饒清華,顏夢佳,林秀珠,邱 宇,許麗忠(.福建師范大學福清分校海洋與生化工程學院,福建 福清350300；.福建省環(huán)境科學研究院,福建 福州 35003；3.福建師范大學環(huán)境科學與工程學院,福建 福州 350007)

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基于帕累托改進的閩江流域生態(tài)補償標準研究

饒清華1,顏夢佳1,林秀珠1,邱 宇2,許麗忠3*(1.福建師范大學福清分校海洋與生化工程學院,福建 福清350300；2.福建省環(huán)境科學研究院,福建 福州 350013；3.福建師范大學環(huán)境科學與工程學院,福建 福州 350007)

摘要：為了消除生態(tài)環(huán)境保護活動的外部性,借助流域邊際價值的概念,得出了使流域?qū)崿F(xiàn)帕累托最優(yōu)改進,需要對上游流域保護區(qū)進行生態(tài)補償?shù)慕Y(jié)論.分析了3種實現(xiàn)帕累托改進的方法:政府對上游補償、對下游征稅同時補償上游、上下游之間進行談判.以閩江流域為例,對1999～2013年流域上、下游的區(qū)市流域生態(tài)環(huán)境保護投入和流域相關(guān)地區(qū)生產(chǎn)總值的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并分析,結(jié)果顯示:通過對上游給予補償同時對下游征稅,可以實現(xiàn)流域的帕累托改進,上、下游地區(qū)達到各自的效用最大化,即對下游征稅額應(yīng)高于26.026億元;上下游再用談判或者達成協(xié)議等方式對凈收益進行分配.以此實現(xiàn)各自利益最大化,最終達到帕累托最優(yōu)狀態(tài).

關(guān)鍵詞：閩江流域；生態(tài)補償；帕累托最優(yōu)；帕累托改進；補償標準

? 責任作者, 研究員, lizhongxu@fjnu.edu.cn

近年來生態(tài)補償(Ecological Compensation)成為了世界上生態(tài)與環(huán)境經(jīng)濟學領(lǐng)域關(guān)注的熱點問題.目前,國外專家學者對生態(tài)補償?shù)难芯考性诠方ㄔO(shè)[1-3]、森林資源[4]、種群棲息地[5-6]、海灣環(huán)境[7]、生物多樣性[8-10]等領(lǐng)域的研究.國內(nèi)對于生態(tài)補償理論內(nèi)涵[11]、類型模式[12-15]、運行機制[16-19]等理論體系方面的流域生態(tài)補償?shù)难芯肯鄬^多.同時也開展了部分有關(guān)生態(tài)補償標準的研究[20-26],而對于研究怎樣消除生態(tài)和環(huán)境保護活動的外部性影響,通過確定生態(tài)補償標準,進而使整個流域?qū)崿F(xiàn)帕累托最優(yōu)的研究相對匱乏.

環(huán)境資源的生產(chǎn)和消費過程中產(chǎn)生的外部性,尤其是河流污染作為一種典型的區(qū)域性環(huán)境公共品,對人們的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生負面影響,并由此造成人們福利的損失,而河流污染外部性產(chǎn)生的效果并沒有通過貨幣或者市場交易反應(yīng)出來.這種帶來負外部性的河流高于流域最優(yōu)水平,最終令整個流域的資源無法達到最優(yōu)效率的使用,使得流域生態(tài)環(huán)境保護難以達到帕累托最優(yōu).用福利經(jīng)濟學及外部性理論來理解生態(tài)補償與污染賠償問題,為我們提供了一種新的方法,有助于提出明確的政策路徑來有效解決流域生態(tài)環(huán)境保護中出現(xiàn)的“公地悲劇”問題.

