国际贸易对环境影响的经济增长分析

许多学者认为经济增长与环境之间呈现出环境库兹涅茨曲线（environmental Kuznets curve，EKC）。原始的库兹涅茨曲线（Kuznets curve）描述的是人均收入水平与收入不平等之间的关系。1954年，在美国经济协会第67届年会上，库兹涅茨（Simon Kuznets）做了“经济增长与收入不平等”的主题演讲。他认为随着人均收入的增加，收入不平等也随之增加，但当人均收入达到一定水平后，这种不平等将达到顶峰；随着人均收入的进一步提高，收入不平等反而下降，收入趋向均衡（Kuznets，1955）。后来，人均收入水平与收入不平等之间呈现的这种倒U形关系被称为库兹涅茨曲线。20世纪90年代以后，一些经济学家发现经济增长和环境污染也呈倒U形曲线关系：在人均收入较低的阶段，经济增长会导致较高的环境污染；当人均收入达到某个临界点（拐点）后，经济增长会使得环境污染越来越低，环境状况得以改善。Panayotou（1993）第一次把环境污染与人均收入之间的倒U形曲线关系称为环境库兹涅茨曲线。环境库兹涅茨曲线背后的思想是，在工业化的初级阶段、经济增长会增加空气和水污染，当国家足够富裕能够支付治理环境费用的时候，经济增长会减少污染。主要的理论解释是虽然生产技术使得某种污染不可避免，但是随着经济的增长，人们对环境质量的需求会增加，在较高的人均收入水平上，经济增长提高了公众对环境质量的需求，这种需求会转变为环境规制，有效的环境规制会使得环境更加清洁。另一种可能的解释是环境库兹涅茨曲线是由经济发展的阶段从农业经济向制造业转而向服务业过渡所引起。然而，如果环境库兹涅茨曲线仅仅是由于经济结构引起的话，那么即使存在国际外部性的情况下，高收入也应该导致更清洁的环境。但是，还没有出现这样的案例，例如还没有出现二氧化碳的环境库兹涅茨曲线。在缺少多方努力的情况下，即使单位GDP的排量下降了，但这还不足以减少其总排量。

最早研究环境库兹涅茨曲线的是Grossman and Krueger（1991），他们运用全球环境监测系统（global environmental monitoring system，GEMS）中的数据，研究了世界多个国家城市空气污染（二氧化硫、烟尘和可悬浮颗粒物）与人均收入的简化型（reduced-form）关系，结果发现二氧化硫和烟尘与人均收入之间呈现出倒U形的环境库兹涅茨曲线，拐点的人均GDP为4 000～5 000美元（1985年价），而可悬浮颗粒物并没有呈现出倒U形的环境库兹涅茨曲线。Grossman and Krueger（1995）在Grossman and Krueger（1991）的基础上，继续运用全球环境监测系统中的42个国家1977—1988年空气污染（二氧化硫、烟尘和可悬浮颗粒物）以及1979—1990年水污染（河流中的氧态、排泄物污染和重金属污染）的数据，分别研究了城市空气污染以及水污染与人均收入的简化型关系，结果发现：环境质量没有随着经济增长而不断下降，大多数污染物呈现倒U形的环境库兹涅茨曲线，其拐点因污染物的不同而不同，但大多数污染物的拐点出现在人均收入8 000美元（1985年价）。运用Grossman and Krueger（1991）相同或类似的方法，有关文献进行了类似的研究：Selden and Song（1994）利用30个国家1973—1984年的数据，研究发现了二氧化硫、可悬浮颗粒物、氮氧化物和一氧化碳的环境库兹涅茨曲线，但拐点的人均GDP（1985年价）分别为9 000美元左右（二氧化硫）、10 000美元左右（可悬浮颗粒物、氮氧化物）、15 000美元左右（一氧化碳）；Shafik（1994）用149个国家1960—1990年的数据发现二氧化硫、可悬浮颗粒物的环境库兹涅茨曲线，但是清洁水、城市环境卫生、市政废弃物、河流水污染、森林采伐与碳排放并没有呈现环境库兹涅茨曲线；Hilton and Levinson（1998）运用48个国家1972—1992年的数据发现汽车铅排量的环境库兹涅茨曲线。