羅宏清 蔡雪月

摘 要：本文通過以2004—2014年的人均GDP水平和三種主要污染物排放總量作為數(shù)據(jù)樣本，分別代表經(jīng)濟增長和環(huán)境污染，建立向量自回歸模型（VAR模型），通過協(xié)整檢驗、格蘭杰因果檢驗、進一步的誤差修正模型（VECM模型）以及脈沖響應函數(shù)對兩者之間的動態(tài)關系進行檢驗分析。結(jié)果表明，人均GDP與工業(yè)三廢排放量之間存在著長期均衡的協(xié)整關系和雙向影響機制。因此，針對分析結(jié)果，對臨沂市經(jīng)濟發(fā)展提出優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，引進新技術(shù)，加大環(huán)保設施以及可持續(xù)生產(chǎn)等政策建議。

關鍵詞：VAR模型 經(jīng)濟增長 環(huán)境污染 VECM模型

一、引言

近年來，工業(yè)化進程帶來了經(jīng)濟的高速發(fā)展。臨沂市，位于山東省的東南部，地處長三角經(jīng)濟圈和環(huán)渤海經(jīng)濟圈結(jié)合點，2014年全市實現(xiàn)生產(chǎn)總值3569.8億元，第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展暫居總生產(chǎn)的約百分之五十，其中工業(yè)生產(chǎn)較快增長，14年全市規(guī)模以上工業(yè)增加值增長14.5%。然而，隨著經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展以及生態(tài)文明建設的提出，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾越來越突出。因此，探討采取何種經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境長期可持續(xù)發(fā)展，這對目前的臨沂市經(jīng)濟發(fā)展具有重要的理論意義和應用價值。多年以來，經(jīng)濟的增長與生態(tài)環(huán)境污染之間的聯(lián)系已經(jīng)引起了越來越多的學者的關注和重視，從國外的研究文獻來看，1991年美國經(jīng)濟學家Grossman和Krueger針對北美自由貿(mào)易區(qū)談判中提出了著名的經(jīng)濟增長通過三種主要渠道（技術(shù)效應、規(guī)模效應和結(jié)構(gòu)效應）來影響環(huán)境質(zhì)量，首次系統(tǒng)性的研究了人均GDP和環(huán)境質(zhì)量狀況兩者之間的關系，并且于1995年開創(chuàng)性的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染與人均收入之間存在一種“倒U型”曲線關系（環(huán)境庫茲涅茨曲線，EKC），該項研究說明了隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境的污染程度呈現(xiàn)出先惡化然后好轉(zhuǎn)的類似于倒U型的變化趨勢，即環(huán)境污染會在經(jīng)濟處于低收入水平上，隨著人均GDP的增加而上升，高收入水平上會隨著人均GDP的增長而下降。隨后的近十年里，出現(xiàn)了大量關于經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間關系的研究和文獻，且大都是利用各個國家的截面數(shù)據(jù)、面板數(shù)據(jù)來對EKC曲線進行實證研究。然而，正如Dinda（2004）所說的那樣，EKC模型主要研究了經(jīng)濟增長對環(huán)境質(zhì)量的作用和影響，卻忽視了環(huán)境污染對經(jīng)濟增長的作用和影響，也正是由于忽略了環(huán)境變化對經(jīng)濟增長的反向作用，進而導致了變量的內(nèi)生性偏差。而在事實上，經(jīng)濟增長與環(huán)境質(zhì)量二者之間存在著雙向作用關系：一方面，經(jīng)濟增長可以通過三種主要渠道來影響環(huán)境質(zhì)量；另一方面，環(huán)境的變化、污染物的排放也會同時影響產(chǎn)出和消費偏好，進而反作用于經(jīng)濟增長。而1980年西姆斯Sims提出的VAR模型能夠為分析系統(tǒng)中的各個變量之間的相互動態(tài)影響提供很好的分析方法和工具。此后，國內(nèi)眾多學者運用VAR模型檢驗不同省份或地區(qū)的經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間的關系，彭水軍和包群（2006）選用1985—2003年我國6類環(huán)境污染指標，采用VAR模型分析，發(fā)現(xiàn)我國經(jīng)濟增長與環(huán)境污染具有時序維度的雙向動態(tài)作用特征；彭文斌等（2011）運用VAR模型的廣義脈沖響應函數(shù)和方差分解法，分別以三類環(huán)境污染指標與人均GDP作為環(huán)境污染和經(jīng)濟增長的代理變量，對1985—2008年我國經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間的關系進行再次檢驗；李治國和周德田（2013）選取山東省人均GDP和衡量環(huán)境污染水平的數(shù)據(jù)建立VAR模型做實證分析。經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間的關系的研究，可以有效的為某一經(jīng)濟主體走可持續(xù)發(fā)展的道路以及調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供有力的依據(jù)。但是，目前關于這一主題的研究重點集中于普通省份及地區(qū)，缺乏具有代表性的工業(yè)城市的定量分析，臨沂市作為山東省重要的工業(yè)城市，本文主要研究該市經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間的雙向效應。

