第三节
环境政策的经济理论基础

一、环境库兹涅茨曲线与脱钩理论

（一）环境库兹涅茨曲线

Panayotou（1993）将环境污染与人均收入的倒U形关系称为环境库兹涅茨曲线（Environmental Kuznets Curve, EKC）[4]，如图1-1所示。

注：YPer为人均收入或人均国内生产总值，TE为环境污染水平。

基于环境库兹涅茨曲线理论可得，虽然在经济发展和工业化的初期阶段，经济增长通常会导致环境质量下降，但是随着经济结构的调整、环境技术的进步和环保投入的增加，环境质量终将得到改善。换言之，随着人均收入的增长，经济发展的初期阶段会出现环境污染水平上升的暂时现象，当人均收入或经济发展水平持续上升达到一定程度之后，环境污染水平会下降。美国、日本、英国等发达国家经济发展和环境变迁进程验证了该理论的正确性。第三章充分考虑了环境库兹涅茨曲线的倒U形特征，并对环境库兹涅茨曲线进行了有效的刻画。

（二）脱钩理论

当以环境污染强度而非环境污染水平作为纵轴时，其与人均收入或人均国内生产总值的关系也呈现环境库兹涅茨曲线的形状。环境污染强度（DE）、环境污染水平（TE）分别对应的环境库兹涅茨曲线如图1-2所示。根据图1-2可得，一般而言，环境污染强度对应的环境库兹涅茨曲线拐点出现的时间先于环境污染水平对应的环境库兹涅茨曲线拐点，即前者先到达顶点并开始出现下降特征。

根据两条环境库兹涅茨曲线对应的拐点，可以将随人均GDP的环境状况变化分解为三个阶段：第Ⅰ阶段，自起点至环境污染强度顶点出现的阶段；第Ⅱ阶段，环境污染强度顶点出现至环境污染水平顶点出现的阶段；第Ⅲ阶段，环境污染水平顶点出现后的下降阶段。实际上，三个阶段对应的环境变量的变化态势分别为：污染强度上升+污染水平上升，污染强度下降+污染水平上升，污染强度下降+污染水平下降。

上述环境变量变化的三个阶段还与脱钩理论中差异化的脱钩状态相对应。脱钩指的是经济增长与能源消费、污染物排放之间的关联关系弱化甚至消失，并出现经济增长与环境质量改善同时存在的现象。直观上分析，第Ⅰ阶段（环境污染的强度和水平均上升的阶段）为非脱钩或未脱钩阶段；第Ⅱ阶段环境污染强度开始进入下降区间但环境污染水平仍处于上升区间，经济增长与环境污染之间出现一定程度的脱钩迹象，为相对脱钩或弱脱钩阶段；第Ⅲ阶段环境污染的强度和水平均开始下降，经济增长与环境污染之间实现真正的或实质上的脱钩为绝对脱钩阶段（见图1-2）。第七章模拟分析了碳总量减排目标和碳强度减排目标下经济中产出、资本、消费等变量的变化特征。

二、环境库兹涅茨曲线影响因素的分解

（一）环境库兹涅茨曲线变动的主导因素

广义上，经济增长是指包括规模、结构、技术等多个方面的经济发展，由此其对环境污染的影响可以分解为规模效应、结构效应、技术效应等。在倒U形环境库兹涅茨曲线形成的过程中，在不同时期分别由不同类型的效应发挥主导作用。借鉴Grossman and Krueger（1995）的研究，本部分绘制了各阶段主导因素的变动特征（见图1-3）。

注：YPer为人均收入或人均国内生产总值，TE为环境污染水平。

规模效应指的是经济增长中资源能源投入增加、产出增长都会带来污染排放物增加；结构效应指的是经济结构、产业结构、要素投入结构以及能源消费结构的变动使得污染物排放量变化；技术效应方面，与经济增长相伴随的研发投入、技术进步能够提高资源能源的使用效率，清洁技术对于传统技术的替代能够降低单位产出的污染物排放量。显然，规模效应（技术效应）会增加（降低）环境污染物排放量。