Bradford，Schlieckert，and Shore（2000）运用Grossman and Krueger（1995）的数据研究发现了砷、化学需氧量、溶解氧、铅和二氧化硫的环境库兹涅茨曲线，但其他污染物并没有呈现环境库兹涅茨曲线。Harbaugh，Levinson，Wilson（2002）利用面板数据检验世界范围内的城市空气污染物（二氧化硫、烟尘和悬浮颗粒物）的环境库兹涅茨曲线存在性的证据时，发现经济增长和环境污染之间的这种倒U形关系非常容易受到函数的形式、样本和不断更新的数据的影响，最后的结论是不支持环境库兹涅茨曲线。朱平辉、袁加军、曾五一（2010）基于中国1989—2007年省级面板数据，使用空间固定效应模型，对7种工业污染排放（废水排放量、废水中化学需氧量、废气排放量、二氧化硫排放量、烟尘排放量、粉尘排放量以及固体废弃物排放量）进行环境库兹涅茨曲线实证分析。结果显示：人均工业废水排放量与人均GDP之间呈现为只有一个拐点的“倒N形”关系，人均工业废气与人均GDP呈现为传统的两个拐点的“倒N形”关系，现处在曲线上升阶段，其他5种工业污染排量与人均GDP之间呈现为“倒U形”关系。

自20世纪90年代中期以来，许多学者开始专门研究经济增长与二氧化碳排量之间的关系。最早运用计量方法研究经济增长与二氧化碳排量关系的是Holtz-Eakin and Selden（1995），其运用简化型二次多项式模型，利用130个国家1951—1986年的面板数据发现了二氧化碳呈现递减的边际排放倾向，但只有当收入水平非常高时（在样本外）它才会有拐点，在可预见的将来全球的二氧化碳排量还会以每年1.8%的速度增长；Roberts and Grimes（1997）利用1962—1991年世界上98～144个国家的截面数据（作者分30个截面分别进行回归），通过最小二乘法（ordinary least squares，OLS）回归分析发现二氧化碳的排放强度即单位GDP的二氧化碳排量与经济发展水平之间的关系从1962年的线性关系变成了1991年的曲线关系：1970—1975年和1982—1991年世界各国二氧化碳的排放强度与经济发展水平之间呈现倒U形曲线关系。但是作者认为并不是说世界经济通过了假定的碳强度拐点这一发展阶段，这只是一些富裕国家向低收入国家转移高污染产业从而降低了二氧化碳的排放强度，而低收入国家的二氧化碳排放强度还正在恶化，大多数国家的环境库兹涅茨曲线的拐点还没有到达。Moomaw and Unruh（1997）采用16个OECD成员国的1950—1992年的面板数据检验经济增长与人均二氧化碳排放水平的关系，认为两者之间存在N形曲线关系，而不是倒U形的曲线关系。Schmalensee，Stoker，and Judson（1998）将世界141个国家分为发达国家和发展中国家，运用非参数简化型模型，利用1950—1990年的面板数据研究发现：发达国家的人均二氧化碳排放与人均收入之间呈现倒U形的曲线关系，将来全球的二氧化碳排放会继续增加。Agras and Chapman（1999）利用34个国家（或地区）1971—1989年的面板数据，在考虑到能源价格和贸易的影响时，研究了二氧化碳排放与收入之间的关系。结果发现二氧化碳排放与收入之间没有呈现倒U形关系，二氧化碳排放随着收入单调上升。Galeotti and Lanza（1999）利用1971—1996年110个国家（30个附件Ⅰ国家和80个非附件Ⅰ国家）的面板数据，研究了二氧化碳排放与GDP之间的关系，结果发现存在环境库兹涅茨曲线，但曲线的上升部分与下降部分非常不对称。另外，该文认为由于非附件Ⅰ国家的边际排放倾向为正（虽然递减），随着这些国家排放比例的上升，全球的总排放将增长。Borghesi（2000）利用126个国家1988—1995年的面板数据，研究了人均二氧化碳排放与人均收入之间的关系，没有发现呈现倒U形关系，二氧化碳排放随着收入单调上升。