■谷金鐘　　李梅芳　　王　睿　　楊曉娟

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山東省環(huán)境污染與經(jīng)濟發(fā)展的實證分析*

■谷金鐘李梅芳王睿楊曉娟

內(nèi)容摘要：本文運用了山東省1981-2014年環(huán)境污染物排放量與人均GDP的數(shù)據(jù)。通過因子分析法構(gòu)造出環(huán)境污染指標的綜合值，用GDP指數(shù)得到消除通貨膨脹影響的實際人均GDP，就經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境的影響進行了實證分析。建立了環(huán)境庫茲涅茨曲線模型，來模擬經(jīng)濟增長與環(huán)境污染的演替軌跡，并擬合曲線，發(fā)現(xiàn)山東省的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染存在著對數(shù)型增長的EKC特征，得出環(huán)境質(zhì)量的改善并不能光靠經(jīng)濟發(fā)展來自我完善的結(jié)論。在此結(jié)論上進一步探討各污染物與經(jīng)濟增長的關系，以此來對山東省提出合理的建議。

關鍵詞：因子分析曲線模擬環(huán)境庫茲涅茨曲線EKC特征

研究背景及文獻綜述

（一）研究背景

改革開放以來，我國經(jīng)濟保持著高速發(fā)展的勢頭，但中國經(jīng)濟的高速發(fā)展很大程度是以犧牲環(huán)境為代價的。其中山東省是我國經(jīng)濟大省同時也是污染大省，問題顯得格外突出。2015年，山東省全年生產(chǎn)總值達到6.3萬億元，比去年增長8%。但從2015年9月環(huán)保部公布的污染數(shù)據(jù)來看：水環(huán)境方面，山東以89.09萬噸位列化學需氧量排放榜首；氨氮排放量最多的省份分別是廣東、山東和湖南；大氣污染物方面，山東位列二氧化硫排放總量第一，為83.65萬噸；山東氮氧化物排放量也是最多，為76.86萬噸?？梢钥吹礁黜椢廴局笜松綎|都可謂是均居前列。所以我們能有針對性的在其環(huán)境與經(jīng)濟的關系中發(fā)現(xiàn)解決問題，并提出措施建議來指導山東省的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境污染治理的工作，就顯得十分重要。

（二）文獻綜述

環(huán)境庫茲涅茨曲線是通過人均收入與環(huán)境污染指標之間的演變模擬，說明經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境污染程度的影響。在經(jīng)濟發(fā)展過程中，環(huán)境狀況先是惡化而后得到逐步改善，即環(huán)境質(zhì)量與收入為倒U型關系。1991年美國經(jīng)濟學家Grossman（格魯斯曼）和Krueger（克魯格）對GEMS（全球環(huán)境檢測系統(tǒng)）的城市大氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行了分析，

*項目來源：2015年煙臺市哲學社會科學規(guī)劃課題，項目編號：2015-JJ-30；中國農(nóng)業(yè)大學URP，項目編號：U2015046。發(fā)現(xiàn)二氧化硫和煙塵符合倒U形曲線關系。

在我國張曉 （1999）使用中國的時間序列數(shù)據(jù)進行檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中國的經(jīng)濟發(fā)展狀況與環(huán)境污染水平的關系已呈現(xiàn)出微弱的倒U型關系。隨著對EKC實證研究的進一步深入，研究者開始發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長與環(huán)境壓力之間存在著包括倒U型在內(nèi)的多種可能的關系。2005年吳海鷹、張盛林通過修正后的環(huán)境庫茲涅茨曲線模型，對我國西部地區(qū)1986年-2003年間的經(jīng)濟增長和主要工業(yè)污染物排放量的相關數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)西部地區(qū)經(jīng)濟增長與環(huán)境質(zhì)量演替軌跡是一條“U”型曲線，與流行EKC曲線所描述的特征不一致。沈滿洪等 （2000）使用浙江省經(jīng)濟與環(huán)境數(shù)據(jù)，與張炳（2008）運用江蘇的數(shù)據(jù)進行估計都得到了經(jīng)濟與環(huán)境的N形關系曲線，認為與世界上發(fā)達國家不同，我國的環(huán)境污染排放軌跡存在波動型上升。

