基于SBM模型的江蘇省環(huán)境效率研究

馬 駿,張憶君

(1.河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.南京大學(xué) 理論經(jīng)濟(jì)學(xué)博士后流動(dòng)站，江蘇 南京 210009)

基于SBM模型的江蘇省環(huán)境效率研究

馬 駿1，2,張憶君1

(1.河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.南京大學(xué) 理論經(jīng)濟(jì)學(xué)博士后流動(dòng)站，江蘇 南京 210009)

通過(guò)引入考慮非期望產(chǎn)出的SBM模型與傳統(tǒng)DEA模型中的CRC模型，對(duì)比分析了2005～2014年江蘇省13個(gè)地級(jí)市的環(huán)境效率。結(jié)果表明：江蘇省環(huán)境效率整體呈上升趨勢(shì)，且蘇南地區(qū)環(huán)境效率最高，其次是蘇中地區(qū)，蘇北地區(qū)環(huán)境效率最低。環(huán)境污染的存在會(huì)降低環(huán)境效率，不同地區(qū)受環(huán)境污染的影響不同。效率最小的蘇北地區(qū)對(duì)環(huán)境污染排放量最為敏感，環(huán)境效率下降幅度最大，其次是蘇中地區(qū)，蘇南地區(qū)影響幅度最小。

環(huán)境效率；SBM模型；非期望產(chǎn)出

0 引言

2015年江蘇省GDP首次突破7萬(wàn)億，達(dá)70116.4億元，排名全國(guó)第二，比上年增長(zhǎng)了8.5%。全省人均生產(chǎn)總值87995元，高于全國(guó)水平，比上年增長(zhǎng)8.3%。與此同時(shí)，江蘇省也面臨著巨大的環(huán)境壓力，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展所帶來(lái)的副作用正在凸顯。以空氣污染為例，據(jù)《江蘇省環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，2013～2015連續(xù)3年，13個(gè)省轄城市環(huán)境空氣質(zhì)量均未達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。2015年江蘇省環(huán)境空氣中細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)的年均濃度均未達(dá)標(biāo)，南京、無(wú)錫、常州、蘇州、南通、淮安、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江和泰州9市監(jiān)測(cè)到不同程度的酸雨污染，全省省轄城市酸雨平均發(fā)生率為28.3%，與2014年相比，酸雨平均發(fā)生率上升0.5個(gè)百分點(diǎn)。在如此嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)下，僅用經(jīng)濟(jì)效率衡量江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況已經(jīng)不夠客觀準(zhǔn)確，必須考慮環(huán)境因素影響，用環(huán)境效率來(lái)測(cè)度江蘇省的發(fā)展。

現(xiàn)有環(huán)境效率評(píng)價(jià)研究文獻(xiàn)多采用DEA模型，其中SBM模型是一種將環(huán)境污染排放量或產(chǎn)出量作為非期望產(chǎn)出考慮的模型。SBM模型多用于評(píng)價(jià)企業(yè)、地區(qū)、國(guó)家的環(huán)境效率。李靜[1]應(yīng)用非期望產(chǎn)出的SBM模型分析了中國(guó)區(qū)域環(huán)境效率差異及演進(jìn)規(guī)律，結(jié)果表明，考慮環(huán)境變量后，平均效率水平明顯降低且中西部地區(qū)對(duì)環(huán)境污染較東部地區(qū)更為敏感。王兵等[2]運(yùn)用SBM模型測(cè)算了考慮資源環(huán)境因素下中國(guó)30個(gè)省份1998～2007年的環(huán)境效率及其影響因素，研究結(jié)果表明：東部省份的環(huán)境效率較高，中西部地區(qū)環(huán)境無(wú)效率，其主要原因是能源的過(guò)度使用和SO2、COD的過(guò)度排放。白永平等[3]基于SBM-Tobit模型，研究了2001～2010年沿黃九省(區(qū))的環(huán)境效率和環(huán)境效率影響因素。最終結(jié)果表明：沿黃九省(區(qū))上中游省份環(huán)境效率低于下游省份，環(huán)境效率有向好發(fā)展的趨勢(shì)。李靜等[4]引用DEA-SBM模型與CCR模型，對(duì)比分析了我國(guó)1990～2006年各省區(qū)環(huán)境效率狀況、差異以及演進(jìn)規(guī)律，研究結(jié)果表明：東部地區(qū)環(huán)境效率值較高且受環(huán)境影響較小，中西部地區(qū)環(huán)境效率值較低且受環(huán)境效率影響大。