Panayotou，Peterson，and Sachs（2000）利用1870—1994年17个发达国家的面板数据和英美两国的时间系列数据，研究了人均二氧化碳排放与人均收入之间的关系，结果发现无论是面板数据还是时间系列数据，环境库兹涅茨曲线都是存在的；而且加入人口密度、出口贸易和非住宅投资等变量后，环境库兹涅茨曲线仍然稳定存在。Taskin and Zaim（2000）基于二氧化碳排放数据，运用非参数方法研究1975—1990年低收入和高收入国家的环境效率指数与人均GDP的关系，结果发现对于人均收入超过5 000美元的高收入国家呈现倒U形关系，而低收入国家呈现U形关系。Dijkgraaf and Vollebergh（2001）利用24个OECD成员国1960—1997年的面板数据重新分析了Schmalensee，Stoker，and Judson（1998）的研究结果，认为跨国数据的同质性假设是有问题的，二氧化碳的环境库兹涅茨曲线是不存在的。Heil and Selden（2001）利用135个国家1951—1992年的面板数据，运用简化型二次多项式模型，研究发现人均二氧化碳排放随着人均收入单调增加。Azomahou and Van Phu（2001）拒绝使用通常的多项式函数形式的参数方法，而运用非参数方法，利用100个国家1960—1996年的面板数据，研究了二氧化碳排放与人均收入之间的关系，结果表明二氧化碳排放随着人均收入单调上升。Pauli（2003）运用分层贝叶斯模型（hierarchical Bayes model），利用1970—1998年的数据，对29个OECD成员国的人均二氧化碳与人均GDP之间的关系进行研究，结果发现不存在统一的环境库兹涅茨曲线：其中12个国家存在环境库兹涅茨曲线，2个国家随着收入单调上升，7个国家随着收入单调下降，8个国家没有明确的结论。Cole（2004）利用OECD成员国1980—1997年的面板数据，考虑到结构变化、污染避难所假说、贸易开放度等变量的情况下，运用简化型模型（含人均收入的三次方）研究了6种空气污染物排放（二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、可悬浮颗粒物、挥发性有机化合物）和4种水质量指标（硝酸盐、磷、生物需氧量、溶解氧）与人均收入之间的关系，发现除了挥发性有机化合物和一氧化碳与人均收入之间呈现倒N形关系外，其他指标与人均收入之间存在环境库兹涅茨曲线。同时作者认为，由于结构变化和贸易开放度对环境质量有显著的影响，加上存在污染避难所效应，发展中国家是否能重复类似于今天发达国家的“污染-收入”道路的关键在于对制造业的需求收入弹性能否降低。Galeottia and Lanza（2005）认为，目前为止大多数研究集中于当地污染物，而全球排放物特别是二氧化碳排放与收入之间的关系较少受到关注。作者利用1971—1995年108个国家的面板数据，首先运用简化型模型研究人均二氧化碳排放与收入之间的关系，结果发现：对于所有国家和非OECD成员国样本存在非常不对称的环境库兹涅茨曲线，而对于OECD成员国样本，存在N形曲线。考虑到简化型模型的缺点，同时作者又运用Gamma函数和Weibull函数进行研究，发现对于所有样本都存在非常不对称的倒U形的环境库兹涅茨曲线。Azomahou，Laisney，and Van Phu（2006）基于世界100个国家1960—1996年的面板数据，运用非参数回归模型研究表明，人均二氧化碳排放与人均GDP存在单调递增的线性关系。Richmond and Kaufmann（2006）选取1973—1997年36个国家（20个OECD成员国和16个非OECD成员国）的面板数据，运用简化型模型（包括二次方形式、线性对数形式）研究能源结构、人均GDP与二氧化碳排放之间的关系，发现二氧化碳排放随着人均GDP单调上升。Galeottia，Lanza，and Pauli（2006）利用1960—1998年国际能源署数据库和1950—1997年二氧化碳信息分析中心数据库，运用Weibull函数模型，同时检验了OECD成员国和非OECD成员国的人均二氧化碳排放和人均收入的关系，发现仅OECD成员国存在环境库兹涅茨曲线。