基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的福建省城市環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率評價*

劉 濤

(福建師范大學(xué)福清分校管理系，福建 福清 350300)

隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，環(huán)境問題也變得日益突出，已成為制約地區(qū)可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建和諧社會的瓶頸因素，引起政府、學(xué)術(shù)界和民眾的普遍關(guān)注.資源生態(tài)環(huán)境是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，為經(jīng)濟社會提供了大量要素投入，但目前我國很多地方仍采取以犧牲環(huán)境為代價、高污染、高消耗、低效率為特征的粗放式發(fā)展模式，當(dāng)?shù)丨h(huán)境受到嚴(yán)重污染，有的甚至是不可恢復(fù)的破壞.資源生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，增加了社會公共治理成本，同時也降低了經(jīng)濟產(chǎn)出效率，阻礙了經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展.重視生態(tài)環(huán)境保護，加大城市環(huán)境污染治理投資，提高環(huán)保投資生態(tài)技術(shù)效率，是解決區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境優(yōu)化雙贏的重要保證.城市環(huán)境污染治理投資對于改善環(huán)境質(zhì)量，遏制環(huán)境污染發(fā)展趨勢具有重要作用.據(jù)統(tǒng)計我國“十一五”期間環(huán)境污染治理投資總額逐年增加，從2006年的2 566.0億元增加到2010年的6 654.2億元，環(huán)境污染治理投資占GDP比重也從1.2%上升到1.66%，環(huán)境保護投資絕對量增加了2.6倍左右，在一定程度上降低了環(huán)境進一步惡化的速度，取得了不少成效，但環(huán)保投資的產(chǎn)出效果、技術(shù)規(guī)模效率卻并不十分理想，環(huán)保投資的利用效率有待進一步提高.從某種程度上來說，關(guān)注環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率問題，比單純增加投入量更為重要.因此，在保持城市環(huán)境污染治理投資總量適當(dāng)調(diào)整的情況下，研究如何有效利用環(huán)保投資，提高其技術(shù)效率和規(guī)模效率，具有重要的理論和現(xiàn)實意義.

目前，對于城市環(huán)境污染治理投資研究主要集中于探討環(huán)保投資結(jié)構(gòu)和空間分布，如:吳舜澤(2008)通過對我國環(huán)保投資結(jié)構(gòu)及投資重點的失真問題進行分析，認(rèn)為環(huán)保投資口徑偏大，投資方向與需求不匹配，投資結(jié)構(gòu)不合理是影響環(huán)境效益的重要因素［1］;董小林(2008)采用結(jié)構(gòu)分析、比較分析等方法，對陜西省環(huán)保投資規(guī)模、使用水平進行研究，認(rèn)為投資總量不足，投資結(jié)構(gòu)不合理是影響改善環(huán)境質(zhì)量的主要因素［2］;張霞(2011)以湖南2003～2008年環(huán)境污染治理投資的情況為研究對象，闡明了環(huán)境保護與環(huán)境污染治理投資之間的關(guān)系［3］;常哲敏(2011)闡述了內(nèi)蒙古“十一五”期間特別是2009年環(huán)保投資的結(jié)構(gòu)與使用情況［4］.其次，學(xué)者們還使用定量分析方法對區(qū)域環(huán)保投資效率進行研究，如:劉立秋(2000)認(rèn)為影響區(qū)域環(huán)境污染治理投資大小的因素包括區(qū)域環(huán)境污染狀況、區(qū)域經(jīng)濟實力、區(qū)域人口數(shù)量、區(qū)域公眾環(huán)境意識以及區(qū)域環(huán)境政策的執(zhí)行力度等，并運用DEA法對投資有效性進行研究［5］.通過對相關(guān)文獻梳理，發(fā)現(xiàn)目前環(huán)保投資研究多以定性分析為主，定量分析較少.即使是定量模型研究［6，7］，由于對環(huán)保投資內(nèi)涵及影響因素理解不盡一致，加上研究多是區(qū)域分析［8，9］，可比性和借鑒性較低.簽于此，本文基于現(xiàn)有研究成果，結(jié)合福建省2010年9個地市環(huán)境污染治理投資數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，計算出各城市環(huán)保投資的技術(shù)效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率，并使用超效率DEA方法，測量各區(qū)域環(huán)保投資的有效性，對評價結(jié)果進行分析并提出相應(yīng)對策建議.

