基于DEA的中國省市污染治理效率評價

●郝怡棠

一、引言

近年來，我國經(jīng)濟增速逐漸放緩，但環(huán)境問題依然突出。我國逐漸重視對環(huán)境污染的治理，并不斷加大污染治理的投資力度。黨的十九大報告指出：必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻。李克強總理在政府工作報告中指出，生態(tài)文明建設和生態(tài)環(huán)境保護工作是未來的重要內(nèi)容之一。2017年環(huán)境污染治理投資總額達9539億元，相比2011年的治理投資總額增長0.6倍。但隨著投入力度的加大，我國污染治理投入產(chǎn)生的處理效果與預期仍存在差異，環(huán)境現(xiàn)狀仍不容樂觀。據(jù)亞洲開發(fā)銀行和清華大學最新發(fā)布的《中華人民共和國國家環(huán)境分析》報告，中國500個大型城市中，只有不到1%達到世界衛(wèi)生組織空氣質(zhì)量標準。要想打好污染防治攻堅戰(zhàn)，對污染治理投資的效率分析尤為重要。污染治理類似于一個經(jīng)濟系統(tǒng)，通過一定的要素投入（如資本、設備等）產(chǎn)出一定量的產(chǎn)品（如污染物的減少、生態(tài)環(huán)境的改觀等），因此科學測算我國各省的污染治理投資效率，不僅有利于評價污染治理的實施效果，同時也可以為政府配置資金、制定決策提供參考，對進一步提高污染治理的實施效果有著重要的意義。

關于污染治理投資效率的問題，已經(jīng)有不少學者做過相關研究并取得了一定的成果。如李靖宇、孫蕾以東北老工業(yè)基地——遼寧省營口市為例，用DEA模型測算分析了其環(huán)保投入效率；聶華林、陳紹儉基于西部11個省的面板數(shù)據(jù)，用DEA方法和Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)測算了西部地區(qū)工業(yè)污染治理的靜態(tài)效率和跨期動態(tài)效率變化；許陳生、用DEA方法,核算了我國29個省級地區(qū)1992至2007年期間的環(huán)境污染治理效率及其動態(tài)變化；尹怡誠、劉云國等利用DEA模型分析了影響污染治理效果的制約因素；王鵬、謝麗文以我國30個省市相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)為研究樣本,從要素投入產(chǎn)出的視角構建包含污染治理投資和企業(yè)技術創(chuàng)新指標的計量模型,對比分析了工業(yè)廢水、廢氣、固體廢物的污染治理效率,并按東中西三大區(qū)域考察了污染治理投資和企業(yè)技術創(chuàng)新對工業(yè)“三廢”綜合利用的影響差;肖欣榮、廖樸在內(nèi)生死亡率世代交疊模型中引入環(huán)境污染對生存概率的影響,建立了污染及污染治理和經(jīng)濟增長之間的關系,討論了政府污染治理的條件和政府污染治理投入在總稅收中的最優(yōu)比例;趙煜、鐘添添運用DEA模型和Malmquist（指數(shù)相結合的方法），分別從靜態(tài)和動態(tài)兩方面測度了2003—2014年甘肅省大氣污染治理的效率。朱相宇、喬小勇選取2012年我國4個直轄市、27個省會城市和北京2000—2012年時間序列為研究對象，從大氣環(huán)境、水環(huán)境和噪聲環(huán)境3個方面構建環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標體系，運用基于熵權的模糊綜合評價法對環(huán)境質(zhì)量進行橫向和縱向綜合評價，進而分析了北京環(huán)境污染治理的關鍵環(huán)節(jié)和制約因素。何蜜斯應用超效率數(shù)據(jù)包絡分析方法，以我國30個省市地區(qū)2004—2011年環(huán)保相關數(shù)據(jù)為樣本，從理論和實證分析我國不同省市地區(qū)廢氣污染治理效率水平。劉冰熙、王寶順、薛鋼借助修正后的三階段Bootstrapped DEA方法，對我國29個省份2007—2013年地方政府環(huán)境治理效率進行實證研究，認為在剔除了外生因素和隨機因素影響之后，我國地方政府環(huán)境治理存在比較嚴重的效率損失，治理效率值呈波浪形的態(tài)勢，且日趨惡化。

