经济结构、技术进步、国际贸易与环境污染——基于中国工业行业数据的分析，本文主要内容关键词为：环境污染论文,中国论文,经济结构论文,技术进步论文,国际贸易论文，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。
[中图分类号]F42 [文献标识码]A [文章编号]1007-9556(2011)05-0001-09
一、引言
改革开放以来，中国的经济快速发展，经济平均增长率达到9.8％左右，经济总量在2009年末已超过34万亿元。但是，由于经济增长长期依靠大量的要素投入，粗放型经济增长方式没有得到根本性改变，特别是快速的工业化加剧了自然资源的过度消耗，导致环境污染日益严重。有关数据显示，2009年环境污染造成的直接经济损失高达1.8亿元。环境污染的负外部性严重影响了人们的生产、生活状况，制约了经济的可持续发展。“十二五”规划明确提出，面对日趋强化的资源环境约束，必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，健全激励和约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力。由此可见，环境污染问题已成为社会关注的焦点。
从1996年到2009年，中国工业废气排放总量由11.12万亿标立方米增加到43.61万亿标立方米，增长了292.1％，工业行业环境污染比较严重。但从工业总产值来看，规模以上工业企业的工业总产值由1996年的6.27万亿元增加到2009年的54.83万亿元，增长了774.5％，远远高于工业废气排放总量的增长。因此，中国工业化过程中一定存在某些重要因素，对环境保护起到了积极的促进作用。已有研究揭示了两个主要因素：(1)生产技术和污染减排技术的发展，即随着生产技术的发展，要素生产率获得极大地提高，而污染减排技术的发展使得单位产品的污染排量减少(樊海潮，2009)[1]；(2)经济结构的变化，即经济结构的优化升级使得污染严重产业所占的比重逐渐下降。经济结构的变化又可进一步分为污染产品消费的变化(包括国内消费和出口)和污染产品的进口变化。那么，有多少污染排放减少是由技术进步导致的，又有多少污染排放是由国际贸易导致的呢？对此，很少有文献进行深入研究。
本文在Grossman和Krueger(1991)[2]、Ekins(1997)[3]、Arik Levinson(2009)[4]提出的分解分析模型的基础上，采用差分方程对模型进行扩展，将技术进步分解为生产技术进步和污染治理技术进步，就中国工业经济中的工业规模、工业经济结构、技术进步和国际贸易对工业废气排放总量的影响进行研究，并试图回答以下问题：近些年来中国工业行业环境污染的主要决定因素是什么？工业经济结构、技术进步和国际贸易对工业环境污染排放各自的贡献是多少？中国是否是“污染避风港”？本文将采用2002-2009年的中国工业行业面板数据，对工业废气排放中的二氧化硫、工业烟尘和工业粉尘三种主要污染物进行研究。
二、文献综述
不同的经济结构和经济发展水平对环境污染的影响有着显著的差异。在经济发展的早中期，经济结构以重工业为主，重工业的污染强度明显大于其他行业。随着经济的不断发展，工业化进入以高技术产业为核心的技术密集型阶段，污染强度显著下降，从经济结构的角度来看，环境压力问题得到改善。经济增长与环境污染的相关性在某一国家的发展中不是一成不变的。Shafik和Bandyopadhyay(1992)[5]、Panayotou(1993)[6]、Grossman和Kreuger(1993)[7]认为，由于存在规模效应、结构效应和技术效应的影响，随着一国收入水平达到一个特定的临界点，环境与经济的关系可以从负相关转变为正相关。经济规模是污染增加的一个重要因素，即当其他条件不变时，产出的增加导致污染增加。结构效应是指在其他条件不变的情况下，经济结构的变化对污染排放量的影响，如果高污染强度产业比低排放产业增长慢，产业结构的变化就会使污染排放量减少。技术进步能提高自然资源的利用率，使资源得到极大的节约和循环利用，从而降低单位产出的自然资源消耗，减少环境污染；同时，技术进步能促使生产者采用清洁生产工艺、清洁能源和污染处理设备，从而改善环境质量。Grossman和Kreuger(1991)[2]认为，从理论上讲，结构优化和科技术进步所产生的环境效应之和足以超出经济规模增长所产生的负效应。