Huang，Lee，and Wu（2008）采用1990—2003年的数据（分别采用线性、二次方与三次方模型）检验转型经济体和《京都议定书》中附件Ⅱ国家的温室气体排放是否存在环境库兹涅茨曲线，结论是对大多数国家来说环境库兹涅茨曲线假说不成立。付加锋、高庆先、师华定（2008）基于生产和消费视角，对1990—2004年44个国家的人均GDP与单位GDP的二氧化碳排放进行面板单位根检验和协整分析，结果显示：无论是从生产视角还是从消费视角，单位GDP的二氧化碳排放都呈现出显著的倒U形。Coondoo and Dinda（2008）选取88个国家1960—1990年的面板数据，将其分为非洲、美洲、亚洲、欧洲和所有国家五组，运用约翰森（Johansen）协整分析技术，研究国家间收入不平等与二氧化碳排放之间的关系，发现国家间收入不平等对二氧化碳排放有着显著的影响；对于欧洲来说，二氧化碳排放与收入之间存在倒U形的环境库兹涅茨曲线；对于所有国家，二氧化碳排放随着收入单调上升。Lee，Chiu，and Sun（2009）运用动态面板数据广义矩估计方法（generalized method of moment，GMM），考虑到贸易和人口的影响，选取89个国家1960—2000年的面板数据，检验了二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线假说。对于所有国家样本的回归结果发现，二氧化碳排放与人均收入之间呈现N形曲线；对于子样本的回归结果表明，中等收入国家、美国和欧洲的二氧化碳排放与人均收入之间呈现倒U形的环境库兹涅茨曲线，高收入国家、低收入国家、非洲以及亚洲和大洋洲国家不存在倒U形的环境库兹涅茨曲线。另外，作者发现国际贸易改善了高收入国家的环境质量，而恶化了低收入国家的环境质量，存在污染避难所假说。韩玉军、陆旸（2009）基于对“环境库兹涅茨假说”暗含的同质性假设质疑的基础上，对世界165个国家进行分组，研究1980—2003年工业比重及收入水平不同的国家的二氧化碳排放与人均收入之间的关系，发现不同国家的结果差异很大，只有“高工业、高收入”国家出现标准的倒U形关系。Aslanidis and Iranzo（2009）运用比多项式模型更加直观、灵活的平滑转换回归模型（smooth transition regression，STR），选取77个非OECD成员国1971—1997年面板数据，研究人均收入与二氧化碳排放之间的关系，发现没有证据表明存在环境库兹涅茨曲线，二氧化碳排放随着收入单调上升，但是作者同时发现低收入国家排放速率增加，中高收入国家排放速率递减。Dutt（2009）选取124个国家1960—2002年的面板数据研究了二氧化碳排放与收入的关系，同时探究了管制、政治制度、社会经济条件和教育等因素对这一影响的作用，结果表明：1960—1980年，二氧化碳排放随着收入单调上升；1984—2002年，环境库兹涅茨曲线存在；良好的管制、坚强的政治制度、良好的社会经济条件和教育投资能显著减少二氧化碳排放。Kearsley and Riddel（2010）对Cole（2004）的模型进行扩展（将污染行业进行细分），利用27个OECD成员国1980—2004年的二氧化碳和温室气体数据以及1990—2004年的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可悬浮颗粒物和挥发性有机化合物数据，研究了人均污染排放与人均GDP之间的关系，发现了与Cole（2004）不同的结论：没有证据表明污染避难所效应对环境库兹涅茨曲线有显著作用，也没有证据表明存在显著的环境库兹涅茨曲线关系，并且还发现环境库兹涅茨曲线转折点的置信区间非常宽，进而怀疑经济增长会自然导致环境质量的改善。Narayan P K and Narayan S（2010）认为，如果长期的收入弹性小于短期的收入弹性，那么随着收入的增加，二氧化碳排放会减少。作者利用1980—2004年43个发展中国家的面板数据和时间系列数据从短期和长期收入弹性角度研究了二氧化碳排放与收入之间的关系，时间系列数据的研究发现15个发展中国家存在环境库兹涅茨曲线。