不同學者數(shù)據(jù)的分析方法不同。包群等 （2005）對1996-2002年中國面板數(shù)據(jù)進行考察，認為倒U型曲線很大程度上取決于污染指標以及估計方法的選取。除了指標選取，采取何種形式的數(shù)據(jù)將影響分析的結(jié)果和可靠性，時間序列和截面數(shù)據(jù)分別因樣本區(qū)間短和嚴重的 “同質(zhì)”缺陷，面板數(shù)據(jù)也不能很好地解決 “同質(zhì)”假設（韓玉軍、陸旸，2009）；為解決此問題，張成 （2011）將中國根據(jù)工業(yè)化程度與收入情況分為了四個部分，描述環(huán)境污染與經(jīng)濟增長的關系。而對于山東省的研究，很多學者并沒不認為山東省存在明顯的庫茨涅茲特征。刑秀鳳 （2006）選取1988-2002年的數(shù)據(jù)進行分析，得出山東省的EKC不完全符合庫茨涅茲曲線特征。

可以看到，環(huán)境與經(jīng)濟的研究依然是現(xiàn)在學者研究的重點，本文將在前人的基礎上，選取1981-2014年的數(shù)據(jù)，并運用因子分析來找出具有代表污染程度的因子，來與經(jīng)濟指標相擬合，來探索山東省是否存在庫茨涅茲曲線。

指標構(gòu)建與因子分析

（一）指標選取與預處理

通常以人均地區(qū)GDP（X）來代表一個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平。根據(jù)山東省環(huán)境質(zhì)量指標的可獲得性，本文從山東省統(tǒng)計年鑒中選取了工業(yè)廢水排放量（Y1）、固體廢棄物產(chǎn)生量（Y2）、二氧化硫排放量（Y3）、煙塵排放總量 （Y4）和生活廢水排放量（Y5）這五項環(huán)境指標。并以污染物排放總量除以當年人口得到各自的人均污染排放量。

對于人均GDP的處理，根據(jù)實際GDP=1980年GDP*GDP指數(shù) （可比值以1980年為基期）/100，得出實際的人均GDP（以1980年為基期），消除了通貨膨脹的影響。

（二）數(shù)據(jù)處理

我們采用因子分析法，通過提取主因子，利用各主因子的特征值計算其權重，最后計算出環(huán)境質(zhì)量的綜合指標值。通過對五個環(huán)境質(zhì)量指標的因子分析，我們得到以下分析結(jié)果：

1.數(shù)據(jù)的相關性檢驗

KMO檢驗用于檢驗變量間的偏相關性，統(tǒng)計量的取值在0-1之間，取值越接近1，變量間的偏相關性越強，因子分析的效果越好，一般來說，KMO統(tǒng)計量在0.7以上時因子分析效果較好。

表1　KMO和Bartlett的檢驗與方差解釋

由表1可知，此模擬的KMO統(tǒng)計量的值為0.719，適合作因子分析。同時，Bartlett球度檢驗的卡方值為192.504，P值小于0.05，達到顯著性，表明相關系數(shù)矩陣不是單位陣，各環(huán)境污染變量有共同因素存在，再次驗證了可以做因子分析。

2.方差貢獻率

“提取平方和載入”部分是提取的兩個公因子對原始變量方差的解釋情況，雖然第二個主成分特征值小于1，但可以保留。兩個因子累計解釋方差超過85%，共同解釋了原始變量方差的92.371%，所選取的兩個公因子效果理想。

3.主成分分析

由表2可以看出，第一個因子與“人均生活廢水排放量”、“人均工業(yè)廢水排放量”、“人均煙塵排放量”和 “人均工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量”這四個變量的載荷系數(shù)較大，將因子命名為非氣體污染物，主要解釋了這四個變量。而第二個因子與 “人均二氧化硫排放量”的載荷系數(shù)較大，主要解釋了這個變量。姑且命名為氣體污染物。