Copeland和Taylor(2003)[8]认为，决定污染排放量的三个经济因素内生于国际贸易。一是国际贸易可以扩大生产规模，从而促进污染排放量同比例增长。二是国际贸易可以导致贸易结构的变迁，进而影响总体经济结构的变化。关于国际贸易对经济结构变化的影响存在两种不同的观点：环境支持学派认为，自由贸易会加剧环境污染和自然资源的非持续性利用，削弱现有环境保护法的效力，使发展中国家成为“污染庇护地”；贸易支持学派认为，贸易自由不是环境恶化的根本原因，采取贸易限制措施解决环境问题会造成进一步的扭曲，而基于比较优势的国际专业化分工能够提高资源配置效率，促进经济发展，为改善环境提供资金支持，而且自由贸易还能促进清洁生产技术和环保技术的国际转移(彭水军、刘安平，2010)[9]。Copeland和Taylor(1994)认为，产业结构的最终变化取决于要素禀赋引致的比较优势与环境法规强度引致的“污染庇护地”比较优势的力量对比。三是国际贸易可以影响技术应用。竞争压力和新技术的可获得性促使国内企业不断更新生产技术，减弱了污染排放强度[10]。Arik Levinson(2009)[4]分析了美国制造业中的技术进步、国际贸易对环境的影响，发现美国制造业环境质量的改善主要是依靠技术进步，而不是进口结构或国内产品生产结构的改变。例如，技术进步使得1987-2001年间美国
减少了39％，而结构变化仅使减少了12％。由此可见，技术因素在环境保护中具有重要作用。
有关经济结构、技术进步、国际贸易与中国环境污染的问题，国内学者做了大量的研究。包群、彭水军(2006)[11]研究了经济增长对环境质量、污染排放的影响，发现环境科研经费投入与环境污染之间存在显著的负向关系，产业结构与环境污染基本呈现负向关系。陈诗一(2009)[12]利用超越对数分行业生产函数估算了中国工业全要素生产率的变化，并进行了绿色增长核算，发现改革开放以来中国工业总体上实现了以技术驱动为特征的集约型增长方式转变，能源和资本是技术进步以外驱动中国工业增长的源泉，但一些能耗和排放高的行业仍然表现为粗放型增长。李斌、赵新华(2010)[13]分析了不同技术进步对单位工业废气排放量所产生的GDP的影响，发现规模效率技术进步和中性技术进步具有显著的促进作用，说明这两类技术进步降低了工业废气污染排放强度。陈劭锋、刘扬等(2010)[14]利用IPAT模型研究发现，不同演化阶段碳排放的主导驱动力存在明显差异：在碳排放强度高峰到来前的阶段，碳排放增长主要是由碳密集型技术进步驱动；在碳排放强度高峰至人均碳排放量高峰阶段，碳排放增长主要是由经济增长驱动；在人均碳排放量高峰至碳排放总量高峰阶段，碳排放增长主要是由碳减排技术进步驱动；进入碳排放总量稳定下降阶段后，碳减排技本进步将占据绝对主导地位。魏巍贤、杨芳(2010)[15]利用1997-2007年的中国省级面板数据，对二氧化碳排放的影响因素进行了实证分析，发现自主研发、技术引进对二氧化碳减排具有显著的促进作用，但也存在一定的问题。何洁(2010)[10]建立了四方程联立方程系统，利用中国29个省份1993-2001年工业排放的面板数据进行了估计，发现出口和制造品进口在工业排放中起到了完全相反的作用，其结果不支持“污染庇护地”假说，即出口企业面临的市场竞争增强，是促进污染治理技术进步的积极因素。李小平、卢现祥(2010)[16]采用环境投入产出模型和净出口消费指数等方法，研究了国际贸易、污染产业转移与中国工业
