韓煒宏，張 冰，楊新吉勒?qǐng)D，林 芳

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

1 引言

我國(guó)作為全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一，缺水問(wèn)題普遍存在。因此，尋求水資源需求與供給之間的平衡，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的發(fā)展以及對(duì)水污染的管控問(wèn)題已迫在眉睫。

環(huán)境承載力是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度和規(guī)模的制約條件，是制定和優(yōu)化環(huán)境政策的先決條件，也是測(cè)度環(huán)境政策效果的核心指標(biāo)。水環(huán)境承載力由環(huán)境承載力衍生而來(lái)，狹義的水環(huán)境承載力指水體可以接受污染物的最大閾值，即水環(huán)境容量[1]。受多種因素的影響，水環(huán)境承載力具有動(dòng)態(tài)變化的特征，一方面由于降水等造成的水體總量的不確定性；另一方面則是產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致水體污染物種類和含量不確定性變化與水環(huán)境容量不確定性變化[2]。同時(shí)，環(huán)保稅的制定準(zhǔn)則中提到，各地政府在制定水污染物稅時(shí)應(yīng)充分考慮到當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境承載力。在承載力允許范圍內(nèi)發(fā)揮環(huán)保稅對(duì)水環(huán)境保護(hù)的最大化作用，提高水污染稅會(huì)通過(guò)生產(chǎn)者行為對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生負(fù)面影響，稅額設(shè)置偏低可能使水污染物的排放量得不到有效控制，造成水環(huán)境污染問(wèn)題的不可逆轉(zhuǎn)。目前，我國(guó)水污染稅率的設(shè)定大都結(jié)合行業(yè)、地區(qū)的實(shí)際排放情況[3-5]，但并未考慮環(huán)境承載力的不確定性帶來(lái)的影響。以至于我國(guó)環(huán)保稅稅額的設(shè)置普遍偏低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其治理成本，使得水污染問(wèn)題依舊嚴(yán)重；與此同時(shí)，個(gè)別地區(qū)的當(dāng)前稅率水平又高于最優(yōu)稅率水平[6]。因此，應(yīng)該將存在不確定性的水環(huán)境承載力與水污染稅率動(dòng)態(tài)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)污染稅的合理征收。

內(nèi)蒙古處于干旱地帶，水資源短缺，且以煤化工為主的第二產(chǎn)業(yè)比重較大，水污染問(wèn)題相較嚴(yán)重且有加劇的趨勢(shì)。因此，以內(nèi)蒙古為例，基于水環(huán)境容量定量分析水環(huán)境承載力，將具有隨機(jī)性的水環(huán)境承載力與水污染稅率的調(diào)整建立動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)關(guān)系，為內(nèi)蒙地區(qū)的水污染稅率優(yōu)化提供相關(guān)建議。

2 環(huán)境CGE模型的構(gòu)建與隨機(jī)化設(shè)置

2.1 模型的構(gòu)建

由于地區(qū)投入產(chǎn)出表每五年更新一次，最新的投入產(chǎn)出表為2017年，但是內(nèi)蒙古地區(qū)2017年屬于枯水年，水資源總量明顯低于其他年份，不具有代表性，因此選取2012年為基準(zhǔn)年，以《2012年的內(nèi)蒙古投入產(chǎn)出表》為編制依據(jù)，結(jié)合地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，編制出包含農(nóng)業(yè)、冶金業(yè)、化工業(yè)、制造業(yè)、輕工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、服務(wù)業(yè)、能源工業(yè)、水的生產(chǎn)與供應(yīng)共10個(gè)部門的微觀SAM表。

在標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)CGE模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展并構(gòu)建地區(qū)環(huán)境CGE模型。擴(kuò)展模型共包含生產(chǎn)、貿(mào)易、收入支出、投資、福利、均衡、宏觀閉合模塊以及優(yōu)化模塊。優(yōu)化模塊包含水環(huán)境承載力模塊和水污染稅模塊，由于篇幅限制，僅對(duì)優(yōu)化模塊進(jìn)行介紹。

