技術(shù)進步對中國區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的影響研究
——基于污染排放的視角

江三良，劉 涵

（安徽大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，安徽 合肥 230000）

技術(shù)進步對中國區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的影響研究
——基于污染排放的視角

江三良，劉 涵

（安徽大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，安徽 合肥 230000）

用DEA分析方法與縱橫拉開檔次法測算1995-2014年各省技術(shù)進步指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，并分析了全國和分區(qū)域技術(shù)進步指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的變動趨勢。在IPAT模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建技術(shù)進步與環(huán)境質(zhì)量的理論模型，分全國整體、分區(qū)域?qū)嵶C檢驗了技術(shù)進步對環(huán)境質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，技術(shù)水平的提高對改善環(huán)境質(zhì)量有正向促進作用，經(jīng)濟水平的發(fā)展和工業(yè)化趨勢增加了環(huán)境污染，城市化水平的提高降低環(huán)境污染。

技術(shù)進步；環(huán)境質(zhì)量；DEA;環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

一、問題的提出與文獻回顧

環(huán)境保護一直是近年來“兩會”和民眾極其關(guān)注的話題，我國在降低環(huán)境污染方面面臨著巨大壓力。正確認(rèn)識影響環(huán)境質(zhì)量的因素，有針對性的減少環(huán)境污染，改善環(huán)境質(zhì)量，具有重要的現(xiàn)實意義。其中，技術(shù)進步是影響環(huán)境質(zhì)量的重要因素，中國的技術(shù)進步到底對環(huán)境質(zhì)量的影響如何，本文將對該問題進行研究分析。

早期對環(huán)境污染排放的影響因素研究主要集中于對環(huán)境庫茲涅茨曲線的論證，即驗證經(jīng)濟增長與污染排放之間是否呈現(xiàn)倒“U”型關(guān)系，其中，有些研究把技術(shù)進步作為控制變量引入模型，包群，彭水軍[1]（2006）驗證了中國環(huán)境庫茲涅次曲線的存在，但也認(rèn)為相比于增加物質(zhì)資本的積累來提高經(jīng)濟發(fā)展速度，從而快速超越臨界點的做法，提高技術(shù)創(chuàng)新水平來降低污染排放是更好的選擇。周國富，李時興[2]（2012）檢驗得出我國環(huán)境庫茲涅茨曲線存在不同的形態(tài)，但具有一定的規(guī)律。另外技術(shù)進步能夠有效的降低污染排放量和排放速度，是EKC出現(xiàn)拐點的必要條件。后來，出現(xiàn)了技術(shù)進步對單一污染物二氧化碳排放的影響研究。申萌、李凱杰等[3]（2012）考查得出技術(shù)進步對二氧化碳排放的直接效應(yīng)不足以抵消其負(fù)向的間接效應(yīng)，導(dǎo)致二氧化碳排放增加。張兵兵、徐康寧等[4]實證得出不同區(qū)域間的技術(shù)進步對二氧化碳排放強度的影響是不同的。張翠菊，張宗益[5]（2015）基于1997-2012省級數(shù)據(jù)，分析得出技術(shù)進步對碳排放的負(fù)向效應(yīng)逐漸減弱，甚至有出現(xiàn)轉(zhuǎn)向正向效應(yīng)的趨勢。而想要更加準(zhǔn)確地驗證技術(shù)進步對環(huán)境質(zhì)量的影響，需要提出綜合的環(huán)境質(zhì)量評價方法。劉臣輝，呂信紅，范海燕[6]（2011）將主成分分析法運用于環(huán)境質(zhì)量評價的探討。楊萬平[7](2011)首次運用縱橫拉開檔次法，基于整體差異動態(tài)綜合評價了中國28個省的環(huán)境污染狀況;劉伯龍，袁曉玲[8](2015)更進一步，運用改進了的“縱橫向拉開檔次”法，并將環(huán)境自凈能力納入評價體系中，在此基礎(chǔ)上測算了環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。

現(xiàn)有多數(shù)研究著重分析技術(shù)進步對單一污染物排放的影響。本文利用1995-2014年省級面板數(shù)據(jù)，采用以DEA-Malqulist指數(shù)法度量得出的全要素生產(chǎn)率和基于整體差異的“縱橫向拉開檔次”法，綜合多指標(biāo)測量出環(huán)境污染指數(shù)，對技術(shù)進步對環(huán)境質(zhì)量的影響進行實證分析。