排放的关系，发现在中国出口产品隐含的中，国内生产的所占比例在逐步减小；发达国家向中国转移的产业不仅仅是污染产业，同时也向中国转移了“干净”产业；国际贸易能够减少工业行业的排放总量和单位产出的排放量。彭水军、刘安平(2010)[9]基于开放经济系统的环境投入—产出模型，分析了对外贸易的环境影响效应，认为中国的出口品比进口品更“清洁”，参与国际贸易对中国污染减排是有利的，因而“污染避风港”假说在中国并不成立，但1997-2005年期间各类污染物的贸易条件总体上呈现不断恶化的发展态势。
上述研究虽然提供了经济增长中经济结构、技术进步、国际贸易与环境污染方面的理论和实证支持，但是很少有文献直接研究经济结构、技术进步、国际贸易对中国环境污染排放的贡献程度，且没有很好地量化、区分生产技术和污染治理技术对环境污染排放的影响。另外，上述文献主要是研究各种因素的直接影响效果，而没有在实证分析中明确提出间接作用的效果，更少有文献研究贸易结构变化对污染排放量的贡献水平。
三、模型介绍
(一)经济结构、技术进步与污染排放分解模型
在对模型(4)进行分解的过程中，Arik Levinson(2009)采用了微分的方法进行分解。但在实际应用中，只有连续序列才能很好地计算各种因素的贡献率，利用离散数据往往会产生很大的偏差。我们的数据基本上是离散数据，所以微分模型并不适用，需要采用差分模型。处理后的差分模型如下：
模型(5)相对于一般模型来讲，主要有两个优点：一是一般分解模型只考虑了经济规模不变情况下结构效应、生产技术效应和污染治理技术效应的影响，而没有考虑三种因素在经济规模增量中的作用，因而会低估三种因素的作用效果；二是一般模型没有考虑这三种因素之间的共同作用，这同样会低估这些因素的作用效果。模型(5)可以在一定程度上弥补这两方面的不足。
(二)国际贸易部门的污染排放量及分解模型
国际贸易对中国环境的影响主要包括两个方面：一是出口的影响；二是进口的影响。商品的出口其实是国外对中国产品的需求，而商品的进口是中国对国外产品的需求。假设国外与国内有着相同的技术水平，则出口和进口都可以看做是最终需求拉动的污染排放量，只是出口会扩大本国污染排放量，而进口会减少本国潜在的污染排放量。根据投入产出表，生产一单位最终需求品要投入多种相关中间产品，这些中间产品的生产会产生污染排放。如果不考虑中间投入，仅用单位总产值的污染排放量衡量国际贸易部门的技术变化水平，就会低估国际贸易引致的污染排放量(Arik Levinson，2009)[4]。
对于中国贸易部门的污染排放强度系数(即贸易部门的技术水平)，国内学者做了相关研究，如魏本勇等(2009)[17]、李小平和卢现祥(2010)[16]分析了的完全碳排放强度系数。本文将借鉴他们的研究方法，进行具体的测算(由于进出口部门技术变化不直接由进出口部门决定，而且本文主要是考察进出口部门的污染排放总量以及进出口商品结构变化对污染排放的影响，因而下面的模型没有细分生产技术进步和污染治理技术进步)。
Leontief(1951)的投入产出模型为：
为满足最终需求Y而引致的国内污染排放量P*可以表示为：
在(11)式和(12)式中，j=1，2，取1代表出口部门，取2代表进口部门。
四、数据及变量处理
(一)行业及数据调整
本文采用的是中国工业行业的面板样本数据，但有关工业分行业废气排放量及处理量的数据在2000年的统计年鉴中只划分了十几个工业部门，这与新的分类标准相差较大。同时，从现有的投入产出表来看，2000年与2002、2005、2007年的行业划分也有很大的差别。