基于復合污染指數(shù)的省級環(huán)境技術指標的測算
在過去30年中，中國大規(guī)模的城市化和工業(yè)化建設，導致多種環(huán)境污染問題集中爆發(fā)，逐漸呈現(xiàn)出復合污染的特征，環(huán)境污染狀況日趨嚴峻。所謂復合污染是指多種污染物對同一介質的同時污染。在我國經濟率先發(fā)展的省份，復合污染問題的影響已日益顯著，但是目前對這方面的研究較少，尤其是將復合污染和能源、經濟一起考察的研究更少。近些年，資源與環(huán)境經濟問題逐漸成為學術界研究的一個重要課題？紤]環(huán)境約束，從環(huán)境技術效率角度考察我國各省能源和環(huán)境狀況，對制定相關政策具有重要的理論價值和積極的現(xiàn)實意義。國內相關研究多從環(huán)境和經濟的相互影響的角度，研究能源效率問題[1-3]。史丹等[4]提出了基于隨機前沿生產函數(shù)的地區(qū)能源效率差異分析框架，測算了1980-2005年中國能源效率地區(qū)產業(yè)中各因素的作用大小。在國內外的相關研究中，DEA方法被廣泛應用于效率的研究[5]。Hu and Wang[6]在利用DEA方法測度中國省際全要素能源效率時，指標選取上除了選擇勞動力、資本存量之外，還選取能源消費量和基于耕地面積的生物質能源消費量作為投入指標，這是目前文獻中使用全要素方法研究中國能源效率問題的探索之作。近年來國際上采用方向性距離函數(shù)測算環(huán)境技術效率的研究逐漸增加，而國內在這方面的應用研究還不多。涂正革[7]利用方向性距離函數(shù)測算了各地區(qū)工業(yè)行業(yè)的環(huán)境技術效率，以此衡量環(huán)境與工業(yè)增長的協(xié)調性。上述研究中對環(huán)境污染的考察，多以一種典型污染物為代表，沒有綜合考慮復合污染對環(huán)境的影響。本文在考慮環(huán)境復合污染因素情況下，采用2003-2009年中國各省數(shù)據(jù)和方向性距離函數(shù)(directional distance function)方法，考察我國各省的環(huán)境技術效率。與傳統(tǒng)方法相比，方向性距離函數(shù)在測算技術效率時采用的標準是：在給定投入的情況下，鼓勵“好的產出”向生產前沿方向增加，同時污染排放等“壞的產出”向污染最小化前沿方向減少。
1 復合污染指數(shù)的構建
1.1 指數(shù)構建方法
所謂復合污染是指多種污染物對同一介質(土壤、水、大氣、生物)的同時污染。實際中的環(huán)境污染多屬此類污染。復合污染問題的典型反映是污染物在城市之間相互輸送，造成各城市污染相互關聯(lián)及多種高濃度污染物在時空上的疊加，導致污染物在生成、輸送、轉化過程中產生耦合作用，對人體健康和生態(tài)系統(tǒng)造成協(xié)同性負面影響。
由于復合污染中污染物之間的相互作用及影響機理非常復雜，很難完善地構建出一個復合污染指數(shù)，來準確地反映各種污染物相互影響之后的污染程度。本文嘗試構建一個復合污染指數(shù)，旨在引入復合污染的思想，使研究中對環(huán)境污染的考察更全面、更準確。在復合污染指數(shù)的構建過程中，首先確定主要污染物的種類，然后運用客觀賦權法熵值法對各種污染物賦權，最后對不同介質中容易引發(fā)復合污染的主要污染物的權重系數(shù)進行調整，以體現(xiàn)復合污染對環(huán)境污染程度的加重。
1.1.1 主要污染物種類
我國大氣中主要的污染物有二氧化硫、煙塵和粉塵，選取上述主要污染物及工業(yè)廢氣排放量作為對大氣污染程度的衡量;在水體的污染中，化學需氧量(COD)是對水體中各種污染的綜合反映，選取化學需氧量和工業(yè)廢水排放量作為對水體污染的衡量;土壤污染中，各地污染物的種類存在差異，本文以工業(yè)固體廢棄物產生量作為對土壤污染程度的衡量。
復合污染綜合指數(shù)構建的方法是將上述七種主要污染物的污染程度按一定的權重加總。復合污染綜合指數(shù)的公式如下：
上述七種污染物的順序分別是廢水、廢物、廢氣、二氧化硫、煙塵、粉塵和化學需氧量(COD)。
1.1.3 權重系數(shù)調整