二、變量說明與模型構(gòu)建

IPAT 模型是由 Ehrlich和 Holden[9]（1971）提出的，表示人口（P）、富裕程度（A）與技術(shù)進步（T）對環(huán)境存在的影響作用。其表達式為I=P×A×T，后來由 Dietz和 Rosa[10]（1994）引入隨機因素，擴展成為隨機回歸影響模型（STIRPAT）。其表達式為，其中θ、β為模型參數(shù)，E為隨機擾動參數(shù)。

我們從模型中可以看出，由于人口和富裕程度的降低很難實現(xiàn)，因此技術(shù)進步便成為了影響環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵因素。另外，考慮到環(huán)境質(zhì)量還受到其他因素的影響，我們在STIRPAT模型的基礎(chǔ)上引入控制變量如下：（1）經(jīng)濟發(fā)展（人均GPC），由1995年為基期的人均實際GDP表示；（2）外商直接投資（FDI），由實際利用外商直接投資額占該省GDP比重表示；（3）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（SC），由各省第二產(chǎn)業(yè)占該省GDP總產(chǎn)值比重表示；（4）城鎮(zhèn)化率（CR），由城鎮(zhèn)人口占省人口比重表示。構(gòu)建計量模型如下：

式中，TFPit是自變量，表示技術(shù)進步；Pit是因變量，表示環(huán)境污染水平；GPCit、FDIit、SCit、CRit是控制變量；ε為隨機誤差項；i=1，…，29和t=1，…20分別是截面和時間指標(biāo)。

技術(shù)進步對環(huán)境污染水平的影響方向主要取決于β1的值，如果β1≥0，則技術(shù)進步對環(huán)境污染的影響方向為正，即技術(shù)進步會增加環(huán)境污染排放；若β1≤0，則技術(shù)進步對環(huán)境污染水平的影響方向為負(fù)，即技術(shù)進步會減少環(huán)境污染排放。

三、指數(shù)構(gòu)建

（一）技術(shù)進步指數(shù)的構(gòu)建

技術(shù)進步有廣義和狹義之分，狹義上的技術(shù)進步主要是指生產(chǎn)工藝、中間投入品以及制造技能等方面的革新和改進。廣義的技術(shù)進步則是涵蓋了各種形式的知識的積累和改進，包括科技進步、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新等。本文衡量的是廣義的技術(shù)進步，因此選取全要素生產(chǎn)率的變動作為度量技術(shù)進步的指標(biāo)，并采用由Fare[11]（1994）提出的基于非參數(shù)的DEA-Malqulist指數(shù)法來測算全要素生產(chǎn)率的變動。該方法將DEA方法與Malmquist指數(shù)相結(jié)合，可以包括不同時期，不同決策單元（DMU）的相對效率變化情況。其基本原理是利用包絡(luò)線來替代生產(chǎn)函數(shù)，通過數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法來確定經(jīng)濟學(xué)上的最優(yōu)點，將最優(yōu)點以折線形式連接起來，形成一條效率前沿包絡(luò)線，然后將決策單元（DMU）的投入和產(chǎn)出映射于空間中，凡是落在邊界點上的DMU，則認(rèn)為其投入產(chǎn)出組合最有效率，反之無效。Malmquist指數(shù)＞1時，全要素生產(chǎn)率增加。Malmquist指數(shù)＜1時，全要素生產(chǎn)率減少。Malmquist指數(shù)=1時，全要素生產(chǎn)率不變，本文以產(chǎn)出為導(dǎo)向的t期和t+1期指數(shù)分別如下：

式中，（xt，yt）和（xt+1，yt+1）分別指t期和t+1期的投入產(chǎn)出向量；分別表示以t期技術(shù)為基礎(chǔ)，時期t和時期t+1的距離函數(shù)。

Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)定義為t時期與t+1時期指數(shù)的幾何平均數(shù)。

為保持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計口徑一致，本文將重慶市并入四川省，并排除數(shù)據(jù)缺乏的西藏，因此以中國29個省、自治區(qū)、直轄市（下文統(tǒng)稱為?。?9個決策單元，選取1995-2014年各省的面板數(shù)據(jù)來測算其技術(shù)進步指數(shù)，用以衡量各省的技術(shù)進步。

在投入和產(chǎn)出指標(biāo)的確定上，本文選取資本存量和勞動力作為投入指標(biāo)；各省GDP產(chǎn)值為產(chǎn)出指標(biāo)。資本存量的估算采用單豪杰的永續(xù)盤存法[12]（2008），以1995年為基期，并將數(shù)據(jù)更新至2014年；勞動力指標(biāo)用各省的就業(yè)人數(shù)表示；產(chǎn)出指標(biāo)以經(jīng)過GDP平減指數(shù)（1995=100）平減的實際值表示。估算資本存量所需的主要數(shù)據(jù)是：固定資本形成總額、固定資產(chǎn)價格指數(shù)。數(shù)據(jù)來源于《新中國五十五年統(tǒng)計資料匯編》、《中國統(tǒng)計年鑒》。在確定了投入和產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)后，采用產(chǎn)出導(dǎo)向的DEA方法，運用DEAP2.1軟件，得出1995-2014年29個省的技術(shù)進步指數(shù)。限于篇幅，本文列出樣本期內(nèi)個別年份的技術(shù)進步指數(shù)和該省的平均技術(shù)進步指數(shù)，如表1所示。