帕累托最優(yōu)應(yīng)用到生態(tài)補償里可以類比為資源分配的一種狀態(tài),是指不減少其他人的福利條件下,無論如何分配資源,都不能再使任何一個人的福利增加.帕累托改進(Pareto Improvement)指的是,允許發(fā)生一種變化,可以在沒有讓任何人福利變壞的前提下,使得至少一個人的福利變得更好[26-27].無法再進行帕累托改進狀態(tài)就是帕累托最優(yōu)狀態(tài).如果在生產(chǎn)生活中能夠消除外部性帶來的影響,那么經(jīng)濟社會就能夠?qū)崿F(xiàn)帕累托最優(yōu)[27].即假設(shè)經(jīng)濟社會中沒有外部性,流域上下游會因為各自都尋求經(jīng)濟利益最大化,僅會做出對自己最有利決策,而若是能使得流域上下游通過一些合理的方法去共同實現(xiàn)更優(yōu)化的經(jīng)濟效益,那么這樣的流域就達到了帕累托最優(yōu)狀態(tài),這些合理的方式方法就是帕累托改進.上游地區(qū)流域資源的負外部性過強,是造成上述問題的根本原因,也使得能夠產(chǎn)生正外部性的環(huán)境保護的供給量遠小于人們對它的需求量,最終造成了生態(tài)環(huán)境污染與社會經(jīng)濟效益低下等問題發(fā)生[28].

基于“誰受益,誰補償;誰污染,誰治理;誰保護,誰受益”的這一基本原則提出的生態(tài)共建共享補償理念.一方面保護好環(huán)境的上游地區(qū)流域得到來自下游地區(qū)(收益地區(qū))的補償,另一方面下游地區(qū)通過這樣的機制的建立,能夠給予上游地區(qū)一定的制約,若是沒有把水質(zhì)保護好,還需對上游地區(qū)進行一定的罰款,有這樣的經(jīng)濟關(guān)系對于上下游的科學發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ).通俗的來說,誰向環(huán)境排放相關(guān)污染物,就需要對其收取一定的費用,誰向環(huán)保做了貢獻,誰就能拿走其中的部分的補償資金,以此來達到保護生態(tài)環(huán)境的目的.由于流域環(huán)境保護的正外部性存在,使上游地區(qū)對環(huán)保投入的動機不足,若是拿出部分資金,補償給生態(tài)環(huán)境保護者即流域上游地區(qū),流域上下游都可以共同享有帕累托改進帶來的經(jīng)濟效益.

因此,從福利經(jīng)濟學的角度出發(fā)對流域生態(tài)補償進行分析,為了克服生態(tài)環(huán)境保護活動的外部性影響,借助流域的邊際效用概念,實現(xiàn)生態(tài)補償由為什么“補”到怎么“補”的轉(zhuǎn)變,以追求流域帕累托最優(yōu)為目標,通過合理的確定生態(tài)補償標準,消除外部性對資源配置的扭曲影響,以使外部性生產(chǎn)者的私人成本等于社會成本,使外部不經(jīng)濟內(nèi)部化,實現(xiàn)整個流域的累托最優(yōu)改進.本文以閩江流域為例,計算了該流域整體最優(yōu)的上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護活動投入水平,以及為達到這個最優(yōu)水平,下游應(yīng)該對上游地區(qū)給予生態(tài)補償?shù)难a償量,可為流域生態(tài)共建共享補償?shù)倪M一步實施提供一種新的思路,為跨行政區(qū)生態(tài)補償標準測算的推廣實施提供借鑒.

1　流域生態(tài)補償模型

1.1 生態(tài)補償帕累托改進模型的構(gòu)建

根據(jù)外部性定義,流域作為一個整體,上游地區(qū)對流域的環(huán)境保護或者破壞行為會對下游地區(qū)產(chǎn)生正或負外部性.將流域上游地區(qū)看作一個整體行為主體U,將流域下游地區(qū)看作一個整體行為主體D,上下游均會通過社會成本和收益,來確定環(huán)境保護投入的行為是否有利可圖.將上下游的邊際效益用MV(Marginal Value)表示,邊際效益是經(jīng)濟學名詞,用于流域生態(tài)可釋義為,在其他條件不變的前提下,地區(qū)增加一個單位環(huán)境保護要素的投入所增加的經(jīng)濟價值.

