基于三階段DEA方法的我國海洋污染治理效率研究

周申蓓,莫衛(wèi),劉 朋,杜阿敏，陸夢恬

(1.河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京 211100; 2.天津大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)部,天津 300072; 3.中國環(huán)境監(jiān)測總站,北京 100012; 4.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098)

自1978年改革開放以來,我國海洋污染隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展而愈趨嚴(yán)重,至2000年,劣于一類海水標(biāo)準(zhǔn)的海域面積已經(jīng)達(dá)到20.6萬km2的歷史最高點(diǎn)。隨著沿海開發(fā)成為國家戰(zhàn)略,我國沿海省份的海洋資源開發(fā)利用程度將大幅度提高,海洋污染形勢將越發(fā)嚴(yán)峻。如何評價我國近十年的海洋污染的治理水平和效率,是未來有效治理海洋污染的基礎(chǔ)。

1 三階段DEA模型和數(shù)據(jù)來源

1.1 三階段DEA模型的適用性

在我國污染治理效率的研究中,DEA模型的運(yùn)用頻率最高、范圍最廣。董秀海等[1]、郭國峰等[2]、劉紀(jì)山[3]和鄭麗娟[4]使用傳統(tǒng)DEA模型對環(huán)境治理效率進(jìn)行分析。由于環(huán)境快速變化和污染治理技術(shù)進(jìn)步迅速,單純依賴傳統(tǒng)DEA模型所得到的結(jié)果誤差較大,無法剔除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響。鑒于此,有學(xué)者在分析污染治理效率時采用DEA修正模型。許陳生[5]利用Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)特別針對跨期治理進(jìn)行分析。王立巖[6]使用兩階段 DEA 模型,將一級指標(biāo)環(huán)境治理效率分解為三項(xiàng)二級指標(biāo),把二級效率評價結(jié)果作為輸出指標(biāo)評價一級效率指標(biāo)的效率。王奇等[7]考慮到大氣污染治理效率評價中可能出現(xiàn)多個有效主體,選擇了超效率DEA模型。趙崢等[8]使用四階段DEA,通過Bootstrap方法對我國不同區(qū)域的環(huán)境治理效率進(jìn)行比較,采用重復(fù)抽樣來推斷DEA效率值的最佳區(qū)間。由于海洋污染治理工作涉及范圍大、時間跨度長,筆者用Fried等[9]的三階段DEA模型來排除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差對效率評價的影響,以求準(zhǔn)確地反映海洋污染治理效率。

1.2 三階段DEA模型構(gòu)建

1.2.1 第一階段:傳統(tǒng)的DEA模型

在海洋污染治理中,投入變量是效率結(jié)果的基本變量,因此采用投入導(dǎo)向的規(guī)模報(bào)酬可變的DEA-BC2模型。

具體的BC2模型形式如下:

(1)

c. 如θ<1時,則該決策單元的海洋污染治理為DEA無效。

1.2.2 第二階段:構(gòu)建SFA模型

為了排除外部環(huán)境因素和隨機(jī)誤差因素對海洋污染治理效率結(jié)果造成的影響,在第二階段通過構(gòu)建SFA模型分解第一階段得到的投入產(chǎn)出差額值,可以分別觀測出上面兩方面因素的影響。

具體的SFA模型構(gòu)建過程如下:設(shè)有n個決策單元,每個決策單元均有m種產(chǎn)出,有p個可以觀測的環(huán)境變量Ck=(C1k,C2k,…,Cpk),k=1,2,…,n,分別對每個決策單元的產(chǎn)出松弛變量進(jìn)行SFA分析,可構(gòu)建如下SFA回歸方程:

SMk=f(Ck,βM)+VMk+UMk

(2)

(k=1,2,…,n;M=1,2,…,m)

式中：SMk為第k個決策單元第M種產(chǎn)出的松弛變量;f(Ck,βM)為環(huán)境變量對SMk的影響;VMk+UMk為混合誤差項(xiàng)。

根據(jù)SFA模型回歸的結(jié)果對海洋污染治理的投入變量進(jìn)行調(diào)整,將環(huán)境因素和隨機(jī)誤差排除。調(diào)整公式為