表1顯示，全國1995-2014技術(shù)進步指數(shù)平均為0.942，全要素生產(chǎn)率的平均增長率為-5.8%，也就是說全要素生產(chǎn)率呈下降趨勢。從各省來看，全要素生產(chǎn)率指數(shù)都小于1，說明各省普遍存在著效率惡化的情況。

圖1給出了我國東部、中部、西部以及全國的TFP增長率，顯示全國的全要素生產(chǎn)率一直處于下降趨勢，并且東、中、西部的TFP增長率與全國的趨勢大體一致，TFP增長率在2009年達到最低值，2014年TFP增長率有所提升，但全要素生產(chǎn)率仍在減少。

表1 中國29個省的技術(shù)進步指數(shù)和平均值（1995-2014）

圖1 全國、東、中、西部TFP增長率

（二）環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的構(gòu)建

1.數(shù)據(jù)預(yù)處理

鑒于我國環(huán)境質(zhì)量統(tǒng)計以工業(yè)污染物統(tǒng)計為主，最終確定選取工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)廢

水排放量、工業(yè)固體廢物排放量、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)煙( 粉) 塵排放量作為環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標(biāo)。數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、各省市的統(tǒng)計年鑒、統(tǒng)計年報。采用標(biāo)準(zhǔn)化方法對各指標(biāo)數(shù)值進行無量綱處理，即每一變量值與其平均值之差除以該變量的標(biāo)準(zhǔn)差。設(shè){aij(tk)}表示樣本i的第j個指標(biāo)在tk時刻的數(shù)值（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；k=1，2，…，T），則

式中為標(biāo)準(zhǔn)化后的值，為j指標(biāo)在時期k的平均值，sj(tk)為j指標(biāo)在時期k的標(biāo)準(zhǔn)差。

2.計算實對稱矩陣Hk。

3.求解實對稱矩陣H的最大特征值與其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)特征向量λ′。

4.計算權(quán)重aj。對標(biāo)準(zhǔn)特征向量λ′進行歸一化處理以確定組合權(quán)向量aj。

5.計算綜合環(huán)境指數(shù)Pi(tk)。

式中：Pi(tk)為評價主體i在tk時期的綜合環(huán)境指數(shù)；Wj為各指標(biāo)權(quán)重，綜合環(huán)境指數(shù)Pi(tk)越大，表示污染越嚴(yán)重。

利用矩陣運算軟件MATLAB7.0運算得出各指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重值分別W1=0.2342；W2=0.1551；W3=0.0985；W4=0.2163；W5=0.2959，然后根據(jù)各權(quán)重值得出各省每年的綜合環(huán)境指數(shù)Pi(tk)Pi(tk)，為了便于比較觀察，對Pi(tk)進行平移處理，即Pi(tk)+2。限于篇幅，本文列出部分指數(shù)值，排名按環(huán)境質(zhì)量由好及壞排序，結(jié)果如表2所示：

根據(jù)結(jié)果表示，從省級層面看，平均環(huán)境質(zhì)量指數(shù)最小的，即環(huán)境污染最小的五個省份依次是海南、青海、北京、天津、寧夏；平均環(huán)境質(zhì)量指數(shù)最大的，即環(huán)境污染最大的五個省份依次是四川、河北、山東、江蘇、山西。從時間趨勢上看，北京、上海、廣東呈平穩(wěn)下降趨勢；四川、江西、湖南呈波動下降趨勢；河北、山西、內(nèi)蒙古呈波動上升趨勢；江西、福建、安徽呈平穩(wěn)上升趨勢。

從三大區(qū)域?qū)用婵矗鐖D2所示，東部和中部的平均環(huán)境質(zhì)量指數(shù)高于全國指數(shù)，西部低于全國指數(shù)。東部地區(qū)1995-1997年有明顯的上升，1997-2010年逐步下降，2010之后又呈快速上升趨勢。中部地區(qū)自1996年開始呈現(xiàn)上升趨勢，一直延續(xù)到2008年，2008年后呈下降趨勢。西部地區(qū)總體而言，呈現(xiàn)波動上升趨勢。數(shù)據(jù)顯示，東部地區(qū)污染加劇，而中西部和全國范圍都呈現(xiàn)下降趨勢。

