有关环境污染与治理的空间效应研究

有关环境污染与治理的空间效应研究随着经济的增长，污水、雾霾等污染物急剧增加。这些污染物对环境以及人们的生活造成了很大影响。生态环境问题己成为制约国民经济发展的瓶颈，严重地影响着经济与社会的可持续发展。降低环境污染，提高经济发展质量，实现经济可持续发展，己经成为科学发展的当务之急。环境治理是解决环境污染问题的基础。从我国开始环境保护工作，污染防治和治理一直是工作的重点，这是我国工业化道路过程中保持经济和环境协调发展的必然选择。目前全国环境治理投资总额呈现逐年增加的态势但仍显不足，在此背景下有两个现象引人深思:其一，国家重视环境保护，但绝大部分省份的环境质量没有得到改善;其二，部分地区污染治理投资水平并没有随着经济实力的增强而相应提高。近年来一些学者对环境安全事件、环境治理等问题进行了深入的研究。现有文献主要关注了环境污染、环境治理、经济增长等变量之间的关系。董竹和张云基于1998~2008年的数据使用协整和脉冲响应分析等对环境治理投资对环境质量的冲击路径进行了模拟，研究表明环境治理投资短期内改善了未来的环境质量，而环境质量的变化会对环境治理投资带来十年的较大幅度冲击。环境污染治理投资总量不足，投资结构不合适是影响改善环境质量的主要原因之一。随着空间计量方法的发展，有学者在研究中发现很多自然生态现象在不同的空间尺度上显示出了空间相关性，而这种相关性又产生了搭便车问题。跨越区域边界的废气、污水和粉尘等污染物排放导致了周边地区的臭氧消耗、酸雨和雾霾。越来越多的证据表明各地区污染物排放具有较高的空间依赖性。随着污染排放的空间依赖得到验证，环境质量或绩效的空间依赖特征也引起了学术界的关注。Galdean。等使用空间面板方法研究了西班牙园艺生产部门环境投资与空间溢出效应。Costantini等用带环境账户的国民收入和生产核算矩阵研究了意大利环境绩效的空间溢出效应。Hosseini和Kaneko研究了环境质量通过制度相似性在国家之间的溢出效应。以上结论均认为环境污染或治理存在的溢出效应(外部性)是导致区域治污投入不足的重要原因。公共经济或环境经济理论对于诸如一个地区环境污染和治理的溢出效应如何影响周边地区环境治理行为以及溢出效应在多大程度上影响区域的治污投入”等问题都无法给出答案。显然回答这些问题对于各地区的雾霾、污水等的治理具有重要的现实意义。区域不是独立存在的，不同空间单元之间存在的相互作用即包括传导也包括反馈，从而各单元邻接起来形成了一个复杂网络。这就引发了一个有趣的问题，即空间单元的相互作用如何导致集体特性和聚集模式。标准的计量经济模型难以处理和回答涉及空间相关的问题。将空间因素纳入区域性环境治理溢出效应的分析中，实证结果对实现区域生态环境的良性循环态势具有重要的理论意义。1材料与研究方法1.1数据来源样本截面选择了除西藏自治区和港澳台之外的30个省份(自治区和直辖市，以下简称省区)，时间跨度为2004~2012年。各地区污水排放量、SO2的排放量、污水治理费用和废气治理费用以及物价指数均来源于国家统计局网站。权重矩阵为Q型空间邻接矩阵。1.2研究方法外部性又称为溢出效应、外部影响或外差效应，指一个人或一群人的行动和决策使另一个人或一群人受损或受益的情况。奥尔森从“集体行动”的视角得出了外部性问题具有不可分割性的结论。博弈论和信息经济学从“囚徒困境”问题入手，研究了外部性问题，指出个人理想和集体理性是不一致的。环境作为公共品具有外部性，一个地区的污染(环境消费)和治理(环境供给)行为均会对其他地区产生影响。为检验我国区域性环境治理过程中是否存在由溢出效应引起的“囚徒困境”并测度溢出效应影响的大小，文中建立了一个环境治理的空间面板模型。2结果与分析在估计模型参数前，采用2003年为基期的物价指数对治理费用变量进行了平减，并对所有变量取对数，使得参数的经济意义更明显。在Matlab平台上估计了以上模型。一个地区的周边省份治理费用每增加1%，该地区投入的污水治理费用增加0.22%，而周边省份废气治理费用每增加1%，该地区废气治理费用增加0.17%。