大气污染治理中的规模效应、结构效应与技术效应——以中国工业废气为例，本文主要内容关键词为：效应论文,废气论文,为例论文,中国论文,大气论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
工业废气是大气污染的重要组成部分，可能其并非一国环境主要污染源，但社会各界对于环境治理的争论大多始于工业领域，反对加大环境治理力度的人们通常认为绿色意味着成本，会造成工人失业、企业生产积极性受挫、产品价格上升，等等，因此有必要从理论上厘清在经济增长的情况下是否也能同时实现污染物减排。工业废气减排，乃至更广泛意义上的环境污染治理并不是一个自发的过程。20世纪90年代，Grosman等(1993)提出环境库兹涅茨曲线(EKC)，认为污染与收入水平之间遵循倒U形曲线关系。随后，Arow等(1995)、Bruyn(1997)、张红凤等(2009)开始探讨其背后的机制与成因，结构变化、技术进步、需求模式改变和更有效的政府政策法规等被认为是污染下降的主要原因，因此，对各国政府而言，采取有效的环境政策就成为治理大气污染、促进环境保护和可持续发展的必然要求。Bovenbergm等(1995)、Arguedas等(2010)、Muler等(2009)、林伯强等(2010)、李永友等(2008)、陈诗一(2011)的文献论证了环境政策工具的有效性，这些理论研究成果大多聚焦于剖析现有环境政策工具箱里可能的政策组合及其作用机理，属于由因推果，而追本溯源、直接从污染治理的效果出发剖析成因的相对较少。前者的好处在于可以评估现有政策的有效性，后者的好处在于能够以问题为导向，探索新的政策工具或政策组合。基于工业领域的废气排放数据，袁野等(2011)、周静等(2007)、马玲等(2006)、刘胜强等(2012)、李小平等(2010)、Adam(1999)、Gilbert(2008)、陈六君等(2004)、Levinson(2009)已经开始尝试运用投入产出法或分解法剖析工业污染的成因，这些研究成果大致可分两类：一类侧重于分析经济增长、结构调整、技术进步、污染治理投资等某一个或几个方面对工业污染、尤其是废气排放的影响；一类侧重于研究某个特定地区、一个或少数几个特定行业废气污染的分解效应。与现有理论文献相比，本文具备以下三个特点：一是将整个工业领域的废气排放作为研究对象，不再局限于某个特定地区或少数几个特定行业；二是对传统意义上大多用于研究能源使用和污染问题的分解分析法进行了修改，具体表现为，直接从工业污染物的定义恒等式出发进行效应分解分析，而不是把工业污染物排放量先细分为各个子行业污染排放量之和，然后再进行效应分解；三是重新定义和诠释了规模效应、结构效应和技术效应，既有的研究成果多从产值、份额、污染强度这三个指标变化量的角度分别定义三大效应，通常认为规模效应不利于污染减排贡献度，而技术效应则对污染减排贡献很大。为了消除单位不统一的影响，本文尝试从变量变化率的角度定义三大效应，并且认为三大效应都可以对污染物减排产生积极的贡献，只是不同历史时期由于变量变化率的方向有别，进而对相应时期的污染减排影响有所不同，这个结论对进一步完善我国的环境经济政策具有重大意义，本文就此给出了相关对策建议与思考。
二、模型与指标数据选取
工业污染等于工业增加值乘以工业污染强度，见式1：
其中P、V、φ分别表示工业污染物排放量、工业增加值、工业污染强度，为了进一步把经济中的产业结构因素纳入模型之中，本文将工业增加值V进行分解，如式2所示，
式2中，λ为工业增加值占GDP的份额，把式2代入式1，得到式3，
若要分解出污染排放量变化的具体影响因素，需要对式3进行全微分，如式4所示，