但隨著生態(tài)改革的推進，污染治理投資的統(tǒng)計方法也發(fā)生變化，先前的環(huán)境測度標準已不適用現(xiàn)在的情況。本文搜集了2009—2015年間各省的實際污染治理數(shù)據(jù)，利用DEA模型從綜合技術效率、純技術效率和規(guī)模效率三方面分析各省污染治理的投資效率，以期為后期改善提供理論依據(jù)。

二、研究方法與數(shù)據(jù)說明

（一）研究方法的選擇

DEA（Data Envelopment Analysis）即數(shù)據(jù)包絡分析法，它不需要考慮投入與產(chǎn)出之間的函數(shù)關系，且不需要預先估計參數(shù)及任何權重假設，能夠規(guī)避不同地區(qū)、不同年份上的外部因素的差異，排除很多主觀因素，是分析多部門投入與產(chǎn)出的同類決策單元（簡稱DMU）之間效率問題的有效方法，這與我們的研究方向一致。CCR模型是DEA中的基本模型，可表示為：

其中,輸入變量χj和輸出變量Yj分別表示DMUj的m種輸入及s種輸出，θ為該決策單元DMU0的有效值(指投入相對于產(chǎn)出的有效利用程度)；λj為相對于DMU0重新構造一個有效DMU組合中j個決策單元DMUj的組合；S-，S+為松弛變量。CCR模型可測算出決策單元綜合效率和規(guī)模效率的大小。BCC模型對CCR模型進行了改進，即在CCR的基礎上作了的條件約束，可測算出決策單元技術效率的大小。其經(jīng)濟含義分別為：當θ=1且S-=S+=0時，決策單元DMU0為DEA有效。當θ=1且S-≠0或S+≠0時，決策單元DMU0為DEA弱有效。當θ<1時，則稱決策單元DMU0為DEA無效。

本文將以上述模型為依據(jù)，以我國省市地區(qū)為研究對象（即DMU），利用DEA分析軟件DEAP直接計算出綜合效率、技術效率、規(guī)模效率，并對我國地方環(huán)境污染治理效率水平及地區(qū)差異和我國地方環(huán)境污染治理效率的變化情況進行分析。

（二）數(shù)據(jù)變量選取與來源說明

基于王勇、李建民對環(huán)境規(guī)制中的污染治理投入衡量方法和污染物排放衡量方法的研究及修正，本文中DEA模型的投入指標為實際污染治理投資；產(chǎn)出指標選為工業(yè)二氧化硫去除率、工業(yè)煙（粉）塵去除率、工業(yè)廢水處理率和工業(yè)固體去除率四項，其具體測算方法如表1所示。

表1 投入產(chǎn)出指標的測算方法說明

本文涉及的樣本數(shù)據(jù)來自中國30個省、直轄市、自治區(qū)（因西藏自治區(qū)的部分數(shù)據(jù)缺失，故此研究中將該樣本剔除），樣本選取的樣本長度為7，時間跨度為2009—2015年。其中，除2011年的工業(yè)二氧化硫產(chǎn)生量、工業(yè)煙（粉）塵產(chǎn)生量來源于《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒2012》外，其余數(shù)據(jù)均來源于wind數(shù)據(jù)庫。

三、實證結果及分析

（一）綜合效率分析

綜合技術效率是對決策單元的資源配置能力、資源使用效率等多方面能力的綜合衡量與評價。從2009—2015年間，污染投資的綜合效率均值呈上升趨勢，大部分省份污染投資的綜合效率呈現(xiàn)出不斷提高的現(xiàn)象，有力證明了在生態(tài)改革的推進下，各省貫徹綠色發(fā)展理念，在注重經(jīng)濟發(fā)展的同時，關注生態(tài)環(huán)境建設。但總體增長幅度緩慢，且有8個省份的綜合效率值為下降趨勢，說明我國當前污染治理形勢并不樂觀。

