基于博弈論的方法研究環(huán)境保護(hù)問題

雷寧

摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛進(jìn)步，我們世界工廠的形象也逐步地深入人心，這給我們帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益。但是環(huán)境問題也慢慢呈現(xiàn)了出來，不斷暴露出的環(huán)境污染問題也是層出不窮，政府和民眾對于綠色中國、美麗中國的呼聲也越來越強(qiáng)烈。從歷史的發(fā)展來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染是密切相連的，是無法避免的矛盾體。然而并非如此，只要我們能夠去正確對待，我們就有希望處理好兩者的關(guān)系，甚至就希望達(dá)成經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩手都抓好的愿景。

本文就是借鑒國內(nèi)外在環(huán)境污染方面的成果以及演化博弈在其他領(lǐng)域的研究，然后進(jìn)一步把博弈論應(yīng)用于現(xiàn)如今的環(huán)境保護(hù)中去，通過建立居民之間、企業(yè)之間、居民與企業(yè)之間的博弈模型，進(jìn)而對問題進(jìn)行分析和討論，最后指出政府應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的政策去調(diào)整博弈方的收益情況，使博弈向環(huán)境保護(hù)的方向去達(dá)到納什均衡，提高環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：博弈論;環(huán)境保護(hù);納什均衡

1、引言

根據(jù)2018年“中國生態(tài)環(huán)境公報(bào)”的數(shù)據(jù)，中國地級(jí)市里達(dá)到了環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的僅占總數(shù)的35.8%，而去年我國碳排放總量達(dá)到一百億噸，同比增長了2.3%。根據(jù)綠色和平組織公布的最新報(bào)告和空氣質(zhì)量監(jiān)測計(jì)劃，全球空氣質(zhì)量最差的城市榜單里，前五十名中國占了22席之多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有大約30%的城市遭遇過酸雨，七大河流系統(tǒng)中達(dá)到國家飲用標(biāo)準(zhǔn)的只有一半，全國近四分之一的公民不能享受到干凈的生活用水，接近三分之一的的城市空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，而城市生活垃圾處理率也不足不五分之一。近年來，國家提出推進(jìn)生態(tài)文明，建設(shè)美麗中國的口號(hào)，對于企業(yè)在“十三五”也有相關(guān)的轉(zhuǎn)型要求，在十九大上提出了建設(shè)美麗中國、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，這些都是表明了要把環(huán)境保護(hù)問題放到相當(dāng)重要的位置，也體現(xiàn)了國家要堅(jiān)定治理環(huán)境問題的態(tài)度。不過環(huán)境污染的嚴(yán)重性和解決的迫切性也決定了我國政府要付出很大的努力，要做很多的工作。而環(huán)境治理不僅僅是靠國家就能完成的，這需要多方共同的努力，因?yàn)樯婕暗搅硕喾嚼?，如果不考慮清楚相互的博弈，就很難達(dá)到我們預(yù)期的效果，不少剛開始治理有效過后又污染嚴(yán)重的情況也是常見。因此，環(huán)境治理需要公眾和企業(yè)都清晰地認(rèn)識(shí)到環(huán)保的重要性，如果沒有對其產(chǎn)生足夠的重視，那么政府再完善的政策也難以解決目前的問題。

2、研究現(xiàn)狀

國外的一些關(guān)于環(huán)境治理的研究主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：排污行為分析、越界污染以及部門監(jiān)管和獎(jiǎng)懲機(jī)制。在排污分析方面，著名的諾斯理論指出，若個(gè)人的成本與社會(huì)成本不一致時(shí)，個(gè)人收益和社會(huì)收益不相等，就會(huì)出現(xiàn)外部性。有學(xué)者之前提出可以通過征稅，稅費(fèi)即為私人成本和社會(huì)成本之間的差額，但是這會(huì)增加了他人和社會(huì)的成本，不利于社會(huì)公平。因此他還提出可以讓排污企業(yè)上繳處理污染物的費(fèi)用，其本質(zhì)也在于縮短私人和社會(huì)之間的成本差距。科斯則提出當(dāng)交易成本可忽略時(shí)，外部不經(jīng)濟(jì)問題可以選擇私人談判等方式將其內(nèi)部化，認(rèn)為要防止出現(xiàn)“公共地悲劇”就得明晰公共資源產(chǎn)權(quán)。同時(shí)企業(yè)過度地利用資源是造成社會(huì)不公平，最終導(dǎo)致市場配置的資源達(dá)不到合理分配的重要原因。