二、研究方法

1.向量自回歸模型。VAR模型的初衷是不考慮經(jīng)濟理論本身，并把系統(tǒng)中的每一個內(nèi)生變量作為系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)生變量的滯后值來構(gòu)造模型。因此，該模型對于相互聯(lián)系的時間序列變量來說是非常有效的模型。由于VAR模型存在協(xié)整關系，故本文進一步構(gòu)建了向量誤差修正模型（VECM模型）。

VAR的表達式如下：

其中，yt為內(nèi)生變量列向量；xt為外生變量向量；At...，Ap和B均為待估計的系數(shù)矩陣。

2.變量及數(shù)據(jù)選擇?？紤]與經(jīng)濟總量GDP相比，人均GDP能夠更準確的衡量經(jīng)濟發(fā)展的實際水平，所以本文選取人均GDP（單位：元/人）指標來衡量經(jīng)濟增長。由統(tǒng)計年鑒中關于環(huán)境質(zhì)量的指標主要有：工業(yè)“三廢”，而工業(yè)“三廢”確實是導致環(huán)境質(zhì)量惡化的主要原因，因此本文選取2004—2014年間的工業(yè)廢水排放量（萬噸）、工業(yè)二氧化硫排放量（萬噸）、工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量（萬噸）。先對各數(shù)據(jù)取對數(shù)，為了避免數(shù)據(jù)的劇烈波動，消除可能存在的異方差，從而保證時間序列的平穩(wěn)性。文中所有數(shù)據(jù)均來自2005——2015的歷年《臨沂市統(tǒng)計年鑒》，變量的定義方式如表一所示。

三、實證分析

首先，本文為了直觀觀察人均GDP以及三類污染指標的變化趨勢，使用stata11.0對原始數(shù)據(jù)做線性趨勢圖（由于篇幅有限，此圖省略），觀察發(fā)現(xiàn)，2004年臨沂市人均GDP為10468元，2014年增加到35032元，漲幅超過230%。在臨沂市經(jīng)濟飛速發(fā)展的同時，該市環(huán)境污染越來越嚴重。2004年工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為333.17萬噸，2014年增加到1244.99萬噸，漲幅高達270%。此外，該市工業(yè)廢水排放量和二氧化硫排放量也逐年攀升。根據(jù)以上分析可知，臨沂市人均GDP與環(huán)境污染存在一定的關聯(lián)性。

1.單位根檢驗。在建立VAR模型以及協(xié)整分析前，先對相關變量運用ADF方法作單位根檢驗，并且由Granger因果關系定義可得，所檢驗的時間序列必須必須保證平穩(wěn)，以防止“偽回歸”。

顯然，在各顯著水平下，取對數(shù)后的時間序列除了人均GDP變量不存在單位根，其他三個變量均為非平穩(wěn)的，于是對該組序列取差分，差分后在5%顯著性水平下了，所有時間序列都滿足一階單整。

