中国经济增长与工业三废计量模型实证分析

中国经济增长与工业三废计量模型实证分析
康瑞瑞
【摘要】This paper is based on the environmental kuznets curve (EKC)as the theoretical basis, according to Chinese per capita GDP from 1995 to 2014 as the economic indicators,the total emission of waste water,waste gas emissions,sulfur dioxide emissions,solid waste emissions as environmental indicators. Through analyzing of the economic situation and environmental pollution in our country, establishing the corresponding econometric model to explore the influence on the environment quality of economic development in China. Research shows that Chinese wastewater emissions and the curve of per capita GDP present a inverted U+ type;the relationship between the waste gas and GDP per capita conform to the EKC curve and present a u-shaped relationship curve;solid waste emissions and per capita GDP relationship curve fits in u-shaped curve. Comprehensive environmental indices and GDP per capita curve accords with the left side of the inverted u-shaped curve. Research suggests that different pollution index and economic development of China doesn 't conform to the EKC curve,but the environmental quality is gradually improving to a better station,to further solve the environmental problems also need government to optimize the industrial structure,transform the mode of economic growth and promote the development of science and technology and continue to strengthen environmental pollution control.%本文以环境库兹涅茨曲线(EKC)为理论基础,
引用1995~2014年人均GDP数据为经济指标,废水排放总量、废气排放总量、二氧化硫排放总量、固体废料排放总量为环境指标,分析我国经济增长与环境污染治
理现状,建立了相应的计量模型以探究我国经济发展对环境质量的影响.研究表明,我国废水排放与人均GDP的关系曲线为倒U+型;废气与人均GDP关系曲线符合EKC曲线呈倒U型;废固排放与人均GDP关系曲线符合正U型曲线.环境综合指标和人均GDP关系曲线符合倒U型左半边.说明不同环境污染指标与经济发展不一
定符合EKC曲线,但整体环境污染问题在逐渐改善,要进一步解决环境问题还需要优化产业结构,转变经济增长方式,推动科技发展并持续加大环境污染治理力度.
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2016(025)0z1
【总页数】6页(P142-147)
【关键词】环境库兹涅兹曲线;GDP;环境污染;回归分析;主成分分析
【作者】康瑞瑞
【作者单位】北京信息科技大学经济管理学院,北京 100192
【正文语种】中文
【中图分类】F224.0;X-652
环境保护与经济发展一直以来都是人类生存难以共同维持的两大问题，早在20世纪70年代就有西方学者开始探究经济发展与环境污染之间的关系，并提出环境污染程度随着经济增长先升后降呈倒U型曲线关系，这种曲线被称为库兹涅茨曲线。

相关问题的实证研究一直到现在都没有停止。

改革开放三十年我国经济在迅速发展的同时造成了环境质量的急剧下降，对自然生态造成了不可逆的损害，严重的污染
对居民的身心健康也造成了极大威胁。

空气污染每增加十个单位将导致后一天因呼吸道系统疾病住院的人数增加0.6人左右[1]。

随着国家经济水平的快速增长和国民环保意识的提高，人们越来越开始认识到环境保护的重要性，许多学者们也试图通过研究环境污染和经济增长之间的关系来找到一种二者协调发展科学方法。

受到西方学者的启发，国内围绕EKC曲线也展开了很多研究，尤其是对环境和经济关系的分析研究。

我国环境污染与经济发展之间的关系到底是怎样的，成什么曲线形式，有无转折点，是否符合EKC曲线，如果不符合，又成什么样的曲线关系？为了验证库兹涅茨曲线假设，朱悦[2]研究了辽宁省渤海地区经济增长与环境质量之间的关系。