式4中，dP、dGDP、dλ、dφ分别表示工业污染物排放量的变化量、GDP变化量、工业份额变化量、工业污染强度变化量，也就是说，工业污染物减排程度受到经济总量、工业占GDP份额和工业污染强度三个变量的变化幅度影响。在其他条件不变的情况下：GDP的增减反映整个经济规模的变化情况，经济衰退往往意味着大量企业倒闭，能源消耗减少，工业污染物排放量相应降低；工业份额变化反映经济结构调整，如果工业增加值占GDP比重降低，说明第三产业较为发达，经济结构相对轻型化，也会使得能源消耗及污染物排放量降低；工业污染强度的变化反映了工业生产在多大程度上实现了清洁高效生产，如果工业污染强度降低，就意味着工业领域的节能环保技术进步，工业污染物排放量会降低，基于此，文中把GDP变化量、工业份额变化量、工业污染强度变化量对工业污染物减排的影响，分别称之为规模效应、结构效应、技术效应，为了消除式4中变量单位不统一的影响，进而具体量化分析三种效应，本文拟采用变量变化率的数据，反映在模型中，即式4两边同时除以式3描述的工业污染物排放总量，得到式5，
从式5可以得出，工业污染物变化率在数量上等于规模效应、结构效应、技术效应三者之和。
选择什么样的指标表示工业污染物排放量?在中国官方统计口径中，工业污染通常包括工业废气、工业废水、工业固体废弃物，即“工业三废”。由于工业废水和工业固体废弃物分别为液态和固态，这两类工业污染物的空间流动性以及治理难度通常远小于工业废气，而且人们最为关注的还是空气质量。基于此，这里选择用工业废气排放量代表工业污染物排放量。不同国家关于工业废气的统计数据有所不同，自20世纪70年代以来，美国国家排放物清单(Naional Emision Invenory，NEI)每年定期公开发布4种主要大气污染物的排放量，即二氧化硫(
)、二氧化氮(
)、一氧化碳(CO)、挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)。中国国家统计局每年定期发布的工业废气排放数据主要包括三大类，即二氧化硫()、工业烟尘、工业粉尘。表1给出了1990至2010年我国三类工业废气排放量、GDP以及工业结构份额的数据，见表1.
从表1中可以发现，从1990年至2010年的21年间，中国三类工业废气排放量变化幅度很大且增减不一，主要表现为二氧化硫排放量略有增加、烟尘和粉尘排放量则明显下降。图1刻画了过去21年间中国三类工业废气排放量的变化趋势。
如图1所示，过去21年间，中国三类工业废气排放量波动很大且增减不一。由于1997年国家扩大了对工业 “三废 ”排放的统计范围，反映在数据上，1998年，三类工业废气排放量迅速增加，创历史新高，但这三类工业废气增幅不一，排放量较之1997年大幅增加的只有工业烟尘(增长71.63％)和粉尘(增长141.06％)，而工业二氧化硫排放量仅增加16.9％，因此不能把统计口径扩大作为解释这种排放量陡增的唯一原因。1998年以后，工业烟尘和粉尘排放量逐年下降，而二氧化硫排放量则继续增加，直到2006年达至历史最高点2234.8万吨后才开始有所下降。
总体来看，从1990年至2010年，中国工业二氧化硫排放量增加24.79％，工业烟尘排放量下降54.44％，工业粉尘排放量下降42.55％，三类工业废气排放总量下降18.97％。
三、实证检验
本文采用规模效应、结构效应、技术效应来解释中国工业废气排放量的变化。测度技术效应是经济学中颇富争议的研究领域之一，学界对此大致持两类观点，一类是把技术作为内生变量，运用内生增长理论研究其影响和决定因素；另一类是把技术作为外生变量，用可以观察到的人均产量增长率减去人均占有资本变化率与产出中的资本份额乘积的差，即所谓的 “索洛剩余 ”，这也是过去几十年理论界关于增长和生产力研究的核心。这里尝试运用以下三个步骤测度并拓展解释技术效应与中国工业废气减排问题：
