環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線假說(shuō)的理論模型

1、 環(huán)境庫(kù)茲涅茨理論簡(jiǎn)介1955年，美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家西蒙·庫(kù)茲涅茨(Simon Kuznets)，提出了著名的“倒U型假說(shuō)”，即庫(kù)茲涅茨曲線。在1991年，美國(guó)環(huán)境學(xué)家Grossman和Krueger首次將庫(kù)茲涅茨曲線引入經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境污染關(guān)系的研究, 它假定一個(gè)國(guó)家的污染水平會(huì)先隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)民收入水平的增加而增加，當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度時(shí)，污染水平會(huì)隨著國(guó)民收入的上升而下降。Grossman和Krueger通過研究發(fā)現(xiàn)SO2排放量和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系符合庫(kù)茲涅茨假說(shuō):如果用縱軸表示污染水平(污染物排放量等),橫軸表示經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)(GDP、GNP或人均GDP、人均GNP等),可得到污染水平與經(jīng)濟(jì)

2、增長(zhǎng)之間的散點(diǎn)曲線呈“倒U型”，即環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve,以下簡(jiǎn)稱EKC)。 自環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線（EKC）假設(shè)提出以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷對(duì)其理論探討和實(shí)證研究。國(guó)外關(guān)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染關(guān)系的研究比較早，主要研究文獻(xiàn)有：1992年Bandyopadhyay和Shafik運(yùn)用EKC對(duì)不同國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行了對(duì)比研究。Lucas（1996）驗(yàn)證了BO2、NO2等與經(jīng)濟(jì)發(fā)展也符合EKC假說(shuō)。Panayoutou（1997）運(yùn)用了30個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家1982-1994年間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究表明，政策和制度不僅能夠顯著減少由二氧化硫引起

3、的環(huán)境退化，而且能夠減輕經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)所付出的環(huán)境代價(jià)。Dasguptaetal（2002）發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)制能使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的每個(gè)時(shí)期污染排放水平都低于沒有規(guī)制時(shí)的排放水平，使環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線變得比較平坦。除此之外，許多發(fā)達(dá)國(guó)家和新興發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境質(zhì)量之間的實(shí)證研究也證實(shí)了EKC假說(shuō),只是不同國(guó)家、不同污染物的“倒U”頂點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)機(jī)不同。國(guó)內(nèi)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染之間關(guān)系的研究起步較晚，主要研究文獻(xiàn)有：范金(2002)采用中國(guó)81個(gè)大中城市1995-1997年度SO2、氮氧化物、總懸浮顆粒濃度等的面板數(shù)據(jù)對(duì)EKC進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)除了氮氧化物濃度之外,其余污染物與國(guó)民收入水平存在“倒U”關(guān)系

4、;包群、彭水軍（2006）采用中國(guó)30個(gè)省市19962000的環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)，建立面板數(shù)據(jù)模型，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染之間存在環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線“倒U型”特征。張紅鳳等（2009）通過實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格且系統(tǒng)的環(huán)境規(guī)制政策能夠改變環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線的形狀和拐點(diǎn)位置。但中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展很不平衡,各個(gè)地方對(duì)污染治理的投入差別也較大,很難建立統(tǒng)一的模型來(lái)描述整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染之間的關(guān)系,應(yīng)當(dāng)按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分區(qū)域進(jìn)行研究,這樣才能夠更好地解釋中國(guó)環(huán)境污染的實(shí)際狀況。 EKC模型國(guó)際上根據(jù)環(huán)境庫(kù)茲涅茨理論所產(chǎn)生的計(jì)量模型有兩大類,一類是基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析的模型,另一類是基于面板數(shù)據(jù)分析的模型