介質中容易引發(fā)復合污染的污染物的存在，會使污染的程度進一步加劇，因此在復合污染指數(shù)的構建中，需要對容易發(fā)生復合污染的污染物權重進行調整。由于復合污染發(fā)生的機理復雜，無法精確地計算出污染物權重調整的系數(shù)。為體現(xiàn)考慮復合污染的思想，本文將每種介質中容易發(fā)生復合污染的典型污染物的權重系數(shù)乘以1.5，其他污染物權重系數(shù)不變，F(xiàn)階段我國大氣中的煙塵容易引發(fā)復合污染，水體中化學需氧量(COD)是對單一污染及復合污染結果的一個綜合體現(xiàn)。土壤污染中，本文只考察工業(yè)固體廢棄物排放量這一指標。所以在權重系數(shù)調整過程中，將工業(yè)煙塵排放量、化學需氧量(COD)和工業(yè)固體廢棄物排放量三個指標的原有權重系數(shù)乘以1.5，以此來反映復合污染對環(huán)境污染總體狀況的影響。權重系數(shù)調整之后，復合污染指數(shù)的表達式如下：
1.2 各省復合污染指數(shù)計算結果
將各省的污染物數(shù)據(jù)進行極值標準化處理，然后乘以每種污染的權重計算得出各省復合污染指數(shù)。計算結果如表1所示。
建模的思想是，減少壞的產出是要付出成本的，換言之，減少壞的產出就要放棄一些好的產出。根據(jù)文獻[8]，生產可能性集和P(x)滿足如下條件：
(1)閉集和凸集;
(2)聯(lián)合弱可處置性：如果(y，b)∈P(x)且0≤θ≤1，那么(θy，θb)∈P(x);
(3)如果(y，b)∈P(x)且b=0，那么y=0;
環(huán)境生產函數(shù)的一個缺點是它只是要盡量使好的產出最大化，而沒有考慮到對壞的產出的減少。為了能使一個函數(shù)既能表征污染的減少，也能表征好的產出的擴大，我們引進方向性產出距離函數(shù)。方向性環(huán)境距離函數(shù)值測度了在給定方向、投入和環(huán)境技術結構下，“好”產品擴大和“壞”產品縮減的可能性大小。這與傳統(tǒng)的產出距離函數(shù)的含義不同。
模仿標準距離函數(shù)的技術效率的度量方法，方向性距離函數(shù)的效率度量也可以定義為一個在0與1之間的指數(shù)。環(huán)境技術效率為“好”產品的實際產出量與環(huán)境技術結構下的前沿產出量的比率。方向性環(huán)境技術效率(ETE)定義如下：
我們用它來評價各行業(yè)增長與環(huán)境協(xié)調性，環(huán)境技術效率越大，說明離環(huán)境生產前沿越近，相應的行業(yè)增長與環(huán)境就越協(xié)調。這與我國當前倡導經濟發(fā)展“又好又快”的理念一致。“快”是指經濟增長速度高，“好”指的是污染少。
3 各省環(huán)境技術效率的測算
3.1 變量與數(shù)據(jù)
在運用方向性距離函數(shù)進行效率評價時，投入和產出變量的選取是非常關鍵的。本文旨在研究考慮復合污染情況下的環(huán)境技術效率，所以對污染產出指標給予極大重視。本文在上一部分中構建的復合污染指數(shù)作為環(huán)境效率評價模型中的&ld
quo;壞的”產出指標，各地區(qū)的GDP綜合反映了該地區(qū)取得的經濟成果，因此將其作為“好的”產出指標。在投入指標的選取上，目前的學者多從資本、勞動力和能源投入三個方面選取。
本文的研究覆蓋我國除西藏自治區(qū)、臺灣省、香港和澳門特別行政區(qū)以外的所有地區(qū)，為保持數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑的一致，把重慶市的數(shù)據(jù)歸入四川省，總共29個省、直轄市、自治區(qū)(以下全部稱為省)。采用年度面板數(shù)據(jù)，樣本區(qū)間為2003-2009年。生產過程中需要要素投入，同時會有“好的產出”和“壞的產出”。需要投入的三種要素為資本存量、勞動力和能源。“好的產出”為GDP，“壞的產出”為環(huán)境復合污染程度，用復合污染指數(shù)來衡量。
3.2 各省環(huán)境效率實證結果
利用資源投入、產出和污染排放數(shù)據(jù)，采用非線性規(guī)劃技術，計算每年各地區(qū)的環(huán)境技術效率。利用各地區(qū)2003-2009年要素投入、產出和環(huán)境污染數(shù)據(jù)，應用lingo軟件對非線性規(guī)劃模型進行求解，計算得到方向性距離函數(shù)的值，進而得到方向性環(huán)境技術效率(ETE)的結果。表3所示為各省2003年-2009年間的環(huán)境技術效率得分。