邻省污染治理变量前的参数为正说明环境治理投资存在正的溢出效应:一个地区在邻省增加污染治理的费用时也会增加治污投入。邻省环境治理弹性小于1%，说明环境治理过程中，各相邻省份之间不存在治污锦标赛式的追赶行为，而是表现出了正外部性溢出时的搭便车行为。负的溢出效应和搭便车行为是导致区域性环境治理投资不足的原因。环境污染的空间乘数矩阵表征了一个地区环境污染行为对其周边地区的影响，以及周边地区环境污染行为对该地区的反馈。该矩阵刻画了环境污染的空间“网状”关联模式，据此绘制了环境污染的空间关联模式平面图。该图表明环境污染的外溢具有明显的区域和流域特征。按照环境污染的空间关联可以将各省区划分为华北和东北地区、华东和中部地区、华南地区、西南地区、西北地区。空间外溢和反馈效应使得一个省区的环境污染扩散到距离更远的省区，但污染的外溢对区域或流域外的省区影响较小。3讨论环境治理投资是解决环境污染问题的基础。现有文献多在EKC框架下讨论了污染与经济增长的关系而对环境治理的空间依赖和污染溢出效应等问题研究较少。长期以来各地区环境治理的力度并不一致，且差异明显，部分地区出现了环境治理投资不足的局面。本研究利用基于面板数据的空间杜宾模型分析了区域性环境污染与治理的关系，重点研究了环境污染与治理的空间效应，从空间视角分析了省域环境污染与治理行为的依赖关系及空间聚类现象。若忽略变量之间的空间联系，回归残差之间将表现出空间聚集的关系，这会违背回归分析中认为个体观值的误差项应当相互独立的假设。忽略空间依赖关系及空间聚类现象会极大地影响我们在研究中建立有意义的推论。空间计量分析有助于揭示外部性之间是如何联系起来的。加入空间滞后的因变量之后会造成模型的内生性问题，使用OLS很难得到一致渐进的有效估计量，而使用基于ML的迭代方法则可以做到这一点。关于各种估计方法估计值优劣性质的比较参见Frames。和Hayes(2007)。在估计出合理参数的基础上，可以进一步探讨各省域环境污染与治理之间的均衡效应，这需要讨论空间乘数的性质。空间乘数表明一个省域i的污染物排放的变化如何扩散到其他省域，并反过来通过其他省域J污染治理的空间滞后影响到省域i的污染治理，这带来的污染治理上的变化又会影响到其他省域，并通过系统中的反馈直到产生某种均衡。这和著名的Leontief投入产出分析类似。最终我们发现一个省域的环境污染行为与周边或者说流域内其他省域的污染行为互为相关性，但污染的外溢对流域外或距离较远的省区影响较小，这与地理学第一定律相吻合。文中在运用空间计量方法时，采用了Q型地理邻接矩阵，而空间计量中的空间并不局限于地理空间，空间依赖可以从地理距离扩展到度量学的距离。采用诸如经济关联、产业相似度等构建广义的空间邻接矩阵也可作为替代地理邻接的备选方案。另外，现有文献对高阶邻接情况的探讨还较少。不同的邻接矩阵可能蕴含着不同的空间信息，如何构造及选取邻接矩阵尚处于探索阶段。4结论模型估计结果显示当一个省区增加排污量或者减少环境治理的投入时，周边省区并不愿为其在生态环境上的消费埋单，也会减少在环境治理上的投入，从而造成了环境治理费用投入不足的问题。当一个省区减少排污量或者增加环境治理的投入时，周边省区在环境治理上的努力才会取得成效，进而这些省区也会增加在环境治理上的投入。综上所述，各省区单兵作战的治污模式是无效的，只有各省区合作治污才能有效解决污染治理中投入不足的问题。环境污染的外溢具有明显的区域和流域特征，但即便是区域或流域内合作治理污染，各省区也不会完全做到“谁污染谁治理”，即在治污费用投入上存在搭邻省治污便车的行为。环境治理是一个系统工程，因此，一方面需要从区域或流域的层面进行制度设计，探讨建立区域或流域内治污基金，统一协调区域或流域内省区之间合作治理环境污染。另一方面需要设计合理的制度或通过技术手段避免合作治污过程中存在的”搭便车”行为。利用空间面板模型、复杂网络理论研究排污主体之间的相互作用，进一步准确界定各排污主体在治污费用上的分摊额度可以从技术上减少”搭便车”行为，为区域性环境治理和生态补偿提供依据。