5、。.1 基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析的EKC模型該模型最具有代表性的是二次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系,這也是目前國(guó)際上常用的簡(jiǎn)化計(jì)量模型:Et=0+1Yt+2Yt2+t (1)式中:Et為某國(guó)家或地區(qū)在時(shí)刻t受到的環(huán)境壓力,常用環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)、污染物排放量等表示;0是國(guó)家和地區(qū)特征相關(guān)參數(shù);Yt是該國(guó)家或地區(qū)在t時(shí)刻的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出,一般以GDP或人均GDP表示;1、2分別為參數(shù)。若2<0,1>0則為“倒U”型曲線;若2>0,1<0則為“正U”型曲線,通過對(duì)上式一階求導(dǎo)可得到環(huán)境質(zhì)量轉(zhuǎn)折點(diǎn)Y=-1/(22)。1995年,Grossman和Krueger又將該模型進(jìn)一步拓展成三次函數(shù)型:Et=0+1

6、Yt+2Yt2+3Yt3+t (2)若1>0,2<0且3=0,則為“倒U”型曲線;若1<0,2>0且3=0,則為“正U”型曲線;若1<0,2=0且3=0,則環(huán)境惡化程度將呈線性下降;若1<0,2>0且3<0,則當(dāng)用橫坐標(biāo)表示人均GDP,用縱坐標(biāo)表示環(huán)境惡化程度時(shí),環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“倒N”型;若1>0,2<0且3>0,則環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“正N”型。.2 基于面板數(shù)據(jù)分析的EKC模型這類模型主要由Bandyopadhyay和Shafik(1992)提出,主要是將二次、三次函數(shù)與對(duì)數(shù)形式相結(jié)合,并加入GDP以外的環(huán)境影響因素?；颈磉_(dá)

7、式為:lnEit=0+1lnYit+2(lnYit)2+3(lnYit)3+Xit+it (3)一般使用Hausman檢驗(yàn)判斷使用固定效應(yīng)模型還是隨機(jī)效用模型。式中Xit表示影響第i國(guó)家或地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的其他變量構(gòu)成的向量,一般包括結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)等變量。其中結(jié)構(gòu)效應(yīng)一般采用第二產(chǎn)業(yè)增加值或者第三產(chǎn)業(yè)增加值占當(dāng)年GDP比重,技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)一般采用人均資本存量等。除此之外還可以加入出口依存度或FDI依存度來(lái)研究國(guó)際貿(mào)易、外商直接投資對(duì)環(huán)境污染的影響。3.1 環(huán)境污染狀況分析圖1 1999-2009年間昆明市主要污染物排放量變化情況1999-2009年間昆明市主要污染物排放量變化情況如圖1所示。

8、4種污染物中，工業(yè)廢水排放量、工業(yè)煙塵排放量和工業(yè)粉塵排放量總體上呈下降的趨勢(shì)；工業(yè)二氧化硫排放量在1999-2006年間波動(dòng)上升，2006以后呈下降趨勢(shì)。3.2 主要污染物的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線實(shí)證研究本文采用的模型是Et=0+1Yt+2Yt2+3Yt3+t 式中，:Et為昆明市在時(shí)刻t受到的環(huán)境壓力,本文中用工業(yè)廢水排放量、工業(yè)SO2排放量、工業(yè)煙塵排放量和工業(yè)粉塵排放量表示;0是昆明市特征相關(guān)參數(shù);Yt是昆明市在t時(shí)刻的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出,本文以人均GDP表示;1、2分別為參數(shù)。若1>0,2<0且3=0,則為“倒U”型曲線;若1<0,2>0且3=0,則為“正U”型曲線;若1&l

9、t;0,2=0且3=0,則環(huán)境惡化程度將呈線性下降;若1<0,2>0且3<0,則當(dāng)用橫坐標(biāo)表示人均GDP,用縱坐標(biāo)表示環(huán)境惡化程度時(shí),環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“倒N”型;若1>0,2<0且3>0,則環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“正N”型。本文利用上述模型，分別對(duì)昆明市的工業(yè)廢水排放量（E1）、工業(yè)SO2排放量（E2）、工業(yè)煙塵排放量（E3）和工業(yè)粉塵排放量（E4）的EKC進(jìn)行估計(jì)，樣本數(shù)據(jù)區(qū)間為1999-2009年，資料來(lái)源為1999-2009各年的昆明統(tǒng)計(jì)年鑒，估計(jì)結(jié)果如下：表1 昆明市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染的關(guān)系表環(huán)境指標(biāo)工業(yè)廢水排放量工業(yè)二氧化硫排放量工業(yè)煙塵排放量工業(yè)粉塵排