從上述結果可以看出，我國各省環(huán)境技術效率值在0.48至1之間。定義[0.9，1]的區(qū)間為高效區(qū)，[0.7，0.9)的區(qū)間為中效區(qū)，0.7以下為低效區(qū)。2003年-2009年期間，平均水平位于高效區(qū)的有：廣東、上海、江蘇、山西、廣西、天津、內蒙古和遼寧;位于中效區(qū)的有：福建、湖南、河南、北京、黑龍江、湖北、山東、浙江、河北、吉林、甘肅和安徽。位于低效區(qū)的有：江西、四川、海南、陜西、新疆、云南、貴州、青海和寧夏。七年間始終處于高效區(qū)的有廣東、上海、江蘇、山西、廣西和天津六省市;效率有上升趨勢的省市有北京和寧夏;大部分省市的效率有下降的趨勢。在不同年份上，最佳環(huán)境技術效率的省份分布相對比較穩(wěn)定。
4 結論與政策建議
在環(huán)境問題，特別是復合污染的效應愈加顯著的當前狀況下，建立合理指標對復合污染程度進行量化測度，并在此基礎上分析各個省份的環(huán)境技術效率是制定相關政策、完成節(jié)能減排任務的重要依據(jù)。本文利用方向性距離函數(shù)，對我國29個省區(qū)市2003-2009年復合污染狀況、區(qū)域環(huán)境技術效率進行了實證研究，得出以下結果：
(1)從橫向上來看，各省市間環(huán)境技術效率值有較大差異。經濟發(fā)達地區(qū)如上海、江蘇、廣州等地的環(huán)境技術效率較高，云南、貴州、青海和寧夏等經濟欠發(fā)達省份的環(huán)境技術效率較低。總體上來說，我國的環(huán)境技術效率表現(xiàn)出區(qū)域不平衡的特征，東部省份最高，中部次之，西部最為落后。省份間的環(huán)境技術效率差異說明，很多省份的節(jié)能潛力巨大。
(2)從時間上來看，絕大多數(shù)省份的環(huán)境技術效率值成下降趨勢，但是下降的幅度不是很大。環(huán)境技術效率的惡化很大程度上可能源于我國“十一五”中后期經濟發(fā)展模式的逆轉，鋼鐵、水泥、電解鋁、煤炭等行業(yè)發(fā)展過快，重新轉向低質量、低效益、低就業(yè)、高能耗和污染高排放的增長模式，2005年重工業(yè)占工業(yè)總產值的比重高達69%，顯現(xiàn)出過度工業(yè)化的特征。
(3)從直觀上可以看出，環(huán)境技術效率的變動與環(huán)境污染程度之間存在反向關系，環(huán)境技術效率的水平對環(huán)境污染程度大小的影響較大。減少環(huán)境污染的程度，就要提高環(huán)境技術效率。
(4)與其他相似研究相比：很多學者對我國省際間的能源效率進行了研究，代表性的有胡鞍鋼等[10]，袁曉玲等[11]。他們的研究表明，全要素能源效率經穩(wěn)步提高后，自2002以來出現(xiàn)了下降趨勢。這種總體趨勢和本文得出的結論是一致的。但是在個別省份的效率值及排名上出現(xiàn)了差異，主要原因有兩點：一是現(xiàn)有的大部分研究在考察效率時，沒有考慮盡量減少“壞的產出”即污染物的排放，而本文采用的方向性距離函數(shù)，強調了好的產出的增加和壞的產出的減少;二是本文對環(huán)境污染的考察考慮了復合污染的效應，而其他研究多是以二氧化硫等一種污染物的排放量表示環(huán)境污染的程度。從以上兩個方面可以看出，本文的研究更全面，對效率考察的理念更能體現(xiàn)“又好又快”的思想。
基于以上結論和分析，本文認為可以從多方面來提升我國的環(huán)境技術效率，并實現(xiàn)區(qū)域間的協(xié)調發(fā)展。環(huán)境技術效率的提高，既要提高好的產出，又要盡量減少壞的產出。這意味著我國政策在制定時，要兼顧經濟增長和節(jié)能減排的雙重目標。應該從長期制定相關法律法規(guī)，積極引導產業(yè)結構的調整，加大技術創(chuàng)新和人力資本的投入。大力推廣先進的生產技術和節(jié)能技術，積極提高能源投入的利用效率，建立健全能源高效利用和節(jié)約優(yōu)先的激勵機制，并在預測未來能源需求和評價當前效率的基礎上進行科學規(guī)劃。影響環(huán)境技術效率的因素很多，可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)，環(huán)境污染的減少，除了依靠提高能源效率，還需要加快能源消費結構的轉型、發(fā)揮能源消費政策的引導作用、提高環(huán)保意識等。
本文不足之處在于：復合污染指數(shù)在構建過程中只是體現(xiàn)了考慮復合污染的思想，權重系數(shù)的準確性還有待進一步精確;此外也沒有考慮人力資本的異質性和技術進步的因素，這些不足有望在進一步的研究中得到解決。
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