第二节 环境因素与经济增长关系研究回顾
一 环境因素与经济增长关系的理论研究回顾
传统经济学一般将环境因素当作市场活动的外部性处理，其研究的是因稀缺资源利用引起的效率和利益分配问题，坚持关于完全竞争市场中理性行为的形式公理，当环境相对于人类的环境需求在量上处于无限供给状态时，环境是无价值的。如果环境系统与经济系统是相互独立的，那么环境就不会对经济分析产生非难，但是，经济与环境确实是相互影响的。从Hotelling（1931）开始，经济学家关注的是可耗竭资源最优利用的微观经济学，20世纪70年代以来，随着地球上自然资源的锐减和环境污染带来环境质量的恶化，越来越多的经济学家开始关注环境与经济增长之间的关系问题，环境的重要性被越来越多的经济学家所认可，这方面的理论研究文献包括以下几类。
（1）考虑环境资源的新古典增长模型。20世纪70年代中期到80年代末，出现许多用新古典经济增长方法来分析环境与经济增长关系的理论文献，这些文献都基于一部门增长模型的扩充，在经典的Solow模型架构中，把环境引入生产函数和效用函数，且假定一个中央计划者都通过调整人均消费以追求效用现值最大化，求出在环境约束下经济增长的最优路径的性质和条件，但这些研究把经济增长的动力归结于外生技术进步，没有摆脱新古典经济增长理论的局限性，即长期增长需要依赖于要素收益递增，但是新古典增长理论是以收益递减为基础。Forster（1972）较早地利用新古典经济增长理论分析了环境污染对经济增长的影响，他考虑的环境污染是在生产过程中由于资本的使用引起的，资本使用越多，产生的污染越多，没有减少污染的投资，最后求出一个涡旋路径的焦点均衡解。Forster（1973）进一步考虑了环境污染治理投资后，经济增长路径仍然为新古典时的鞍点均衡解，但是由于产出中一部分用于环境污染治理投资，稳态时的资本存量和社会产品消费小于新古典分析时的水平。也有许多经济学家利用新古典增长理论研究了可枯竭资源的最优利用路径，得到的结论相对乐观。如Dasgupta和Heal（1979）将可枯竭资源引入CES生产函数，研究发现如果劳动、资本等可再生资源与可枯竭资源之间的替代弹性大于1，可实现经济的可持续增长；如果它们的替代弹性小于1，即使是哈罗德中性的技术进步，产出也会存在上限，增长是不可持续的。Stiglitz（1974）的模型研究表明，在资本与可枯竭资源的替代弹性大于1的条件下，只要技术进步的速度足够快，技术进步可抵消自然资源的稀缺性，可实现经济的可持续增长。此后，van der Ploeg和Withagen（1991）、Tahvonen和Kuuluvainen（1991）、Selden和Song（1995）、Stokey（1998）等，利用新古典增长模型研究了环境与经济增长之间的关系，由于可再生投入要素的边际报酬递减，如果相对于不可再生的环境资源，可再生要素投入增加，它们的边际产出最终会降为零，在这些模型中经济的长期增长率由不可再生投入要素的增长率外生决定。并且这些模型大部分都支持实证发现的环境库兹涅茨曲线。Chichilinsky（1994）利用包含环境资本的新古典经济增长模型推导出绿色黄金法则，在环境资本和消费的边际替代率等于环境资本的边际再生率的条件下可实现经济的可持续增长，而技术进步是影响边际替代率的主要因素。这方面类似的研究还有Lopez（1994）等，在这些模型中环境作为总的环境质量指标E被当作一种资本，其会随环境污染而耗尽，同时本身具有再生能力，由于环境负的外部性，完善的环境成本内部化方法，如完善的环境产权保护和市场许可证交易制度成为环境质量是否随经济增长而恶化的关键因素，这类生产函数包含环境质量的存量模型，存在更为复杂的最优增长路径，最优的环境税或环境标准是保持最优环境质量的必要条件，而非充分条件。
