经济发展与环境退化的动态演进——环境库兹涅茨曲线研究进展

经济发展与环境退化的动态演进——环境
库兹涅茨曲线研究进展
第l6卷第4期
2007年7月
长江流域资源与环境
ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasin
V_01.16NO.4
July2007
文章编号:1004—8227(2007)04—0414—06
经济发展与环境退化的动态演进
——
环境库兹涅茨曲线研究进展
周静,杨桂山,戴胡爽.
(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京210008;2.中国科学院研究生院,北京100039;
3.复旦大学国际关系与公共事务学院,上海200433)
摘要:环境库兹涅茨曲线(EKC)阐述了经济发展和环境退化之间的动态演进过程,即随着经济的发展环境先不断
恶化,到达顶点后逐渐改善.从实证研究,计量模型和分解分析三条线索回顾总结了国内外研究成果.随着EKC
研究的发展,环境指标从污染指标扩展到资源生态指标和环境效率指标,而实证研究表明并非所有的环境指标和经
济变量之间都存在"倒U型"关系.目前计量模型以简化式为多,结构式较少.由于分解分析方法能够定量化各种
影响因素对污染排放变化的贡献率,因而在EKC成因研究中日益受到重视.尽管研究取得了较大进展,但生态环
境阈值,污染的时空转移,数据处理与模型方法,环境控制政策和管理等方面仍需
进一步研究,关键要在数据处理和
模型构建方面取得突破.
关键词:环境库兹涅茨曲线;环境指标;计量模型;分解分析;数据处理文献标识码:A
工业革命以来经济快速发展,但环境污染,生态
破坏和资源危机日益严重.1972年罗马俱乐部在
《增长的极限》中对人类发展的可持续性提出质疑,
认为经济增长对原材料,能源的消耗速率会保持不
变,地球上有限的自然资源最终将限制人类社会的
发展,因而"零增长"成为维持经济稳定的必然选择.
这一悲观论调引起了广泛的争论,在随后的研究中
Malenbaum和Auty先后发现金属消耗强度和收入
之间存在"倒U型"曲线关系E1,2].1991年,Gross—
man和Krueger在北美自由贸易协定可能的环境影
响报告中首次指出环境退化和人均收入之间也存在
类似关系].借鉴收入分配库兹涅茨曲线名称,
1993年Panayotou在为国际劳工组织提供的报告
中首先使用了环境库兹涅茨曲线(Environmental KuznetsCurve,EKC)这一名称J.
1EKC的实证研究
1.1经济模型
EKC模型可分为简化式和结构式两大类,模型
中变量估计技术最常用的有普通最小二乘法
(oLS),混合影响(FE),随机效果(RE)3种,多数研
究采用简化式模型以及OLS方法l_5].
简化式模型只含一个方程,最常用的如式
(1)[:
Y一a+z+z+z.+z+e(1)
式中y为环境退化变量,z为收入,i为国家,t
是时间,a是常数,是系数,e是随机误差项,z是
由影响环境的其它变量构成的一个向量,包括技术,
贸易,地理位置,人口密度及经济结构等影响因素,
环境与经济关系有以下6种:
(工)>0,=一0,y随z的增加而线性增
加;
(11)<0,一一0,Y随z的增加而线性减
少;
(UI)>0,<0,一0,y和z之间呈"倒U
型"关系,转折点出现在z一一/2p2;
(Ⅳ)f12~0,岛一0,y和z之间呈"U型"关系;
(V)>0,do,>o,y和z之间呈"N型"
关系;
收稿13期:2006—05—31;修回日期:2006—09—21
基金项目:国家自然科学基金项目(40371111)资助.
作者简介:周静(1977～),女,江苏省无锡人,博士研究生,主要研究方向为资源利用及其环境效应
第4期周静等:经济发展与环境退化的动态演进415
(V1)<0,>0,岛<0,Y和z之间呈"U型+
倒U型"关系.