步骤一：基于式5的理论模型，采用索洛测度技术进步贡献率的方法，将技术效应视为剩余变量，用工业废气排放总量的变化率减去GDP变化率和工业份额变化率，从而得到工业污染强度的变化率，并将其视作中国工业废气减排过程中的技术效应。依据表1中右侧三栏的数据，即三类工业废气排放总量、不变价GDP、工业份额，可计算得出1991至2010年间中国工业废气排放总量变化率(污染治理)、GDP变化率(规模效应)、工业份额变化率(结构效应)，结合式5，又可得到工业污染强度的变化率(技术效应)，详见表2。
从表2可知，1991至2010年的20年中，有12年的工业废气排放量较上一年明显下降，“十一五”以来，更是连续五年实现工业废气同比下降，但在过去的20年中：中国实际GDP以年均10.4％的速度持续增长，经济规模迅速扩大，工业废气减排过程中的规模效应始终为正，说明在其他条件不变的情况下经济总量变化使得工业废气排放量显著增加；有7年的工业份额同比下降，说明第三产业相对发展更快，这些年份中的经济结构调整有助于降低工业废气排放总量，总体而言，结构效应对中国工业废气减排有所贡献，但并不明显；除1998年外，工业废气减排过程中的技术效应始终为负，说明中国工业企业在制造过程中采用了节能环保型的技术设备和生产流程(如大量火电厂安装脱硫设施)，从而使得工业废气排放总量显著下降。因此，工业废气减排主要归功于技术效应，结构效应次之，规模效应对废气减排的贡献为负。
步骤二：借鉴当前国内外对能源强度的测度方法，即用单位GDP所耗费的能源量表示经济中的能源强度，本文使用单位工业增加值所对应的废气排放量表示工业中的污染强度，然后将工业污染强度的变化率(模拟数据)与步骤一推算出的技术效应(推算数据)进行对比，进而判断是否可以用单位工业增加值所对应的废气排放量作为工业污染强度指标的近似值。图2给出了两种数据的拟合状况。
注：技术效应的推算数据来源于表2。技术效应的模拟数据根据表1和历年《中国统计年鉴》相关数据计算整理，具体方法是，用表1中三类废气总量除以用1990年不变价计算得出的相应年份工业增加值，从而得到对应年份的工业污染强度，然后计算工业污染强度的变化率即可。其中1998年数据是因为自1997年底开始国家统计局扩大了对工业三废的统计口径，表现为当年三类工业废气排放量迅速增加，进而在工业增加值不变或稳定增长的调价下，工业污染强度也迅速增加。
如图2所示，技术效应的模拟数据与推算数据无论是数值大小，还是变化趋势，基本保持一致。1991至2010年的20年间，技术效应的推算数据为-9.55％，模拟数据为-10.13％，两者仅相差约0.5个百分点，因此，可以用单位工业增加值所对应的废气排放量衡量工业污染强度，然后用工业污染强度的变化率衡量技术效应。
步骤三是尝试回答这样的问题，如果步骤2的验证结果是肯定的，那么从过去20年的时间跨度来看的话，规模效应、结构效应、技术效应分别能够从多大程度上解释中国工业废气排放量的变化，实际上，也就是运用时间序列数据，采用多元回归的方法，定量测度三大效应对工业废气治理的贡献度问题。设定如下回归模型，见式6：
四、相关对策建议与思考
工业废气减排是中国空气污染治理的重点。过去20年中，以二氧化硫、烟尘、粉尘为代表的工业废气排放量年度之间变化很大，尤其自进入“十一五”以后，呈现出逐年递减的特征，但目前的工业废气排放总量较20年前并没有明显降低，反而略有回升。根据模型和实证检验的结果可以看出，在工业废气治理过程中，技术效应贡献度最大，规模效应次之，结构效应的贡献度最低。针对中国的工业废气减排，本文提出三点对策建议和思考。
第一，提出并落实单位GDP或工业增加值污染强度指标，发掘技术效应对工业废气治理的贡献。计量模型中的