表2 中國29個省的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)及均值排名（1995-2014）

圖2 全國、東、中、西部環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

四、實證分析

（一）變量描述性分析

分別對全國和區(qū)域?qū)Ω髯兞窟M行統(tǒng)計性描述，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，東部和中部的環(huán)境污染較西部嚴(yán)重，也大于全國平均水平，東部地區(qū)內(nèi)部省份環(huán)境污染指數(shù)差異大。全國與區(qū)域間的技術(shù)進步水平基本保持持平。人均GDP東部地區(qū)最高，經(jīng)濟發(fā)展水平最好，西部地區(qū)最低，經(jīng)濟發(fā)展水平最落后。東部外商直接投資高于中部和西部地區(qū)，平均值為13%，西部地區(qū)平均外商直接投資占GDP比重僅為4%。全國各省市第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重大，約為50%。城市化水平東部最高，西部最低?？傮w來說，東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平、外商直接投資水平最高，環(huán)境污染最嚴(yán)重。西部經(jīng)濟發(fā)展水平最弱，外商直接投資水平低，環(huán)境質(zhì)量最好。

表3 1995-2014年分東中西部變量描述性統(tǒng)計

（二）面板數(shù)據(jù)回歸分析

本文首先分別使用廣義最小二乘法、固定效應(yīng)模型、隨機效應(yīng)模型對全國面板數(shù)據(jù)模型進行估計，然后利用工具變量和分區(qū)域面板數(shù)據(jù)模型來進行穩(wěn)健性檢驗，結(jié)果如表4、表5所示。

表4 技術(shù)進步對全國環(huán)境質(zhì)量影響的估計結(jié)果?

表4分別采用廣義二乘法、固定效應(yīng)模型和隨機效應(yīng)模型得出的基本估計結(jié)果，從該結(jié)果可知全國環(huán)境污染的技術(shù)進步系數(shù)顯著為負(fù)，說明在1995-2014技術(shù)進步可以有效減少環(huán)境污染排放。并且，從全國層面看，經(jīng)濟的增長會加劇環(huán)境污染，因為經(jīng)濟發(fā)展必然會導(dǎo)致能源消耗量增加。高能耗和高排放的工業(yè)化也不可避免的會導(dǎo)致污染物排放的增加，而城市化水平的提升會使污染物排放更加合理，同時隨著政府更加重視治理環(huán)境污染，其便利性也大大增加，因此反而降低了環(huán)境污染。

表5 穩(wěn)健性檢驗

為了避免內(nèi)生問題對估計結(jié)果的影響，采用工具變量模型進行估計，選取技術(shù)進步的滯后一期作為工具變量。表5第二列是運用工具變量模型得出的估計結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)技術(shù)進步對環(huán)境污染的影響依然顯著為負(fù)。在根據(jù)全國面板數(shù)據(jù)的經(jīng)驗分析中得出技術(shù)進步對環(huán)境污染具有負(fù)向效應(yīng)，然而，中國表現(xiàn)為三大區(qū)域格局，區(qū)域之間的經(jīng)濟發(fā)展水平、自然資源稟賦、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等存在著較大差異。因此，需要進一步分區(qū)域進行實證研究，來檢驗技術(shù)進步對環(huán)境污染的負(fù)效應(yīng)在區(qū)域?qū)用媸欠癯闪?。?第三、四、五分別為對東部、中部、西部進行估計的結(jié)果，可以看出，分區(qū)域考察的技術(shù)進步對環(huán)境污染的影響依然顯著為負(fù)其中東部技術(shù)進步系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中部和西部，說明東部地區(qū)作為我國改革開放的先行地，率先承接國外工業(yè)轉(zhuǎn)移，經(jīng)濟發(fā)展迅速，在經(jīng)濟得到了充分的發(fā)展之后，政府會更加注重新技術(shù)的開發(fā)，并且相比于中部和西部，在清潔生產(chǎn)技術(shù)的運用上更為廣泛。中部和西部的技術(shù)進步系數(shù)比較小，與區(qū)域經(jīng)濟與科技的發(fā)展是相關(guān)的，但是仍能說明技術(shù)進步能夠改善環(huán)境質(zhì)量。