1 福建省城市環(huán)境污染治理投資概況

環(huán)境污染治理投資是指在工業(yè)污染源治理和城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金投入中，用于形成固定資產(chǎn)的資金，也可指為治理環(huán)境污染、維持生態(tài)平衡而投入的資金，用以轉(zhuǎn)化為實物資產(chǎn)或取得環(huán)境效益的行為和過程［2］.環(huán)境污染治理投資是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的固定資產(chǎn)的重要組成部分，是表征一個國家或地區(qū)環(huán)境保護力度的重要指標(biāo).環(huán)境污染治理投資主要包括三個部分:工業(yè)新老污染源治理工程投資、建設(shè)項目“三同時”環(huán)保投資、城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資.其中，工業(yè)新老污染源治理工程投資主要指用于治理工業(yè)企業(yè)的廢水、廢氣、固廢、噪聲和其他污染的工程項目投資;建設(shè)項目“三同時”環(huán)保投資是指已經(jīng)明確納入環(huán)境保護“三同時”管理，與建設(shè)主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)的環(huán)保配套建設(shè)投資;城市環(huán)境經(jīng)常設(shè)施建設(shè)投資則主要包括用于燃?xì)狻⒓泄?、排水、園林綠化和市容環(huán)境衛(wèi)生等5個方面的基礎(chǔ)建設(shè)投資.

福建省位于我國東南沿海，全省土地總面積12.4 萬 km2，海域面積 13.6 萬 km2，人口 3 689 萬，大部分屬于中亞熱帶，氣候溫和，雨量充沛，森林覆蓋率居全國首位，擁有較豐富的礦產(chǎn)資源和旅游資源.隨著福建省經(jīng)濟社會飛速發(fā)展，環(huán)境污染問題也不容忽視.“十一五”期間福建省開展了有效的環(huán)境污染治理專項行動，致力于加大環(huán)保治理投資力度，取得了明顯的經(jīng)濟生態(tài)效益.福建省環(huán)境污染治理投資從2006年的59.8億元增加到2010年的129.7億元，環(huán)保投資額翻了一倍多;環(huán)境污染治理投資占當(dāng)年GDP比重也由2006年的0.79%提高到2010年的0.88%，但仍低于全國平均水平，環(huán)保投資不足、投資效率低等問題較明顯(見表1).

表1 福建省及全國2006～2010年環(huán)境污染治理投資情況

2 研究方法［10］

環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率是一個涉及多項投入產(chǎn)出指標(biāo)的綜合評價問題，且投入產(chǎn)出之間存在的顯示表達式不容易找到，給環(huán)保投資技術(shù)效率評價造成很大困難，而數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)則不需要預(yù)先給定前沿面函數(shù)的具體形式，在評價多種投入產(chǎn)出效率問題方面具有獨特的優(yōu)勢.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是一種基于線性規(guī)劃技術(shù)的非參數(shù)前沿效率分析方法，由美國著名運籌學(xué)家 Charnes、Cooper等人于1978年在“相對有效性”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種系統(tǒng)分析方法.DEA將參與分析的個體稱為決策單元(DMU)，利用線性規(guī)劃構(gòu)建相對有效前沿面，將每個DMU同前沿面進行比較，決定其效率.根據(jù)規(guī)模報酬是否固定，DEA模型可分為基于固定規(guī)模報酬的CCR模型和基于可變規(guī)模報酬的BCC模型.通過CCR模型可計算出技術(shù)效率(TE)，即前沿面相對有效值與實際值之間比值，該值越大表征該DMU越靠近前沿面，越有效，反之則越無效.通過BCC模型可計算出DMU的純技術(shù)效率(PTE)和規(guī)模效率(SE)，PTE反映了在規(guī)模不變情況下資源要素配置、利用效率以及決策單元使用資源要素的能力水平，SE反映了DMU的規(guī)模狀況對資源利用效率產(chǎn)生的影響，且滿足TE=PTE×SE.CCR和BCC計算出的效率值只是相對值，無法區(qū)分同在前沿面上效率值均為1的各DMU效率高低，而超效率DEA模型則有效解決了這個問題，對于一個有效的DMU，可以使其投入按比例增加，而效率值保持不變，投入增加比例即超效率評價值越大，效率越高，且可按超效率評價值大小對個DMU進行排序.

