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基于EKC理论的经济增长与环境质量协整关系分析
作者：卢洪友 张靖妤
来源：《宏观质量研究》2015年第02期
摘要：在环境库兹涅茨曲线假说的基础上，利用时间序列数据和协整技术分析探讨了广东省1995-2012年环境质量与经济增长的关系。文章选取二氧化碳（CO2）和二氧化硫（SO2）为环境质量指标，人均GDP为经济增长指标，研究结果表明，两类空气污染物与人均国内生产总值存在长期协整关系。进一步地，二氧化硫排放和经济增长存在倒U型关系，符合EKU假说，人均收入拐点出现在25001.72元左右（以2000年价格为基期）；而二氧化碳排放和GDP呈现正向关系。此外，因果检验结果表明，不管在短期或长期，广东省的经济水平和环境因素为单向因果关系，即经济发展导致环境质量变化，而非反向影响。这意味着推行污染减排政策和加大环境污染治理的费用投入并不会阻碍经济增长。对于广东而言，提升环境治理水平、提高环境质量可能是实现经济长期可持续增长的有效政策工具。 关键词：经济增长；环境质量；环境库兹涅茨；协整；广东 一、引言
广东省是中国经济增长最快的省份之一，GDP一直保持每年约10%的速度增长。快速的经济增长提高了人们的生活质量和社会福利水平，但与此同时广东付出了严重的环境代价。作为南方最大流域的珠江口已成为仅次于渤海湾的全国第二个重点污染海域；广东每年酸雨频率居高不下，成为酸雨重灾区，66.7%以上的城市受酸雨污染，包括广州市在内的17个城市已被国务院纳入酸雨控制区。广东省水环境监测中心的调查显示，全省每年由于水环境污染造成的直接经济损失达260亿元，每年因酸雨污染造成的经济损失达40多亿元。随着经济的发展和工业化、城市化的不断推进，环境污染与经济增长之间的关系日益受到重视。国外环境经济学家关于经济增长与环境变化关系的研究中，最著名的是库兹涅茨环境曲线（EKC）假说。Grossman & Krueger（1991）的实证研究首次表明，环境质量和经济发展之间存在“倒U型”关系，即在经济发展的初始阶段，人均收入的增加伴随着环境恶化程度的加剧；但随着人均收入水平越过某个拐点，环境质量开始提升。由于类似于库兹涅茨1995年提出的收入和不平等水平之间的关系，这种环境发展模式被称为环境库兹涅茨曲线（Selden & Song，1994）。 按照环境库兹涅茨曲线的观点，在经济发展初期环境污染不可避免，随着经济增长，环境污染问题将得到改善。但如果地区发展忽视环境保护，单纯依靠经济增长自动解决环境问题，后果将十分严重。因为环境污染程度一旦超过了生态系统对应的不可逆转值，即使日后经济水平到达环境库兹涅茨曲线的拐点，环境破坏也会愈演愈烈。如图1所示，只有配合适当的环境保护政策，将环境恶化的峰值控制在不可逆转值之下，环境质量得到改善才会成为可能，这也是强调政府采取行动治污减排的意义所在。
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因此，环境库兹涅茨曲线从宏观上为观察经济增长与环境质量的演进提供了经验性的分析，表明经济增长和环境质量存在某种必然联系。为了研究地区性的这种联系，本文选取广东省1995-2012年相
关的经济发展和环境污染数据，利用时间序列和协整分析方法，检验广东省环境库兹涅茨曲线，并进一步探讨广东省经济增长与环境质量的变化规律。 二、文献综述
国内外学者对环境质量与经济增长之间的关系进行了长期大量的探讨。对于环境库兹涅茨曲线的研究主要集中于对人均收入和污染指标等其他变量的回归分析。主要分为两大类环境指标：空气质量指标和污染排放指标。Grossman & Krueger（1995）选取了城市空气二氧化碳浓度、空气颗粒物等14类污染物指标，发现除了PM10随着经济增长单调减少，其余13类污染物和人均收入呈现倒U型关系。在人均收入到达8000美元后，大部分环境问题开始改善。类似地，Shafik & Bandyopadhyay（1992）基于149个国家的投资增长、能源替代、贸易开放度等指标，建立GDP对数和多类污染物指标的多项式，发现在森林退化和城市空气质量恶化方面出现倒U型关系。另一方面，Selden & Song（1994）则关注地方污染排放，他们发现二氧化硫对应的人均GDP拐点出现在10000美元，略高于氮氧化物和碳排放的收入，在被研究的国家中大部分收入拐点都较高，未来全球污染排放将继续增加。Levinson（1998）引入汽车尾气的铅污染，以汽油含铅量和汽油消费量分别作为污染强度和污染活动指标，进一步证实了环境库兹涅茨曲线的存在，通过分别估算两类指标对国民收入的影响，发现伴随收入的增长，环境质量的改善主要取决于减少污染强度，而非遏制污染活动。