柴莎莎等[3]研究了山西省经济增长与环境污染水平的耦合协调度。

杨文杰等[4]研究了北京市GDP增长和北京市环境质量变化之间的关系。

宋涛[5]等人研究了人均CO2排放量与人均GDP之间的长期关系和短期关系。

马丽梅[6]等人研究了我国雾霾污染与环境经济结构的关系。

吕健[7]研究了中国各省经济增长与以三废污染为指标的环境污染的自相关关系。

马博[8]以中国30个省市的面板数据为数据支撑研究了中国能源消费、环境污染与经济增长的动态关系。

除了研究经济发展与传统污染物排放之间的关系，近几年EKC模型中的经济和环境指标也一直在扩大，环境污染指标可以扩展为生态破坏的程度，人体健康指标等。

例如有西方学者Erajeretal 2008年研究污染物排放与健康之间的关系，鸟类和哺乳动物受到环境威胁程度与经济增长之间的关系(Mcpherson&Nieswiadcmy，2005)，人均收入与石油开采之间的关系(Esmaeili&Abdollahzadeh，2009)，指标选取的扩展也证明了EKC曲线广泛的适用性[4]。

上述研究中对单一的环境指标进行了多方面的研究但一直没有一个统一的综合指标能综合评价我国环境污染指数，因此本文后半部分利用主成分分析法从多指标中提取出一个综合的环境污染指标，研究综合指标表示的环境污染状况与人均GDP所揭示的经济现状的关系曲线并进行统计分析。

我国的环境污染问题主要是大气污染
和水污染其次是废弃固体物污染，因此本文利用国家统计年鉴统计的数据，首先对以三废为首的环境现状和以人均GDP为指标的经济状况进行了描述性的统计分析，然后建立了相应的计量模型直观的分析二者之间的关系，最后通过对结论的分析给出相应的解释并提出建议。

1.1 污染指标选取
对于研究环境库兹涅兹曲线时环境指标的选取，因为其广泛的研究范围目前尚未有统一的标准。

污染物排放总量，人均排放量，污染物排放密度和浓度以及具体细分的各分子排放量都可以作为表征污染物的变量，这些不同的指标可以从不同角度以不同的单位形式对污染状况做出相应的描述。

本文考虑到数据获取的难度以及对环境指标研究的程度相对较低且我国国内对环境污染的大体规划选取了废水排放总量，废气排放总量，二氧化硫排放总量烟粉尘排放量和废弃固体排放物总量作为所研究的环境污染指标。

数据均来自于《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》。

1.2 模型选取
研究范围为国内，研究中选择我国1995～2014年的数据，以我国人均GDP为变量x，以上述典型环境指标变量为因变量y，利用SPSS统计软件，构建一次曲线、二次曲线、三次曲线、指数函数等多种函数曲线模型进行拟合分析，根据这些曲线的拟合结果，模型检验参数等选取最优模型进行分析。

最优模型的选取首先要找通过分析F检验的显著性找出具有统计意义的估计方程，一般为概率<0.01认为有统计意义；其次对具有统计意义的模型的回归系数进行T 检验，对于显著性均<0.05的系数说明其具有统计意义，说明人均GDP与污染物排放量所遵循所选的函数方程；最后再比较各模型的拟合系数R2，选取拟合系数
最大的模型并对其回归函数进行分析[3]。

主成分分析法是把多个原始指标化为少数几个综合指标的一种多元统计的方法，可以实现多多维数据的有效降维，综合指标能够包含绝大多数的信息，一般在80%
以上，综合指标的解释力度大于每一个单独的原始指标[9]。

KMO值越接近于1
说明变量之间的相关性越强，原有变量越适合做因子分析，sig值越小于显著水平0.05说明变量之间存在相关关系。

本研究将废气排放量，二氧化硫排放量和烟粉
尘排放量三个指标用主成分分析并通过Matlab操作得到主成分得分即大气综合指标，最后将大气综合指标和废水排放量，废固排放量继续应用主成分分析法，通过Matlab操作得到一个环境综合指标，利用最后得到的综合指标和人均GDP做回
归分析，从整体上分析我国环境污染和经济增长的关系。