在经济发展和人均收入增长的初期，产出规模、能源消费和人口数量迅速扩张，规模扩大使得环境污染水平快速上升，规模效应成为环境污染累积的最直接和最主要因素；在工业化的中后期阶段，经济增长的速度放缓，规模效应促使环境污染水平上升的速度也随之下降并趋于稳定，而产业结构从以工业为主体转变为以服务业为主体，要素投入端的资本、劳动力要素以及清洁型能源的使用量增大、占比上升，结构效应促使环境污染水平呈现下降趋势；当结构效应和技术效应的正向效应逐渐凸显且两类效应之和超过规模效应时，环境污染水平开始进入下降期。其中，无论是清洁生产技术还是环境污染治理技术水平的提高，都能够产生更少的环境污染物或促使环境污染水平下降，进而发挥其在环境质量改善中的作用。

第二章基于环境库兹涅茨曲线分解的思想，使用对数平均迪氏指数（Logarithmic Meandivisia Index, LMDI）方法分解经济规模、产业结构、能源消费、技术水平等因素对环境质量的贡献或影响程度，分析各因素在不同时点对环境质量影响的大小、方向和路径。

（二）规模效应

为表征规模效应，可以在理论模型中设定经济增长及能源消费产生污染排放物，即设定污染物排放函数，其中被解释变量为环境污染物排放量或碳排放量，解释变量或主要影响因素为经济产出水平或能源消费量。环境污染物排放到生态环境中时部分会被降解，未被降解部分将实现累积，形成环境污染存量或碳存量，进而得到环境污染累积方程。环境污染累积函数的形式与采用永续盘存法计算资本存量的函数形式十分类似。基于这一思想，本书第七章在构建一般均衡模型时，设置了环境污染物或温室气体的排放函数和累积方程。

经济增长无疑是环境污染产生的重要因素，然而环境污染对经济增长的反馈效应却时常被忽略。当环境污染水平或碳排放存量达到一定程度时，不但会对生态系统造成破坏，导致海平面上升、生物多样性下降，而且会使生产效率下降。因此，我们应充分考虑环境污染对经济增长的负向效应，在一般均衡模型中设定效率损失函数，分析环境污染或气候变化导致的生产效率下降，以体现经济增长与环境污染的双向影响关系，形成两者之间的闭环影响路径。

（三）结构效应

在供给侧的产出结构方面，根据产业结构变迁理论，随着人均收入或人均GDP的增长，社会分工的深化使得多层次的产业结构不断形成，产业结构的重心或主体也会逐渐由第一产业向第二产业再向第三产业转移。伴随产业结构高度化和合理化的不断推进，以低能耗、低污染为主要特征的第三产业占据主导地位，环境污染状况会出现改善。第八章在充分考虑了行业关联的情形下，研究了碳减排约束与产业结构调整的关系。第十二章将投入产出数据与一般均衡模型充分结合，基于行业关联的视角，刻画中国碳减排政策的影响路径及传导机制。

在需求侧的需求结构方面，以消费为例，在清洁型产品、污染型产品之间的消费存在替代效应和收入效应。在清洁型产品生产的初期，前期研发成本较高、技术不成熟、技术领先的企业具有很强的市场实力等导致清洁型产品的价格较高，进而使得清洁型产品市场形成典型的垄断特征。随着清洁型产品生产技术的推广和应用范围的扩大，更多的企业通过研发或引进等方式获得了清洁型产品的生产技术，促使清洁型产品的生产成本降低、价格下降。如图1-4所示，在收入水平不变的假定下，“污染型产品—清洁型产品”生产组合中清洁型产品消费会显著增加，这一方面是清洁型产品价格下降导致消费者购买力增强的体现，另一方面是清洁型产品相对于污染型产品价格下降对其产生的替代，即收入效应和替代效应的共同作用。当消费结构或其他需求结构发生变化时，会引致生产结构发生改变，例如清洁型产品生产占比提高与环境污染物排放量下降是对应的。

图1-4显示，清洁型产品价格下降前后，无差异曲线分别为U0和U1，预算线分别为I0和I1。其中，U0和I0相切确定均衡点E0，对应的污染型产品、清洁型产品的消费量分别为Cp0、Cc0；类似地，U1和I1相切确定均衡点E1，对应的污染型产品、清洁型产品的消费量分别为Cp1、Cc1。显然，在清洁型产品价格下降后，Cc0＜Cc1，即清洁型产品的消费上升。