由于我國政府環(huán)境保護(hù)部門在技術(shù)和實(shí)施方面的不完善，使得政府和企業(yè)在環(huán)保方面一直有嚴(yán)重的信息不對稱情況，監(jiān)督效果也會(huì)因此大打折扣。同時(shí)，不完善的環(huán)保法律、環(huán)境資源的產(chǎn)權(quán)得不到明晰以及企業(yè)同政府之間的串謀等因素使得企業(yè)違法成本也很低。

3、研究模型

3.1 居民之間的博弈

我們假設(shè)這樣一個(gè)情景：有一家化工廠，它的附近有兩戶居民甲和乙，化工廠會(huì)排放出來一定的污水，對于這兩戶居民來說，他們對于化工廠對環(huán)境的污染，可以采取向有關(guān)部門申訴的積極態(tài)度，也可以采用置之不理的消極態(tài)度。如果住戶向有關(guān)部門申訴就需要花費(fèi)一定的成本，我們把這些成本記為P，如果兩戶人家都選擇申訴，那么他們每戶只需要支付T/2的代價(jià)，而相應(yīng)他們獲得的收益為補(bǔ)償?shù)目偸找鍽的1/N，即Q/N;而如果兩家用戶置之不理的消極態(tài)度，那么他們就不會(huì)得到補(bǔ)償，即每個(gè)人的得益都為0，收益矩陣如表3.1。在這個(gè)博弈中，如果住戶甲選擇向有關(guān)部門申訴進(jìn)而防治廢水污染，那么住戶乙的最優(yōu)策略就是不進(jìn)行申訴，這樣他就能不勞而獲;而如果居民甲采取置之不理的態(tài)度，那么住戶乙的最優(yōu)選擇同樣也是不行動(dòng)，因?yàn)镼/N -P< 0，即不管居民甲采取哪種行動(dòng)，乙的最優(yōu)選擇均為不進(jìn)行申訴，采取置之不理的消極態(tài)度，這是一個(gè)最優(yōu)策略;同樣的，無論乙的選擇如何，居民甲的最優(yōu)策略也是不進(jìn)行申訴，不行動(dòng)。因此，納什均衡就會(huì)出現(xiàn)（不申訴，不申訴），雙方都不會(huì)對防治廢水污染向有關(guān)部門申訴。

3.2 企業(yè)之間的博弈

我們假設(shè)這樣一個(gè)情景：有甲和乙兩個(gè)生產(chǎn)規(guī)模較小的企業(yè)，它們都可以選擇是否安裝環(huán)保設(shè)備，進(jìn)而影響到對環(huán)境的污染情況，即企業(yè)的選擇有：安裝護(hù)環(huán)保設(shè)備和不安裝環(huán)保設(shè)備。不安裝環(huán)保設(shè)備的情況下甲乙企業(yè)的收益分別為R1和R2，當(dāng)安裝環(huán)保設(shè)備時(shí)，企業(yè)的正常利潤分別為為r1和r2，因?yàn)榘惭b環(huán)保設(shè)備需要購買費(fèi)和安裝費(fèi)，短期內(nèi)又不會(huì)給企業(yè)帶來額外的收益，因此有：R1> r1、R2> r2，收益矩陣如表3.2。我們可以很容易得到：無論甲企業(yè)如何選擇，乙企業(yè)的最優(yōu)決策都是不安裝環(huán)保設(shè)備（R2> r2）;反之同理，無論乙企業(yè)的策略是如何選擇，甲企業(yè)的最優(yōu)策略也是不安裝環(huán)保設(shè)備 （R1> r1），即納什均衡的情況是（不安裝，不安裝）。