即为技术效应对工业废气减排的贡献度，如果以单位工业增加值污染强度变化率衡量的技术效应变化1个百分点，则会使工业废气排放量的变化幅度增加1.09个百分点。无论是政府主导，还是市场驱动，若能引导企业致力于增加对节能环保类技术设备的研发投资，生产制造方式变得更为清洁，从而大幅降低单位工业增加值的污染强度，这是未来加强工业废气治理的根本。考虑到很难在短期实现技术进步，当前更为急迫的是推广和落实单位GDP或工业增加值污染强度指标，尤其是纳入对地方领导人的政绩考核体系中去。“十一五 ”期间，中国首次提出并落实单位GDP能耗指标，并纳入对地方领导人的政绩考核体系，实行 “一票否决制 ”，效果较为理想，截至2010年年底，单位GDP能耗较之2005年降低19.1％，基本实现预定的20％的节能目标。国家明确提出 “十二五 ”期间要实现单位GDP二氧化碳排放强度下降17％的目标。但问题在于，国家提出单位GDP二氧化碳排放强度指标的初衷主要是为了积极应对全球气候变化，参与全球气候谈判，并非是为了加强国内的环境污染甚或是大气污染治理，因为即便是空气中的污染物，除了二氧化碳以外，还包括二氧化硫、烟尘、粉尘、一氧化碳、氮氧化物，等等。因此，我们建议与单位GDP能耗指标相对应，提出并落实单位GDP或工业增加值污染强度指标，同时引导地方政府、企业和居民的最优决策，同时显著推进节能和减排。
第二，把适度放缓经济增速作为当前旨在实现可持续发展政策的重要着力点。保护环境是可持续发展的基本要求之一，旨在实现可持续发展的政策就必须以促进环境保护为重要着力点。计量模型中的β[，1]即为规模效应对工业废气减排的贡献度，值为1。这就意味着，在尚未实现工业结构优化和技术升级的条件下，环境与经济互为悖论，无法共赢。经济规模加速扩大会直接造成工业废气排放量迅速增加，即如果GDP增速上升1个百分点，会使工业废气排放量增长同幅增加。由于存在规模效应，经济增速放缓客观上利于环境保护。长期以来，人们通常认为对于一个像中国这样拥有超过13亿人口的大国而言，经济增长速度至少要保持8％以上才能够保证社会创造出相应的就业岗位匹配新增的就业人口，否则，失业形势会异常严峻进而影响社会稳定。正是基于这样的判断，每次政府面临经济增速下滑，便会匆忙出台一系列致力于“稳增长”的应急性政策措施，结果是稳住了经济，但代价高昂：一是失去了调整和优化经济结构的时机；二是政府主导的投资项目较之于市场主体效率低下，间接导致产能过剩；三是一些大型项目，如铁路、公路和机场建设等，造成了严重的资源浪费和环境污染。实际上，中国近年来因环境问题造成的群体性事件频发，环境污染已经远远超过失业，成为影响社会稳定的重要潜在因素之一。因此，在当前尚未实现经济结构明显优化和技术升级的背景下，政府需要把适度放缓经济增速而不是“稳增长”作为调控政策的主基调。
第三，以产业结构“轻型化”促经济增长“清洁化”。计量模型中的
即为结构效应对工业废气减排的贡献度，其他条件不变的情况下，如果以工业份额变化率衡量的结构效应变化1个百分点，则会使工业废气排放量的变化幅度增加0.55个百分点。这就意味着，即便是经济增速和技术水平不变，仅仅通过产业结构的内部调整也能降低工业废气排放量，促进经济增长“清洁化”。产业结构要以“轻型化”为调整方向，具体而言有两个路径：一是在现有工业份额中，降低以高污染、高能耗为主要特征的重化工业比重，增加轻工业份额；二是大力发展第三产业，尤其是生产性服务业，从而降低工业增加值占GDP的比重。目前，国内通常提及的“调结构”过多关注了产品市场领域的需求结构，也就是调整拉动经济增长“三驾马车”的比重、实现需求结构的再平衡，主要是不断降低对投资和出口的依赖，刺激并扩大内需。因此，可持续发展框架下的经济结构调整需要赋予更多的内涵，除了调整需求结构以外，还须推进产业结构的“轻型化”。