經(jīng)濟增長和技術(shù)創(chuàng)新對中國工業(yè)污染物排放影響研究

汪清琳 陳怡 陶斯安

摘 要：社會經(jīng)濟增長，環(huán)境質(zhì)量改善的協(xié)調(diào)關(guān)系一直受人們的關(guān)注。文章以IPAT拓展模型和環(huán)境庫茲涅茨模型為根本，構(gòu)建出理論模型，通過面板分位數(shù)回歸方法，對象為我國31省市2002—2016年的面板數(shù)據(jù)，以此來研究人口規(guī)模，經(jīng)濟增長和技術(shù)創(chuàng)新對工業(yè)SO2，工業(yè)廢水的影響。實證結(jié)果表明，人口規(guī)模對工業(yè)SO2和工業(yè)廢水排放都存在著倒U型環(huán)境庫茲涅茨曲線關(guān)系，經(jīng)濟增長對工業(yè)SO2和工業(yè)廢水排放也存在倒U型關(guān)系;能源效率和第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可以減少工業(yè)SO2排放，但會促使工業(yè)廢水排放量增加;創(chuàng)新對工業(yè)SO2和工業(yè)廢水減排都有積極作用。因此針對特定污染物，政府和企業(yè)應(yīng)該采取相對應(yīng)的管理措施;應(yīng)該充分重視創(chuàng)新在減少污染物排放中的重要作用;提高能源利用效率。

關(guān)鍵詞：人口規(guī)模;技術(shù)創(chuàng)新;經(jīng)濟增長;工業(yè)SO2;工業(yè)廢水;面板分位數(shù)回歸

中圖分類號：F 290 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672 - 7312（2020）02 -0134-08

Abstract：The coordination relationship between socioeconomic growth and environmental quality improvement has always been a hot topic of concern.On the basis of the IPAT model and the environmental Kuznets model，this paper proposed a theoretical model，and the panel quantile regression analysis method are applied to analyze the panel data of 31 provinces in China from 2002 to 2016 in order to investigate the impact of population size，economic growth and technological innovation on industrial sulfur dioxide and industrial wastewater.The empirical results showed that the population size has an inverted U-shaped environmental Kuznets curve relationship for industrial sulfur dioxide emissions and industrial wastewater.There is also an inverted U-shaped relationship between economic growth and industrial sulfur dioxide emissions and industrial wastewater;Energy efficiency and secondary industrial structure can reduce industrial sulfur dioxide emissions but increase industrial wastewater emissions;Innovation has a positive effect on emission reduction of industrial sulfur dioxide and industrial wastewater.Therefore，the government and enterprises should adopt different treatment measures for different pollutants.Full attention should be paid to the important role of technological innovation in reducing pollutant emissions.Improving energy efficiency.

Key words：population size;technological innovation;economic growth;industrial Sulfur dioxide;industrial wastewater;panel quantile regression

0 引言

十八屆五中全會提出“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，這表明我國已經(jīng)從重視效益快速增加的經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)向經(jīng)濟同環(huán)境相互和諧發(fā)展的經(jīng)濟模式。環(huán)境問題不容忽視。國際能源機構(gòu)IEA統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2007年我國變?yōu)槭澜缱畲蟮腃O2排放國，尋求相關(guān)的政策方針和方案事不宜遲。國務(wù)院發(fā)布的《中國制造2025》強調(diào)：中國要實現(xiàn)綠色經(jīng)濟增長戰(zhàn)略，就必須強化工業(yè)污染物治理。工業(yè)污染治理的直接行動為投入大量資金于相關(guān)設(shè)備和工藝，用以減少SO2，氮氧化物和煙粉塵等的排放。2002年至2016年，我國工業(yè)SO2平均排放量達到2 128 715 t，工業(yè)廢水平均排放量達到4 190 693萬t，并且隨著經(jīng)濟的增長呈上升趨勢。作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國目前經(jīng)濟的增長主要依賴于能源消耗，能源大量消耗排出的工業(yè)廢物卻不斷地破壞環(huán)境。如何實現(xiàn)經(jīng)濟綠色發(fā)展，理清經(jīng)濟增長對我國環(huán)境質(zhì)量影響的作用機制對構(gòu)建低碳可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟模式至關(guān)重要。