2.建立VAR模型并進行模型檢驗首先確定滯后階數(shù)，如下表3：

息準則初步確定滯后階數(shù)為1或3，需要進一步確定滯后階數(shù)。于是，分別建立在不同階數(shù)情形下的VAR模型，再對VAR模型進行估計。要判斷此時模型是否可靠，需作平穩(wěn)性檢驗，根據(jù)VAR模型生成的AR逆根圖，如果特征方程全部根的倒數(shù)值均在單位圓以內(nèi)，則說明該模型是穩(wěn)定的。由于滯后階數(shù)為3時存在一個點在單位圓之外，而滯后階數(shù)為1時的所有根的倒數(shù)都在單位圓內(nèi)，故確定滯后階數(shù)為1，其檢驗結(jié)果如圖1所示。隨后本文檢驗了滯后階數(shù)是否聯(lián)合顯著，滯后1階時模型聯(lián)合顯著性檢驗結(jié)果顯示，雖然單一方程中只有人均GDP方程的系數(shù)顯著，但所有方程的整體及其所有階系數(shù)均高度顯著。

3.協(xié)整檢驗及VECM模型估計。Johnansen法是常用于判定變量之間是否具有長期穩(wěn)定關系的協(xié)整檢驗方法，其基本思想是基于VAR模型，將一個求極大似然函數(shù)得問題轉(zhuǎn)化為一個求特征根和對應的特征向量問題。

3.1Johans檢驗得到序列之間存在兩個協(xié)整關系，為了穩(wěn)健性，再通過LR似然比檢驗法和Wald法，進一步檢驗哪些變量沒有被包含在此協(xié)整關系中。LR檢驗法和Wald檢驗法的原假設均為H0：被檢驗變量無法進入?yún)f(xié)整關系；若統(tǒng)計量的p值小于0.05，則拒絕原假設，變量可以進入?yún)f(xié)整關系，否則，接受原假設，不能進入?yún)f(xié)整關系。經(jīng)檢驗，無論是stata系統(tǒng)直接檢驗或是Johans命令下，均表明VAR模型的變量在5%顯著性水平下存在兩個協(xié)整關系，并且所有變量均在協(xié)整關系之內(nèi)，具體結(jié)果如表4所示。

3.2建立誤差修正模型。以上分析說明三類環(huán)境污染指標與人均GDP之間存在著長期穩(wěn)定的關系，可以建立VECM（向量誤差修正模型）并能得協(xié)整方程為：

LG=﹣1.913336dLx2-0.0979193dLx3-10.00244

且協(xié)整個數(shù)的設定是正確的。檢驗結(jié)果如圖2所示。由圖2，可見有一個點恰好落在單位圓上，可以看作通過單位根檢驗。協(xié)整方程（VECM方程）的穩(wěn)定性檢驗——基于協(xié)整關系的擬合值。圖3為兩個協(xié)整方程殘差的線性圖，其中殘差的p值小于0.05。因此，協(xié)整方程的殘差是平穩(wěn)的。

4.格蘭杰（Granger）因果檢驗。協(xié)整分析雖然驗證了各變量之間是否存在長期穩(wěn)定的協(xié)整關系，但是變量協(xié)整并不意味著變量間存在必然的因果關系，是否構(gòu)成因果關系則需要進一步驗證。格蘭杰因果檢驗是一種檢驗序列X是否為序列Y的原因的方法。Granger因果檢驗不僅能對變量之間的長期關系進行檢驗，而且能對變量之間的短期關系進行檢驗。只有在變量是平穩(wěn)或者存在協(xié)整關系的非平穩(wěn)變量之間才能進行格蘭杰因果檢驗。結(jié)果顯示，滯后1期時對于各個環(huán)境污染因素方程來說，由于p值均大于0.05，所以接受原假設，即由工業(yè)廢水排放、工業(yè)二氧化硫排放以及工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量三種指標所表示的環(huán)境污染，并不是造成經(jīng)濟增長的原因；而LG方程中，工業(yè)二氧化硫這一指標與人均GDP不存在單獨的因果關系，但其他污染因子與經(jīng)濟增長之間存在單向因果關系；LG與x1、x2、x3作為一個整體時存在格蘭杰因果，即人均GDP是三種環(huán)境污染指標的原因。

5.脈沖響應分析。脈沖響應函數(shù)描述了內(nèi)生變量對隨機擾動項的標準差變化大小的反應，基于上述分析，本文通過脈沖響應函數(shù)，實現(xiàn)對人均GDP和三種環(huán)境污染指標之間的動態(tài)分析。當人均GDP受到?jīng)_擊時，分別帶給這三種污染因素的脈沖響應結(jié)果如下圖4所示：