除此之外，作者还将43个国家经过适当的合并划分为中东、南亚、拉丁美洲等5个地区并建立面板模型，研究表明，只有中东和南亚地区存在环境库兹涅茨曲线。Acaravci and Ozturk（2010）运用自回归分布滞后模型，利用19个欧洲国家1960—2005年的时间系列数据，研究能源消费、二氧化碳排放与经济增长之间的关系，结果发现仅有2个国家存在环境库兹涅茨曲线。Iwata，Okada，and Samreth（2011）运用混合组均值（pooled mean group，PMG）估计方法，利用28个国家1960—2003年面板数据，考虑到核能对二氧化碳排放的影响，研究环境库兹涅茨曲线假说对二氧化碳排放是否成立，结果发现二氧化碳排放随着收入单调上升。Jaunky（2011）延续Narayan P K and Narayan S（2010）的思路方法，利用36个高收入国家（地区）1980—2005年的数据研究发现：有5个国家存在二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线；对于所有国家的样本，二氧化碳排放随收入单调上升。(www.xing528.com)

然而，大多数研究主要集中在世界范围的跨国数据，而对于单个国家的研究相对较少。Vincent（1997）利用20世纪70年代末至90年代初马来西亚州级面板数据，考虑到人口密度的影响，第一次研究作为发展中国家的单个国家的空气和水污染与人均收入之间关系，得出结论：对污染与收入关系的跨国研究没有准确预测马来西亚空气和水污染的趋势；对马来西亚而言，没有发现污染物与收入之间呈现环境库兹涅茨曲线，环境质量随着经济增长在恶化。当然，这一结果可能过多地与个别国家的特征相联系，不能推广到其他国家。De Bruyn，Van den Bergh，and Opschoor（1998）分别利用4个OECD成员国（荷兰、西德、英国、美国）1960—1993年的时间系列数据，运用线性动态模型并考虑能源价格的影响的情形下，研究了二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物排放与收入之间的关系，得出了类似的结论：除了荷兰的二氧化硫排放随着人均收入增加不断减少外，其他污染物的排放随着收入单调上升，而与技术、结构变化、能源价格负相关。作者同时认为，与其他的简化型模型一样，本文的缺点是没有考虑到国际贸易等因素对环境库兹涅茨曲线的影响。然而，Carson，Jeon，and Mc Cubbin（1997）对以上结论提出了质疑，其考虑到跨国数据的可比性问题，研究了1990年美国50个州的7种空气指标（包括二氧化碳、有毒空气、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、易挥发有机碳与PM10）与人均收入的关系，结果发现所有污染物都呈现倒U形的环境库兹涅茨曲线。Lim（1997）运用韩国20世纪80年代以后的时间系列数据，研究了各种环境指标与人均收入之间的关系，结果发现：二氧化硫、二氧化氮、总悬浮颗粒物、生化需氧量、家庭废弃物与人均收入之间呈现环境库兹涅茨曲线，而二氧化碳、森林采伐、工业废弃物随着人均收入的上升而增加。Egli（2001）也认为基于跨国的估计是不可靠的，于是利用德国1966—1998年的时间系列数据，考虑到贸易、产业结构和经济增长率等变量的影响，研究了8种污染物（二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳、氨气、沼气、颗粒物与非甲烷挥发性有机化合物）的人均排放与人均收入之间的关系，结果表明：氮氧化物和氨气与人均收入之间存在环境库兹涅茨曲线，而其他6种污染物并没有出现明确的结论——作者认为这一结果清晰地表明跨国研究是不可靠的。Roca and Alcantara（2001）运用1972—1997年的数据研究了西班牙的能源强度、二氧化碳排放与环境库兹涅茨曲线，认为能源强度与二氧化碳排放强度之间并没有一致性。