2015年我國污染治理投資綜合效率處于有效的地區(qū)僅為3.33%。遼寧省的污染治理投資資源配置的綜合效率為1，這說明遼寧省的資源配置狀態(tài)相對最優(yōu)，由此可見遼寧省的技術效率和規(guī)模效率均實現(xiàn)相對有效。但這僅僅是相對的，它不代表遼寧省的投入產(chǎn)出已經(jīng)達到最好水平，只代表在保持該狀態(tài)污染投資投入和產(chǎn)出的比例下，可以逐漸擴大投入規(guī)模?？傊?，我國地方污染治理還存在許多問題，在資源配置結構方面還有待進一步的優(yōu)化。為了橫向比較東西中部三個區(qū)域的資源配置水平，做了以下合并統(tǒng)計。橫向來看：西部地區(qū)的污染治理綜合效率相對最高，其次中部，東部最低。說明西部地區(qū)在污染治理的資源配置上比東部和中部更好。但分析其內(nèi)部數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)西部地區(qū)的區(qū)域內(nèi)綜合效率極差較大，說明西部地區(qū)內(nèi)部各省市經(jīng)濟發(fā)展水平差距較大，而東部地區(qū)和中部地區(qū)各省市經(jīng)濟發(fā)展差距較小?？v向來看：東部的綜合效率均值呈上升趨勢，中部和西部的綜合效率均值都處于波動狀態(tài)中。

從東部地區(qū)來看，2009—2015年污染治理綜合效率平均值都低于1，東部地區(qū)平均值0.482，高于平均值的省份有：河北、遼寧、江蘇、海南；低于平均值的省份有：北京、天津、上海、浙江、福建、山東、廣東。其中天津市環(huán)境污染治理投資綜合效率位全國最低，只有0.3左右。進一步分析其產(chǎn)出指標，均處于各省平均水平，下面會對其原因進行進一步分析。

就中部地區(qū)而言，2009—2015年污染治理投資效率平均值為0.481，高于平均值的省份有：山西、吉林、江西、湖南；低于平均值的省份有：黑龍江、安徽、河南、湖北。其中湖南省的上升幅度最大，2009年其綜合效率值最低，為0.371，2015年其綜合效率值最高，為0.748，表明湖南省在污染治理效率方面提高最快。

就西部地區(qū)來看，2009—2015年污染治理投資綜合效率平均值為0.530，高于平均值的省份有：內(nèi)蒙古、四川、貴州、云南、甘肅、青海、新疆；低于平均值的省份有：廣西、重慶、陜西、寧夏。在該DEA模型中，綜合效率為技術效率與規(guī)模效率的乘積。因此為分析各區(qū)域各省市綜合效率差異的原因，我們將進一步分析其技術效率和規(guī)模效率。

（二）技術效率分析

純技術效率是指投入能否有效運用使產(chǎn)出最大化或投入最小化，其受生產(chǎn)技術水平、管理水平和制度約束等因素影響。由DEA的BBC模型可得出各省級地區(qū)污染治理的技術效率值。2009—2015年30個省的技術效率值均處于0.9以上，接近于1，這說明近年來各省在管理水平和制度運行上都處于相對較好的狀態(tài)。由此可知，污染治理投資綜合效率低下的原因并不是由技術效率引起的。遼寧省2012年和2015年的技術效率均為1，綜合效率也為1，說明遼寧省2012年和2015年在管理水平、制度運行和投入產(chǎn)出結構都處于相對優(yōu)化狀態(tài)。山東省在2012—2015年連續(xù)4年技術效率均為1，安徽省和貴州省在2013—2015年連續(xù)3年技術效率均為1，這說明山東省、安徽省和遼寧省在管理水平和制度運行上已經(jīng)達到一個較好的運行狀態(tài)。進一步對技術效率進行區(qū)域性分析。橫向來看：2009年和2010年東部地區(qū)的技術效率均值略高于中部地區(qū)，中部地區(qū)的技術效率均值略高于西部地區(qū)，2011—2015年三個區(qū)域的技術效率均值相差不大；縱向來看：三個區(qū)域的技術效率在2009—2015年都保持著在輕微波動中上升的趨勢，并且逼近于1。由此可見，污染治理綜合效率低下是由規(guī)模效率引起的，我們將具體分析比較規(guī)模效率問題。