經(jīng)濟社會發(fā)展對環(huán)境質(zhì)量影響關(guān)系研究最主要的論點基于環(huán)境庫茲涅茨假說和IPAT模型。環(huán)境庫茲涅茨假說通常將經(jīng)濟增長作為橫坐標，縱向坐標為環(huán)境質(zhì)量的變化，其可被解釋為，在經(jīng)濟初步發(fā)展時期，由于工業(yè)水平的落后，較低的能源利用率導(dǎo)致資源的大力開發(fā)，使得環(huán)境質(zhì)量不斷下降。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，以技術(shù)進步為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)不斷增多，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)開始向信息密集型方向轉(zhuǎn)變，人民生活水平也得到了穩(wěn)定提升，人均收入也顯著提高，在達到一定的水平之后，人們開始慢慢意識到保護環(huán)境的重要性，同時也具有經(jīng)濟實力來改善環(huán)境質(zhì)量水平，此時，各類污染物排放量將隨著排污治理資金的不斷投入而慢慢下降，即隨著經(jīng)濟的增長，環(huán)境質(zhì)量開始逐步改善。

IPAT模型表示，經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境的影響主要是人口規(guī)模（Population）、富裕水平（Affluence）還有技術(shù)發(fā)展（Technology）。P指的是人口規(guī)模[1]，說明國家人口數(shù)和環(huán)境質(zhì)量是線性聯(lián)系，也即在其他條件穩(wěn)定的情況下，人口數(shù)目愈多，對環(huán)境質(zhì)量的傷害愈大[2]。A被定義為富裕程度，一方面可以反應(yīng)實際消費和生產(chǎn)之間的關(guān)系;另一方面可以探究生活質(zhì)量與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系[3]。T被定義為技術(shù)變量，指的是每單位消耗或生產(chǎn)對環(huán)境的影響。因此文中以中國31個省市的工業(yè)SO2和工業(yè)廢水為研究對象，探究問題如下：①經(jīng)濟增長，人口規(guī)模，技術(shù)水平如何影響工業(yè)SO2和工業(yè)廢水排放？②經(jīng)濟增長和人口規(guī)模在中國是否符合EKC假說？

1 相關(guān)研究文獻綜述

目前研究影響工業(yè)SO2和工業(yè)廢水排放因素文獻較少，大部分學(xué)者以碳排放為主，并且既有文獻碳影響指標因素各異，結(jié)論也不一致。丁勝和溫作民[4]以IPAT拓展模型為根本，研究人口、GDP增長率、能源因素如何影響2006—2011年我國長三角洲碳排放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)國民數(shù)目和經(jīng)濟發(fā)展對碳排放水平作用愈來愈小，能源結(jié)構(gòu)和相關(guān)的技術(shù)進步率對碳排放的減少作用愈來愈明顯。朱美鳳，魏景賦[5]基于STIRPAT模型，研究產(chǎn)業(yè)內(nèi)貿(mào)易、FDI對2000—2014年對3個經(jīng)濟圈內(nèi)（環(huán)渤海、長三角、珠三角）的CO2排放的影響，發(fā)現(xiàn)人口和人均GDP正向增加三大經(jīng)濟圈 CO2排放，技術(shù)水平會減少 CO2排放;CAI等[6]調(diào)查了2012年中國286個地級市CO2排放的主要驅(qū)動力，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長，氣候條件和城市化可以增加CO2排放。Chontanawat[7]基于IPAT拓展模型，結(jié)合方差分析方法，分析了東盟國家1971—2013年期間CO2排放量情況;Lau等[8]通過邊界檢驗方法和格蘭杰因果關(guān)系方法研究了1970—2008年馬來西亞經(jīng)濟增長、FDI、貿(mào)易開放度和CO2排放之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)無論是短期還是長期，經(jīng)濟增長與CO2排放存在倒U形曲線關(guān)系;Herranz等[9]使用EKC模型來檢驗經(jīng)濟增長，技術(shù)創(chuàng)新措施和可再生能源消費對17個經(jīng)合組織國家CO2排放的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長對每個研究國家的CO2減排有積極影響。