（四）技术效应

如前所述，技术进步产生的环境质量改善效应即为技术效应。在国内外文献中，部分学者还在内生增长理论框架下加入研发投入、人力资本等因素，分析新旧技术的替代特征或转换路径，以及由此产生的环境状况改变等问题。与环境规制下技术效应相关的经济学理论主要是波特假说，或称波特创新补偿假说。在新古典经济学中，环境规制政策一般被认为会增加私人的边际生产成本、削弱企业的市场竞争力，对经济增长产生负向影响。根据波特假说，传统的经济增长与环境污染对立的观点是从静态角度出发的。现实中，当实施渐进趋严的环境规制措施时，企业会寻求新的生产方式或者采用新的生产技术，以规避环境规制对自身生产活动的不利影响，进而实现环境研发投入增长和环境技术进步，提高产品质量和生产率水平，在宏观层面上达到经济增长与环境质量改善的双赢结果（Porter，1991）。

环境规制波特假说引入了动态创新机制，提出了环境规制下企业的创新补偿途径，这是重要的理论创新。需要注意的是，由政府主导的环境标准的合理制定与规制政策的严格执行，是激发企业主动创新的诱因，也是波特假说成立的重要前提。例如，当环境规制政策比较宽松时，企业为污染物排放或者碳排放所付出的成本很低，规制政策并不能从根本上激发企业的污染治理动机，企业会选择被动接受惩罚而非主动加大研发投入，企业本身并没有形成持续创新的动力。第六章基于环境规制波特假说，对高强度、严约束下经济增长与环境质量改善双重红利产生的原因进行了说明。

三、环境污染治理的边际分析

（一）环境污染治理的平衡特征

在环境污染物排放和累积的过程中，环境污染越严重、累积越多，其对生态环境系统以及经济社会发展产生的损害越大。图1-5显示，环境污染物排放量（Q）越大，对应的边际损害曲线（MD）呈现斜率越大的特征。虽然边际损害曲线的形状与污染物类型、污染强度有关，但是当污染物逐渐累积时，其损害程度整体上会加速上升，对经济社会发展造成严重的甚至是不可逆的影响。

与环境污染物排放量（Q）对应的边际治理成本函数（MC）如图1-5所示。边际治理成本为减少单位环境污染物排放量所需要的投入或支出，由于减排设备的购置费用及沉没成本很高，当污染物排放量较少时，与单位污染物对应的边际减排成本或边际治理成本较高；而当减排量较大时，环境污染治理设备实现了更为充分的利用，有效分摊了固定成本，从而导致边际治理成本逐渐降低。

注：MC为边际治理成本曲线，MD为边际损害曲线，P为成本，Q为污染物排放量。

基于市场机制的角度分析，完全没有环境污染并不是最佳的状态，应在环境污染的边际治理成本（MC）与边际损害（MD）相等的条件下确定均衡的环境污染物排放水平（Q*）。需要再次强调的是，均衡的环境污染物排放水平是在市场机制作用下得到的，是从市场角度出发得到的有效率的环境污染水平。本书各章的理论模型构建和模拟分析广泛采用了边际分析方法，以实现对环境污染水平及其变动进行合理分析。

（二）环境污染治理的变动特征

在图1-5的基础上，分析外在条件变化导致的环境污染治理成本上升或者环境污染损害程度提高，即环境污染的边际治理成本曲线或环境污染的边际损害曲线移动，可以得到环境污染均衡水平的变化并进行比较静态分析，如图1-6和图1-7所示。

注：P为成本，Q为污染物排放量。

在图1-6中，假设污染程度提高后，由于污染物的类型增多或污染治理的技术进步不充分，污染治理成本上升，环境污染的边际治理成本曲线（MC）上移至MC′，可以根据环境污染的边际治理成本（MC′）与边际损害（MD）相等的原则，确定新的环境污染均衡水平为Q′。显然，Q′大于Q*。在边际治理成本曲线上移的过程中，环境污染均衡水平也随之上升。与之相对，推动环境治理技术进步、提升治理效率是降低环境治理边际成本进而得到更低环境污染均衡水平的重要途径。