（2）考虑环境的内生经济增长模型。20世纪90年代，经济学家对全球气候变化和布伦特兰委员会报告做出回应，把环境或污染引入生产函数，环境质量进入效用函数，放松了新古典增长理论中生产与效用函数的限制，在内生经济增长理论的框架下研究环境因素与经济增长问题，比起新古典增长理论，内生增长理论更见长于解释可持续增长问题，更能揭示出经济可持续增长的内在机制。代表性的模型有，A. Lans Bovenberg和Sjak Smulders（1995）在Lucas（1988）和Rebelo（1991）人力资本积累模型基础上，把减污技术进步引入内生增长模型来研究环境质量与经济增长之间的关系，结果发现在效用函数中环境与消费及生产函数中环境与人造投入要素的替代弹性等于1时，经济实现可持续增长，同时要实现经济的可持续增长，政府征收污染税是必要的，并且污染税随减污技术知识的增长而增长，由于减污技术是公共产品，政府必须把一部分污染税收入投资于减污技术研究。Sjak Smulders（1995）把自然环境引入内生增长理论来研究环境政策对经济增长的影响，发现在没有必要递增损害环境下知识增长为经济增长提供持续动力，环境政策不但可增进福利而且可促进经济的长期增长，虽然在短期内产出水平和投资会下降，因为环境质量提高可促进环境和增长生产力的提高。持环境税收政策能通过多种方式促进经济增长的观点还有Ewijk和Wijnbergen（1995）、Bovenberg和de Mooij（1997），他们认为环境税提高了环境质量，增进了其他投入要素的生产力，因此经济中所有要素的生产力得到提高，促进了经济增长。Lighart和van der Ploeg（1994）、Stokey（1998）用AK模型来分析环境污染，得出了人均收入与环境质量呈倒U形关系，从长期来看增长率不可能为正，长期增长是不可持续的，原因是在消费的效用是等弹性的情况下，不断提高清洁技术来降低环境污染的成本，会最终使资本的社会边际产出降低到能保持增长的值之下。Hettich（1998）利用被弹性劳动供给扩展的宇宫－卢卡斯增长模型，研究发现高污染税可促进长期增长，污染税的增长推动企业增加减污支出，从而挤出了家庭消费，个人消费的减少反过来增加学习时间来替代闲暇，从而促进人力资本的积累与增长。Aghion和Howitt（1992）、Ricci（2002）认为只要新发明的技术比已存在的技术清洁（绿色挤出效应），环境税具有正的增长效应。Chen等（2003）在一个包含内生劳动－闲暇选择AK技术的内生增长模型中，减污公共支出的增加会促进经济的长期增长。Nakada（2004）利用基于R＆D的产品多样化模型，使用中间产品投入的最终产品部门产生污染，研究发现因为环境税降低了中间产品企业的利润，致使它们减少中间产品生产把更多资源投入R＆D活动，而它是增长的动力。Aghion和Howitt（1992）、Grimaud和Rouge（2003）在熊彼特理论框架下研究环境污染和不可再生资源问题，创新是可持续增长的必要条件，但不是充分条件，要求消费的跨时替代弹性小于1。强调技术进步在经济与环境可持续发展中的重要性，生产知识的技术比生产物质的技术更清洁。Jun-ichi Itaya（2008）研究发现当均衡增长路径呈现出非确定性时，污染税的增加对长期增长有正的效应。Christian Groth 和Francesco Ricci（2011）在一个基于R＆D增长模型中，研究了在环境质量影响R＆D部门劳动生产率的情况下经济最优增长的条件。
