制造業(yè)污染排放強度影響因素分解及減排策略
——基于我國制造業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)的實證分析

龔本剛，張孝琪，郭丹丹

（1.復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院，上海200433；2.安徽工程大學(xué)管理工程學(xué)院，安徽蕪湖241000）

●經(jīng)濟觀察

制造業(yè)污染排放強度影響因素分解及減排策略
——基于我國制造業(yè)行業(yè)數(shù)據(jù)的實證分析

龔本剛1，2，張孝琪2，郭丹丹2

（1.復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院，上海200433；2.安徽工程大學(xué)管理工程學(xué)院，安徽蕪湖241000）

為了實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，降低制造業(yè)污染排放強度是亟待解決的問題。文章對我國29個制造行業(yè)污染程度進行分層聚類，根據(jù)聚類結(jié)果，將我國制造業(yè)劃分為重度污染行業(yè)、中度污染行業(yè)和低度污染行業(yè)三大類；然后運用污染排放強度影響因素分解模型對我國2005-2014年三類制造業(yè)的污染排放強度進行分解，揭示技術(shù)效率與結(jié)構(gòu)效率對污染排放強度的影響，并從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化視角給出不同污染類型制造業(yè)減排策略。研究表明：技術(shù)效率均能引起不同污染類型的制造業(yè)污染排放強度的降低，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對不同污染類型的制造業(yè)影響表現(xiàn)各異且相對于技術(shù)效應(yīng)影響較小。關(guān)鍵詞：分層聚類方法；制造業(yè)分類；污染排放強度；減排策略

一、引言

我國是世界制造業(yè)大國，2010年我國制造業(yè)產(chǎn)出占世界的比重為19.8%，超過美國成為全球制造業(yè)第一大國。但我國制造企業(yè)的高增長、高產(chǎn)值是以高能耗和高排放為代價的，制造業(yè)的迅速發(fā)展與環(huán)境污染并存［1］。降低污染排放強度對制造業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排至關(guān)重要，目前國內(nèi)外學(xué)者展開了相關(guān)研究。主要成果如下：①對制造業(yè)污染排放強度的影響因素進行分解研究。如Bruyn認(rèn)為污染排放強度可以分解為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化造成的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和各行業(yè)污染排放強度變化導(dǎo)致的技術(shù)效應(yīng)［2］。Fan et al.采用AWD方法對中國物質(zhì)生產(chǎn)部門終端碳排放強度進行分解，認(rèn)為能源強度下降是碳排放下降的主要貢獻者［3］。Levinson以美國工業(yè)為例，運用數(shù)學(xué)分解模型對1972-2001年間污染排放量進行實證研究，認(rèn)為技術(shù)效應(yīng)是下降的主要原因，結(jié)構(gòu)效應(yīng)是次要原因［4］。He等采用對數(shù)平均Divisia指數(shù)分解方法將中國工業(yè)SO2排放量分解為規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)，并分析對外貿(mào)易是如何通過這3種效應(yīng)來影響環(huán)境變化［5］。②對降低制造業(yè)污染排放路徑進行研究。如Paul等通過對1980-1996年印度主要經(jīng)濟部門調(diào)查，實證研究認(rèn)為提高能源效率可以降低工業(yè)污染排放［6］。Wang等通過對1992-2007年中國紡織業(yè)的數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進步對降低紡織業(yè)的污染排放有重要作用［7］。

通過國內(nèi)外文獻分析看出，大部分研究主要從行業(yè)整體視角去分析企業(yè)污染排放強度的影響因素，從污染排放強度角度對制造業(yè)進行分類，并在分類基礎(chǔ)上刻畫不同類型制造業(yè)污染排放強度的影響因素及減排路徑問題的文獻較少。

為此，為了有針對性地刻畫不同類型制造業(yè)污染排放強度的影響因素，提出有效的減排路徑與策略，本文從以下兩個方面進行進一步研究：①在制造業(yè)分類的基礎(chǔ)上，將污染排放強度分解為結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)，并采用我國2005-2014年制造業(yè)面板數(shù)據(jù)進行實證分析，探討技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)在不同污染物、不同污染類型制造行業(yè)間的差異。②在分層聚類分析基礎(chǔ)上，進一步構(gòu)建基于工業(yè)總產(chǎn)值與污染排放強度的區(qū)域類型劃分矩陣，給出不同污染類型的制造業(yè)減排的策略。