2.1.1 水環(huán)境承載力模塊

水環(huán)境承載力可理解為水系統(tǒng)對(duì)經(jīng)濟(jì)的支持能力和經(jīng)濟(jì)對(duì)水環(huán)境的索取強(qiáng)度，將其作為約束條件引入模型，從水環(huán)境容量方面對(duì)水環(huán)境承載力進(jìn)行定量化，建立其與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的聯(lián)系。根據(jù)2012年《內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境狀況公報(bào)》中各污染物的達(dá)標(biāo)率，選取對(duì)水體危害最大的兩種：化學(xué)需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）作為研究水環(huán)境承載力的目標(biāo)污染物。水環(huán)境容量是在現(xiàn)有環(huán)境目標(biāo)規(guī)劃下所允許排放的最大排放量，水污染物排放量要符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，排放量就必須在最大容納量之內(nèi)。具體方程設(shè)置如下：

式（1）和式（2）表示總化學(xué)需氧量TEMcod和總氨氮排放量TEMan均受到COD水環(huán)境容量和氨氮水環(huán)境容量的限制。

2.1.2 水污染稅模塊

根據(jù)《水污染物當(dāng)量值表》，化學(xué)需氧量和氨氮的污染當(dāng)量值分別為1和0.8。排放量以排放系數(shù)計(jì)算得出，水污染稅的相關(guān)方程如下：

式（3）和（4）中TEMcod和TEMan分 別表示總COD排放量和總氨氮排放量，ηcod和θan分別為COD和氨氮排放系數(shù)，QAi為部門省內(nèi)總產(chǎn)量。式（5）表示污染當(dāng)量數(shù)EQUwp。式（6）中WPTAX表示水污染應(yīng)納稅額，twp為水污染物適用稅額。

2.2 水環(huán)境承載力的隨機(jī)化設(shè)置

水環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜多變的系統(tǒng)，水環(huán)境自身的水文條件（流速、流量等）以及自然環(huán)境中存在的復(fù)雜因素都使得水系統(tǒng)具有不確定性，同時(shí)，污染物在水環(huán)境中的擴(kuò)散、稀釋以及在微生物作用下的降解能力也都具有隨機(jī)性。使用貝葉斯方法對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)的水環(huán)境容量進(jìn)行不確定性分析[7]。首先構(gòu)建貝葉斯穩(wěn)態(tài)一維模型[8]反推出內(nèi)蒙古地區(qū)河流中COD和氨氮的降解系數(shù)k。再使用蒙特卡洛抽樣方法（MCMC法）[9]，結(jié)合Metropolis-Hastings算法（M-H算法），使用MATLAB編程求解出具體的降解系數(shù)數(shù)值的范圍區(qū)間。最后根據(jù)水環(huán)境容量模型預(yù)測(cè)9出內(nèi)蒙古地區(qū)的水環(huán)境容量。通過(guò)對(duì)地區(qū)水環(huán)境參數(shù)的估計(jì)演算得出結(jié)論：氨氮降解系數(shù)均值為0.115，上下波動(dòng)范圍為0.110-0.120。COD降解系數(shù)均值為0.111，上下波動(dòng)范圍為0.110-0.112，如表1所示。

表1 反演統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

研究河段的水環(huán)境容量計(jì)算公式[10]如方程（7）所示。

其中，86.4為單位換算系數(shù)，L表示河流的長(zhǎng)度，Q表示河流流量，V表示河流的流速，k表示污染物降解系數(shù)，Cmax表示水質(zhì)目標(biāo)濃度，C0表示河流現(xiàn)有初始濃度。