基于此，本文引用SBM模型將環(huán)境污染排放作為非期望產(chǎn)出納入環(huán)境效率評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，分別計(jì)算了江蘇省蘇南、蘇中、蘇北三大區(qū)域2005～2014年的環(huán)境效率，并對(duì)地區(qū)差異進(jìn)行了分析。

1 研究方法和數(shù)據(jù)

1.1 SBM模型

假定生產(chǎn)系統(tǒng)有n個(gè)獨(dú)立的決策單元(decisionmaking unit，DMU)，表示成DMUj(j=1，2，…，n)。x和y分別為輸入和輸出變量，m和r分別為輸入和輸出變量的個(gè)數(shù)。Si-為松弛變量，表示輸入超量。每個(gè)決策單元消耗m個(gè)投入Xij(i=1，2，…，m)，生產(chǎn)s1個(gè)期望產(chǎn)出Yg和s2個(gè)非期望產(chǎn)出Ub，則投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出3個(gè)向量可表示成x∈Rm，yg∈Rs1，Ub∈Rs2[5]。定義矩陣X，Yg，Ub如下：

X=[x1,…,xn]∈Rm×n；

Yg=[y1g,…,yng]∈Rs1×n；

Ub=[u1b,…,unb]∈Rs2×n；

X>0,Yg>0,Ub>0

不變規(guī)模報(bào)酬下的生產(chǎn)可能性集P定義為:

p={(x,yg,ub)|x≥Xλ,yg≤Ygλ,ub≥Ub,λ≥0}

依照Tone[6]提出的SBM模型，可處置性下的非期望產(chǎn)出的SBM模型為:

式中，s為投入、產(chǎn)出的松弛量；λ表示權(quán)重；ρ*是目標(biāo)函數(shù)且0≤ρ*≤1，S-、Sg、Sb是嚴(yán)格遞減的。當(dāng)決策單元固定且ρ*=1，即S-=0、Sg=0、Sb=0時(shí)決策單元是有效率的，若ρ*<1，則決策單元是無(wú)效率的，需要對(duì)投入產(chǎn)出進(jìn)行改進(jìn)。SBM模型的目標(biāo)函數(shù)包含松弛變量,有效解決了非期望產(chǎn)出存在時(shí)的效率評(píng)價(jià)問(wèn)題。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

本研究以2010～2014年江蘇省13個(gè)管轄市的面板數(shù)據(jù)為樣本，投入指標(biāo)包括人力資源、資本投入、能源消耗，分別用從業(yè)人員數(shù)、固定資產(chǎn)投資總額、市區(qū)全年用電量表示；產(chǎn)出指標(biāo)分為期望產(chǎn)出(Y)和非期望產(chǎn)出(U)，期望產(chǎn)出指標(biāo)選擇地區(qū)GDP；非期望產(chǎn)出指標(biāo)選擇“三廢”總量，包括廢水、廢氣、固廢。所有的數(shù)據(jù)均來(lái)自2011～2015年的《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《江蘇省環(huán)境年度公報(bào)》、《城市統(tǒng)計(jì)年鑒》。指標(biāo)體系如表1所示。

表1 環(huán)境效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 江蘇省環(huán)境效率分析

利用2010～2014年江蘇省面板數(shù)據(jù)，并選取SBM模型，運(yùn)用EMS軟件，依據(jù)上述模型和相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算環(huán)境效率值；基于不考慮環(huán)境污染的環(huán)境效率進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)用CCR模型對(duì)不包含污染變量的效率情況進(jìn)行對(duì)比分析(表2)。