如圖1所示,縱軸XU代表流域上游地區(qū)U對生態(tài)環(huán)境保護投入水平,橫軸左端表示因為上游地區(qū)U生態(tài)環(huán)境保護投入給上游地區(qū)U帶來的邊際價值PU,橫軸右端表示因為上游地區(qū)U生態(tài)環(huán)境保護投入給下游地區(qū)D帶來的邊際價值PD.如果給定一個上游生態(tài)環(huán)境保護投入XU值,相應(yīng)的就能確定一個MVU和一個MVD.隨著上游地區(qū)環(huán)保投入水平XU的增加,上游地區(qū)的邊際價值MVU越來越小,最終為負值,我們用MVU這條線來表示;隨著上游地區(qū)環(huán)保投入量XU的增加,因為這一行為始終給下游地區(qū)產(chǎn)生了正外部性,所以MVD始終為正值,只是隨著XU的增加,對下游的邊際價值越來越小,直線MVD隨著XU的增加呈遞減趨勢.

圖1　上游地區(qū)U進行生態(tài)環(huán)境保護行為給下游地區(qū)D帶來的正外部性Fig.1　The positive externalities of downstream D area caused by environmental protection of upstream U area

將上下游地區(qū)的GDP作為衡量上下游邊際價值的指標,考慮到GDP是決定和影響地區(qū)人民生活水平的最主要因子,因此,將GDP作為函數(shù)因變量是合適的.自變量即為前面所述流域上游地區(qū)環(huán)保投入量XU.根據(jù)函數(shù),確定三者之間的關(guān)系,即流域上游的生產(chǎn)總值GDPU和流域下游的生產(chǎn)總值GDPD會隨著上游地區(qū)環(huán)保投入量XU的變化而變化.我們可以將函數(shù)關(guān)系式列為:GDPU=f1(XU),GDPD=f2(XU).由此可得,流域上下游的邊際價值函數(shù)為GDPU和GDPD對上游地區(qū)環(huán)保投入量XU求偏導數(shù):MVU= f1'(XU),MVD= f2'(XU).

如果不采取任何措施,上游地區(qū)的環(huán)保投入量XU在上游地區(qū)邊際價值MVU=0的時候,就停止對環(huán)境保護這一行為的投入,對應(yīng)的縱坐標為Q點,這一環(huán)保投入量Q點記為XQ.因為這一點,單純對于上游地區(qū)這一個體來說,是上游地區(qū)的經(jīng)濟效益最優(yōu)點.但是MVU=0這一點并不是帕累托最優(yōu)點,帕累托最優(yōu)點應(yīng)該是MVD和MVU的交點E點,在這一點,MVD+MVU=0,所對應(yīng)的縱坐標是S點,把這一環(huán)保投入量S點記為XS,上游地區(qū)環(huán)境保護投入量由XQ往上移動增加到XS,上游地區(qū)U的損失是,下游地區(qū)D的收益是,對于整個流域來說,存在一個凈收益為:我們可以得出結(jié)論,上游地區(qū)U對流域環(huán)境的保護行為會對下游地區(qū)D產(chǎn)生正外部性,在區(qū)域部分最優(yōu)化與流域整體最優(yōu)化這兩者之間存在差異,在不尋求外部力量或者采取適當措施的情況下,不可能實現(xiàn)流域整體最優(yōu)化,也就是說流域不會達到帕累托最優(yōu)狀態(tài).因此,需要采取適當措施,進行帕累托改進.