假設(shè)福建省有n個地區(qū)決策單元DMUj(j=1，2，…，n)，各地區(qū)環(huán)境污染治理投資額 X=(X1，X2，…，Xn)，環(huán)保投資的各種產(chǎn)出共m種，每個DMUj的產(chǎn)出向量 Yj=(Y1j，Y2j，…，Ymj)T，s－，sj(j=1，2，…，m)為投入和產(chǎn)出所對應(yīng)的松弛變量，ξ為非阿基米德無窮小，則構(gòu)造出基于投入導(dǎo)向的CCR模型和BCC模型.

CCR模型:

假設(shè) CCR 模型的最優(yōu)解為 λ*，θ*，s－*(j=1，2，…，m)，θ*為各 DMU 的技術(shù)效率(TE).若VD＜1，則第j0個DMU是非DEA有效，并且該值越小，其有效性越差;若 VD=1，且 s－*，(j=1，2，…，m)全等于 0，則第 j0個 DMU為 DEA有效;若 VD=1，且 s－*，(j=1，2，…，m)不全等于 0，則第j0個DMU為弱DEA有效.若，則該DMU處于規(guī)模報酬遞增階段;若，則該DMU處于規(guī)模報酬不變階段;若，則該DMU處于規(guī)模報酬遞減階段.對于非有效和弱有效的DMU，s－表示投入的冗余量(j=1，2，…，m)表示各產(chǎn)出的不足量，第j0各DMU的投入和產(chǎn)出指標(biāo)的優(yōu)化值為:

BCC模型:

假設(shè)BCC模型的最優(yōu)解為δ*，其表示各DMU的純技術(shù)效率(PTE)，結(jié)合CCR模型得出的TE，可求得個DMU規(guī)模效率SE=TE/PTE.

超效率DEA模型:

假設(shè)超效率DEA模型最優(yōu)解即各DMU超效率值為μ*，若DMU為非DEA有效，其超效率值μ*和CCR模型得出的θ*結(jié)果一致;若DMU為弱DEA有效或DEA有效，則μ*反映了各DMU有效程度.

3 福建省環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率評價

3.1 評價指標(biāo)構(gòu)建及數(shù)據(jù)來源

根據(jù)環(huán)境污染治理投資定義可知，環(huán)境污染治理投資在工業(yè)污染防控、污染物總量控制、城市環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境保護及環(huán)境管理能力建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用.為反映福建省2010年環(huán)境污染治理投資利用效率，按照評價指標(biāo)全面性、相關(guān)性、獨立性、科學(xué)性、可比性等原則，選取了環(huán)境污染治理投資額(萬元)X作為投入指標(biāo);人均GDP(萬元)Y1、人均工業(yè)產(chǎn)值(萬元)Y2、城市污水日處理能力(萬m3/d)Y3、人均園林綠地面積(m2)Y4，城市清掃保潔面積(萬m2)Y5，生活垃圾清運量(萬t)Y6作為產(chǎn)出指標(biāo).將福建省9個行政區(qū)劃，即福州、廈門、莆田、三明、泉州、漳州、南平、龍巖、寧德作為獨立決策單元，研究原始數(shù)據(jù)來源于《福建省統(tǒng)計年鑒2011》和《中國統(tǒng)計年鑒2011》.