（3）其他关于环境因素与经济增长的理论模型。包括基于戴蒙德模型的关于增长与环境的世代交替模型，为环境质量与收入之间的关系（EKC）提供了理论解释，研究结果都支持最优增长模型的结论，只是在另一思路和背景下得到这些结论。如A. John和R. Pecchenino（1994）、Jones和Manuelli（2000）。另外的关于气候变化的最优增长模型，这些模型暗含了增长与环境的关系，Nordhaus（1993）构造了一个完整的气候变化和经济的动态模型（DICE模型），在这一模型中包含了气候变化方程、排放方程和浓度方程等地球物理学关系的方程及其与经济产出之间的关系，从而扩展了新古典的拉姆齐模型，研究发现温和的碳排放税政策能有效放缓全球气候变暖，而严厉的排放稳定政策会招致巨大的经济成本。
二 环境因素与经济增长关系的经验研究回顾
经济增长与环境质量的关系是长期讨论的话题，至少从19世纪开始经济增长的环境影响就成为一个争论的话题，英国经济学家马尔萨斯指责脱贫对环境产生不利影响，主张限制增长。一方面更多的产出需要更多的投入，因此自然资源（包括可枯竭能源资源）会快速耗尽；另一方面更多的产出会产生更多的排放物和废物。在1972年梅多斯著名的《增长的极限》一书中认为，经济增长受到环境污染和自然资源枯竭的制约而不可持续，为保护环境经济增长必须停止。另一种观点认为，经济增长实际上是环境质量的关键，人类社会可通过环境管制政策和技术创新把经济增长和环境质量的关系协调好，环境质量的增长与经济增长可同时并存。
以上关于环境与经济增长关系观点的分歧产生了许多关于环境库兹涅茨的实证研究，EKC的一种解释认为环境是一种奢侈商品，在经济增长的早期消费的边际效用更大，一国更愿意增加消费以替代环境保护投资，因而环境质量会降低；一旦国家的人均收入达到一个阈值，人们对环境质量的需求增加，这样导致环境保护政策的实施，环境污染水平会下降，环境污染增加的一般是贫穷的发展中国家，污染水平降低的是发达国家。EKC的另一种解释是一国经历一个由农业为基础的经济到以服务业为基础体系的技术生命周期，而服务业是清洁行业，由高污染技术向低污染技术的转化导致环境压力的降低，环境质量随经济增长呈现先恶化后提高的过程。但是对EKC也是有争议的，一些文献认为在各种形式的环境污染物和人均收入之间存在倒U形关系，它们利用时间序列数据对各种环境质量测量指标和人均收入进行回归分析，发现许多变量是统计上显著的，得到的拐点值也不尽相同，大多在人均收入5000～10000美元之间，主要依赖于所采用的回归方法和数据以及污染指标。这方面的文献有：Grossman和Krueger（1993, 1995）; Selden和Song（1994）; Coursey和Hartwell（2000）等。但是也有一些学者认为EKC的经验证据是不可信的，模型的表现随采用的具体环境污染变量不同而不一样，如Unruh和Moomaw（1998）、Chua（1999）等。Holtz-Eakin和Selden（1995）的研究认为CO2排放量与收入之间存在EKC关系，但是其拐点值人均收入超过35000美元。Dietz 和Rosa（1997）研究发现CO2的排放量在更高的人均收入时边际递减，但不存在排放量减少的拐点。另有一些研究关注除收入以外的变量的影响，在回归模型中增加收入分配、教育等变量后，在一定情况下增强了EKC 模型的准确性。Torras和Boyce（1998）、Magnani（2000）等研究了如收入分配不平等、教育和民权等社会因素的影响。Suri和Chapman（1998）、Unruh和Moomaw（1998）强调了贸易相关的变量、能源价格和石油价格冲击的影响。但是也有学者通过研究发现环境污染与人均GDP之间不存在相关关系，如Lantz和Feng（2006）, Jie He和Patrick Richard（2010）。