为了保持文章前后的一致性，本文的研究样本采用2002-2009年中国工业行业的数据，并根据投入产出表中的划分模式，将工业行业划分为24个：煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、金属矿采选业(包括黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业)、非金属矿及其他矿采选业(包括非金属矿采选业、其他采矿业)、食品制造及烟草加工业(包括农副食品加工业、食品制造业、饮料制造业、烟草制品业)、纺织业、纺织服装鞋帽和皮革羽绒及其制品业(包括纺织、服装、鞋帽制造业以及皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业)、木材加工及家具制造业(包括木材加工及木竹藤棕、家具制造业)、造纸印刷及文教体育用品制造业(包括造纸及纸制品业、印刷业和记录媒介的复制、文教体育用品制造业)、石油加工和炼焦及核燃料加工业、化学工业(包括化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业)、非金属矿物制品业、金属冶炼及压延加工业(包括黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业)、金属制品业、通用及专用设备制造业(包括通用设备制造业、专用设备制造业)、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业、通讯设备和计算机及其他电子设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、工艺品及其他制造业、废弃资源和废旧材料回收加工业、电力和热力的生产及供应业、燃气生产和供应业及水的生产和供应业。
由于没有相关统计资料对各行业的进出口额进行统计，本文采用2002、2005、2007年投入产出表中的进出口数据进行分析，并以2002年为基期进行价格调整。由于投入产出表没有直接给出
，本文借鉴彭水军、刘安平(2010)[9]的方法对A进行处理，得到的估计值。
(二)指标数据说明
工业经济规模(V)用工业行业的总产值表示，因为工业行业中任何中间产品、半成品等的生产都伴有污染排放的问题，所以工业总产值比工业增加值更能反映现实情况。由于统计年鉴没有提供全部工业数据，只提供了全部国有及规模以上非国有工业行业总产值，为了更准确地衡量工业行业总产值，本文采用陈诗一(2009)[12]的方法，利用《中国经济普查年鉴》2004年工业分行业主要经济指标的全部工业口径数据和规模以上口径数据，计算规模以上分行业总产值占全部工业总产值的比值，并将其作为调整依据。同时，为了消除价格因素的影响，本文按照统计年鉴提供的分行业工业品出厂价格指数进行平减。工业经济结构(θ)用工业中各行业所占比重来衡量，工业生产技术水平(S)用工业各行业单位总产值所产生的污染排放总量表示。由于相关统计年鉴没有直接给出工业部门各行业生产过程中的污染排放总量，本文用工业污染最终排放量与去除量之和表示污染生产排放总量。工业污染治理技术水平(J)用工业各行业污染最终排放量与生产污染排放总量的比值表示。工业环境技术进步(C)用单位工业总产值中的生产污染排放总量表示。
技术进步、生产技术水平与污染治理技术水平是一种间接的表示，本文主要研究工业中的废气排放情况，具体包括、工业烟尘及工业粉尘。上述指标的原始数据来源于相关年份的《中国统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》。
五、实证分析结果
(一)结构、技术效应模型分析结果
本文利用2002-2009年中国工业行业三种主要废气排放量的数据进行分析，具体结果如表1所示。
从表1的第一部分中可以看出，工业的排放量在2002-2006年间处于增长态势，2006年达到最大值，比2002年增加了643.30万吨。随后几年在一定程度上出现了下降趋势，但相对于2002年来讲，工业排放量还是有所增长。在各种要素中，工业规模(GM)、工业结构(JG)、综合环境技术效应(ZHJ)及综合作用(ZH)对工业的排放具有促进作用，即加剧了环境污染，而纯生产技术效应(SJ)、纯污染治理技术效应(ZJ)、结构生产技术效应(JS)、结构治理技术效应(JZ)对工业的排放具有负作用，即改善了工业环境。
图1 工业中各要素的贡献度(％)