3.2 評價結(jié)果及分析

運用DEAP2.1對福建省2010年環(huán)境污染治理投資9個地市CCR模型、BCC模型和超效率DEA模型進行求解，得出個DMU環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率以及超效率DEA值，結(jié)果見表2、表3.

表2 福建省2010年各DMU環(huán)境污染治理投資效率評價結(jié)果

表3 福建省2010年各DMU松弛變量計算結(jié)果

由表2可以看出，福建省2010年環(huán)境污染治理投資平均技術(shù)效率為0.669 8，平均純技術(shù)效率為0.767 0，平均規(guī)模效率為0.872 0，表明福建省環(huán)境污染治理投資總體利用效率不高，純技術(shù)效率較低是制約福建省環(huán)保投資技術(shù)效率提高的主要瓶頸.從各地市具體情況來看，廈門、福州、寧德3市技術(shù)效率等于1，所有松弛變量均為0，表明該3DMU是DEA有效，處于技術(shù)效率前沿面上，并且其純技術(shù)效率和規(guī)模效率也都為1，說明該3DMU環(huán)境污染治理投資的投入和產(chǎn)出組合達到最優(yōu)配置，是相對有效的.南平、龍巖、漳州、泉州、三明、莆田技術(shù)效率小于1，且松弛變量不全為0，表明該6DMU非DEA有效，偏離技術(shù)效率前沿面，環(huán)境污染治理投資投入和產(chǎn)出組合沒有達到最優(yōu)狀態(tài)，可以在不影響當(dāng)前各決策單元產(chǎn)出效益情況下，適當(dāng)調(diào)整投入量，以提高各DMU的環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率.在6個DEA無效的DMU中，第一，漳州的純技術(shù)效率小于規(guī)模效率，規(guī)模效率小于1，處于規(guī)模報酬遞增階段，表明漳州純技術(shù)效率和規(guī)模效率都是非有效的，DEA無效主要是由純技術(shù)效率造成，因此，可以通過適當(dāng)增加環(huán)境污染治理投資規(guī)模，重點調(diào)整環(huán)保投資利用配置結(jié)構(gòu)比例，增加決策單元技術(shù)吸納能力和提高決策單元使用和管理投資能力.第二，三明、莆田、龍巖的純技術(shù)效率小于規(guī)模效率，規(guī)模效率小于1，處于規(guī)模報酬遞減階段，表明該3DMU的純技術(shù)效率和規(guī)模效率都是非有效的，DEA無效主要是由純技術(shù)效率造成，因此，可以通過適當(dāng)減少環(huán)境污染治理投資規(guī)模，調(diào)整環(huán)境污染治理投資配置結(jié)構(gòu)，有效提高決策單元使用和管理環(huán)保投資能力.第三，南平的純技術(shù)效率大于規(guī)模效率，純技術(shù)效率等于1，處于規(guī)模報酬遞增階段，表明南平純技術(shù)效率有效，而規(guī)模效率非有效，DEA無效主要是由規(guī)模效率造成，因此可以通過大力增加環(huán)境污染治理投資規(guī)模，進一步提高該市環(huán)保投資技術(shù)效率.第四，泉州的純技術(shù)效率小于規(guī)模效率，純技術(shù)效率等于1，處于規(guī)模報酬遞減階段，表明泉州純技術(shù)效率有效，而規(guī)模效率都非有效，DEA無效主要是由規(guī)模效率造成，因此可以通過適當(dāng)減少環(huán)境污染治理投資規(guī)模，提高環(huán)保投資技術(shù)效率.