二、污染程度系數(shù)測算與制造業(yè)分類

本文依據(jù)行業(yè)污染程度系數(shù)對中國制造業(yè)（行業(yè)代碼：C13-C43）進行分類，在分類基礎(chǔ)上研究上述問題。

（一）污染程度系數(shù)測算

由于污染行業(yè)劃分方法和指標(biāo)體系尚未統(tǒng)一，學(xué)者們對制造行業(yè)劃分結(jié)果存在差異。為了科學(xué)地對制造業(yè)進行分類，本文在相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，綜合考慮污染排放強度E和污染排放規(guī)模P兩個指標(biāo)構(gòu)建行業(yè)污染程度系數(shù)［8，9］。其公式如下：

行業(yè)污染程度系數(shù)：

相關(guān)數(shù)據(jù)來自2005-2014年《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》。本文以2005年為基期的價格指數(shù)對工業(yè)總產(chǎn)值進行平減。由于國民經(jīng)濟行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)在2012年前后發(fā)生變化，因此需要對相關(guān)行業(yè)前后分類進行合并與處理。根據(jù)最新國民經(jīng)濟行業(yè)分類（GB/T4754-2011）將2012年以前年份中橡膠制品業(yè)和塑料制品業(yè)合并成橡膠和塑料制品業(yè)；2012年后的汽車制造業(yè)合并到交通運輸設(shè)備制造業(yè)；2012年以前缺乏金屬制品、機械和設(shè)備修理業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此本文暫不考慮這個行業(yè)，最后得到29個制造業(yè)行業(yè)。

根據(jù)公式（1）、（2）、（3）和行業(yè)數(shù)據(jù)，本文對29個制造行業(yè)的污染程度系數(shù)進行計算，見表1所列。

表1 分行業(yè)污染程度系數(shù)計算結(jié)果

續(xù)表1

（二）基于分層聚類方法的制造業(yè)分類

目前有些學(xué)者對基于污染程度系數(shù)的制造業(yè)分類，主要通過污染程度系數(shù)大小進行排序，這種劃分口徑不相統(tǒng)一，存在較大的主觀性。本文運用分層聚類方法對制造業(yè)污染程度進行分類［10］。其基本思想：若現(xiàn)有N個行業(yè)，采用Euclidean距離計算N個行業(yè)間的距離，采用Ward聚類法進行聚類，每層中如果兩個行業(yè)的距離最短，則將這兩個行業(yè)合并成一類，直至所有行業(yè)合并為更大聚類［10］。本文利用SPSS17.0軟件對29個制造業(yè)污染程度系數(shù)進行聚類，即把污染程度系數(shù)最為接近行業(yè)劃分到一類。聚類結(jié)果顯示：第一類行業(yè)：C30、C31；第二類行業(yè)：C22、C25、C26、C32；第三類行業(yè)：C13、C14、C15、C17、C27、C28；第四類行業(yè)：C16、C18、C19、C20、C21、C23、C24、C29、C33、C34、C35、C37、C38、C39、C40、C41、C42。考慮到前兩類行業(yè)污染程度系數(shù)很高，本文將第一類行業(yè)和第二類行業(yè)并稱為重度污染行業(yè)，第三類行業(yè)的污染程度系數(shù)處于中等水平，稱之為中度污染行業(yè)，第四類行業(yè)污染系數(shù)較低，稱之為低度污染行業(yè)。具體結(jié)果見表2所列。

表2 制造行業(yè)按照污染程度系數(shù)劃分結(jié)果

根據(jù)表1數(shù)據(jù)和表2劃分結(jié)果，刻畫出三類不同污染行業(yè)的污染強度歷年趨勢（見圖1-3）。

圖1 不同污染程度行業(yè)廢氣排放強度的歷年趨勢

圖2 不同污染程度行業(yè)廢水排放強度的歷年趨勢

圖3 不同污染程度行業(yè)固體廢棄物排放強度的歷年趨勢

由圖1-3可知，制造行業(yè)廢氣、廢水、固體廢棄物在2005-2014年間污染排放強度除了個別年份以外總體呈下降趨勢，其中廢水和固體廢棄物下降趨勢尤為明顯。而重度污染行業(yè)廢氣污染排放強度下降較為緩慢，甚至在個別年份有所上升，原因是C25、C31、C32行業(yè)屬于重工業(yè)行業(yè)，對化石能源需求量大，產(chǎn)生的廢氣未得到很好的治理。