結(jié)合國內(nèi)外文獻研究發(fā)現(xiàn)，國外的文獻一般將進行研究的科學(xué)家數(shù)量或?qū)＠暾垟?shù)、專利授權(quán)數(shù)來衡量技術(shù)變量T，在國內(nèi)多用研究開發(fā)R&D資金投入比重，R&D科技活動人員數(shù)來衡量T[10]。楊志恒等認為[11]技術(shù)創(chuàng)新是推動經(jīng)濟社會和諧發(fā)展的核心，技術(shù)創(chuàng)新可以將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)變成實際的生產(chǎn)力。同時，技術(shù)變量T不僅指生產(chǎn)技術(shù)[12]，還包括除人口及富裕程度以外的有可能被忽略的所有因素總和，如第二產(chǎn)業(yè)比重、社會、文化結(jié)構(gòu)等。不同產(chǎn)業(yè)污染排放強度和污染排放量是不同，目前中國仍然處于發(fā)展階段，在工業(yè)生產(chǎn)中原料轉(zhuǎn)化率較低，單位產(chǎn)值需要消耗的能源也較多，致使污染物排放強度和排放量都較高，以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)被認為是造成環(huán)境污染最主要的產(chǎn)業(yè)，污染主要是生產(chǎn)過程中排出的廢氣、廢水和固體廢棄物等[13]。如何在維持經(jīng)濟增長的過程中降低工業(yè)廢物的排放是亟待解決的重要問題。結(jié)合我國實際情況和前人研究的不足，文中使用能源效率（單位能耗GDP），創(chuàng)新水平（專利申請總量）、第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)占比）共同作為技術(shù)水平的衡量指標，探究人口規(guī)模、經(jīng)濟增長和技術(shù)水平對我國31省2002—2016年工業(yè)SO2和工業(yè)廢水排放的影響。

2 研究方法和數(shù)據(jù)來源

2.1 模型構(gòu)建

2.2 數(shù)據(jù)來源

文中選取數(shù)據(jù)的面板描述性分析見表1，選取因經(jīng)濟社會發(fā)展而引致的人口數(shù)作為人口規(guī)模指標，人均GDP值作為富裕程度的衡量指標;能源效率（單位能耗GDP），第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)占比），創(chuàng)新水平（專利申請總量）共同作為技術(shù)水平的衡量指標。數(shù)據(jù)分別來源于國家統(tǒng)計局和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

2.3 方法介紹

2.3.1 面板單位根檢驗

在面板分位數(shù)回歸分析之前，首先對各個變量進行面板單位根檢驗。為保證實證估計參數(shù)的有效性，在經(jīng)濟學(xué)的實證研究中一般都必須對序列數(shù)據(jù)檢測平穩(wěn)性，經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗方法就是單位根檢驗。為最大限度保證檢驗結(jié)果的準確性，彌補單一的面板單位根檢驗方法帶來的不足，文中利用STATA 14軟件，選取具有相同單位根的 Breitung檢驗[16]和IPS（Im-Pesaran-Shin）檢驗方法[17]對數(shù)據(jù)進行單位根檢驗。單位根檢驗的原假設(shè)為：數(shù)據(jù)存在單位根，即數(shù)據(jù)是不平穩(wěn)的;如果檢驗結(jié)果拒絕原假設(shè)，那就可以證明數(shù)據(jù)具有穩(wěn)定性，可以進行后續(xù)的回歸分析;如果檢驗結(jié)果接受原假設(shè)，那需要對該序列再進行一階差分檢驗，直到序列拒絕原假設(shè)，具有平穩(wěn)性才可以進行下一步的面板分位數(shù)回歸分析。

2.3.2 面板分位數(shù)回歸分析

3 實證分析

3.1 面板單位根檢驗結(jié)果

面板單位根的Breitung檢驗和IPS（Im-Pesaran-Shin）檢驗得到的結(jié)果見表2，在Breitung檢驗水平上，人口，人口平方，人均GDP，人均GDP平方，第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)這些變量都存在著單位根，需要對這些序列進行一階差分檢驗，一階差分結(jié)果顯示，所有變量都拒絕了單位根存在的原假設(shè)，即所用變量都通過平穩(wěn)性檢驗，可以下一步的面板分位數(shù)回歸分析;同樣，在IPS（Im-Pesaran-Shin）檢驗中，水平上未通過單位根檢驗的變量人口，人口平方，第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都通過了一階差分檢驗。

3.2 面板分位數(shù)回歸結(jié)果

為了全面的反應(yīng)出數(shù)據(jù)的變化，文中選取了15th，25th，35th，45th，55th，65th，75th，85th，95th分位來逐一反應(yīng)樣本回歸變化。

工業(yè)SO2面板分位數(shù)的回歸結(jié)果見表3.在所有檢測的分位上，人口數(shù)量對工業(yè)SO2排放通過正向顯著性檢驗，表明隨著人口的增加，工業(yè)SO2排放增多;通過人口平方對工業(yè)SO2排放的影響來檢驗是否存在環(huán)境庫茲涅茨倒U型曲線，人口平方系數(shù)通過負向顯著性檢驗，結(jié)合一元二次方程可知，人口規(guī)模對工業(yè)SO2排放存在倒U型曲線，符合環(huán)境庫茲涅茨曲線模型，即隨著人口的增加，環(huán)境質(zhì)量開始惡化，達到一定轉(zhuǎn)折點后，隨著人口的增加，環(huán)境質(zhì)量開始慢慢變好。