2.1 平均環(huán)境效率變化趨勢(shì)

圖1顯示了2005～2014年江蘇省13市平均環(huán)境效率的變化趨勢(shì)。2種環(huán)境效率平均值基本保持同步變化，2005年環(huán)境效率值偏低，2007、2008年環(huán)境效率值上漲幅度加大，此后環(huán)境效率值持續(xù)保持遞增狀態(tài)，這說(shuō)明江蘇省整體環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)逐漸變好趨勢(shì)。

由圖1也可看出：不含環(huán)境污染的環(huán)境效率線CCR明顯高于包含環(huán)境污染的環(huán)境效率曲線SBM。當(dāng)不考慮環(huán)境污染時(shí)，環(huán)境效率曲線均值為0.770；當(dāng)考慮環(huán)境污染時(shí)，環(huán)境效率均值為0.693，環(huán)境效率明顯下降，這說(shuō)明環(huán)境污染會(huì)在較大程度上導(dǎo)致環(huán)境效率損失。在進(jìn)行環(huán)境效率評(píng)價(jià)時(shí)，要考慮環(huán)境污染因素，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失真問(wèn)題。

2.2 環(huán)境效率區(qū)域差異分析

以地理區(qū)位將江蘇省劃分為蘇南、蘇中、蘇北3個(gè)區(qū)域，其中蘇南包括南京、無(wú)錫、常州、蘇州、鎮(zhèn)江5個(gè)城市，蘇中有揚(yáng)州、南通、泰州3個(gè)城市，蘇北有連云港、淮安、鹽城、徐州、宿遷5個(gè)城市。由表1可以得出蘇南區(qū)環(huán)境效率值最高，效率均值為0.855；其次是蘇中，效率均值為0.751，略低于三地區(qū)均值0.770；蘇北環(huán)境效率值最低為0.663。

表2 2005～2014年江蘇省13市環(huán)境效率值

地區(qū)2010年SBMCCR2011年SBMCCR2012年SBMCCR2013年SBMCCR2014年SBMCCR南京0.8930.9320.8210.8650.8730.9060.8920.9530.9381.000無(wú)錫0.8260.8950.8450.9620.8940.9970.9051.0000.9281.000常州0.6770.7170.7270.7650.7320.7790.7380.8110.7590.846蘇州0.7920.8500.8290.9430.8310.9570.9050.9840.9491.000鎮(zhèn)江0.8030.8930.8100.8910.8110.9150.8090.9080.8160.896蘇南0.7980.8570.8060.8850.8280.9110.8500.9310.8780.948揚(yáng)州0.8320.9650.8410.9650.8370.9250.8260.9450.8420.965南通0.7600.6020.7830.7120.8370.6480.8090.7530.8680.664泰州0.7770.8750.7820.8810.7950.8880.7910.9070.8080.877蘇中0.7900.8140.8020.8530.8230.8200.8090.8680.8390.835連云港0.6550.7710.5670.6350.6050.6960.6110.6670.5960.689淮安0.5670.6020.5770.7120.5810.6480.5780.7530.5940.664鹽城0.5820.6820.5870.7010.6010.7540.5890.6360.5910.697徐州0.7020.6850.7330.7030.7210.7430.7360.8090.7430.847宿遷0.6030.7110.6290.7090.6430.7320.6120.6490.6050.707蘇北0.6220.6900.6190.6920.6300.7150.6250.7030.6260.721平均0.7280.8000.7330.8170.7510.8340.7540.8400.7720.853