改革开以来，我国经济增长迅速，GDP总量每年在7%增速以上，到2014年人均GDP已经达到46629元，但经济迅速增长的同时能源消耗和废物排放量也与日俱增。

对环境质量指标进行描述性统计从图1～4发现我国废水排放总量，废气排放总量，SO2排放总量和人均GDP整体上相一致。

从1995～2014年废水排放总量一直
在上升，2014年已经达到7161751万t，而工业废水的排放自2005年达到顶峰后便有所回落，已经从2218943万t降至2093238万t，相对生活废水排放量一直在增加，从侧面也说明了我国工业废水的治理情况已经得到了相当的好转。

从图2和图3看出，虽然SO2的排放量在降低但废气的排放量却在急剧上升，我国从2008年、2009年后就开始全国大面积的频繁出现雾霾天气，以北京为典型，空
气质量急剧下降，在2011年达到惊人的674509亿m3，后面虽有下降但总量依然偏高。

从图4看出我国的废固总排放量从1998年达到顶峰后便一直在下降，到2014年已经减少为59万t，废固治理达到一定的成效。

经济增长导致了工业废弃物的排放增大对环境造成了很大的影响，虽然近几年的投入力度一直在加强，但三废排放物还在持续走高，尤其是工业废气的排放近几年更是急剧攀升，导致北部地区大面积出现雾霾天气，严重的影响到了居民的生活健康。

根据1995～2014年人均GDP数据以及各环境指标数据采用三次曲线回归分析得
到拟合结果，见表1。

拟合方程形式见下式。

式中：Yi分别指废水排放指标、废气排放指标、SO2排放指标，废固排放指标；X 为人均GDP，εi为随机扰动项。

是否符合EKC曲线的判断标准如下所示。

b1>0，b2<0且b3=0，经济增长与环境污染符合倒U型曲线
b1<0，b2=0且b3=0，经济增长与环境污染呈线性关系，环境污染程度直线下降
b1<0，b2>0且b30，经济增长与环境污染符合U+倒U型曲线
b1<0，b2<0且b3>0，经济增长与环境污染符合倒U+U型曲线[9]
由上文结果可得各模型的回归拟合方程，见表2。

依据最优拟合模型筛选原则，一次和指标函数拟合曲线的效果都不太理想，因此本文全部选取了三次曲线拟合。

所有污染物指标参数值的F检验均小于0.01，说明各指标的曲线估计方程都具有统计意义[10]。

在此基础上对各类回归模型的回归系数进行t检验，分析结构表明废水排放量，废气排放量，SO2排放量以及通过主成分分析得到的大气综合指标与人均GDP的三次回归曲线拟合系数R2均大于75%，说明在从1994～2014年的20期间各污染物排放量变化的75%可以由人均GDP来解释。

烟粉尘的拟合优度较差只达到0.624，说明只在一定程度上解释了人均GDP和烟粉尘污染的关系，为了削弱此项指标误差的影响力，研究中将此项指标与大气排放量和SO2排放量做主成分分析从而得到能够较准确准确表示大气指标的综合指标。

同理废固的拟合优度显示较差只有0.537，不具有解释人均GDP变化的足够说服力，通过下一步的主成分分析弱化废固在环境综合指标中的影响力，提高环境综合指标的拟合优度。

从曲线拟合图5～11可以看出，我国1994～2014年的人均GDP与“三废”污染排放量指标的拟合效果较好，拟合优度R2最高达到0.991，对经济发展与环境
污染的关系衡量比较具有说服性的解释意义。