结构式模型包含几个联立方程,含有更多的参
数和变量,如Hartmana[7建立结构模型推导出经济
可持续发展过程中人力资本的增长速度应高于物质
资本,生产和消费的增长.
这丽类模型中简化式模型直接反映了环境与收
入之间的关系,但对这种关系出现的原因,其内部结
构以及方程系数无法进行明确说明;结构式模型能
够分析变量之间的内部关系和主导因素,但由于构
造复杂,目前应用较少.
1.2环境指标
EKC研究所用经济指标较简单,主要是人均
GDP,家庭收入等.而环境指标最初仅指环境污
染,随着经济发展,社会进步和科技发展,越来越多
的污染物能够被治理,但资源枯竭和生态破坏带来
了更深层次的环境危机,狭义的环境逐渐拓展为包
括污染,资源和生态的大环境,并且为解决不同环境
指标所得结论可比性较差的问题,引入了发展效率
指标,表1总结了已有研究中的环境指标.
表1EKC研究中的环境指标
Tab.1Environmenta】IndexesjnEKCResearch
环境指标类型具体指标实例研究
大气:S02,NO,CO,CH4,
CO2,SPM,VOCsGrossman~,Pan-
水体:粪大肠杆菌/总大肠杆ayotou[4],
环境污染类苎浓度,重金属含量,溶解苎Shafik,c,量,生化需氧量,常规化学毒HettigeE1o3,
物,硝酸盐,氮/磷含量RockZ"],Rupasing-
其它:城市固废产生量,土壤ha[aZ?,KrishnaD31
N/P流失量
剩余荒地比例,自然保护区比sl【0
l1ll.ft[1.cr.D_
例,农用地比例,森林砍伐量,perZas?,te[二.
资源生态类生物多样性大小,清洁水短缺
Mc}1ael[17],
三:苎物质流,初级原材料la[,Jsse]使用量'
单位GDP能耗,单位GDP_
suri[2._,c.le[9].
发展效率类COz排放量,人均道路能源消
Liddle[21],J.rdi[2,
耗量,人均一次能源消耗人类～,
发展指数(HDI)Kghbend.'
1.3实证结论
多数研究认为人均GDP大约在$3000～
10000时,环境质量开始好转,但已有研究也发现: ①"倒U型"关系并不适用于所有污染变量.一些
局部性,短期污染物EKC特征明显,而全球性,长
期污染物一般随经济发展线性增加[2,多数研究中几种局部大气污染物(SO,SPM,NO和CO)和水
体污染物的EKC特征明显,而垃圾和CO多呈线
性增长.②即便是符合"倒U型"规律的同一种污
染物,转折点也存在差别.SternL5]对近1O年来
S0研究结果的总结发现转折点变化幅度相当大,
从$3137到$101166(1990年可比价),相差3O倍
之多.进一步的分析表明,采用污染排放量数据得
出的转折点往往高于浓度数据,如Selden[2利用
S0z,N0x,SPM和Co的排放量得出大气污染物的
转折点在7OOO～14000,远高于Shafik[8和Gross—man_3用浓度数据计算得出的$4000～5000.此
外,如果数据中含有较多的低收入数据,转折点也较高,Cole_g用单纯的OECD国家的SO排放量数据得出转折点$8232低于ListL2用1929～1994年
美国5O个州的SO排放量数据和Stern[2用全球196O～1990年SO排放量数据得出的结论(分别为$22675和$101166).
目前对资源生态和发展效率指标的研究较少,
尚无一般性结论.如对于森林砍伐量,CropperL】,
Shafik[8和Panayotou[43人分别认为转折点很高, 与收入无关,转折点很低.在发展效率指标的研究中,Cole_g和Suri[2o]认为随经济增长能源总使用量直线上升,而Galli[2认为单位美元GDP能耗可能减小.Seppala_1研究了美国,德国,日本,新西兰和
芬兰的直接物质流,发现其与经济发展无关,但Janssen_1认为制造业发展与初级原料使用量服从EKC关系.