1.2 帕累托改進的3種方法

(1) 對上游補貼

如圖1所示,為了消除外部性影響,實現(xiàn)流域上下游達到帕累托最優(yōu)狀態(tài),可以拿出資金,補償給生態(tài)環(huán)境維護者U,邊際補償率等于D的邊際價值.補償以后,U的直線MVU移動到MVU',相對應(yīng)的,上游地區(qū)環(huán)境保護投入量由XQ往上移動增加到XS,流域上下游達到帕累托最優(yōu)狀態(tài).上游地區(qū)U的損失由下游補償,因此愿意增加環(huán)境保護投入量至S點,下游地區(qū)D因此而獲得了全部收益,但是上游地區(qū)U的福利狀態(tài)并沒有改變,也就是說上游地區(qū)U既沒有因此而收益,也沒有損失.因為上游地區(qū)U的福利沒有因為達到帕累托最優(yōu)而發(fā)生改變,上游地區(qū)U只能被說服將其環(huán)保投入量增加至S點,下游地區(qū)D則有夸大流域污染對下游不利的動機,總的來說,這僅僅只是進行帕累托改進的一個理想化方法,并不是最好的方法.

(2) 對上游補貼,對下游征稅

(3) 上下游之間進行談判

如果上游和下游之間進行談判,在沒有政府征稅的情況下也會達到帕累托最優(yōu)狀態(tài).如圖1所示,下游先對上游環(huán)保投入量增加至S點而導致的上游地區(qū)U的損失進行補償后,然后上下游再對凈收益進行談判,假設(shè)下游D同意將凈

2　閩江流域生態(tài)補償研究

2.1 閩江流域概況

閩江是福建省最大的河流,發(fā)源于建寧縣均口鎮(zhèn),閩江流經(jīng)36個縣、市,總長2872km,流域面積6萬多km2,其中在福建省內(nèi)面積達59922km2,干流全長577km,占全省陸域面積的48.87%.涉及南平、三明、龍巖、福州、寧德等.閩江流域上游地區(qū)多屬于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),包括南平、三明等部分縣市,閩江流域下游福州市則經(jīng)濟較為發(fā)達[22].本文將南平、三明、龍巖、寧德等地區(qū)劃分為閩江流域上游,將福州地區(qū)劃分為閩江下游.

2.2 數(shù)據(jù)來源

上下游各地區(qū)的GDP數(shù)據(jù)來源于《福建省統(tǒng)計年鑒》[29](2000-2014).閩江流域上下游環(huán)境保護投入數(shù)據(jù)來源于福建省環(huán)境保護廳.

2.3 閩江流域生態(tài)補償標準計算

根據(jù)閩江流域上下游地區(qū)GDP值、閩江上游環(huán)保投入量見表1和表2.

將1999～2013年閩江流域上下游GDP作為衡量上下游邊際價值的指標,并作為因變量,將上游地區(qū)環(huán)保投入量XU作為自變量,進行線性回歸,我們根據(jù)三者之間的關(guān)系,即流域上游的生產(chǎn)總值GDPU和流域下游的生產(chǎn)總值GDPD會隨著上游地區(qū)環(huán)保投入量XU的變化而變化確定兩個函數(shù)式.

2000年以來,福建省政府實施了以工業(yè)污染治理為重點的閩江流域綜合整治工程,取得明顯成效.2005年開始實施上下游生態(tài)補償,2008年5 月,環(huán)保部將閩江流域列為全國首批開展生態(tài)環(huán)境補償?shù)牧鶄€試點地區(qū)之一.實施流域生態(tài)補償在一定程度上彌補了治理資金的缺口,籌措的上下游生態(tài)補償資金同時也帶動了上游城市的生態(tài)環(huán)境保護投入,從而有效改善了閩江水質(zhì).

流域上游的生產(chǎn)總值GDPU和流域下游的生產(chǎn)總值GDPD與上游地區(qū)環(huán)保投入量XU呈明顯相關(guān)性.因此,通過擬合可以得到閩江上游GDPU關(guān)于上游地區(qū)環(huán)保投入量XU的函數(shù),以及閩江下游GDPD關(guān)于上游地區(qū)環(huán)保投入量XU這兩個函數(shù),數(shù)據(jù)回歸后得到圖2、圖3.擬合曲線的

相關(guān)系數(shù)分別為R12= 0.9586、R22= 0.9684,由此可知, 回歸擬合效果較好.