我们进一步分析发现(图1)，2009年的工业排放量比2002年增长了25.06％，而工业经济规模效应变化导致的工业排放量增长了329.79％，两者之间产生了如此大的差距，是何种因素起了主导作用呢？从图1中可以看出，各年中纯生产技术效应对工业排放量减少的贡献最大，2009年纯生产技术效应使工业的排放量减少了209.36％，纯污染治理技术效应使工业的排放量减少了166.78％。从纯生产技术效应与纯污染治理技术效应的变化趋势来看，中国工业行业的环境保护技术水平在不断提升。此外，中国工业结构变化对工业的排放量并没有产生负效应，而是产生了加剧效果。2009年工业结构导致工业的排放量增长了25.90％，虽然小于2008年的31.68％，但也说明中国工业结构的变化不合理，高污染行业并没有退出历史舞台，反而有增加的趋势。这与中国的工业化过程基本适应，即在工业化的发展中期，重工业所占比重较大，国家强调经济的增长，不太重视环境保护问题，因此，工业结构没有实现明显的优化升级。技术可以在一定程度上弥补工业结构的不足，2009年结构生产技术效应和结构治理技术效应分别使工业的排放量减少了17.66％和13.93％。混合技术效应和综合效应使工业的排放量有所增加，这主要是由生产技术与治理技术的非同步变化造成的，如某一行业的生产技术提高了，但治理技术反而落后了(可能是因为相关设备老化，或是随着经济规模的扩大，企业没有购买新的减排设备，从而导致排放比例的上升)，因而造成混合技术效应达不到减排效果，甚至会加剧污染。同时，由于中国工业行业结构不合理，综合效应使得2009年的工业排放量增长了8.68％。
从表1的第二部分中可以看出，在2003-2006年间，工业烟尘的污染排放水平相对于2002年来讲有所增加，但在2007-2009年间，污染指数水平有所下降。工业规模、工业结构、混合技术效应和综合效应增大了工业烟尘排放量，而纯生产技术效应、纯治理技术效应和结构生产技术效应、结构治理技术效应减少了工业烟尘的排放量。首先，工业规模使工业烟尘增长了329.79％。在工业规模扩大3倍多的情况下，2009年的工业烟尘排放比2002年减少了24.32％，环境技术水平提高起到了至关重要的作用。从图2中可以看出，2009年生产技术效应使工业烟尘排放比2002年减少了214.50％，治理技术效应使工业烟尘排放减少了268.76％。其次，同工业一样，工业结构对工业烟尘排放并没有产生有效的减少效应，反而促进了排放量的增加，2009年的工业结构变化使工业烟尘排放增长了20.94％％。同样，技术在一定程度上弥补了工业结构的不足，2009年结构和生产技术的共同作用使工业烟尘减少了15.27％，结构和治理技术的共同作用使工业烟尘减少了17.37％。
从表1的第三部分中可以看出，工业粉尘排放与工业烟尘排放的结果基本一致。工业粉尘排放基本呈现减少的趋势，虽然2003-2006年的排放量比2002年有所增加，但每年比上年还是有所减少。工业结构对工业粉尘具有增排效应，环境技术效应处于主导地位，技术进步可以弥补结构不合理带来的增排效应。图3显示，生产技术和治理技术各自的效应都较大，其中，纯生产技术效应占有优势，其使2009年的工业粉尘排放减少了287.48％，纯治理技术效应使工业粉尘减少了187.90％。混合技术效应则产生了显著的污染增长效应，其使2009年的工业粉尘排放增加了111.14％。这进一步说明，工业行业中生产技术进步与污染治理技术的异步发展较为严重。
图2 工业烟尘中各要素的贡献度(％)
图3 工业粉尘中各要素的贡献度(％)
(二)贸易部门的模型分析结果
由于分行业的进出口数据存在缺失，本文采用2002、2005、2007年三年投入产出表中的进出口数据，分析了进口、出口对工业环境污染排放的贡献，以及贸易结构、技术水平变化对贸易部门环境污染的贡献率，结果如表2和表3所示。