(i=1,2,…,M;l=1,2,…,N)

(3)

1.2.3 第三階段:調(diào)整后的DEA模型

在第三階段,將第二階段得到的調(diào)整后投入數(shù)據(jù)與原始產(chǎn)出數(shù)據(jù)再次代入DEA模型,計(jì)算各個決策單元績效,此時得到的海洋污染治理效率值排除了環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的干擾。

1.3 指標(biāo)體系的建立

1.3.1 決策單元的選擇

將2002—2011年我國沿海11個省市(遼寧省、天津市、山東省、江蘇省、上海市、河北省、浙江省、福建省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)和海南省)的海洋污染治理的整體組織系統(tǒng)作為績效衡量單位,按年度劃分為10個決策單元。

1.3.2 投入產(chǎn)出指標(biāo)的選擇

海洋污染治理投入指標(biāo)的選擇,必須反映對陸源污染和海上作業(yè)所致污染的治理。一方面,海洋污染治理的關(guān)鍵在于控制陸源污染,有效控制占比達(dá)80%的陸源污染將顯著改善海洋環(huán)境質(zhì)量；另一方面,加強(qiáng)執(zhí)法,遏制海洋養(yǎng)殖、航運(yùn)、事故和海上傾廢等不規(guī)范或不法行為是海洋污染治理的關(guān)鍵。因此,選取沿海地區(qū)工業(yè)污水治理項(xiàng)目完成投資額(X1)和海洋執(zhí)法檢查次數(shù)(X2)作為2個投入指標(biāo),能有效反映決策單元在陸源污染控制和對非法海事行為監(jiān)管的投入狀況。

產(chǎn)出指標(biāo)主要從排污量的降低和海洋環(huán)境質(zhì)量角度2個方面來衡量,有3項(xiàng)指標(biāo):工業(yè)污水排放量減少量Y1(億t)、未達(dá)到清潔海域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)面積減少量Y2(萬km2)、海洋環(huán)境災(zāi)害赤潮次數(shù)減少量Y3(次)。在實(shí)際操作中以2001年的數(shù)值作為基準(zhǔn)值計(jì)算各個指標(biāo)。

1.3.3 環(huán)境變量的選擇

影響海洋污染治理的環(huán)境變量主要包括沿海省市的技術(shù)變量、經(jīng)濟(jì)變量和社會變量。首先,技術(shù)的提高能有效降低單位GDP污水排放量,提高污染治理的效率。本文選取沿海省市單位GDP排污量作為技術(shù)變量；其次,沿海省市的經(jīng)濟(jì)活動會給近海造成環(huán)境壓力影響,例如工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物就會直接或間接給海洋帶來污染。本文選取沿海省市的GDP總量作為經(jīng)濟(jì)變量；最后,隨著過度開采導(dǎo)致陸地資源的匱乏,人們開始到海洋中尋找海洋資源來替代[10]。人口數(shù)量關(guān)系到沿海地區(qū)人們各種行為疊加后對海洋環(huán)境的壓力。本文選取沿海省市的總?cè)丝跀?shù)作為社會變量。

1.4 數(shù)據(jù)來源與處理

投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)值來自《中國海洋統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》,環(huán)境變量數(shù)值來自沿海省市統(tǒng)計(jì)年鑒和《海域使用管理公報(bào)》,具體數(shù)值如表1和表2所示。