表2　旋轉(zhuǎn)成份矩陣a

4.因子得分

根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣，可以將公因子表示為各變量的線性組合。得到的因子得分函數(shù)為：

F1=0.264X1+0.336X2-0.153X3+ 0.359X4+0.408X5

F2=-0.006X1+1.013X2+0.213X3+ 0.162X4+0.269X5

最后，對各年的污染水平進行綜合評價。用主成分與之對應的特征值λ除以主成分特征值λ之和作為權重，計算出綜合指標，公式如下：

其中

實證分析

（一）總經(jīng)濟指標與環(huán)境污染的關系分析

首先，我們以人均地區(qū)GDP來代表一個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平與以上分析得到的污染水平的總得分的關系，進行模擬分析，以探究隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，山東省的污染狀況是否得到有效的改善。

由表3的分析結(jié)果可知，檢驗結(jié)果調(diào)整的R方最大值為0.853，即對數(shù)線性方程的擬合效果最好。所以擬合的模型為對數(shù)模型。

由表4可知各系數(shù)都通過顯著性檢驗，對模型檢驗得到的方程為：

yt=-5.730+0.736ln（人均GDP）

由圖1可以看出，隨著人均GDP的提高，環(huán)境污染程度不斷加劇，但污染速度逐漸緩慢，可以看做山東省污染狀況正處于EKC曲線的上升階段，表示經(jīng)濟的發(fā)展伴隨著對環(huán)境的破壞，或者是山東省對環(huán)境的治理落后于其經(jīng)濟的快速發(fā)展。

從散點圖來看，在人均GDP2000元時 （1980為基期的不變價），相當于1996年前后，環(huán)境污染得到了一定的改善。1990年代初，受世界環(huán)境保護的影響，全國都掀起環(huán)保熱潮，環(huán)境污染的壓力暫時緩解，但這只是暫時效果。此結(jié)論與張炳 （2008）研究的結(jié)論相吻合，并不能驗證山東省已出現(xiàn)了一次倒U型模型。

（二）具體經(jīng)濟指標與環(huán)境污染的關系分析

接下來，我們分別對5類污染指標與人均GDP的關系進行回歸檢驗，以消除量綱后污染物的人均排放量與人均地區(qū)GDP進行曲線模擬，找出最合適的擬合曲線，以此來具體探討不同污染物排放跟經(jīng)濟發(fā)展的關系。

1.人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP的關系

我們以人均GDP為解釋變量，人均工業(yè)廢水排放量為被解釋變量，來建立模型。模型擬合結(jié)果如下表5、表6所示。

由表5、表6可得到方程

Y=122722.7-9.754X+0.004X2-（2.068E-7）X3

表3　三次模型匯總

表4　回歸系數(shù)

表5　模型匯總和參數(shù)估計值

表6　模型匯總和參數(shù)估計值

圖1　環(huán)境與經(jīng)濟趨勢圖

圖2　人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP關系圖

圖3　人均SO2排放量與人均GDP的關系圖

圖4　人均煙塵排放量與人均GDP的關系圖

由圖2可知，人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP存在倒“N”型的關系，第一個拐點出現(xiàn)在人均GDP1300元 （1980年為基期），即1993年左右。1993年以前，人均工業(yè)廢水排放量隨著人均GDP的上升而下降；一旦人均GDP突破了1300元/人的臨界值水平，人均GDP的上升將引起環(huán)境污染排放的增加；隨著人均GDP的進一步提高，在11000元/人（即2011年）的第二個臨界點之后，出現(xiàn)了人均GDP的繼續(xù)提高而人均工業(yè)廢水的排放逐漸下降的趨勢。

2.人均SO2排放量與人均GDP的關系

我們以人均GDP為解釋變量，人均SO2排放量為被解釋變量，來建立模型，擬合曲線，探究隨著經(jīng)濟水平的提高，S02的排放是否得到了有效的控制，擬合結(jié)果如圖3所示。