Lindmark（2002）认为一些对单个国家进行时间系列方法研究的时间跨度较短，于是利用瑞典1870—1997年的时间系列数据，研究发现二氧化碳排放与收入之间存在环境库兹涅茨曲线。Friedl and Getzner（2003）探究了1960—1999年奥地利的经济发展和二氧化碳排放之间的关系，检验单个国家而不是一系列截面国家是否存在环境库兹涅茨曲线。研究发现，奥地利的情形适用于三次方模型，二氧化碳排放和GDP之间呈现N形曲线关系。Aldy（2005）利用1960—1999的年美国州级面板数据，分别运用二次方、三次方简化型模型，同时考虑到贸易、气候条件、煤炭禀赋的影响，研究了处于经济发展高级阶段的美国的人均二氧化碳排放与人均收入之间的关系，结果发现极少数州存在环境库兹涅茨曲线。Lantz and Feng（2006）利用加拿大1970—2000年5个地区的省级面板数据，运用简化型二次方模型，研究人均GDP、人口密度和技术变量与二氧化碳排放之间的关系，发现二氧化碳排放与人均GDP没有显著的关系，但是与人口密度之间呈倒U形关系，与技术变量之间呈U形关系，于是作者认为以前的研究把人口、技术与二氧化碳排放之间的关系指定为线性关系可能是错误的。Halicioglu（2009）运用自回归分布滞后模型，选取1960—2005年土耳其的时间系列数据研究了二氧化碳排放与收入、能源消费和对外贸易之间的关系，结果发现二氧化碳排放随着收入单调上升，不存在环境库兹涅茨曲线关系，贸易对二氧化碳排放的影响是正向且显著的。

与此同时，也有许多学者对中国的经济增长与二氧化碳排放之间的关系进行了研究。陆虹（2000）通过建立状态空间模型，利用1976—1996年的数据，发现中国人均二氧化碳和人均GDP之间为互相影响的关系，而不是简单地呈现为倒U形关系。Jalil and Mahmud（2009）运用自回归分布滞后模型（auto-regressive distributed lag，ARDL），选取1975—2005年的时间系列数据研究了中国二氧化碳排放与收入、能源消费和对外贸易之间的关系，其研究结果表明，二氧化碳与收入之间存在环境库兹涅茨曲线，贸易对二氧化碳排放具有正向作用但统计上不显著。林伯强、蒋竺均（2009）使用世界银行时间序列数据研究中国二氧化碳排放拐点，并对其在不同条件下的实现情况进行了预测，结论为中国二氧化碳库兹涅茨曲线的理论拐点在2020年出现，但实证预测表明拐点到2040年还没有出现；理论与实证结果不同的原因在于未考虑其他经济因素的情况下，简单地检验二氧化碳排放与人均收入的关系所得出的结论不够准确；除了人均收入外，能源强度、产业结构和能源消费结构都对二氧化碳排放有显著影响。许广月、宋德勇（2010）选用中国1990—2007年的省际面板数据，采用面板单位根和协整检验方法，对我国碳排放环境库兹涅茨曲线的存在性进行了研究，其结果表明，中国东部地区和中部地区存在人均碳排放环境库兹涅茨曲线，但是西部地区不存在该曲线。Du，Wei，and Cai（2012）基于1995—2009年中国省级面板数据，运用一系列静态和动态面板回归模型研究了中国二氧化碳排放的驱动力，结果发现经济发展、能源强度和产业结构是影响中国二氧化碳排放的主要因素，但是经济发展与人均二氧化碳排放之间的倒U形关系没有得到强烈的证据支持。郑丽琳、朱启贵（2012）基于1995—2009年中国省级碳排放面板数据，利用面板协整和误差修正模型对中国碳排放环境库兹涅茨曲线的存在性进行实证研究，发现碳排放与经济增长间存在长期稳定的倒U形关系，拐点的人均GDP为29 847.29元。胡宗义、刘亦文、唐李伟（2013）利用中国1979—2008年的数据，采用非参数模型，同时考虑到外商直接投资、对外贸易、能源强度、城市化率等因素，研究二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线，结果发现中国的人均GDP与人均二氧化碳排放之间不存在倒U形曲线关系。