五、結(jié)論與政策建議

基于DEA的分析方法和縱橫拉開檔次法分別測算了1995-2014年我國29個省市區(qū)的技術(shù)進步狀況和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，然后分別運用固定效應(yīng)模型（FE）和隨機效應(yīng)模型，分全國、東部、西部和東部地區(qū)，對影響我國環(huán)境質(zhì)量的影響因素進行了實證分析，著重研究了技術(shù)進步對環(huán)境質(zhì)量的影響。本文得到如下結(jié)論:技術(shù)水平的提高對我國環(huán)境質(zhì)量的改善有著正向促進作用，經(jīng)濟水平的發(fā)展和工業(yè)化增加了環(huán)境污染，城市化水平的提高降低環(huán)境污染。

根據(jù)本文的研究結(jié)果，給出如下建議：

1.提高技術(shù)水平，注重發(fā)展節(jié)能減排和循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)，建立資源節(jié)約型，環(huán)境友好型技術(shù)體系和生產(chǎn)體系。其中，政府可以制定相關(guān)的經(jīng)濟政策，激勵企業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新，另外，加強知識產(chǎn)權(quán)保護，為其營造良好的創(chuàng)新環(huán)境。并且在激勵企業(yè)提高創(chuàng)新能力的同時，要注重引進并學(xué)習(xí)國外的先進技術(shù)，加快促進節(jié)能減排。

2.有選擇地利用外資。目前，F(xiàn)DI投入中國的行業(yè)結(jié)構(gòu)仍包含著高排放、重污染的行業(yè)，會對我國環(huán)境質(zhì)量造成極大的破壞。所以，應(yīng)當(dāng)制定更加嚴(yán)格的環(huán)境準(zhǔn)入制度，加強對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的審核，嚴(yán)格限制高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)的審批和轉(zhuǎn)移。其次，積極引導(dǎo)外商投資更多地流向一些薄弱的第三產(chǎn)業(yè)部門，促進服務(wù)業(yè)吸收外資和發(fā)展，創(chuàng)造使外資優(yōu)先選擇服務(wù)業(yè)的各種條件，逐漸擴大我國承接國際服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)移的規(guī)模、深度和方式。

3.積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改造提升傳統(tǒng)工業(yè)，積極發(fā)展低碳制造等新型工業(yè)，推動高技術(shù)制造業(yè)的發(fā)展，注重環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新對于產(chǎn)業(yè)生態(tài)管理的影響[13]。深入推進淘汰落后和化解過剩產(chǎn)能工作，遏制產(chǎn)能嚴(yán)重過剩行業(yè)盲目擴張，淘汰環(huán)保、能耗、質(zhì)量、安全不達標(biāo)的落后產(chǎn)能。2016年，深入推進互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合，新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式加速產(chǎn)生，為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級提供新的動力。

4.提升城市化質(zhì)量。在推進城鎮(zhèn)化的過程中，把握好政府相關(guān)部門的集中治理污染優(yōu)勢，釋放出治污部門的收益規(guī)模遞增效應(yīng)，提高治污效率，降低治污成本，使城市化實現(xiàn)從增加污染到改善環(huán)境作用的過渡。同時，加強城市環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，強化城市環(huán)保執(zhí)法與監(jiān)督，協(xié)調(diào)好生態(tài)建設(shè)與城市化水平的提高。

[1]包 群,彭水軍.經(jīng)濟增長與環(huán)境污染:基于面板數(shù)據(jù)的聯(lián)立方程估計[J].世界經(jīng)濟,2006(11):48-58.

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Impact of Technological Progress on Regional Environmental Quality in China—Based on the perspective of pollution emissions

JIANG Sanliang,LIU Han
(Anhui University School of economics,Hefei 230000,Anhui,China)

DEA methods and “vertical and horizontal scatter” were used to calculate technical progress index and environmental pollution index from 1995 to 2014 for china’s 29 province.It analyzes the trend of national and regional technological progress index and environmental quality index,constructs a theoretical model of technological progress and environmental quality on the basis of IPAT model,and tests the impact of technological progress on environmental quality at the whole country and regional level.The research finds that technical progress has a positive role in promoting the quality of the environment,the development of economic and industrialization trend increase the environmental pollution，and the improvement of urbanization level reduces the environmental pollution.

technical progress; environment quality; DEA; environment quality index

F062.2

A

1673-9272(2017)01-0005-07

10.14067/j.cnki.1673-9272.2017.01.002 http://qks.csuft.edu.cn

2016-11-28

安徽大學(xué)區(qū)域經(jīng)濟與城市發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心開放招標(biāo)項目（QYXT2016001)。

江三良，教授，博士研究生導(dǎo)師；E-mail：358116517@qq.com。

江三良，劉 涵.技術(shù)進步對中國區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的影響研究——基于污染排放的視角[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2017,11(1):5-11.

[本文編校：羅 列]