表1　閩江流域上下游地區(qū)GDP數(shù)據(jù)(×108元)Table 1　GDP in upstream and downstream area of Minjiang River Basin (×108Yuan)

表2　閩江上游環(huán)保投入量(×104元)Table 2　The input amount of environmental protection in upstream area of Minjiang River Basin (×104Yuan)

可以將函數(shù)關(guān)系式列為:

圖2　上游地區(qū)GDPU與上游環(huán)境保護投入量Fig.2　Comparison between GDPU and the input amount of environmental protection in upstream area

圖3　下游地區(qū)GDPD與上游環(huán)境保護投入量Fig.3　Comparison between GDPD in downstream area and the input amount of environmental protection in upstream area

將流域上下游的邊際價值函數(shù)為GDPU和GDPD對上游地區(qū)環(huán)保投入量XU求偏導數(shù):

流域上游的邊際價值MVU= GDPU'= f1'(XU)= -0.0020XU+ 451.1379

流域下游的邊際價值MVD= GDPD'= f2'(XU)= -0.0014XU+ 489.2497

對MVU=0,解得XU=225568.95萬元,對MVU+MVD=0,解得XU= 276584.5882萬元.由此可得,對于上游地區(qū)的環(huán)保投入量XU在上游地區(qū)邊際價值MVU=0的時候,達到最優(yōu)環(huán)境保護投入量XQ=22.557億元,對于流域整體實現(xiàn)帕累托最優(yōu)化,即MVU+MVD=0時,流域整體處于最優(yōu)狀態(tài),即為從XQ移至XS,XS=27.658億元.政府不采取措施,那么上游對環(huán)境保護投入量只會達到XU=22.557億元,因為單單對于上游來說,超過這個投入值,上游的GDPU會開始下降.但帕累托最優(yōu)點是XS,上游環(huán)保投入量達到XS=27.658億元時,整個流域?qū)崿F(xiàn)帕累托最優(yōu).

閩江流域上游地區(qū)U將環(huán)保投入量從XQ移至XS,對下游的征稅額不能高于下游地區(qū)D的收益 ,經(jīng)計算為70.27億元,即對下游征稅額不能高于70.27億元;但對下游的征稅額應(yīng)高于上游地區(qū)U的損失,將征稅額用于政府財政的轉(zhuǎn)移并直接用于對上游地區(qū)U進行補償,即對下游征稅額應(yīng)高于26.026億元;然后上下游再用談判或者達成協(xié)議等方式對凈收益,即對流域整體凈收益44.244億元進行分配.具體的分配比例根據(jù)雙方的談判來達成共識,繼而制定協(xié)議.雙方亦可在談判中,進行資金與技術(shù)投資的交流,例如可以利用下游的管理和技術(shù)來支持上游發(fā)展旅游圈,或者下游提供技術(shù)支持幫助上游更好的建設(shè)無污染,低耗能的環(huán)境友好型工業(yè)城市,幫助上游貧窮地區(qū)緩解生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的壓力[26].以此實現(xiàn)各自利益最大化,達到社會優(yōu)化,最終達到帕累托最優(yōu)狀態(tài).

2.4 補償標準不確定分析

補償模型的確定存在不確定性,采用GDP作為衡量上下游邊際價值的指標具有較大的主觀隨意性.雖然本研究參考了大量的文獻并結(jié)合國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展的實際,但這并不能完全消除該方法的主觀性,最終影響到補償標準的科學性和準確性.

通過收集閩江流域1999年至2013年水環(huán)境綜合整治項目中的飲用水源保護、養(yǎng)殖污染整治、工業(yè)污染整治、城鄉(xiāng)環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)與保護等數(shù)據(jù)作為環(huán)境保護活動投入水平,該數(shù)據(jù)在收集時僅考慮當年計劃投資額,未考慮項目的實際變化情況,可能導致補償標準的估算存在偏差.

