中国大气污染问题与经济发展的关系分析

中国大气污染问题与经济发展的关系分析摘要：环境是影响经济发展的重要因素，而一国的经济发展水平和实力，也从客观上影响环境的改善。本文介绍了我国经济和环境的状况及特点，以大气污染为例，分析我国大气污染的库兹涅茨曲线的特性，发现我国的大气污染问题具有自身独特的特征，并用先进的统计分析方法来分析和验证这种关系，从数量上具体描绘出两者互为影响的关系。关键词：经济发展；大气污染；空间状态模型一、我国现今环境问题的特点当代中国社会正处于从传统向现代加速转型的历史时期。在社会发展的这一特定阶段，作为社会问题之一的环境问题，也具有鲜明的社会特征。首先，最为显著的是随着社会转型的加速进行，环境问题日趋严重。根据《中华人民共和国环境保护法》第11条的规定，国家环保局从1990年起，每年6月5日前后发布上一年的环境情况公报。1995年和1996年连续两年的《中国环境状况公报》都指出：总体上讲，我国“以城市为中心的环境污染仍在发展，并向农村蔓延；生态破坏的范围仍在扩大。”1997年的《中国环境状况公报》继续指出：“部分地区环境质量有所改善”，“部分地区生态环境继续恶化”。从数量的角度看，我国环境也呈恶化趋势，从下表可以看出这种趋势。表1若干年份工业“三废”排放、产生情况年份废水(亿吨)废气(亿立方米)固体废物(万吨)1982230544113836919842546696938369198626069679424351988268829896036419902498542256132199236710546261884199436511363061704资料来源:曲格平,李金昌:《中国人口与环境》,第3639页;《中国环境年鉴》,1993、1995年并且近几年来，我国耕地呈连续减少的趋势。尽管耕地的递减量呈减少趋势，但是总的来说我国耕地的绝对数量在持续下降。同时，我国的森林覆盖率为13.92%，仅占世界森林面积的3%~4%。更重要的是，由于长期的开发和破坏，原始森林面积大大减少，森林结构不合理。因此，随着社会转型的加速推进，我国环境状况，无论是环境污染还是生态破坏，都有继续恶化的趋势，而且这种趋势还将持续相当长一段时间。其次，环境问题越来越表现为人与人之间的矛盾。当今环境问题不仅反映了人与自然关系的失调，而且越来越反映出人与人之间关系的失调。从某种意义上说，人与人之间关系的失调已成为环境问题日益加剧的重要原因。在社会转型的加速期，中国奉行对外开放政策。从国际上看，对于一个相对贫穷落后的发展中国家而言，在一个开放的国际社会中，它容易成为发达国家转移污染的场所。1991年外商在中国投资设立的企业共11515家，属污染密集型的有3353家，占总数的29%。从国内来看，中国的污染问题从城市向农村蔓延，这反映出城乡居民关系的失调。其他如大江大河以及湖泊环境的破坏，在很大的程度上，也都是由于人与人之间、地区与地区之间的利益冲突，这种利益冲突使得大家难以采取一致的行动来保护环境。因此，所谓环境问题，实际上已经成为真正的社会问题。此外，随着居民生活水平的提高，生活污染在环境问题中的分量在加重。与此同时，城市（尤其是大城市）环境问题受到高度重视，并在局部有所缓解，但是农村环境问题失控，呈日益蔓延加重的趋势。由此，环境问题与贫困问题有形成恶性循环的趋势，公众环境意识水平低下，环境问题与其他社会问题交叉、重叠，解决的难度日益加大。二、中国环境库兹涅茨曲线的特性自90年代初美国环境学家（GrossmanandKrueger，1992和ShafikandBandyopadhyay，1999）提出环境库兹涅茨曲线概念以来，环境经济学家讨论国家的环境政策时常引用与此有关的数据来支持自己所阐述的观点。环境库兹涅茨曲线试图描述污染问题与经济发展之间的关系。它假定，如果没有一定的环境政策干预，一个国家的整体环境质量与污染水平在经济发展初期随着国民经济收入的增加而恶化或加剧；当该国经济发展到较高水平（以国民的经济收入超过一个或一段值为标准）时，环境质量的恶化或污染水平的加剧开始保持平稳进而随着国民经济收入的继续增加而逐渐好转。