三 国内关于环境因素与经济增长关系的研究回顾
国内学者对环境因素与经济增长之间关系的研究比国外要晚，近年来也出现了一些研究成果，在理论研究方面，主要是把环境因素进入内生增长理论进行研究，王海建（1999, 2000）利用罗默的边干边学和卢卡斯的人力资本积累内生增长模型，将可耗竭性资源引入生产函数，并考虑环境对跨时效用的影响，探讨了环境质量和人均消费在长期增长中的相互关系以及模型的稳态增长解。是将环境因素引入内生增长理论的初步尝试，但它没有考虑环境污染的治理。刘凤良、郭杰（2002）在罗默内生增长模型的基础上，扩展出含可枯竭资源的内生增长模型，研究发现知识积累引起的技术进步可抵消资源枯竭对经济增长的制约作用，而促进知识积累必须借助于政府。孙刚（2004）引入环境保护扩展了Stokey-Aghion模型，研究发现经济可持续增长能否维持的关键是环境保护的投入对环境质量改善的边际贡献率在长期中能否大于一个临界值，因而通过利用清洁生产技术，提高生产率水平，增强社会环保意识可实现经济的可持续增长。张学清、胡适耕和王海（2005）把污染引入效用函数，建立了一个具有随机减污技术的随机内生增长模型，并运用随机最优化的方法求出了均衡状态下的最优增长率和污染水平。于渤、黎永亮和迟春洁（2006）利用R＆D内生增长模型，建立了一个同时考虑能源资源耗竭、环境污染及其人为治理的内生化最优增长模型，求出模型的平衡增长解，讨论了污染治理投入的比例、能源资源耗竭的速率与经济增长之间应满足动态关系。彭水军、包群（2006）在生产函数中引入可耗竭资源，构建包含不可再生资源、研发创新、人口增长的四部门内生增长模型，并讨论了它们与经济可持续增长的内在机理。张彬、左晖（2007）在Lucas、Aghion和Howitt研究的基础上，把环境质量和能源同时引入生产函数，对在它们双重约束下的经济可持续增长问题进行了研究。李仕兵、赵定涛（2008）将环境引入生产和效用函数，通过把环境质量和人力资本内生化，构建带环境约束的内生增长模型来讨论环境污染的外部性、资本积累、研究创新、人力资本开发对经济可持续增长影响的内在机理。国忠金、马晓燕和张卫（2010）采用罗默的研发增长模型，把环境污染强度和可耗竭资源引入生产函数、环境质量引入消费函数，建立包含研发创新的内生增长模型，求出模型的稳态增长率，研发创新对保持经济可持续增长具有重要作用。另外，黄菁（2009）在新古典和内生增长理论下分别建立两个模型，通过求解发现经济的可持续增长是可实现的，而其条件是增加人力资本积累、实行环境污染管制、提高环保意识等。
在经验研究方面，国内主要是围绕对环境EKC的检验来进行的，这方面的研究文献较多（后面章节有详细的综述），但是研究结论相差很大且不统一，主要是由于选取的环境污染指标不同；采用的估计方法不同；使用的样本数据不同。这说明了环境污染与人均收入之间EKC关系的不稳定。现有研究表明的是一种事后的结果，集中于研究污染排放量与人均收入表面的数量关系，并没有揭示出环境污染与人均GDP之间这种关系背后的作用机制，目前很少有研究去探讨EKC的理论形成机制，多数研究集中于我国经济增长与环境污染是否存在EKC关系和呈现什么形状。环境质量的改善不是经济增长自然内生的结果，而是隐含在经济增长过程中清洁生产技术的研究开发、产业结构的转型升级、社会环保意识的提高和政府严厉的环境管制措施等。单纯从外部去检验EKC的方法，不能深刻地揭示出环境污染产生的内在机制，只有从理论和经验上去揭示EKC的形成机制，才能为经济的可持续发展提供理论依据，在实践中避免走“先污染后治理”的老路，转变经济增长方式，提高经济增长的质量。因此，这方面的研究需要进一步深入和发展。