當人均GDP受到?jīng)_擊時，工業(yè)廢水排放會在第一期達到最大的正向效應，而后正向效應逐漸減少，直至達到正向效應最小，最后，在此水平上保持平穩(wěn)；工業(yè)二氧化硫排放會在第一期產(chǎn)生最大的正向效應，但其產(chǎn)生量都不及工業(yè)廢水及固體廢物的產(chǎn)生，然后正向效應逐漸減小，大約從滯后第五期起，工業(yè)二氧化硫脈沖響應在正向效應的最小水平下一直保持下去；對于工業(yè)固體廢物將在第一期達到正向效應最大，隨著滯后期的增加，正向效應逐漸減小，最終保持在最小的正向效應水平上。所以，初期，隨著經(jīng)濟的增長，會帶來工業(yè)廢水和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的增加，即會給環(huán)境質(zhì)量帶來負向效應，但當經(jīng)濟發(fā)展到一定程度時，將能控制經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境質(zhì)量的影響。當三種污染指標分別受到一個外來沖擊后，人均GDP的脈沖響應結(jié)果如圖5所示：工業(yè)廢水受到?jīng)_擊時，對人均GDP只會有短暫的正向沖擊，之后的人均GDP脈沖反應幾乎在0值趨于平穩(wěn)；工業(yè)二氧化硫受到?jīng)_擊時，人均GDP先有一個正向效應，隨即達到正向最小效應，然后正向效應逐漸增加，最終保持在正向最大效應，結(jié)合實際情況，這可能與現(xiàn)實中近些年的霧霾有關系，空氣污染成為現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展帶來的突出問題，眼下急需資金治理和改善空氣質(zhì)量；LG關于x3的脈沖響應較平穩(wěn)，趨于0。

圖5 經(jīng)濟增長對各污染指標的脈沖響應分析

四、結(jié)論及政策建議

第一、通過格蘭杰因果檢驗和脈沖響應分析可知，經(jīng)濟增長與環(huán)境污染有著密切聯(lián)系。經(jīng)濟增長長期持續(xù)影響環(huán)境，即經(jīng)濟發(fā)展的同時，將會對環(huán)境質(zhì)量帶來長期的負效應，導致環(huán)境惡化，但當經(jīng)濟發(fā)展到一定水平時，其對環(huán)境污染的影響逐漸減小且趨于穩(wěn)定。這可能與兩方面原因相關，一是隨著經(jīng)濟實力的增強，政府及企業(yè)等會增加治理污染的資金與精力投入；二是人們漸漸意識到保護環(huán)境與資源的重要性，提倡低碳環(huán)保節(jié)約可持續(xù)的生活理念。第二、長遠來看，環(huán)境污染對經(jīng)濟增長的影響很小。第三、從數(shù)據(jù)及模型分析，亦證明臨沂市經(jīng)濟的增長主要通過第二產(chǎn)業(yè)帶動，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需進一步完善。基于臨沂市的經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間的動態(tài)關系，本文提出如下建議：應優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)的同時，保證傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與新興產(chǎn)業(yè)并駕齊驅(qū)，促進經(jīng)濟增長方式向低能耗、低污染的環(huán)境友好型和資源節(jié)約型轉(zhuǎn)變。注重污水廢氣等污染排放的治理及過濾，發(fā)展低碳的循環(huán)經(jīng)濟，引進新技術(shù)，加大對廢水、廢氣、廢棄物的回收再利用?，F(xiàn)如今尤其是北方的大部分城市，正在遭受著霧霾的威脅，空氣質(zhì)量較差，所以企業(yè)更應該控制煙塵廢氣等污染源的排放。

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作者簡介：羅宏清（1991—），女，廣西貴港人，廣西大學商學院14級金融學碩士研究生，研究方向：房地產(chǎn)金融；蔡雪月（1994—），女，河南新鄉(xiāng)人，廣西大學商學院15級數(shù)量經(jīng)濟學碩士研究生，研究方向：數(shù)量經(jīng)濟學理論與應用。