根据EKC的假设，经济发展将在未来改善环境问题，但在实证检验环境库兹涅茨曲线过程中，却发现环境质量和经济之间的关系并非总为倒U型。Holtz Eakin & Selden（1995）基于全球40多个国家的面板数据进行敏感性分析，发现尽管随着经济的发展，二氧化碳边际排放量递减，但全球排放的二氧化碳将继续以1.8%的速度增长，环境污染和经济增长是一种单调关系。Hettige等（2000）利用工业废水污染探讨了收入和环境质量的关系，发现废水污染随着经济发展加剧。de Bruyn等（1998）研究了4个国家包括二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫在内的污染物，得出污染排放和收入正相关，但随着经济结构改变和技术效应的产生将有望实现减排。
有关环境库兹涅茨曲线早期的研究，大部分使用跨国面板数据来估计各种环境指标和人均收入之间的关系，然而从严格的计量经济学的观点来看，尽管其中一些研究给出了支持环境库兹涅茨曲线假说的证据，但并不表明每个样本国家将会遵循相同的污染发展路径。因此从跨国面板数据转向单一国家时间序列数据研究也成为了EKC研究的新趋势。Akbostanci等（2009）认为，只有单一国家的研究才能提供不同污染物EKC是否存在的答案。他们对土耳其1968-2003年二氧化碳、二氧化硫和可吸入颗粒物排放进行了传统参数回归，结果不支持EKC的假说，并得出结论，土耳其环境空气污染不会随着经济增长自动消失。Lindmark（2002）指出，受各国具体形态特征影响，一国时间序列数据比跨国面板数据能更有效分析
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EKU模式的动态演变。Francis Tan（2014）认为特定国家或地区的案例研究优于跨国的整体分析，因为实证分析在总体层面无法捕捉和解释每个国家经济环境的复杂性及各国的历史。 刘燕等（2006），于峰、齐建国、田晓林（2006）以二氧化硫、工业三废排放量等指标表征环境污染水平，利用省级面板数据考察国家层面的经济发展与环境之间的关系，研究结果表明我国的经济增长与工业废水、二氧化硫之间表现为一种倒N型曲线关系，与工业废气之间表现为N型曲线关系，而只有与工业固体废物之间表现为一种倒U型曲线关系。对于不同地区、不同污染物而言，经济增长与环境质量之间的关系不尽相同，表现为环境库兹涅茨曲线呈现地域性和时间性差异。针对省级地区层面，杨丹辉、李红莉（2011）引入山东省污染物排放指标和环境监测指标，建立11种环境指标与人均GDP之间的计量经济模型，结果显示尽管部分环境指标处于下行通道，但山东省环境目前整体状况和未来趋势不容乐观。徐彤（2011）使用2000-2007年陕西省10个地区面板数据，考察陕西省经济增长、环境污染及产业结构之间的关系。研究发现：自西部大开发以来，随着陕西省经济不断增长，部分工业污染物排放量出现先下降再回升的变化趋势；在经济发展水平较低的地区，工业污染物排放总量和增量较少；在经济增长水平中等的地区，工业污染水平在快速上升；只有经济增长达到较高水平时，工业污染物的排放量才会开始下降。对于我国经济增长和环境质量的研究，因研究方法、样本数据、实证模型等的不同而呈现出丰富的研究结论。本文试图从长期协整关系的角度考察地区性空气污染物与人均国内生产总值之间的相互作用，检验广东省环境库兹涅茨曲线，进一步探讨广东省经济增长与环境质量的变化规律。 三、指标选取与数据
在实证分析中，本文采用广东省1995-2012年时间序列数据，数据皆取自《中国环境年鉴》《中国能源统计年鉴》《广东统计年鉴》，并由此整理所得。为了消除数据的剧烈波动以及异方差的影响，所有变量数据转化为对数形式。
一是经济增长指标。本文选取人均GDP作为经济增长的衡量指标，考虑到名义人均GDP无法剔除价格波动的影响因素，故选择以2000年的价格为基期，计算1995-2012年实际人均GDP。
二是环境污染指标。本文选取二氧化硫SO2排放量（万吨）和二氧化碳CO2排放量（万吨）作为环境质量的影响指标，以上均为年排放量数据。在环境指标的选取上，取决于数据的可得性和代表性，二氧化硫和二氧化碳分别主要引起地方和全球性环境问题。在广东，导致二氧化硫排放的主要经济活动是煤炭和化石燃料的燃烧，化学工厂制造和汽车尾气。二氧化硫的排放对人体健康有严重的影响，引起肺损伤和其他呼吸系统疾病；同时对自然环境造成损害，导致局部地区酸雨的产生。相比之下，二氧化碳影响涉及全球，范围更广，也是当今全球变暖的主要驱动力之一。
由于广东省的二氧化碳排放量数据无法直接获取，需要进行测算。目前已经得到认可的二氧化碳排放公式为：