在各个国家的工业化进程中，对于资源能源的巨大消耗以及环境污染程度、气候变化速度等均超出预期，进而使得环境污染或气候变化对生产活动的影响程度不断深化，具体体现为污染的边际损害曲线（MD）移动，如图1-7所示。移动后的环境边际损害曲线（MD′）与环境污染的边际治理成本曲线（MC）相交确定新的环境污染均衡水平Q′。显然，Q′大于Q*。在经济增长过程中，注重提高生产技术和生产效率，更多地采用清洁能源和新能源以减少环境污染对生态系统与生产活动的不利影响，有利于降低环境污染均衡水平。

四、政府参与环境污染治理的经济学基础

（一）环境资源使用的负外部性

环境资源作为一种公共品，其在使用过程中会产生市场失灵。具体而言，自然环境具有非竞争性、非排他性的特征且本身无法明晰产权。在市场机制下，理性的“经济人”不会主动付出环境使用成本，而是通过“搭便车”的方式利用并过度开发环境资源，相比之下就形成环境资源的有效供给不足。并且，企业向环境排放的污染物或者温室气体既没有任何额外的成本，又不影响其他企业的排放，“公地的悲剧”开始出现。本章参考Metcalf（2003）的研究，绘制了图1-8。

注：MR/MC为边际收益/边际成本，Q为环境资源使用量。

图1-8显示，环境资源使用的边际收益为MR，私人边际成本为MCP，社会边际成本为MCS。在使用环境资源的过程中，企业根据私人边际成本与边际收益相等的原则确定环境资源的使用量QP。实际上，我们应充分考虑环境资源使用的社会成本，根据社会边际成本与边际收益曲线的交点确定环境资源的使用量QS。显然，QS小于QP。由于环境污染具有负外部性特征，私人边际成本低于社会边际成本，导致市场在环境资源配置中的作用失效。在市场经济机制下，任何人都没有动力进行环境治理和环境保护，因而环境污染物逐渐累积，环境质量持续变差。

进一步地，除了社会成本，大多数环境资源是不可再生的，考虑到环境资源稀缺性等未来成本，还应进一步减少环境资源的使用量。此外，部分环境资源（如空气、部分水源和一些森林资源等）未被合理定价和纳入资源管理的范围，致使企业对环境资源的过度使用成本（MCD）甚至低于私人边际成本（MCP），据此计算得到的环境资源消耗量QD大于QP，进一步加剧了资源的过度使用。

根据科斯定理可得，无论将初始产权赋予任何一方，市场均衡结果都是有效率的，可以解决外部性因素导致的资源配置不当问题，因此需要政府明确环境资源产权。更为重要的是，当环境治理发生市场失灵时，作为公共利益代理人的政府会加入环境治理的行列，制定环境规制政策进行污染防治、应对气候变化。这成为了实现环境质量改善的主要方式，也成为了政府需要或者必须参与环境治理的经济学理论基础。

环境的初始产权直接归属于国家与集体，政府也就成为进行自然环境产权设置的主体。在现实中，类似于环境资源的公共品存在很高的市场交易成本，政府设计环境产权制度、制定相对严格的环境标准、采取行政干预或其他环境规制措施，可以降低市场化交易的高额成本。因此，当存在环境产权的交易成本时，政府干预可以实现环境资源“从归属到利用”的转变，并成为解决环境问题的次优选择方案，同时也是有效的解决方案。

行政和命令手段、财税政策等都是政府治理环境的工具。以税收为例，依据“污染者付费原则”对污染物排放者进行征税，并对受环境污染影响者进行补偿，可以弥补污染物排放的私人边际成本与社会边际成本之间的差距，这也是环境规制政策设定的主要经济学依据。征收环境保护税的意义还在于，提高污染型产品的边际生产成本，降低污染型企业的生产利润及利润预期，可以促使污染型产品的产量减少，间接上起到降低污染水平的效果。第十章、第十一章构建了一般均衡模型，模拟了环境保护税、补贴率的变化对经济增长、环境污染以及企业内在污染治理动机的影响。