由于內(nèi)蒙古河流眾多，無(wú)法一一列舉，因此將所有河流分為五大類進(jìn)行估算。計(jì)算水環(huán)境容量所使用的資料從《內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源公報(bào)》和《內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境狀況公報(bào)》中獲取。由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的且測(cè)量間期比較短，因此結(jié)果會(huì)存在一些誤差。計(jì)算得出內(nèi)蒙古全區(qū)COD水環(huán)境容量30.27萬(wàn)t/a，范圍為30.00-30.54萬(wàn)t/a，上下波動(dòng)約為1%；氨氮水環(huán)境容量2.56萬(wàn)t/a，范圍為2.46-2.68萬(wàn)t/a，上下波動(dòng)約為5%。也就是說(shuō)，當(dāng)水環(huán)境承載力改變時(shí)，COD水環(huán)境容量有98.8%的概率在30.00-30.54萬(wàn)噸的區(qū)間內(nèi)，氨氮水環(huán)境容量有98.2%的概率區(qū)間在2.46-2.68萬(wàn)噸的區(qū)間內(nèi)。

2.3 模型參數(shù)的標(biāo)定及模型檢驗(yàn)

CGE模型中的外生參數(shù)參考眾多學(xué)者[11-13]的研究，并根據(jù)模型特點(diǎn)和研究區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行調(diào)整，之后對(duì)所有的外生參數(shù)進(jìn)行了敏感性檢驗(yàn)。另外，模型還通過(guò)了一致性檢驗(yàn)、瓦爾拉斯檢驗(yàn)以及中性檢驗(yàn)，模擬結(jié)果可信。

3 水污染稅優(yōu)化效果分析

3.1 情景設(shè)計(jì)

當(dāng)水環(huán)境承載力發(fā)生變動(dòng)后，對(duì)水污染稅率也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)的調(diào)整供給和需求間的變化關(guān)系，使其更符合實(shí)際的發(fā)展要求。研究表明，內(nèi)蒙古污染排放高，但是稅額設(shè)置偏低[14]，并且當(dāng)前稅率水平遠(yuǎn)低于最優(yōu)稅率水平[11]，不符合當(dāng)?shù)厮h(huán)境承載力現(xiàn)狀。情景設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 情景設(shè)置

3.2 模擬結(jié)果分析

3.2.1 對(duì)實(shí)際GDP的影響

環(huán)境承載力的不確定性會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)隨著稅率不同幅度的調(diào)整也會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生不同程度的影響。從總體上看，實(shí)際GDP的變動(dòng)幅度控制在0.04%內(nèi)，如表3所示。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)論發(fā)現(xiàn)：（1）水環(huán)境承載力增加，相應(yīng)下調(diào)水污染稅稅率會(huì)使得實(shí)際GDP增加，下調(diào)的幅度越大對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的正面影響就越大，最大上漲幅度為0.025%；反之，對(duì)實(shí)際GDP產(chǎn)生負(fù)面影響，水污染稅稅率上調(diào)幅度越大對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的負(fù)面影響就越大，最大下降幅度為0.038%。水污染稅稅率的上升，會(huì)增加相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)成本，企業(yè)收入相對(duì)較少，造成企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模減小，抑制了宏觀經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)；反之促進(jìn)GDP的增長(zhǎng)。（2）通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)稅率同等程度上下調(diào)整時(shí)，水環(huán)境承載力下降時(shí)帶來(lái)的負(fù)面影響程度要大于水環(huán)境承載力上升時(shí)帶來(lái)的正面影響程度，所以應(yīng)該避免因水污染物排放超標(biāo)所造成的水環(huán)境承載力下降問(wèn)題的發(fā)生。