2EKC成因的分解分析
已有对"倒U型"曲线成因的研究认为影响
EKC的因素主要存在于生产一贸易一消费这3个环节,如经济规模,产业结构,科技进步,国际贸易以及对清洁环境的消费需求,并通过市场机制和公共管理来进行调节[5],但多为主观的定性解释.分解
分析方法由于能够分离各种可能因素对污染变化的贡献,成为EKC成因定量研究的主要手段. Grossman[2提出的基于行业数据的分解模型
如下:
E一>,s,(2)
416长江流域资源与环境第16卷
式中,E为一国在t年的污染排放量,y是
GDP,表示规模效应,J,是工业中行业J的污染排放
强度,表示技术效应,S,是工业中行业J所占比重,
表示结构效应.
Hamiltonc..提出的基于总量数据的分解模型
如下:
蛊?舞?器?晋㈣:一●一0I●FECfTECfGDPfP|t…
式中E为一国在t年的污染排放量,FEC和
TEC分别表示化石燃料和总的能源消费量,E/
FEC表示化石燃料的污染排放量强度,FEC/
TEC为化石燃料比重,TEC/GDP为单位GDP
能耗,表示能源使用强度,GDP/和P分别表示
人均收入和人口规模.
国外对大气污染物进行的分解分析(表2)表
明,污染排放量的下降主要在于技术效应,如能源构
成,能源使用强度和污染减排技术等,但污染减排技
术最为关键.
表2大气污染物分解分析结果
Tab.2ResultsofDecompositionAnalysisofAirPollution
3国内研究进展
1999年张晓E.首次研究了全国大气污染和人
均GDP之间的关系,此后相关研究不断涌现.我国
已有研究中常见污染物的转折点收入水平(表3)的
变化范围较大,从3000～350000元,相差近120
倍,但多在10000~50000元之间出现转折,比发达
国家300010000美元的水平要早,多数研究认为
这与我国实施的有效环境政策以及在先进技术利用
方面的后发优势有关.
研究中除了经典的"倒U型"曲线外,还出现了
"U型"E4s],"倒U型+U型"("N型")E以及"U
型+倒U型"E47]等多种形式.分析成因有以下几
表3常见污染物转折点对应收入水平(元/人?年)
Tab.3IncomeLevelCorrespondingtoTurningPointsofNormalPollutants(yuan/person?a) 注:收入水平为人均GDP,带*号为当年价,其余为1990年可比价,一为未研究
第4期周静等:经济发展与环境退化的动态演进417
点:①经济发展的区域差异.不同的经济水平下,发
展经济和治理污染之间的博弈结果不同,出现"倒U 型"曲线的多数是东部沿海经济发达地区,在经历
2O多年的快速经济发展之后,他们已开始注重生态环境,而西部地区在强烈的发展冲动之下,"先污染, 后治理"特征明显,污染水平仍持续上升,故多出现"U型"曲线;②政府对污染物管理的偏好.由于与
日常生活以及人类感观密切相关,水体和大气污染往往成为污染控制和治理的优先目标,因而"倒U 型"曲线在这两类污染物的研究中出现较多;③经济和环境关系的动态复杂性."N型"和"U型+倒U 型"曲线暗示在较长时间尺度上两者关系呈反复波动演进;环境污染随收入增加而波动上升,到达一定峰值后波动下降,总体符合"倒U型"曲线规律.
4讨论
4.1环境与经济的耦合机制
"倒U型"曲线假设环境破坏对经济没有反馈
作用,待财富积累到一定程度,经济发展初期的污染加剧会在生产,消费,贸易,技术等因素作用下逐渐
缓解,因此提高收入是改善环境的最有效途径.但
有限的地球资源决定了生态系统具有承载阈值和恢复弹性,一旦超过阈值,经济发展将不可持续.生态
系统不仅为人类提供物质基础和生态服务,也约束着经济行为,两者存在约束/胁迫机制.但目前生态
环境阈值在EKC研究中只停留在概念层面,实证
和理论研究中缺乏实际进展.