與人口規(guī)模情況相似，除了在25th分位外，人均GDP在剩余分位上都通過了顯著性檢驗，其系數(shù)均為正，同時，除了25th分位外，人均GDP平方在所有分位上都通過負向顯著性檢驗，說明經(jīng)濟增長（人均GDP）對工業(yè)SO2的排放也存在著倒U型曲線，符合環(huán)境庫茨曲線模型。

在技術(shù)進步方面，第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在25th，35th，45th，95th分位上系數(shù)為負且都通過了顯著性檢驗，這表明目前的第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對工業(yè)SO2減排有積極作用;能源效率在所有分位上都通過了顯著性檢驗，系數(shù)都為負，表示目前的能源效率會減少工業(yè)SO2的排放;創(chuàng)新水平（專利申請總量）在25th，35th，45th，65th，95th分位上通過負向顯著性檢驗，表明目前的專利申請有助于SO2減排。

通過STATA 14軟件將表3工業(yè)SO2面板分位數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)化成直觀的圖1.從圖1中看出各個獨立變量對工業(yè)SO2排放的影響，橫軸表示15th，25th，35th，45th，55th，65th，75th，85th，95th分位數(shù)，縱軸表示各個獨立變量在各分位上對工業(yè)SO2的影響系數(shù)，曲線表示各特定變量對工業(yè)SO2的影響趨勢。圖中人口（lnpop）圖在45th到95th的高分位上呈下降趨勢，人口平方（lnpop 2）在45th到95th高分位上呈現(xiàn)上升趨勢，證明了EKC模型的存在;人均GDP（lnpgdp）和人均GDP平方（lnpgdp 2）對工業(yè)SO2排放的影響不斷呈現(xiàn)波浪式變化，人均GDP系數(shù)為正，人均GDP系數(shù)持續(xù)為負;第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（is）通過25th分位對工業(yè)SO2減排作用不斷加強，但在65th分位后第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都SO2減排影響程度開始減弱;創(chuàng)新水平（lninnov）對SO2減排有積極影響，但在85th分位系數(shù)突變，由負向變?yōu)檎?，?5th分位上系數(shù)又重新變?yōu)樨摂?shù)。能源效率（ei）在25th至75th分位，對SO2排放有著穩(wěn)定的負向影響，但在85th后負向影響系數(shù)逐漸減小，系數(shù)趨于正數(shù)。

表4是工業(yè)廢水面板分位數(shù)回歸結(jié)果，在所有分位上，人口數(shù)和平方人口數(shù)都通過了顯著性檢驗，人口系數(shù)顯示為正，人口平方系數(shù)顯示為負，表明人口規(guī)模對工業(yè)廢水排放也符合環(huán)境庫茲涅茨假說的倒U型曲線模型。同樣，在所有分位上，人均GDP都通過了正向顯著性檢驗，人均GDP平方都通過了負向顯著性檢驗，即以人均GDP為指標的經(jīng)濟增長對工業(yè)廢水排放的影響符合環(huán)境庫茲涅茨假說。

在技術(shù)進步方面，第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在25th，35th，45th，55th，65th，75th，85th，95th分位上正向顯著影響廢水的排放;能源效率在15th，25th，75th，95th分位上也正向影響工業(yè)廢水的排放;相反，創(chuàng)新在35th， 45th，75th，85th，95th分位上通過負向顯著性檢驗，即專利申請可以減少工業(yè)廢水排放。原因可能是，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)[19]，近年來中國的技術(shù)創(chuàng)新具有環(huán)境友好型特征，但是有門檻存在，即技術(shù)水平低于一定門檻值，將無法達到減少環(huán)境污染的作用。在文中即目前的技術(shù)水平還未能百分百提高能源使用效率，從而造成大量廢水的排出而非二次循環(huán)利用。不僅如此，作為技術(shù)創(chuàng)新主體，企業(yè)基于成本考慮選擇的技術(shù)創(chuàng)新可能是“清潔”的，也可選擇“污染”的[20]。當企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新偏向于傳統(tǒng)（污染）生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新時，將會給環(huán)境帶來污染[21-22]，也可以很好地解釋為何第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)會增加廢水的排放。