表1 投入產(chǎn)出數(shù)值

注：表中Y3的值是以2001年的數(shù)值作為基準(zhǔn)值。

表2 環(huán)境變量

表4 SFA回歸估計(jì)結(jié)果

注:***為顯著水平達(dá)1%;**為顯著水平達(dá)5%;*為顯著水平達(dá)10%。

2 我國海洋污染治理效率及結(jié)果分析

2.1 第一階段:傳統(tǒng)DEA實(shí)證結(jié)果

第一階段計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 我國海洋污染治理效率評價結(jié)果

注:irs為規(guī)模收益遞增；drs為規(guī)模收益遞減；—為規(guī)模收益不變。

從表3的計(jì)算結(jié)果可以看出,不考慮外部環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響時,我國海洋污染治理的年平均技術(shù)效率為0.810,平均純技術(shù)效率為0.870,平均規(guī)模效率為0.924。其中,有4年的技術(shù)效率達(dá)到了1.000,即處于技術(shù)前沿面上,分別為2002年、2003年、2005年和2011年,其余年份均不同程度地處于無效率狀態(tài)。從計(jì)算結(jié)果還可以看出,自2006年起,技術(shù)效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率總體均呈上升趨勢,且這一變化趨勢在綜合技術(shù)效率方面表現(xiàn)尤為明顯。這可能是由于各級政府在“十一五”開局之年意識到海洋污染的嚴(yán)重性并加大了治理力度。同時,自2006年起,每年的規(guī)模效率都大于純技術(shù)效率,這意味著多數(shù)年份的技術(shù)效率主要來源于純技術(shù)無效率,而不是規(guī)模無效。但是,上述結(jié)果是在不考慮外部環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響下分析得出的,純技術(shù)效率是否被低估了,規(guī)模效率是否被高估了,這還有待通過第二階段的SFA回歸分析來判斷。

2.2 第二階段:SFA回歸結(jié)果

將第一階段計(jì)算得出的各投入變量的松弛量作為因變量,將環(huán)境變量沿海省市單位GDP排污量、沿海省市GDP總量和沿海省市人口總數(shù)作為自變量進(jìn)行SFA回歸分析。如外部環(huán)境變量影響顯著,將相關(guān)外部環(huán)境因素剔除后得到新的投入變量,得到結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出,沿海省市單位GDP排污量、沿海省市GDP總量和沿海省市人口總數(shù)都對海洋執(zhí)法檢查次數(shù)松弛變量和沿海地區(qū)工業(yè)污水治理項(xiàng)目完成投資額松弛變量通過了顯著性水平為1%的檢驗(yàn)?；貧w結(jié)果表明選取的環(huán)境變量確實(shí)對投入冗余存在顯著影響,需要利用式(3)將外部環(huán)境變量和隨機(jī)因素剔除。

從表4可以看出,沿海省市單位GDP排污量對海洋執(zhí)法檢查次數(shù)松弛變量和沿海地區(qū)工業(yè)污水治理項(xiàng)目完成投資松弛變量的回歸系數(shù)都為負(fù),且都通過了1%的顯著水平。這說明沿海省市單位GDP排污量減少時治理效率不增反降,即在治污初始階段的技術(shù)進(jìn)步能顯著提高治污效率,而在進(jìn)一步提高技術(shù)水平時導(dǎo)致的投入很大而見效較小。這從一定程度上說明我國污水處理技術(shù)水平比較落后,技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益或效果較差。同時,沿海省市單位GDP排污量的增加可能會刺激相關(guān)治理組織提高執(zhí)法檢查力度與治理投入,也會一定程度上提高海洋治理效率。因此出現(xiàn)上述結(jié)果,也是有一定原因的。

沿海省市GDP總量對投入松弛變量的回歸系數(shù)也都為負(fù),說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高有利于治理效率的提高。一方面可能因?yàn)楝F(xiàn)階段沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展能夠促進(jìn)治理效率的提高,另一方面也可能因?yàn)樵趯?shí)踐中治理效率的提高仍然依賴于資源投入。沿海省市人口數(shù)對海洋執(zhí)法檢查次數(shù)松弛變量回歸系數(shù)為負(fù),對沿海地區(qū)工業(yè)污水治理項(xiàng)目完成投資松弛變量的回歸系數(shù)為正,這說明沿海地區(qū)人口集聚(沿海城市水平的提高)對海洋治理方面有促進(jìn)作用,比如在海洋治理文化及制度水平方面的提高,降低了執(zhí)法檢查次數(shù),并增加治理資金投入。

2.3 第三階段:調(diào)整投入后DEA實(shí)證結(jié)果

對2002—2011年我國海洋污染治理的投入變量根據(jù)式(3)進(jìn)行調(diào)整后,得到排除外部環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的干擾后的治理效率,結(jié)果如表5所示。