人均SO2與經(jīng)濟的關系沒有較好的模型與之對應，大致呈現(xiàn)出先上升后波浪式下降的趨勢，可以看成人均GDP與人均SO2排放量之間存在庫茨涅茲曲線倒U型關系，并SO2已過EKC曲線的拐點 （1997年），表示SO2正隨著經(jīng)濟的發(fā)展，波動著減少排放量。

3.人均煙塵排放量與人均GDP的關系

我們以人均GDP為解釋變量，人均煙塵排放量為被解釋變量，來實現(xiàn)模型的建立，探究隨著經(jīng)濟水平的提高，煙塵污染物是否逐年減少，擬合結(jié)果如表7所示。

由表7可知，雖然三次方程比二次方程擬合度要好，但是三次項的p值并沒有通過檢驗，故排除該模型。可以認為煙塵排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)開口向上的二次函數(shù)關系，表示山東省人均煙塵排放量同人均國內(nèi)生產(chǎn)總值呈現(xiàn)出 “正U型”關系，2011年 （人均GDP10000）前后達到拐點。但2011年后人均煙塵雖有增長勢頭，但近年一直保持著較低的排放量，將來山東省煙塵排放是增加還是維持這一較低水平，山東省是否能控制好煙塵的排放，將由時間去檢驗。

4.人均工業(yè)固體排放量與人均GDP的關系

我們又以人均工業(yè)固體排放量為被解釋變量，與人均GDP模擬方程模型，擬合結(jié)果如下表8所示。

由表8可知，三次方程擬合的效果最好。并由圖5可見，人均工業(yè)固體排放量在2011年達到拐點，近三年來，工業(yè)固體排放已有下降趨勢，并漸漸呈現(xiàn)倒N型曲線趨勢。

5.人均生活廢水排放量與人均GDP的關系

最后我們以人均生活廢水的排放量為被解釋變量，與人均GDP來模擬方程模型，以此指標來探究隨著經(jīng)濟水平的提高，人們生活環(huán)保意識的變化，其擬合結(jié)果如下表9所示。

表7　模型匯總和參數(shù)估計值

表8　模型匯總和參數(shù)估計值

表9　模型匯總和參數(shù)估計值

圖5　人均工業(yè)固體排放量與人均GDP的關系

由表9可知，各個方程擬合的擬合優(yōu)度都很高，效果都很好。其中二次函數(shù)的二次項與三次函數(shù)的二次項、三次項估計值接近于0，圖形接近于直線。所以無論是線性、二次函數(shù)還是三次函數(shù)，都可以確切得出的結(jié)論是，人均廢水的排放量隨著經(jīng)濟發(fā)展一直在增加，沒有出現(xiàn)緩解的現(xiàn)象。隨著經(jīng)濟的增長，生活廢水的排放不斷增加，這警示我們環(huán)保意識還有待加強，我們應該在平時生活中運用新興的環(huán)保技術，大力發(fā)展污水處理技術。

結(jié)論與建議

（一）研究結(jié)論

綜上所述，整合各個指標分析。生活污水排放量不斷增加，大致呈線性增長；粉塵的排放一直下降，在近年來維持著一個較低水平。工業(yè)污染物排放（廢水與固體），大致呈倒“N”型曲線，2011年左右達到拐點，近年來已有下降趨勢；SO2在1997年之后排放量不斷下降。

然而整體污染水平卻還是呈對數(shù)型緩慢增長，這是由于除生活廢水外，其他各污染物要么剛剛過EKC曲線拐點，要么維持著原先的水平，排放減少量不明顯。相對著，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，居民生活廢水排放量不斷增加，其污染加劇效應更大。

結(jié)合上文提到的2015年山東各項污染指標均居前列，我們可以得出：山東隨著經(jīng)濟增長，總體污染一直處于增長當中，只是近年來增長速度有所下降，但污染保持著較高的水平。如果堅持走循環(huán)經(jīng)濟的道路，山東省有望能盡快達到并拐過庫茲涅茨拐點，并可逐年減少污染物的排放。