圖1 平均環(huán)境效率變化趨勢(shì)圖

在考慮非期望產(chǎn)出的條件下，環(huán)境效率值依舊是蘇南最高，蘇中第2，蘇北最低。其中蘇南區(qū)環(huán)境效率排名依次是蘇州、無(wú)錫、南京、鎮(zhèn)江、常州，5市均值為0.780。蘇州、無(wú)錫、南京3市環(huán)境效率均值超過(guò)0.800，環(huán)境質(zhì)量較好，污染排放水平都能合理控制。常州和鎮(zhèn)江環(huán)境效率小于5市均值，但2市環(huán)境效率增長(zhǎng)幅度較快，環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)逐年變好趨勢(shì)。整體而言，蘇南地區(qū)環(huán)境質(zhì)量最優(yōu)。

蘇中地區(qū)環(huán)境效率均值排名依次是揚(yáng)州、南通、泰州，3市均值為0.720。揚(yáng)州在2005～2008年階段環(huán)境效率低于南通，2008以后環(huán)境效率超過(guò)南通，且2005～2014年揚(yáng)州環(huán)境效率增長(zhǎng)率最大。2005～2008年泰州環(huán)境效率增長(zhǎng)速度超過(guò)揚(yáng)州和南通，但2008年以后泰州環(huán)境效率增長(zhǎng)速度減緩，小于蘇中其他2市。

蘇北5市環(huán)境效率值整體低于蘇中、蘇南。蘇北5市中徐州、連云港環(huán)境質(zhì)量較好，環(huán)境效率均值高于5市均值0.592。宿遷、鹽城、淮安3市環(huán)境效率值均小于0.592，僅維持在0.560左右水平，且2005～2014年3市環(huán)境效率呈現(xiàn)微增長(zhǎng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度小于徐州、連云港兩市。2005～2014年蘇北地區(qū)環(huán)境質(zhì)量雖有逐漸變好趨勢(shì)，但整體環(huán)境質(zhì)量依舊較差，污染排放量未能得到有效控制。

2.3 污染排放對(duì)區(qū)域環(huán)境效率影響差異分析

由圖1可以看出：隨著環(huán)境效率的提高，污染排放對(duì)區(qū)域環(huán)境效率的影響在逐漸縮小。分區(qū)來(lái)看，污染排放量或產(chǎn)生量對(duì)區(qū)域環(huán)境效率的影響存在一定程度的差異。增加污染變量后蘇南、蘇中效率值變化很小，有的年份甚至沒(méi)有變化，分別下降2.2%和4.1%，而蘇北環(huán)境效率變化最大，下降率高達(dá)10.7%，這表明污染排放量或產(chǎn)生量對(duì)區(qū)域環(huán)境效率影響的敏感程度各有不同，效率值高的區(qū)域受影響程度較小，而效率值低的區(qū)域受影響程度較大。

3 結(jié)論

本文運(yùn)用SBM模型研究了考慮非期望產(chǎn)出情況下的江蘇省13個(gè)地級(jí)市的環(huán)境效率問(wèn)題,研究結(jié)果得出：(1)運(yùn)用考慮環(huán)境污染的SBM模型測(cè)算的環(huán)境效率明顯低于未考慮環(huán)境污染情況下的效率，但測(cè)算環(huán)境效率時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境污染，否則會(huì)造成結(jié)果失真。(2)江蘇省13市歷年平均環(huán)境效率總體呈上升趨勢(shì)，這表明江蘇省的環(huán)境質(zhì)量呈變好趨勢(shì)，其中蘇南、蘇中環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)于蘇北。(3)當(dāng)考慮非期望產(chǎn)出時(shí)，不同地區(qū)受環(huán)境污染的影響不同。效率最小的蘇北區(qū)對(duì)環(huán)境污染排放量最為敏感，環(huán)境效率下降幅度最大，其次是蘇中，蘇南影響幅度最小。