即：在国民的经济收入（如人均GDP）达到转折点之前，经济收入每增加1%，某些污染物（如大气中的悬浮微粒、二氧化硫浓度、二氧化碳的排放量）的增加幅度会超过1%；在转折点之后，某些污染物的下降幅度会超过收入的增长幅度（ShafikandBandy-opadhyay，1992）。形象地说，人均GDP与某些大气或水污染物呈倒“U”字型关系。如何根据各自的数据来源估计环境库兹涅茨曲线转折点的具体数值，引起了诸多环境经济学家的关注。以大气环境质量为例，从污染物存量的角度，有人估计大气中SO2浓度的转折点在人均GDP（1985年美元）4000-5000美元（GrossmanandKrueger，1992），或低于8000美元时发生转折（GrossmanandKrueger，1994）；另有人估计，大气中的SO2浓度和悬浮微粒浓度的转折点分别为人均GDP（购买力评价）3670美元和3280美元（ShafikandBandyopadhyay，1992）。与此不同的是，从污染物流量的角度，有人估计SO2和悬浮微粒人均排放量的转折点分别发生在人均2900美元至3800美元之间和人均4500美元（Panayotou，1993）；还有人估计上述两种人均排放量的转折点应发生在人均GDP超过8000美元（1985年美元）之处（SeldenandSong，1994）。值得注意的是，有些环境经济学家已经认识到，环境库兹涅茨曲线并不说明收入水平和某些环境问题之间存在必然的关系，环境库兹涅茨曲线及其转折点的估计值仅仅是建立在若干跨国数据和时间序列数据上的经验数据的描述而不能以此用于预测。而且，环境质量的改善并不会自动发生，它有赖于全社会环保意识的提高，有赖于严格的限制污染的环境政策的实施，还需要技术进步的支持。特别是，一个国家环境政策的选定可能带来大大优于（或劣于）处于同样收入水平国家的环境条件。考察中国的实际情况可发现，按照世界银行的算法，1990年中国的人均GDP还处在低收入国家行列，仅为370美元；国家统计局按世界银行方法计算得出，1995年这一数字比1990年增长67.7%，达到670美元，仍远远低于世界平均水平的4880美元。本文按人民币对美元年平均汇价（中间价）计算，1995年人均GDP为581美元。不论按世界银行的计算还是按本文的计算，中国的人均收入都显然没有达到上述3000-8000美元的转折点水平范围。而且有材料证明，中国国民的环境意识普遍不高。根据1995年“全民环境意识调查”数据测算，我国城乡居民环境意识水平偏低，总体平均得分只有44.13分（最低分2分，最高分87分，标准差12.86），属“不及格”水平。其中，得分在60分以下的占90.1%；在6070分之间的占7.9%，在7080分之间的占1.6%；在8090分之间的占1.4%，90分以上的没有人。从环境意识的各个具体方面看，“环境知识”的平均得分是6.03分；“基本价值观念”的平均得分是7.29分；“环境保护态度”的平均得分是17.07分；“环境保护行为”的平均得分是13.80分。由此可见，无论怎么看，中国公众的环境意识都是在及格水平之下。尽管中国的国民收入水平低，公众的环保意识普遍较低，中国的环境质量却明显低于GDP的增长速度，其中1980-1995年GDP年平均增长率为7.7%，污染物排放总量年平均增长率却未超过4%，污染物人均排放量年均增长速度未超过3%，而平均每一元GDP所伴随的污染物排放量年平均为负增长。由于难于取得有关环境的全部数据，以下从《1999世界发展报告》的数据光盘中选取中国1976~1996年人均GDP（购买力平价，美元/人）和人均CO2排放量（公吨/每人），来说明我国的环境与经济关系现状是否符合环境库兹涅茨曲线。将数据列于下表。