通過STATA14軟件將表4工業(yè)廢水面板分位數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)化成直觀的圖2.從圖2中可以直觀看出各個獨立變量對工業(yè)廢水排放的影響，橫軸表示15th，25th，35th，45th，55th，65th，75th，85th，95th分位數(shù)，縱軸表示各個獨立變量在各分位上對工業(yè)廢水影響系數(shù)，曲線表示各特定變量對工業(yè)廢水的影響趨勢。人口（lnpop）和人口平方（lnpop 2）在15th到65th分位上，人口規(guī)模對工業(yè)廢水排放影響幾乎保持不變，在65th到95th分位高分位上對廢水減排影響逐漸擴大;人均GDP（lnpgdp）和人均GDP平方（lnpgdp 2）對工業(yè)廢水排放的影響不斷呈現(xiàn)波浪式變化，人均GDP系數(shù)為正，人均GDP系數(shù)為負;第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（is）對廢水排放呈倒U型曲線變化，系數(shù)都為正;創(chuàng)新水平（lninnov）對廢水排放影響呈現(xiàn)U型曲線。能源效率（ei）在45th，55th分位對廢水的影響急劇變化，系數(shù)由正變?yōu)樨撚钟韶撟冋?，其他分位都保持穩(wěn)定正向影響。

4 結(jié)語

文中運用面板分位數(shù)回歸分析方法，以IPAT拓展模型和環(huán)境庫茲涅茨模型為基礎(chǔ)，探討了中國2002—2016年31省市人口規(guī)模、經(jīng)濟增長和技術(shù)水平對環(huán)境質(zhì)量的影響，并對環(huán)境質(zhì)量的測量指標——工業(yè)SO2和工業(yè)廢水做了對比分析。實證分析結(jié)果顯示，人口規(guī)模對工業(yè)SO2和工業(yè)廢水的排放影響都存在倒U型的環(huán)境庫茲涅茨曲線，即隨著人口數(shù)不斷增加，工業(yè)污染物不斷上升，達到一定水平后，工業(yè)污染物開始減少;同時，經(jīng)濟增長對工業(yè)SO2和工業(yè)廢水排放也呈現(xiàn)倒U型關(guān)系，在經(jīng)濟發(fā)展初期，經(jīng)濟不斷增長將惡化環(huán)境質(zhì)量，但達到一定轉(zhuǎn)折點后，當人們開始逐漸意識到保護環(huán)境的重要性并開始投入污染治理資金來改善環(huán)境時，隨著經(jīng)濟的不斷增長，環(huán)境質(zhì)量逐步變好。值得注意的是，在技術(shù)水平方面，創(chuàng)新對2種工業(yè)污染物減排有積極影響，但第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源效率減少工業(yè)SO2排放，卻增加工業(yè)廢水的排放，表明目前政府和企業(yè)對2種污染物的重視程度還存在偏差。

本實證研究結(jié)果對人口增長，經(jīng)濟增長，技術(shù)創(chuàng)新和環(huán)境質(zhì)量問題的解決治理有一定的借鑒意義。第一，針對不同的污染物，當?shù)卣推髽I(yè)都應(yīng)給予相同的重視程度，投入相當?shù)沫h(huán)境治理費用，并針對不同的污染物采取不同的治理措施;第二，綠色技術(shù)進步對于促進經(jīng)濟增長至關(guān)重要，應(yīng)該充分重視技術(shù)創(chuàng)新在減少污染物排放中的作用，根據(jù)新古典理論和內(nèi)生增長理論，綠色技術(shù)創(chuàng)新是經(jīng)濟增長和保護環(huán)境和諧發(fā)展中的關(guān)鍵因素，盡管目前提倡綠色發(fā)展，但更多的企業(yè)因為成本和能力原因還是更多的將資金投入了資源利用率較低的傳統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新。因此，應(yīng)該從財政等方面對企業(yè)的綠色技術(shù)的研究和發(fā)展提供支持，鼓勵企業(yè)遵守并履行自身的環(huán)境社會責(zé)任;第三，因為經(jīng)濟增長對環(huán)境質(zhì)量的變化有著重要影響，因此，應(yīng)當根據(jù)各地區(qū)發(fā)展階段的不同設(shè)置不同的污染指標，同時不斷加強居民的環(huán)保意識，各社區(qū)應(yīng)當定期宣傳環(huán)境保護，并組織相關(guān)的環(huán)保活動來幫助環(huán)境質(zhì)量的改善;第四，為了提高能源利用效率，應(yīng)該加強自主創(chuàng)新資金投入，培養(yǎng)自身的技術(shù)人才，積極推進清潔能源，如風(fēng)能、太陽能等的開發(fā)利用，同時倡導(dǎo)社區(qū)動員居民養(yǎng)成節(jié)能減排的習(xí)慣。

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（責(zé)任編輯：嚴 焱）