial Technological Economics
工业技术经济
No. 3 （ General，No. 245 ） Mar. 2014
［6 ］
究主要集中于京都议定书框架下的全球温室气体 减排，以及不同国家和地区的不可再生能源利用 、 环境经济、贸易与环境等问题。 1. 1 温室气体减排研究 温室气体的减排是一个全球范围内的焦点问 题。政府间气候变化专门委员会 （ IPCC ） 在第四 — — — 《气候变化 2007 》 — — —中指出： 次评估报告 全球 CO2 浓度已从工业革命前的 280PPM （ 百万 分之一） 上升到了 2005 年 379PPM； 全球 CO2 浓 度的增加主要是由化石燃料的使用及土地利用的 变化引起的； 温室气体浓度增加导致的全球温度 上升给人类的生存条件、身体健康以及活动等方面 带来 了 重 大 的 影 响
第 3 期（ 总第 245 期） 2014 年 3 月
结果表明，2000 年我国空气污染的健康效应导致 GDP 的损失约为 0. 038% 。 因此， 作者认为， 空 气污染不仅威胁居民的健康和生活质量 ， 同时， 也将影 响 国 民 经 济 的 发 展