（二）不同规制情形下的环境库兹涅茨曲线

国内外学者关于环境库兹涅茨曲线的实现机制是内生还是外生的议题进行了一定的讨论。部分学者认为环境库兹涅茨曲线满足内生实现机制，其可以在不受外力的干预下自我实现，呈现典型的倒U形特征。与之相对，大多数学者指出，环境库兹涅茨曲线是无法自我实现的，只有政府积极参与环境治理、进行环境规制，才可能形成倒U形环境库兹涅茨曲线（EKC），呈现如图1-9所示的EKCR曲线形式。

在没有外在约束或政府不进行环境规制的情形下，环境库兹涅茨曲线并不会出现收敛甚至下降的特征，而可能呈现发散的形态，如图1-9中EKCUR曲线所示。对比EKCUR曲线和EKCR曲线可得，在政府不进行环境治理的情形下，环境库兹涅茨曲线会出现上移和发散的特征，表明在环境治理和生态环境质量改善中政府的作用是不可或缺的，这也成为政府参与环境治理的另一个经济学理论基础。

在政府参与环境治理的情形下，环境库兹涅茨曲线也会呈现不同的变化特征，环境库兹涅茨曲线的形态（如拐点出现的时间、拐点的高低等）与政府环境规制强度紧密关联（Stern，2004）。在图1-10中的过度规制、正常规制和规制不足三种情形下，对应的环境库兹涅茨曲线分别为EKCOR、EKCR和EKCLR。

对于正常规制情形下的环境库兹涅茨曲线而言，其拐点ER处对应的人均收入水平为YPerR，拐点出现的时间与人均收入水平所处的阶段是合适的，在实现充分经济增长的同时完成了降低环境污染水平的目标。与之不同，在过度规制情形下，环境库兹涅茨曲线的拐点（EOR）过早出现，即拐点对应的人均收入水平（YPerOR）较低。环境库兹涅茨曲线拐点过早出现并不一定是好的迹象，虽然这对环境治理而言明显是更有效的，但如果再考虑经济增长或经济发展目标，就会发现其是在过度抑制资本累积或消费基础之上实现的环境污染水平的下降，经济增长低于潜在增长路径，未能实现经济增长与环境质量改善双重红利最大化的目标。在规制不足情形下，环境库兹涅茨曲线的拐点（ELR）延迟出现，在经济增长路径上环境污染没有得到有效抑制，是以牺牲环境为代价换取经济增长的典型表现，这同样是不可取的。第六章研究了不同强度环境保护约束目标下的经济增长效应与污染治理效应。

（三）政府调节经济增长与环境质量改善的作用框架

经济增长本身以及经济发展的各个方面（包括规模因素、结构因素、技术因素等）均会对环境污染水平产生影响，而政府在经济增长、环境质量改善中的作用是毋庸置疑的，有必要将经济增长、环境污染、政府调节置于统一的研究框架中，并考虑经济规模、人口规模、产出结构、要素结构、生产技术、环保技术等多种因素，分析经济增长、环境污染、政府调节之间的直接关系与间接作用路径，深入分析政府在调节经济增长与环境质量改善中的作用机制，如图1-11所示。

根据图1-11可得，经济增长会通过能源消费等途径产生环境污染物或温室气体的排放，环境污染也会通过影响生产效率、居民效用等方式反作用于经济增长。例如，第七章的模型设定了气候变化对于代表性家庭效用的影响函数。政府在经济发展中具有经济性职能和社会性职能，其可以制定和实施财税政策以促进经济增长，或者采取行政命令、市场化的环境政策治理环境污染或气候变化。

首先，政府可以充分发挥自身的作用，引导经济规模和人口规模变化，进而调节环境治理中的规模效应；其次，政府可以引导产业结构变迁，在推进产业结构高度化、合理化的同时，对生态环境质量改善产生积极的结构效应，并且纠正和改善要素配置扭曲状况，优化资源和要素的配置，促使企业在生产过程中使用更多的清洁要素，这也是实现正向结构效应的重要路径；最后，政府可以通过补贴等方式降低研发成本、提高研发收益，推动新成果和新技术的产生，使得先进生产技术和前沿环保技术获得更大范围、更多层次的应用，提高技术效应在环境质量改善中的贡献。第十章、第十一章、第十二章、第十三章分别建立了包含经济增长、产业结构、能源消费和社会福利的一般均衡模型，对于如何优化政府的环境治理方案和应对气候变化政策进行了模拟分析。