（三）規(guī)模效率分析

規(guī)模效率代表產(chǎn)出與投入的比例是否適當，該值越高代表規(guī)模比例越適合，生產(chǎn)力也越大。分析規(guī)模效率可以從規(guī)模結構方面評價各省的污染治理資源配置的效率。各省的規(guī)模效率處于一個較為低下的水平，結合上述綜合效率、技術效率的分析，充分說明規(guī)模效率是影響各地綜合效率的主要原因。由此可見，我們當前的重點是調(diào)整污染治理投資規(guī)模，提高產(chǎn)出效率，避免資源的浪費現(xiàn)象。從規(guī)模效率的發(fā)展趨勢來看，從2009—2015年間，雖然有上升的趨勢，但幅度較小，其中也有不少省份的規(guī)模效率逐年大幅下降，如貴州省的規(guī)模效率從2009年的0.724下降為2015年的0.55；甘肅省從2009年的1下降為2015年的0.655。另外，我們發(fā)現(xiàn)，2015年僅有遼寧省的技術效率和規(guī)模效率均為1，說明其在投入產(chǎn)出比例、管理水平和制度運行上都達到相對最優(yōu)狀態(tài)，遼寧省的污染治理投資效率相對最好。橫向來看：西部地區(qū)的規(guī)模效率一直高于東部和中部地區(qū)，但其差距在逐漸縮小，說明東部和中部地區(qū)在優(yōu)化投入產(chǎn)出結構優(yōu)化上比西部地區(qū)完成更好；縱向來看：東部和中部地區(qū)的規(guī)模效率呈上升趨勢，說明其在投入產(chǎn)出結構上逐漸優(yōu)化，逐年減少污染治理投資冗余浪費的程度，而西部地區(qū)的規(guī)模效率在2009—2012年逐年下降，2012—2015年間其規(guī)模效率在波動中上升。

規(guī)模報酬是對規(guī)模無效決策單元的進一步分析，研究在其他條件不變的情況下決策單元內(nèi)部各種生產(chǎn)要素按相同比例變化時所帶來的產(chǎn)量變化，分析決策單元的生產(chǎn)規(guī)模變化與所引起的產(chǎn)量變化之間的關系。為了分析引起規(guī)模效率低下的具體原因，分析各省2009—2015年的規(guī)模報酬的增減情況，并以區(qū)域為單位進行統(tǒng)計。2009—2015年，全國幾乎所有省的規(guī)模報酬都處于遞減的狀態(tài)，說明污染治理投資投入已達到飽和狀態(tài)，隨著資源的再增加投入導致規(guī)模報酬遞減，造成了資源浪費。由此可見，導致天津市的綜合效率明顯低于其他省市的原因，是其對污染治理的投資力度過大引起的。

四、結論與政策建議

通過DEA方法對我國中西部30個省市單位2009—2015年的污染治理投資效率進行分析，得到以下結論并提出相關建議：

我國污染治理投資效率資源配置綜合效率較低，DEA有效的地區(qū)僅有一個。我國東中西部地區(qū)30個省的污染治理投資的技術效率明顯高于綜合效率，而規(guī)模效率較低，說明低規(guī)模效率是造成綜合效率偏低的主要原因。我國幾乎所有的省級單位的污染治理投資處于規(guī)模無效的狀態(tài)，即污染治理投資規(guī)模與地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展水平不相匹配。并不是規(guī)模越大就意味著對環(huán)境保護效果越好，應該尋求達到規(guī)模與透出產(chǎn)出相適應的結合點。

因此，要實現(xiàn)污染治理投資的合理配置，需要對處于規(guī)模報酬遞減的地區(qū)（幾乎所有的省級單位）嚴格控制并優(yōu)化投資規(guī)模，避免資源的浪費；對于規(guī)模報酬不變的地區(qū)（如遼寧省），由于其污染治理投資配置良好，不存在嚴重的資源投資過剩和不足問題，可以按照當前的投資水平投資以達到污染治理的目的。