3　結(jié)論

3.1 由于外部性的存在給上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護投入的流域最優(yōu)值帶來的扭曲,以實現(xiàn)流域帕累托最優(yōu)為目的,探討流域生態(tài)補償?shù)闹匾?建立生態(tài)補償帕累托改進模型.根據(jù)模型測算,上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護者在得到補償?shù)幕A(chǔ)上,可以分享流域最優(yōu)帶來的凈福利.該方法是對傳統(tǒng)的流域生態(tài)補償方法的發(fā)展和補充.

3.2 以閩江流域為例,測算閩江流域整體最優(yōu)的上游地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護活動投入水平,以及為達到這個最優(yōu)水平,下游應(yīng)該對上游地區(qū)給予生態(tài)補償?shù)难a償量.提出政府可采取的有效措施,一種是上下游進行談判,另一種是對上游補貼的同時,對下游征稅,制定閩江流域上下游補償范圍.

3.3 閩江流域跨界生態(tài)補償標準的測算,兼顧了上下游的利益,實現(xiàn)上下游的互惠互利、共同發(fā)展;明確了上下游地區(qū)環(huán)境保護的責權(quán)利,激勵當?shù)卣畬⒘饔颦h(huán)境管理納入?yún)^(qū)域的行政責任范圍,為福建省其它流域生態(tài)補償機制以及補償標準測算的推廣實施提供借鑒.

3.4 建立基于帕累托改進的閩江流域生態(tài)補償標準計算方法,但是在補償模型的確定以及數(shù)據(jù)收集等方面存在不確定性,可能導致補償標準的估算存在偏差.因此,今后的工作包括尋找衡量流域上下游地區(qū)效用的價值的指標、收集更多可靠的資料,減少補償模型的不確定性,確定更加科學合理的補償標準,從而得到更符合實際的生態(tài)補償量.

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Ecological compensation standard for Minjiang River based on Pareto improvement.

RAO Qing-hua1, YAN Meng-jia1, LIN Xiu-zhu1, QIU Yu2, XU Li-zhong3*(1.College of Ocean Science and Biochemistry Engineering, Fuqing Branch of Fujian Normal University, Fuqing 350300, China；2.Fujian Research Academy of Environmental Science, Fuzhou 350013, China；3.College of Environmental Science and Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China). China Environmental Science, 2016,36(4)：1235～1241

Abstract：In order to eliminate the externality of ecological and environmental protection activities, it was suggested that providing the ecological compensation to upstream area is necessary for Pareto optimality according to the concept of margin value. Three modes were investigated for Pareto improvement, including the mode of paying compensation to upstream area, the mode of combination of paying compensation to upstream area with imposing tax from downstream area and the mode of determined by negotiation between upstream and downstream area. Taking the Minjiang River basin for example, the revelent data from 1999～2013was analyzed, which focused on the ecological environment protection and the relevant regional GDP in the basin between upstream and downstream. The results indicated the two-step possible way is effective to realize Pareto improvement optimality. Firstly, the mode of combination of paying compensation to upstream area and composing tax will be used to obtain the maximum utility for both upstream and downstream area, namely more than 2.6026 billion Yuan for taxation respectively. Moreover, the mode of determined by negotiation should be used to distribute the net income, in further to maximize their benefits and eventually achieve the Pareto optimality.

Key words：Minjiang River；ecological compensation；Pareto optimality；Pareto improvement；compensation standard

作者簡介：饒清華(1981-),男,福建福州人,副教授,碩士,主要從事環(huán)境影響評價方面研究.發(fā)表論文18篇.

基金項目：福建省教育廳項目(JA13345);福建省科技廳軟科學項目(2015R0032);國家水體污染控制與治理科技重大專項(2013ZX07603-003)

收稿日期：2015-09-14

中圖分類號：X171

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6923(2016)04-1235-07