這也給我們警示，我們不能直接盲目的套用EKC曲線，發(fā)達國家以及老工業(yè)化國家的環(huán)境治理能有所成效，一部分是因為把污染大的企業(yè)轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家，從而大幅度降低了其環(huán)境的污染。所以對于發(fā)展中國家，EKC右側(cè)所描述的污染物的下降將會更難明顯出現(xiàn)。所以我們應該明確環(huán)境質(zhì)量的改善并不能光靠經(jīng)濟發(fā)展來自我完善，也不能持有經(jīng)濟發(fā)展就必然帶來污染，進而先大力發(fā)展經(jīng)濟的觀念。

（二）政策建議

根據(jù)以上對山東省經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量關系的實證研究，我們分別從經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護兩方面提出建議，來調(diào)節(jié)環(huán)境與經(jīng)濟的關系。

1.制定科學發(fā)展，循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟目標

可以看出，近年來山東省的經(jīng)濟高速發(fā)展，但經(jīng)濟發(fā)展的同時，卻給環(huán)境造成了極大的破壞。從長遠來看，依靠環(huán)境污染帶來的超高速的經(jīng)濟增長是難以持續(xù)維持下去的，山東省想要進一步發(fā)展，必須摒棄以環(huán)境為代價的發(fā)展模式。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，綠色經(jīng)濟才是可行之路。

2.推動能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級

主要應調(diào)整輕重工業(yè)比例，修整污染大的行業(yè)。積極發(fā)展技術含量高、附加值高、市場占有率高而環(huán)境污染輕的工業(yè)，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。

3.加強環(huán)境治理，完善法律法規(guī)

政府要加強環(huán)境治理，并控制污染排放。一方面，政府要繼續(xù)加大對環(huán)境治理的投入力度，進一步完善環(huán)保投入機制；另一方面，政府應完善環(huán)境保護和治理的法律法規(guī)，嚴格把控企業(yè)的污染排放。依據(jù)污染排放是否達標，政府應制定完善的懲罰與獎勵機制，來健全市場體制。

4.加強環(huán)保知識的宣傳

人與環(huán)境的和諧發(fā)展，應當從人們自身開始做起。山東省人口密度大，人口流動性大，人們的環(huán)保意識薄弱，由人口壓力造成的環(huán)境問題顯得格外突出。所以培養(yǎng)人民環(huán)保意識，傳播環(huán)保知識對人口眾多的山東省來說就顯得更具有意義。

參考資料

1.Grossman，G.M.，Krueger，A.B.，1991.Environmentalimpactsofthe North American Free Trade Agreement. NBER working paper 3914.

2.張曉.中國環(huán)境政策的總體評價［M］.中國社會科學，1999（3）：88-89.

3.吳海鷹，張盛林.西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量關系的實證研究［J］.寧夏社會科學，2005（5）29-33.

4.張炳，畢軍.江蘇蘇南地區(qū)環(huán)境庫茨涅茨曲線實證研究.經(jīng)濟地理，2008 （5）：28，3.

5.包群，彭水軍.經(jīng)濟增長與環(huán)境污染：基于面板數(shù)據(jù)的聯(lián)立方程估計［J］.中國工業(yè)經(jīng)濟，2006（11）：48-58.

6.韓玉軍，陸旸.經(jīng)濟增長與環(huán)境的關系——基于對CO2環(huán)境庫茲涅茨曲線的實證研究［J］.經(jīng)濟理論與經(jīng)濟管理，2009（3）：24.

7.張成 朱乾龍，于同申.環(huán)境污染和經(jīng)濟增長的關系［J］.統(tǒng)計研究，2011 （1）：28，1.

責任編輯：陳秀麗

作者簡介：（谷金鐘，中國農(nóng)業(yè)大學煙臺研究院，本科，研究方向：市場營銷；李梅芳（通訊作者），中國農(nóng)業(yè)大學煙臺研究院，副教授，研究方向：公司理財；王睿，中國農(nóng)業(yè)大學煙臺研究院，本科，研究方向：市場營銷；楊曉娟，中國農(nóng)業(yè)大學煙臺研究院，本科，研究方向：市場營銷）