三、制造業(yè)污染排放強度的影響因素分解模型

常用的分解方法有三種：投入產(chǎn)出分解法、非參數(shù)距離函數(shù)分解法和指數(shù)分解法，本文運用指數(shù)分解法建立分解模型，分解出制造業(yè)污染排放強度的影響因素，并分析這些因素對污染排放強度變動的影響程度［11］。具體分析如下：

污染排放強度E表示為：

其中：etij為第t年份第i行業(yè)j種污染物排放強度，表示技術(shù)效應(yīng)對污染排放貢獻的變化；yit為第t年份第i行業(yè)總產(chǎn)值占制造業(yè)總產(chǎn)值的比重，表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對污染排放貢獻的變化。本文根據(jù)Sun提出來的“共同產(chǎn)生、平均分擔(dān)”思想來處理分解的殘余項［12］。

污染物排放強度在［0，t］時間內(nèi)變化量為：

則兩個因素的變化量為：

四、實證分析

本文基于2005-2014年統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（4）-（6），分別計算出三類制造行業(yè)中技術(shù)效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對不同污染物排放強度的貢獻率（見表3）。

表3 三類制造行業(yè)中技術(shù)效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的貢獻率%

由表3看出，制造業(yè)污染排放強度的降低主要由技術(shù)效率引起的，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對污染排放強度的影響在不同污染類型行業(yè)表現(xiàn)不同，其總體影響程度相對于技術(shù)效應(yīng)較小。具體來看：

（1）重度污染行業(yè)：技術(shù)效應(yīng)均能引起三種污染物排放強度的降低，其貢獻率都保持在81%以上；相對而言，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的貢獻率均較低，在三種污染物上，對廢氣排放強度降低的貢獻率遠比其他兩種廢棄物大。

（2）中度污染行業(yè)：技術(shù)效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均可引起三種污染物污染排放強度的降低，技術(shù)效應(yīng)在中度污染行業(yè)中起重要作用，貢獻率分別保持在74%以上，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對廢水和廢氣污染排放的貢獻率在13%以上，遠遠大于固體廢棄物。

（3）低度污染行業(yè)：技術(shù)效應(yīng)能引起三種污染物排放強度的降低，在不同污染物間有差別，與其他二種污染物來說給廢水污染物帶來的影響較大；而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)導(dǎo)致了廢水和固體廢棄物污染排放強度的上升，對廢氣排放強度的降低有顯著作用。

通過上述分析看出，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對不同污染類型制造業(yè)的影響有差異，且對節(jié)能減排的貢獻并不高，甚至是負(fù)貢獻，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對環(huán)境污染排放、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展有重要影響［13］。因此需要對我國制造行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。采取上述的聚類方法將29個制造行業(yè)按工業(yè)總產(chǎn)值進行聚類分析，得到高產(chǎn)值、中產(chǎn)值、低產(chǎn)值三類。具體來看，高產(chǎn)值類：C26、C31、C37、C38、C39；中產(chǎn)值類：C13、C17、C25、C29、C30、C32、C33、C34、C35；低產(chǎn)值類：C14、C15、C16、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C27、C28、C40、C41、C42。本文以污染排放強度和分行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為變量，對我國29個制造行業(yè)進行類型劃分，如下圖4所示。