3.2.2 對(duì)部門產(chǎn)出的影響

水環(huán)境承載力不確定性會(huì)對(duì)各行業(yè)的產(chǎn)出產(chǎn)生一定的影響，但從總體看對(duì)化工業(yè)、服務(wù)業(yè)和水的生產(chǎn)供應(yīng)行業(yè)的影響不超過(guò)0.3%，對(duì)農(nóng)業(yè)、冶金業(yè)、輕工業(yè)以及能源業(yè)的影響不超過(guò)2%，對(duì)制造業(yè)的影響不超過(guò)3%，建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的影響不超過(guò)5%，如表3。同時(shí)，隨著稅率不同幅度的調(diào)整也會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出產(chǎn)生影響。當(dāng)水環(huán)境承載力增加，水污染稅率下調(diào)時(shí)，農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、能源業(yè)以及水的生產(chǎn)工業(yè)行業(yè)的部門產(chǎn)出是增加的，而冶金業(yè)、化工業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)以及服務(wù)業(yè)的部門產(chǎn)出則是下降的；當(dāng)水環(huán)境承載力下降，水污染稅率上調(diào)時(shí)，情況則相反。這可能是由于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、能源業(yè)以及水的生產(chǎn)工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)對(duì)水的需求比較大，因此稅率上調(diào)就會(huì)導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能下降。而其他五個(gè)部門對(duì)水的需求比較小，同時(shí)也可能由于這些部門的污染排放相對(duì)較小，征稅使得一些重污染部門向污染小的產(chǎn)業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)移，因此其產(chǎn)能反而出現(xiàn)增長(zhǎng)的情況。其次，稅率的提高幅度越大對(duì)部門產(chǎn)出的影響越明顯，其中對(duì)制造業(yè)、建筑業(yè)以及交通運(yùn)輸業(yè)的影響最為明顯，相對(duì)而言對(duì)化工業(yè)、服務(wù)業(yè)和水的生產(chǎn)供應(yīng)行業(yè)的影響較小。

表3 對(duì)實(shí)際GDP、行業(yè)產(chǎn)出模擬影響結(jié)果 單位：%

3.2.3 對(duì)環(huán)境的影響

通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和2結(jié)論，（1）在水環(huán)境承載力上升（下降）時(shí)，相應(yīng)下調(diào)（上調(diào)）水污染稅率，會(huì)改變水污染物的排放量。（2）在化學(xué)需氧量排放量和其水環(huán)境容量方面，各實(shí)驗(yàn)方案均未使得化學(xué)需氧量的排放量超過(guò)水環(huán)境容量，因此各實(shí)驗(yàn)方案均符合環(huán)境目標(biāo)的要求。當(dāng)水環(huán)境承載力增加，水污染稅率下調(diào)25%時(shí)，化學(xué)需氧量的排放量最小。當(dāng)水環(huán)境承載力下降，水污染稅率上調(diào)75%時(shí)，化學(xué)需氧量的排放量最小。（3）在氨氮排放量和其水環(huán)境容量方面，各實(shí)驗(yàn)方案下氨氮排放量均已超過(guò)水環(huán)境容量，因此為了符合環(huán)境目標(biāo)的要求，要尋找對(duì)氨氮排放量最有效的實(shí)驗(yàn)方案。當(dāng)水環(huán)境承載力增加，水污染稅率下調(diào)25%時(shí)，氨氮的排放量最小。當(dāng)水環(huán)境承載力下降，水污染稅率上調(diào)75%時(shí)，氨氮的排放量最小。（4）通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)1.1和實(shí)驗(yàn)2.3時(shí)氨氮排放量為最小。因此，應(yīng)該從氨氮排放量考慮，這兩個(gè)結(jié)果是為最優(yōu)的，如表4所示。

表4 環(huán)境模擬影響結(jié)果

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

從水環(huán)境容量角度定量分析水環(huán)境承載力，運(yùn)用隨機(jī)化改進(jìn)的環(huán)境CGE模型，建立水環(huán)境承載力與水污染稅率動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)關(guān)系，觀察隨機(jī)模型的模擬結(jié)果，分析水污染稅政策的效果得出結(jié)論。