表5 我國海洋污染治理效率評價結(jié)果

對比第一階段的效率測算結(jié)果可以看出,調(diào)整前后治理效率值有一定的變化。從綜合技術(shù)效率(TE)來看,第一階段TE均值為0.810,經(jīng)過調(diào)整后,TE均值降為0.779,可見傳統(tǒng)的DEA方法在評價海洋污染綜合治理效率時,會出現(xiàn)一定程度的高估。在純技術(shù)效率(PTE)方面,傳統(tǒng)的DEA方法又存在一定程度的低估,經(jīng)調(diào)整后,PTE從0.870增至0.925,且多數(shù)年份PTE達(dá)到1.000。此外,在調(diào)整后,大部分年份的規(guī)模效率(SE)存在不同程度的下降,SE均值也從第一階段的0.924降至調(diào)整后的0.841。由于調(diào)整后的結(jié)果顯示多數(shù)年份純技術(shù)效率高于規(guī)模效率,因此,第一階段技術(shù)效率主要來源于純技術(shù)無效而不是規(guī)模無效的結(jié)論也被否定,最終得到的結(jié)論為規(guī)模不經(jīng)濟(jì)是造成海洋治理效率不高的主要原因。

3 結(jié)論與建議

3.1 研究結(jié)論

a. 我國海洋污染治理總體水平不高,主要原因來自規(guī)模不經(jīng)濟(jì)。從數(shù)據(jù)調(diào)整過程及表5最終計(jì)算結(jié)果可以看出,排除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響后,和調(diào)整前相比,2002—2011年我國海洋污染治理純技術(shù)效率均值增高,規(guī)模效率均值降低,且綜合技術(shù)效率較第一階段有大幅降低。由此可得,我國海洋治理總體治理水平不高,規(guī)模不經(jīng)濟(jì)成為其主要原因。在規(guī)模無效的年份,我國海洋治理投入規(guī)模均處于規(guī)模報(bào)酬遞減狀態(tài),這說明我國海洋治理方面存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)或資源配置不當(dāng)問題,具體可能表現(xiàn)在治理資金的投入不到位、資金配置結(jié)構(gòu)不當(dāng)以及執(zhí)法檢查執(zhí)行力度不夠等方面。

b. 外部環(huán)境因素對我國海洋污染治理影響顯著。從環(huán)境變量的具體影響效果來看,沿海省市單位GDP排污量、GDP總量均與投入松弛變量負(fù)相關(guān),且前者回歸系數(shù)值遠(yuǎn)大于后者,沿海省市人口量與海洋執(zhí)法檢查次數(shù)松弛變量負(fù)相關(guān),與沿海地區(qū)工業(yè)污水治理項(xiàng)目完成投資松弛變量正相關(guān)。這說明我國技術(shù)水平還比較落后,無法發(fā)揮對海洋污染治理效率的促進(jìn)作用;經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,對海洋污染治理效率有一定的促進(jìn)作用,但其影響系數(shù)弱于技術(shù)水平;沿海省市人口的聚集從一定程度上促進(jìn)了我國沿海城市的城市化水平以及制度文化水平的提高,進(jìn)而對沿海執(zhí)法檢查與治理投入帶來一定的正向溢出效應(yīng)。

3.2 對策建議

基于上述結(jié)論,并結(jié)合我國海洋污染治理現(xiàn)狀,對于改善我國海洋污染治理工作提出以下建議:

a. 合理規(guī)劃海洋污染治理項(xiàng)目投資,科學(xué)審視資金總量投入與結(jié)構(gòu)配置。第三階段效率測算結(jié)果顯示,我國的海洋污染治理總體效率水平不高,且規(guī)模無效是導(dǎo)致上述結(jié)果的主要原因。近年來,我國海洋污染治理確實(shí)投入了大量的資金,但由于地方政府重經(jīng)濟(jì)輕環(huán)境、企業(yè)重利潤輕減排的弊病短期內(nèi)還難以根除,導(dǎo)致海洋污染治理項(xiàng)目資金被挪用的行為時有發(fā)生。此外,海洋污染治理項(xiàng)目資金分散,結(jié)構(gòu)配置缺乏科學(xué)審視與規(guī)劃,治理目標(biāo)不明確,也是導(dǎo)致海洋治理規(guī)模不經(jīng)濟(jì)并最終導(dǎo)致海洋污染治理效率整體水平不高的一個原因。我國擁有近300萬km2的海域與32 000 km長的海岸線,從鴨綠江口到北侖河口,南北沿海環(huán)境差別較大。南方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)受工業(yè)污水和重金屬污染嚴(yán)重;北方海域漁業(yè)捕撈過度、石油輸送頻繁,面臨船舶污染高風(fēng)險。各海域的污染來源和污染程度不同,因此在治理項(xiàng)目資金的配置上也應(yīng)該相應(yīng)地有所側(cè)重。治理項(xiàng)目資金應(yīng)該有側(cè)重點(diǎn)或目標(biāo)性地分配到沿海各區(qū)的海洋污染治理中,形成沿海各區(qū)海洋污染治理專項(xiàng)資金,并通過嚴(yán)格的?？顚Ｓ脤彶橹贫扰c科學(xué)的績效考評制度規(guī)范治理項(xiàng)目資金的審批與運(yùn)用。