3.3 企業(yè)與民眾的博弈

我們假設(shè)這樣一個(gè)情景：博弈當(dāng)中有企業(yè)甲和居民乙兩個(gè)參與人，廠商在開工前可以選擇是否安裝環(huán)保設(shè)備兩種策略選擇，當(dāng)企業(yè)選擇不安裝環(huán)保設(shè)備時(shí)收益為R，當(dāng)其選擇安裝環(huán)保設(shè)備進(jìn)行環(huán)保措施時(shí)，收益就為r（R>r）。與此同時(shí)，居民乙也有兩種選擇，他可以向有關(guān)部門對甲企業(yè)進(jìn)行申訴或者直接制止廠商污染，也可以不采用任何行為任企業(yè)隨意為之，不參與環(huán)境保護(hù)。我們假定保護(hù)環(huán)境會(huì)給社會(huì)帶來的總福利為Q，附件一共有數(shù)量為N的住戶，那么每個(gè)住戶分到的利益為Q/ N，甲進(jìn)行申訴需要付出T單位的成本，可得收益矩陣如表3.3。由于單個(gè)居民進(jìn)行申訴或者直接制止廠商污染、參與保護(hù)付出的代價(jià)往往大于從中分到的直接收益，即Q/ N - T< 0;同時(shí)廠商安裝環(huán)保設(shè)備所需的成本（R - r）一般都小于環(huán)境總福利，即Q - （R - r）> 0。因此可以得到：[Q - （R - r）]/ N >Q/ N - T，因此居民乙的最優(yōu)策略是不進(jìn)行環(huán)保措施，又R>r，即廠商的最優(yōu)策略是不安裝環(huán)保設(shè)備。因此，此刻的納什均衡為（不安裝，不申訴）。

從上述三種情況的博弈模型可以分析出，如果政府不對環(huán)境保護(hù)采取一定的懲罰或者激勵(lì)政策，那么博弈的雙方會(huì)向彼此都不合作的方向發(fā)展，這樣形成的納什均衡策略對環(huán)境保護(hù)是負(fù)向的，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，而這也是之前經(jīng)常出現(xiàn)的局面，由此可得環(huán)境保護(hù)還是要靠政府的努力和行動(dòng)，需要政府去調(diào)整博弈方的收益，進(jìn)而形成環(huán)境保護(hù)的納什均衡。

4、結(jié)論與建議

環(huán)境本身具有稀缺性，同時(shí)也是我們能共享的資源，而博弈雙方的支付函數(shù)、可獲得的效益和成本等指標(biāo)都是可以用來量化的，這正是博弈理論和環(huán)境保護(hù)的契合點(diǎn)所在。我們通過將博弈論應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)問題去，就是希望將環(huán)境保護(hù)中涉及的民眾和企業(yè)兩者之間的決策行為量化表示，這樣就能更加清楚直接地表示兩者之間相互影響的關(guān)系。本文旨在說明可以通過調(diào)整博弈方的收益，進(jìn)而形成有利于環(huán)境保護(hù)的納什均衡，最終達(dá)到環(huán)保的目的。

在現(xiàn)實(shí)中，政府還是要對企業(yè)進(jìn)行一定的約束，把環(huán)保型產(chǎn)業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)，可以通過引入相應(yīng)的環(huán)保稅作為限制，同時(shí)對可再生能源進(jìn)行深入的研究作為引導(dǎo)，多法并行使企業(yè)和公眾能秉承可持續(xù)發(fā)展的理念，這也才能達(dá)到最佳效果。

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（作者單位：武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖北 武漢 430072）