从图5废水排放总量和人均GDP的结果看来，拟合优度达到了0.991，实现了高度拟合。

可以看出，我国自1995年以来的废水排放量一直随着人均GDP的发展
在升高，呈现EKC曲线的左半边且没有达到制高点，预计以后几年内也会持续增长。

出现这种现象的原因主要在于我国近几年的生活废水排放量一直在增加，虽然工业废水排放有所下降，但总量还是保持上升趋势。

经济发展的同时也带动了居民的消费需求和对高质量生活品质的追求，导致城镇居民的用水量急剧攀升，伴随的生活污水排放量也相应增加。

从图6工业固体废弃物的排放量和人均GDP的结果看，拟合优度达到0.887，曲线呈正U型的左侧，总排量随着经济的发展一直在减少。

说明我国的固体垃圾排
放治理取得了显著的成效。

长此以往将会对环境的影响降到最低。

从图7废气排放总量和人均GDP的结果来看，拟合优度也相对很高，基本上符合EKC曲线的发展趋势，2011作为废气排放量的拐点，2011年以后的排放量依然
很高但相对已经有所减少，呈现下降趋势，数据表明我国的SO2和工业烟粉尘排
放量也一直在减少，预计未来几年内废气排放量会一直下降，全国各地的雾霾天气应该也有有所好转。

环境污染的好坏很大一部分取决于政府的经济环境政策的调整，自雾霾天气出现以来，政府投入很大的力度治理雾霾，环保措施得当取得了相当的成果。

就SO2作为废气排放污染物中的主要污染指标之一，本文专门做了一个关于SO2指标分析，发现我国的SO2排放量基本上符合EKC曲线呈现倒U型趋势，也从
一个侧面反映了我国空气质量正在好转。

因为最近几年我国雾霾比较严重已经对居民的生活健康造成了极大的影响且引起了国内外的关注，所以本文对废气污染做了一个包括SO2和烟粉尘排放量在内的较
为详细的分析。

从图中来看，拟合优度较好达到了0.867，且曲线趋势基本符合
EKC曲线呈倒U型的左半边包括峰值在内。

可以看出2011年作为我国废气污染的最最严重时期已经过去，后面沿着EKC曲线基本在走下坡路线。

与前面所分析到的废气排放指标趋势及结果基本一致。

从环境综合指标图示中可看出拟合优度较好达到0.867，拟合曲线基本符合EKC曲线倒U型的左半部分，且2014年的趋势比2013年有所下降，具体以后的趋势是否符合EKC曲线的右半边还有待于以后几十年的数据采集。

整体上看我国环境污染和经济发展的趋势比较符合典型性EKC曲线，目前还未达到拐点，其中很大一部分因素是废水排放总量的持续上升推高了拐点的位置，依赖于环保力度的加大和环保技术的进步，环境污染的问题才会随着经济发展水平的提高得到进一步改善。

在环境发展的初期，对环境问题的意识程度比较低或者根本是忽略的，随着经济的增长污染物的排放也一直在增长。

我国市场经济发展的时间较短，在前三十年飞速发展的背后是对资源的过度开采和极大浪费。

最近几年随着人民收入水平的提高和对生活质量需求的攀升，对环境问题的改善也日益重视起来。

EKC曲线表现的是开始环境污染程度是随着经济发展增加的，但是在度过一个拐点后，随着经济水平的继续提高环境污染程度开始逐渐下降趋于一个稳定的发展模式。

从上面对各环境指标和经济发展的曲线拟合可以看出，在不同的环境污染指标与人均GDP呈现出不同的计量关系说明我国不同的环境指标污染的程度并不相同，最后环境综合指标与人均GDP得到的拟合曲线大体上与EKC曲线吻合，总体呈现出倒U型的左半部分并且已经超过拐点。

说明我国的环境污染状况正在好转。

实际上环境质量的改善并非随着经济水平的升降而自动发生，在很大程度上取决于环境经济政策的调整，我国近几年对环境治理投入了大量的财力、物力和科研力度，并积极致力于环境治理信息化的升级和完善，由此也取得了显著的成效。

但是我国目前还处于制造业转型时期，工业废物的排放量还会持续增加，尤其是工业废气和废水的排放，如果这个势头不能遏制环境问题将会更难治理，所以我们应该积极致力
于产业结构的调整，发展新能源技术，推广应用清洁能源，并不断加大环境治理力度，严格有效的贯彻执行环保政策，进一步协调经济与环境的共同发展。

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