福建省2010年區(qū)域環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率，見表4.從表4可以看出，技術(shù)效率差異不僅僅表現(xiàn)在各DMU上，而且各區(qū)域技術(shù)效率也不盡相同.第一，從福建省東南西北四大區(qū)域來看，閩北技術(shù)效率最高，接下來依次是閩東、閩南、閩西，都是非DEA有效.閩北地區(qū)純技術(shù)效率等于1，規(guī)模效率為0.99，說明閩北處于技術(shù)效率前沿面，環(huán)境污染治理投資投入產(chǎn)出組合結(jié)構(gòu)相對較合理;閩東和閩南地區(qū)純技術(shù)效率小于規(guī)模效率，規(guī)模效率小于1，純技術(shù)效率是造成DEA無效的主要原因;閩西地區(qū)純技術(shù)效率大于規(guī)模效率，純技術(shù)效率小于1，規(guī)模效率是造成DEA無效的主要原因.第二，從福建省沿海和內(nèi)陸兩大區(qū)域來看，兩者技術(shù)效率相差不大，閩沿海地區(qū)技術(shù)效率比閩內(nèi)陸地區(qū)技術(shù)效率略高，閩沿海地區(qū)環(huán)境污染治理投資利用效率比閩內(nèi)陸地區(qū)好，導(dǎo)致兩區(qū)域DEA無效的主要原因都是純技術(shù)效率不高，但閩內(nèi)陸區(qū)域純技術(shù)效率制約區(qū)域整體技術(shù)效率問題更加嚴(yán)重，兩大區(qū)域都應(yīng)該在適當(dāng)調(diào)整環(huán)保投資規(guī)模的情況下，重點解決環(huán)境污染治理投資配置不合理，使用不科學(xué)，利用效率不高的問題，以期提高我省綜合環(huán)保投資技術(shù)效率.

表4 福建省2010年區(qū)域環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率評價結(jié)果

4 結(jié)論

本文根據(jù)福建省2010年9地市環(huán)境污染治理投資以及相應(yīng)經(jīng)濟社會生態(tài)原始數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析，對各DMU環(huán)保投資技術(shù)效率進行實證評價，研究結(jié)果表明:

第一，福建省整體環(huán)境污染治理投資利用效率不高，各決策單元之間差異明顯，平均技術(shù)效率為0.669 8，高于平均水平的有廈門、福州、寧德、南平4市，龍巖、漳州、泉州、三明和莆田5市技術(shù)效率低于平均水平.在非DEA有效的6個DMU中，只有南平和泉州純技術(shù)效率等于1，其余各市純技術(shù)效率和規(guī)模效率都小于1，都處于無效狀態(tài).從總體來看，造成福建省各地市環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率普遍不高的主要瓶頸是純技術(shù)效率較低.因此，在提高福建省環(huán)保投資技術(shù)效率過程中，應(yīng)著重解決各DMU投資不合理、配置不科學(xué)、使用無效率、技術(shù)創(chuàng)新吸納能力差等問題.

第二，除了廈門、福州、寧德3個DEA有效外，其余各DMU的松弛變量都不全為0，且都存在產(chǎn)出不足現(xiàn)象，特別是市容衛(wèi)生、城市污染控制和處理能力有待提高.

第三，處于技術(shù)效率前沿面上的廈門、福州、寧德3市的超效率值差異也較顯著.廈門超效率值為4.699 8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他各地DMU，說明廈門環(huán)境污染治理投資投入產(chǎn)出組合較合理，投資使用分配途徑較科學(xué)，投資規(guī)模具有較高的規(guī)模效率.福州和寧德的超效率值分別為1.278 3和1.034 0，表明該2市雖然環(huán)保投資技術(shù)效率是有效的，但仍有很大的提升空間，應(yīng)不斷優(yōu)化環(huán)保投資組合，進一步提高環(huán)境污染治理投資技術(shù)效率.

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