4.2污染的时空转移
经济全球化使得发达国家在国际分工中处于优
势地位,为减轻本国环境压力,他们通过与发展中国家的贸易来实现资源环境类商品的消费需求.因而
不发达地区的环境质量继续下降,资源逐渐耗竭,且因为处于国际分工下游,很难找到污染转移的下家, 成为末端受害方."倒U型"曲线只片面反映了发
达国家的环境改善,实质是发达国家将发展的资源环境成本转移给了发展中国家.此外,人们倾向于
处理与生活关系密切,短期效应明显的污染,而将那些处置费用高,危害不在短期显现的污染留给后代, 造成短期污染的"倒U型"特征明显,长期污染却不断积累.污染时空转移现象的存在对于理解EKC
研究中的诸多矛盾有所帮助.
4.3数据处理与模型方法
EKC研究中所采用数据有横截面数据,时间序
列数据和面板数据3类,正确的数据分析是研究的基础,但数据处理中易出现以下4类偏差:异方差, 联立性,忽略变量以及协积问题.因此有必要对所
建模型进行充分的检验,确保建模时的基本假设和采用的估计方法比较适合数据,并得出对模型假设不敏感的结论.简化式模型简明易懂,但为了更深
入地解释机制成因,在研究中需要加强结构式模型和分解分析方法的应用.
4.4政策和管理
环境问题是外部不经济的产物,必须从根源入
手,将外部不经济性内部化,而环境经济政策是实现这一转化的有效手段.此外,已有EKC研究表明
一
些社会因素如国民受教育程度,收入和政治权利
的公平分配,公民自由等因素都会影响环境质量.
发展中国家通过可持续发展导向的政策和管理可以避免或减小发展的环境成本,获取更高的发展收益,
因此有必要重视此类研究.
5结语
经济与环境的友好和谐是可持续发展的重要内
容,EKC研究关注两者之间的动态演进关系,故在
发展中国家和发达国家都很活跃,但受数据来源,计
量模型和估计技术的影响,所得结论较为复杂,因此
加强计量经济方法的研究是保证结论准确性和具有
可比性的关键.
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Abstract:EnvironmentalKuznetsCurve(EKC)illustratesthepatterninchangesoftherelatio nship betweeneconomicdevelopmentandenvironmentaldegradation.Thepatterninchangesofe nvironmental qualitydegradesattheinitialstageandthenimproveswiththegrowthofeconomy.Thispaperr eviewsthe
progressinthisareainrespectofempiricalresearch,econometricmodelanddecompositiona nalysisin
Chinaandothercountries.WiththedevelopmentofEKC,environmentalproxiesexpandfro menvironmental pollutantstoresourceandecologyproxiesandtoenvironmentalefficiencyproxies,andthein verseU—
shapedrelationshipisnottheuniqueform,whichdoesnotfitintoallenvironmentalproxies. Theeconometric
modelsusedinEKCstudyaremainlyreducedmodels.Themethodofemissiondecompositio nanalysiscan quantifythecontributionofeachfactorinthechangeofpollutionemission,andhasbeenused widely.
AlthoughtherearegreatadvancesinEKCresearch,someaspectssuchasthethresholdofecol ogical
system,thespatialandtemporaltransmissionofpollution,themulti—formalityofcurve,dataprocessing
andeconometricmodel,andenvironmentalpolicymanagementstillneedtobefurtherstudie d,among whichdataprocessingandeconometricmodelarethekeyfactors.
Keywords:EnvironmentalKuznetsCurve;environmentalproxy;econometricmodel;deco mposition
analysis;dataprocessing。