10、放量R20.870.890.830.9常數(shù)項(xiàng)55718.3411688.06344206.2531029.31-7.107800 0.884817-47.76024-74.0672520.0003240.0003950.0022330.0034063-4.84E-09-1.15E-08-3.40E-08-5.09E-08F值15.2418.2311.2722.13DW1.81.671.892.01由表1得，所有環(huán)境指標(biāo)與人均GDP的擬合度R2的值均大于0.7。其中，工業(yè)粉塵排放量的擬合度為0.9，說(shuō)明所采用的回歸模型具有充分的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各環(huán)境指標(biāo)與人均GDP的散點(diǎn)圖見圖2-5。從圖中可以得出

11、：4種污染物中，工業(yè)廢水排放量、工業(yè)煙塵排放量和工業(yè)粉塵排放量總體上呈下降的趨勢(shì)；工業(yè)二氧化硫排放量在1999-2006年間波動(dòng)上升，2006以后呈下降趨勢(shì)。圖2 工業(yè)廢水排放量與人均GDP散點(diǎn)圖圖3 工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP散點(diǎn)圖圖4 工業(yè)煙塵排放量與人均GDP散點(diǎn)圖圖5 工業(yè)粉塵排放量與人均GDP散點(diǎn)圖對(duì)工業(yè)廢水排放量EKC的估計(jì)方程如下（方程下面括號(hào)內(nèi)為T值）：E1i+0.000324Yi2-4.84E09Yi3 （4.26） （-3.49） （3.18） （-2.95）根據(jù)模型判定標(biāo)準(zhǔn)之一：若1<0,2>0且3<0,則當(dāng)用橫坐標(biāo)表示人均GDP,用縱坐標(biāo)表示環(huán)境惡

12、化程度時(shí),環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“倒N”型。得出昆明市1999-2009年工業(yè)廢水排放量的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線呈現(xiàn)“倒N”型。對(duì)工業(yè)二氧化硫排放量EKC的估計(jì)方程如下（方程下面括號(hào)內(nèi)為T值）：E2=11688.06+0.884817Yi+0.000395Yi2-1.15E08Yi3 （0.095） （0.046） （0.41） （-0.75）根據(jù)模型判定標(biāo)準(zhǔn)：若1>0,2<0且3=0,則為“倒U”型曲線;若1<0,2>0且3=0,則為“正U”型曲線;若1<0,2=0且3=0,則環(huán)境惡化程度將呈線性下降;若1<0,2>0且3<0,則當(dāng)用橫坐標(biāo)表示人均GDP,

13、用縱坐標(biāo)表示環(huán)境惡化程度時(shí),環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“倒N”型;若1>0,2<0且3>0,則環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“正N”型。得出昆明市1999-2009年工業(yè)二氧化硫排放量的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線不呈現(xiàn)“倒U”型曲線、“正U”型曲線、線性下降、“正N”型、“倒N”型中的任何一種。對(duì)工業(yè)煙塵排放量EKC的估計(jì)方程如下（方程下面括號(hào)內(nèi)為T值）：E3i+0.002233Yi2-3.40E08Yi3 (4.14) (-3.69) (3.45) (-3.26)根據(jù)模型判定標(biāo)準(zhǔn)：若1<0,2>0且3<0,則當(dāng)用橫坐標(biāo)表示人均GDP,用縱坐標(biāo)表示環(huán)境惡化程度時(shí),環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)“倒N”型。得出昆明市1999-2009年工業(yè)煙塵排放量的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線呈現(xiàn)“倒N”型。對(duì)工業(yè)粉塵排放量EKC的估計(jì)方程如下（方程下面括號(hào)內(nèi)為T值）：E4i+0.003406Yi2-5.09E08Yi3 (5.61) (-5.03) (4.62) (-4.29)根據(jù)模型判定標(biāo)準(zhǔn)：若1<0,2>0且3<0,則當(dāng)用橫坐標(biāo)表示人均GDP,用縱坐標(biāo)表