表21975年~1996年中国人均GDP和人均CO2排放量表年度人均GDP人均CO2排放量年度人均GDP人均CO2排放量19751.245124019861.920494019761.280623019872.0173112019771.410525019882.1288131019781.548232019892.1323134019791.560838019902.1158139019801.505145019912.192154019811.471749019922.2714181019821.553253019932.3433208019831.614858019942.518236019841.732269019952.6697266019851.853381019962.76742910资料来源:《1999世界发展报告》数据光盘用上表数据绘制从1976~1996年的人均GDP和人均CO2排放量的散点图，如下所示：人均GDP和人均CO2排放量散点图0500010000150002000025000300001970197519801985199019952000人均GDP人均CO2排放量图11976~1996年的人均GDP和人均CO2排放量的散点图从上图可以看出，至少从大气中的二氧化碳的含量来说，我国的现状与环境库兹涅茨曲线，特别是与Shafik和Bandyopadhay所描述的并不一致。这表明中国的经济发展状况与环境污染水平的关系呈现较弱的环境库兹涅茨曲线特性。以下将具体从数量上来分析人均GDP和人均CO2的关系，经济发展和空气污染的相互关系。由于采用的是人均二氧化碳排放量和人均GDP数值，因此，在此剔除了人口增长的影响。随着经济发展，工业的排放物也相应增加；另一方面，经济的发展同时也说明可用于治理环境污染的资源也越多。下面引进状态空间模型来分析和验证这种关系。三、数据的预处理与模型的建立为了解决一些新型模型在小样本时间序列分析中的应用问题，本文提出用三次样条插值法来扩展样本数据，然后用扩展后的大样本数据进行建模的方法。具体的插值公式为：f（x）=ai（x-xi）3+bi（x-xi）2+c（x-xi）+dii若xi≤x≤xi+1，1≤ini=l若xx1n若xxn选用表1中列出的1976-1996年这21年的年度样本数据，由于在预先试算模型时，发现由于样本量未达到大样本的要求，因此在此先将其扩展成41个半年度数据，以备下面建模使用。设扩展后的季度数据序列的时期标量为t，则所选择指标实际数据对应的年份与时期t的关系由表3列出。其它时期t对应的数据都是为建模方便而设定的虚拟数据，对扩展前后的数据分别处理验证了这些虚拟数据对提高模型精度起到了重要作用。表31976~1996年历年半年季度与时期t的对应关系时期t13579111315171921年季度19761977197819791980198119821983198419851986时期t23252931333537394143年季度1987198819891990199119921993199419951996状态空间模型有各种各样的形式，其状态转移方程模型形式为：Zt+1=FZt+Get+1其中：s×s系数矩阵F称为转移矩阵，它决定了模型的动态形式；s×r系数矩阵G称为输入矩阵，它决定了转移方程的方差结构，为了标识模型，G的前r行和r列被设置成一个r×r恒等矩阵；输入向量et是一个独立的r维正态分布随机向量列，均值为0，方差为∑ee，随机误差et，有时称为震动向量。以下建立模型：第一步，检查序列的平稳性及是否需要差分。经过检查，这里的人均GDP和人均CO2排放量都是不平稳的，首先对其进行差分变换。因为对非平稳的序列会拟合一个不适当的状态空间模型，且模型的估计也不一定收敛。第二步，进行初步自回归来选定自回归模型的阶。这里，对于选定的变量集和相应的数据集，通过AIC统计量的值判别，选择二阶自回归模型比较合理。第三步，选择状态空间模型形式进行初步估计。利用典型相关分析结果，将信息准则为正的变量加入到状态