圖4 基于污染排放強度和工業(yè)總產(chǎn)值的類型劃分矩陣

從圖4來看，本文認(rèn)為制造業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)可以進行如下調(diào)整：①重點發(fā)展如下行業(yè)。其中有：C29、C33、C34、C35、C37、C38、C39，這類行業(yè)具有工業(yè)總產(chǎn)值較高、污染排放強度低的特點，應(yīng)該集中優(yōu)勢資源積極推動其發(fā)展。②約束和監(jiān)督的行業(yè)。主要是C14、C15、C22、C27、C28，這類行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值低且污染排放量較大，應(yīng)該逐步完善法律法規(guī)，重點監(jiān)督其污染排放過程。③指導(dǎo)發(fā)展的行業(yè)。像C13、C17，這類行業(yè)污染程度處于中等水平，需要制定環(huán)境政策、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃指導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展，防止這類行業(yè)成為污染的主力軍。④需要升級優(yōu)化的行業(yè)。像C25、C26、C30、C31、C32，這類行業(yè)對化石能源需求量較大，是經(jīng)濟發(fā)展的主要貢獻行業(yè)，在拉動經(jīng)濟增長的同時排放大量的污染物，處于環(huán)境庫茲涅茨倒U曲線右側(cè)，應(yīng)該加強清潔技術(shù)的研發(fā)與使用，提高能源的利用率，提高管理水平，注重提高企業(yè)微觀主體的低碳生產(chǎn)行為，在行業(yè)發(fā)展的同時盡可能降低其污染排放。⑤積極推動發(fā)展的行業(yè)。像C16、C18、C19等。這類行業(yè)對化石能源的需求量較少，工業(yè)總產(chǎn)值和污染排放強度都處于較低的水平。應(yīng)該積極擴大其行業(yè)的規(guī)模，形成規(guī)模效益，并充分利用其行業(yè)的集聚效應(yīng)，推動經(jīng)濟的發(fā)展，為制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供動力。

五、結(jié)束語

本文基于2005-2014年我國29個制造業(yè)分行業(yè)數(shù)據(jù)，采用聚類分析法對制造業(yè)分類，探討了技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)在不同污染類型、不同污染間的差異，并在分析基礎(chǔ)上給出結(jié)構(gòu)調(diào)整的建議。實證研究表明：技術(shù)效應(yīng)對三種類型制造業(yè)污染排放強度的降低均有顯著作用，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的貢獻相對較小，在三種污染物中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)引起了廢氣排放強度的降低，對廢水和固體廢棄物的作用較低，甚至在低度污染行業(yè)中是負(fù)貢獻。整體來看，技術(shù)效應(yīng)對污染排放強度的降低比結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻大。因此應(yīng)該加快產(chǎn)業(yè)的升級與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，加快對重度污染行業(yè)整合，完善相應(yīng)的法律法規(guī)，盡可能地淘汰污染嚴(yán)重且產(chǎn)值低的企業(yè)，從而減少污染排放強度在不同污染物、不同污染類型制造行業(yè)間的差異，進而實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

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［責(zé)任編輯：張兵］

Factors Decomposition of Pollution Emissions Intensity and Emissions Reduction Strategy of Manufacturing Industry—An Empirical Study Based on the Data of China’s Manufacturing Sector

GONG Ben-gang1，2，ZHANG Xiao-qi2，GUO Dan-dan2
（1.School of Management，F(xiàn)udan University，Shanghai 200433，China；2.School of Management Engineering，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China）

In order to achieve the goal of energy conservation and emissions reduction，reducing pollution emissions intensity of manufacturing industry is an urgent problem to be solved.The hierarchical clustering method（HCM）is performed on the pollution degree of China’s 29 manufacturing industries.According to the results of clustering analysis，China’s 29 manufac?turing industries are divided into three categories：the high-polluting industry，the moderate-polluting industry and the lowpolluting industry.This paper decomposes the pollution emissions intensity of three categories manufacturing between 2005 and 2014 by using decomposition model of influential factors，and analyzes the effect of technical efficiency and structural effi?ciency on pollution emissions intensity，and then proposes the emissions reduction strategies of different pollution types from the perspective of industrial structure optimization.The results show that technical efficiency leads to the reduction of pollu?tion emissions intensity for the manufacturing industries with different types of pollution，and structural efficiency has differ?ent effects on various pollutants of three categories of manufacturing industries.Comparing with technical efficiency，the influ?ence of structural efficiency is weaker.

hierarchical clustering method（HCM）；manufacturing industry classification；pollution emissions intensity；emissions reduction strategy

F124.5；F424.1

A

1007-5097（2016）11-0096-05

10.3969/j.issn.1007-5097.2016.11.014

2016-07-06

國家自然科學(xué)基金項目(71171002)；中國博士后科學(xué)基金項目（2014M551335）

龔本剛（1973-），男，安徽金寨人，教授，博士，復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院博士后，研究方向：低碳經(jīng)濟，物流系統(tǒng)優(yōu)化；張孝琪（1990-），男，安徽六安人，助教，碩士，研究方向：資源與環(huán)境管理；郭丹丹（1991-），女，安徽阜陽人，碩士研究生，研究方向：低碳經(jīng)濟與管理。