b. 注重投資質(zhì)量,不斷提高技術(shù)水平,積極推進(jìn)沿海地區(qū)城市化水平。理論上,技術(shù)水平的提高應(yīng)該對海洋污染治理效率水平的提高起到積極的促進(jìn)作用,但第二階段SFA回歸結(jié)果顯示,單位GDP排污量的減少反而不利于治理投入的減少，這在一定程度上說明了我國沿海城市企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平還比較落后,不能為污染治理帶來積極的促進(jìn)作用。沿海地區(qū)作為我國經(jīng)濟(jì)開放度最高的地區(qū),也是最早享受我國改革開放各項(xiàng)優(yōu)惠政策的地區(qū),在我國經(jīng)濟(jì)與城市建設(shè)發(fā)展中起著先驅(qū)模范作用,但是在項(xiàng)目投資(包括外資)方面沒有逃脫“重量輕質(zhì)”的發(fā)展誤區(qū),也導(dǎo)致投資的正向技術(shù)溢出效應(yīng)沒有得到很好的發(fā)揮。因此,沿海城市在未來的發(fā)展中,尤其應(yīng)注重投資質(zhì)量,努力引導(dǎo)一批技術(shù)水平較高的企業(yè)有序入駐,并從地區(qū)長遠(yuǎn)發(fā)展角度考慮,嚴(yán)格限制一些資源耗費(fèi)型或污染型企業(yè)進(jìn)入。同時,內(nèi)陸地區(qū)企業(yè)應(yīng)努力走出“重利潤輕減排”的發(fā)展誤區(qū),積極增加技術(shù)研發(fā)投入,充分發(fā)揮自身區(qū)位優(yōu)勢展開企業(yè)技術(shù)合作與交流,不斷提高技術(shù)水平,這樣不僅有助于企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展,還有助于提高自身對沿海企業(yè)正向技術(shù)溢出的吸收能力。此外,隨著沿海人口集聚,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)沿海城鎮(zhèn)化與制度建設(shè),加快提高海洋污染的治理效率。

c. 加大海洋污染治理執(zhí)法檢查力度,加強(qiáng)對排污企業(yè)的監(jiān)管與懲處。近年來,沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展雖然為該地海洋污染治理帶來了一定的治理資金保障,但同時也使得海洋環(huán)境承受的壓力越來越大,并導(dǎo)致海洋污染治理陷入邊污染邊治理、治理投入逐漸加大而治理成效不甚明顯的困境。要解決這一問題,加大海洋污染治理執(zhí)法檢查力度,加強(qiáng)對排污企業(yè)的監(jiān)管與懲處,并確保企業(yè)排污成本遠(yuǎn)大于企業(yè)守法成本,不失為最直接而有效的途徑。研究結(jié)果也表明,沿海省市單位GDP排污量的增加可能會刺激相關(guān)治理組織提高執(zhí)法檢查力度,并在一定程度上提高海洋治理效率。因此,在我國海洋污染治理中,不應(yīng)僅重視執(zhí)法檢查次數(shù)的提高,還應(yīng)在執(zhí)法力度與方案上有所側(cè)重,并努力嘗試改變目前企業(yè)守法成本大于排污成本的現(xiàn)狀,將可能收到海洋污染治理最直接而顯著的成效。

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