雖然江蘇省環(huán)境質(zhì)量近幾年有所改進(jìn)，但環(huán)境效率沒(méi)有達(dá)到有效值，投入產(chǎn)出存在改進(jìn)的空間。為了加快環(huán)境改善速度,應(yīng)改變江蘇省目前主要以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)[7]，減少環(huán)境污染氣體排放。此外,要調(diào)整生態(tài)環(huán)境建設(shè)要素的投入比例,逐步提高生態(tài)環(huán)境指標(biāo)值,區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也將顯著改善[8]。最后對(duì)于經(jīng)濟(jì)水平不同的蘇南、蘇中、蘇北三大地區(qū)，要根據(jù)其對(duì)環(huán)境污染的敏感程度實(shí)施不同的環(huán)境規(guī)制政策，如對(duì)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的蘇南地區(qū)可實(shí)行嚴(yán)格的環(huán)保政策；對(duì)經(jīng)濟(jì)落后的蘇北地區(qū)應(yīng)實(shí)行寬松的環(huán)保政策，且蘇北環(huán)境效率低、改進(jìn)余地大，應(yīng)作為節(jié)能減排的重點(diǎn)對(duì)象[9]。

[1] 李靜.中國(guó)區(qū)域環(huán)境效率的差異與影響因素研究[J]．南方經(jīng)濟(jì)，2009(12)：24-35.

[2] 王兵,吳延瑞,顏鵬飛.中國(guó)區(qū)域環(huán)境效率與環(huán)境全要素生產(chǎn)率增長(zhǎng)[J].經(jīng)濟(jì)研究2010(5)：95-109.

[3] 白永平，張曉州，郝永佩，等.基于SBM-Malmquist-Tobit模型的沿黃九省(區(qū))環(huán)境效率差異及影響因素分析[J].地域研究與開(kāi)發(fā),2013(2):90-95.

[4] 李靜,程丹潤(rùn).基于DEA-SBM模型的中國(guó)地區(qū)環(huán)境效率研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2009，32(8):1209-1211.

[5] Tone K. A slacks-based measure of efficiency in data envel-opment analysis[ J]. European Journal of Operational Re-search, 2001, 130(3): 498- 509.

[6] Tone K. Dealing with undesirable outputs in DEA: a slacks-based measure(SBM) approach (DEA(1))[EB/OL].[2007-04-01]http://scienc-dinks.jp/j-east,2007-04-10.

[7] 徐夢(mèng)潔,吳韋麗,陳慧中,等.江蘇省節(jié)能減排戰(zhàn)略研究[J].環(huán)境科技,2007(2):60-63.

[8] 馬育軍,黃賢金,肖思思,等.基于DEA模型的區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)績(jī)效評(píng)價(jià)：以江蘇省蘇州市為例[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2007(11)：770-774.

[9] 楊俊,邵漢華,胡軍.中國(guó)環(huán)境效率評(píng)價(jià)及其影響因素實(shí)證研究[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2010，20(2):49-55.

(責(zé)任編輯：管珊紅)

Study on Environmental Efficiency of Jiangsu Province Based on SBM Model

MA Jun1,2, ZHANG Yi-jun1

(1. School of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China; 2. Postdoctoral Research Station of Theoretical Economics, Nanjing University, Nanjing 210009, China)

By introducing the SBM model which considers undesired output and the CRC model in traditional DEA model, the paper comparatively analyzed the environmental efficiency of 13 prefecture-level cities in Jiangsu province from 2005 to 2014. The research results showed that the environmental efficiency of Jiangsu province was on the rise as a whole. The southern Jiangsu had the highest environmental efficiency, followed by the middle Jiangsu, while the northern Jiangsu had the lowest environmental efficiency. The existence of environmental pollution could reduce the environmental efficiency, and the environmental efficiency in different regions was affected differently by the environmental pollution. The northern Jiangsu which had the lowest environmental efficiency was most sensitive to environmental pollution, and its environmental efficiency dropped biggest, followed by the middle area and south area in order.

Environmental efficiency; SBM model; Undesired output

2017-01-03

江蘇省社會(huì)科學(xué)自然基金項(xiàng)目(12EYB008)；江蘇省博士后基金項(xiàng)目(1202987C)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目 (2015B10114)。

馬駿(1970—)，男，江蘇淮安人，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士后，研究方向：環(huán)境與自然資源經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

X21

A

1001-8581(2017)06-0121-04