從經(jīng)濟(jì)視角分析，對(duì)于實(shí)際GDP而言，當(dāng)水環(huán)境承載力增加（減少）時(shí)，水污染稅率下調(diào)（上調(diào)），最大變化幅度為0.038%。由于水污染稅占內(nèi)蒙古地區(qū)的稅收比例較小，雖然調(diào)整前后相差的百分比不大，但是水環(huán)境承載力的不確定性對(duì)結(jié)論產(chǎn)生了顯著影響。對(duì)于部門產(chǎn)出而言，當(dāng)水環(huán)境承載力增加（減少）時(shí)，水污染稅率下調(diào)（上調(diào)），對(duì)農(nóng)業(yè)、冶金業(yè)、化工業(yè)、制造業(yè)、輕工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、服務(wù)業(yè)、能源業(yè)和水的生產(chǎn)與供應(yīng)業(yè)的最大變化幅度分別為1.056%、1.4%、0.02%、2.696%、1.344%、4.679%、4.802%、0.238%、1.604%和0.155%。

從環(huán)境視角分析，當(dāng)水環(huán)境承載力改變時(shí)，COD水環(huán)境容量有98.8%的概率在30.00-30.54萬(wàn)噸的區(qū)間內(nèi)，氨氮的水環(huán)境容量有98.2%的概率在2.46-2.68萬(wàn)噸的區(qū)間內(nèi)。當(dāng)水環(huán)境承載力增加時(shí)，隨著水污染稅率下調(diào)（上調(diào)）幅度的增加，COD排放量和氨氮排放量也逐步增加（減少）。實(shí)驗(yàn)方案下的COD排放量均不會(huì)超過(guò)COD水環(huán)境容量，因此實(shí)驗(yàn)的情況滿足環(huán)境的目標(biāo)需求。但是氨氮排放量均已超過(guò)其水環(huán)境容量。

4.2 建議

水環(huán)境承載力具有隨機(jī)性，水污染物稅率的設(shè)定應(yīng)與水環(huán)境承載力動(dòng)態(tài)銜接。水污染稅率的設(shè)定首先考慮的是環(huán)境問(wèn)題，但是也應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重發(fā)展的需求。當(dāng)水環(huán)境承載力增加時(shí)，環(huán)境中可接受的污染物總量增加，因此在達(dá)到既定環(huán)境目標(biāo)的前提下，可以適當(dāng)降低水污染物稅率，這樣更加符合實(shí)際情況，也有利于維護(hù)環(huán)境的同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)有效發(fā)展；當(dāng)水環(huán)境承載力下降時(shí)，環(huán)境中可容納的污染物總量減少，因此應(yīng)適當(dāng)提高水污染稅率，保證既定的環(huán)境目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

在水污染稅率進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化時(shí)，應(yīng)對(duì)水體污染物分類考量，實(shí)行差別稅率。在同一目標(biāo)水質(zhì)要求下，水體所能接受的各污染物排放量也并不相同，因此在調(diào)整水污染稅率時(shí)應(yīng)考慮到不同的水體污染物。結(jié)果顯示，內(nèi)蒙古地區(qū)COD的排放量未超過(guò)其水環(huán)境容量，但氨氮的排放量已超過(guò)其水環(huán)境容量，于是為了保證環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，注重稅率調(diào)整對(duì)氨氮排放量的影響。

針對(duì)內(nèi)蒙古水污染稅率的優(yōu)化問(wèn)題，提出相關(guān)建議，即從綜合經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重角度考量，當(dāng)水環(huán)境承載力增加（化學(xué)需氧量的水環(huán)境容量上調(diào)1%，氨氮的水環(huán)境容量上調(diào)5%）時(shí)，水污染稅率相應(yīng)下調(diào)25%時(shí)總效益最大；當(dāng)水環(huán)境承載力下降（化學(xué)需氧量的水環(huán)境容量下調(diào)1%，氨氮的水環(huán)境容量下調(diào)5%），水污染稅率相應(yīng)上調(diào)75%時(shí)總效益最大。