从表2中可以看出，2007年出口中包含的工业、工业烟尘和工业粉尘排放量分别达到821.24万吨、285.58万吨和192.53万吨，比2002年增长了104.60％、37.60％和31.96％，其增长速度远远高于全国的总体水平，这主要是因为出口的快速增长导致了产业规模的扩大，从而加剧了环境污染。在三种工业废气排放物中，技术进步对出口导致的污染排放具有显著的减排作用，其占有主导地位，如技术变化使得2007年三种污染物比2002年分别减少了121.75％、189.85％和208.21％。商品出口结构变化使得工业和工业烟尘排放量有所减少，2007年比2002年分别减少了8.15％和11.39％，而出口结构变化使得工业粉尘增长了31.59％。结构技术效应加剧了三种工业废气的污染排放，说明出口商品结构变化与技术变化不协调。
从表3中可以看出，2007年进口中包含的工业、工业烟尘以及工业粉尘排放量分别达到640.09万吨、215.74万吨和134.27万吨，比2002年分别增长了40.99％、-5.58％％和-15.13％，而与2005年相比，三种排放量都有不同程度的下降。同样，技术进步是进口中三种污染物排放减少的主要原因，其次是进口结构的变化。另外，进口部门中的商品结构变化与技术变化同样存在不协调的问题，这种不协调造成污染排放的显著增加，如技术进步与结构变化的不协调造成2007年的工业排放比2002年增长了46.47％。
从表2和表3中可以看出，虽然出口部门的污染排放量整体上高于进口部门，但从各年各种污染物的单位出口含污量与单位进口含污量中可以发现，对于三种污染物而言，除2007年的工业粉尘外，其余各年单位出口含污量都低于单位进口含污量(如表4所示)。因此，本文的研究证实了“污染避风港”假说在中国并不成立。
六、结论及政策含义
本文对Arik Levinson(2009)的模型进行了扩展和改进，将环境污染的影响分解为规模效应、结构效应、纯生产技术效应、纯污染治理技术效应、混合技术效应、结构生产技术效应、结构治理技术效应和综合效应，研究了进出口部门的污染排放情况。对工业行业三种主要废气排放数据的实证分析表明：(1)2002-2009年，中国工业总体经济规模扩大了3倍多，但工业废气排放中增长最多的工业只增长了25.06％，这主要应归功于环境技术进步(包括生产技术和污染治理技术)，而且生产技术在工业环境保护中所起的作用效果要比污染治理技术略好；(2)中国近些年的工业结构改变不尽合理，没有对工业环境保护产生显著的促进作用，反而加剧了工业环境污染，工业结构与技术进步(包括生产技术进步与污染治理技术进步)的不协调发展，严重削弱了其总体效果；(3)从国际贸易对环境污染的影响来看，出口导致2007年的工业、工业烟尘和工业粉尘排放量分别达到821.24万吨、285.58万吨和192.53万吨，占了全国总污染排放量的25％～40％，这说明出口贸易的快速发展是导致中国环境污染加剧的一个重要原因。出口导致的总污染量高于进口潜在的污染减少量，而在进出口部门，技术进步在减排方面占据了主导地位，而且进出口结构的变化在一定程度上促进了污染的减少，这说明进出口结构比国内工业整体结构更为合理；同时，在进出口部门同样存在技术进步与结构变化的不协调性。此外，“污染避风港”假说在中国并不成立。
本文的研究结果具有明显的政策含义：技术进步的工业环境促进效应意味着各种环境科研费用支出会促进生产技术和污染治理技术的进步，从而减少工业环境污染排放；环境管制政策的实施(如排污税)也是必需的，环境管制力度的增强会促进企业进行技术创新或购买先进的生产设备和环境治理设备，或者实现行业的转变，从而降低环境污染水平；要加速工业结构和进出口结构的调整速度，政府招商引资的重点应放在以生产资料技术密集型产品为主的行业，逐步淘汰污染强度大的产业；要加大对污染强度大的产品的出口征税力度，如取消该类产品的出口退税政策、限制其出口等；要加快结构调整，使之与生产技术进步和污染治理技术发展相协调。
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