标题：环境库兹涅茨
环境库兹涅茨曲线
正如Grossman (1995)所说的，对于一个发展中的经济，需要更多的资源投入。而产出的提高意味着废弃物的增加和经济活动副产品――废气排放量的增长，从而使得环境的质量水平下降。这就是所谓的规模效应。
不难发现，规模效应是收入的单调递增函数。同时，经济的发展也使其经济结构产生了变化。Panayotou (1993）指出，当一国经济从以农耕为主向以工业为主转变时，环境污染的程度将加深，因为，伴随着工业化的加快，越来越多的资源被开发利用，资源消耗速率开始超过资源的再生速率，产生的废弃物数量大幅增加，从而使环境的质量水平下降；而当经济发展到更高的水平，产业结构进一步升级，从能源密集型为主的重工业向服务业和技术密集型产业转移时，环境污染减少，这就是结构变化对环境所产生的效应。实际上，结构效应暗含着技术效应。产业结构的升级需要有技术的支持，而技术进步使得原先那些污染严重的技术为较清洁技术所替代，从而改善了环境的质量。正是因为规模效应与技术效应二者之间的权衡，才使得在第一次产业结构升级时，环境污染加深，而在第二次产业结构升级时，环境污染减轻，从而使环境与经济发展的关系呈倒“U”形曲线。 
另外一种理论解释是从人们对环境服务的消费倾向展开的。在经济发展初期，对于那些正处于脱贫阶段或者说是经济起飞阶段的国家，人均收入水平较低，其关注的焦点是如何摆脱贫困和获得快速的经济增长，再加上初期的环境污染程度较轻，人们对环境服务的需求较低，从而忽视了对环境的保护，导致环境状况开始恶化。可以说，此时，环境服务对他们来说是奢侈品。随着国民收入的提高，产业结构发生了变化，人们的消费结构也随之产生变化。此时，环境服务成为正常品，人们对环境质量的需求增加了，于是人们开始关注对环境的保护问题，环境恶化的现象逐步减缓乃至消失（Panayotou, 2003）。 
再有一种理论解释是从政府对环境所实施的政策和规制手段来阐述的。在经济发展初期，由于国民收入低，政府的财政收入有限，而且整个社会的环境意识还很薄弱，因此，政府对环境污染的控制力较差，环境受污染的状况随着经济的增长而恶化（由于上述规模效应与结构效应）。但是，当国民经济发展到一定水平后，随着政府财力的增强和管理能力的加强，一系列环境法规的出台与执行，环境污染的程度逐渐降低。若单就政府对环境污染的治理能力而言，环境污染与收入水平的关系是单调递减关系（有人称之为消除效应，abatement effect）。 
为此，有人将收入对环境的影响分解为三种效应，即规模效应、结构效应和消除效应. 
理论解释
（一）环境库兹涅茨曲线的提出
1991年美国经济学家Grossman和Krueger针对北美自由贸易区谈判中，美国人担心自由贸易恶化墨西哥环境并影响美国本土环境的问题，首次实证研究了环境质量与人均收入之间的关系，指出了污染与人均收入间的关系为“污染在低收入水平上随人均GDP增加而上升，高收入水平上随GDP增长而下降”[1]。1992年世界银行的《世界发展报告》以“发展与环境”为主题，扩大了环境质量与收入关系研究的影响[2]（P38-39）。1993年Panayotou借用1955年库兹涅茨界定的人均收入与收入不均等之间的倒U型曲线，首次将这种环境质量与人均收入间的关系称为环境库兹涅茨曲线（EKC）[3]，如图1所示。EKC揭示出环境质量开始随着收入增加而退化，收入水平上升到一定程度后（如图1的Y0所代表的收入水平）随收入增加而改善，即环境质量与收入为倒U型关系。
图1 EKC曲线
（二）EKC的理论解释
环境库兹涅茨曲线提出后，环境质量与收入间关系的理论探讨不断深入，丰富了对EKC的理论解释。
1.规模效应、技术效应和结构效应。Grossman和Krueger提出经济增长通过规模效应、技术效应与结构效应三种途径影响环境质量[1]：（1）规模效应。经济增长从两方面对环境质量产生负面影响：一方面经济增长要增加投入，进而增加资源的使用；另一方面更多产出也带来污染排放的增加。（2）技术效应。高收入水平与更好的环保技术、高效率技术紧密相联。在一国经济增长过程中，研发支出上升，推动技术进步，产生两方面的影响：一是其他不变时，技术进步提高生产率，改善资源的使用效率，降低单位产出的要素投入，削弱生产对自然与环境的影响；二是清洁技术不断开发和取代肮脏技术，并有效地循环利用资源，降低了单位产出的污染排放。（3）结构效应。随着收入水平提高，产出结构和投入结构发生变化。在早期阶段，经济结构从农业向能源密集型重工业转变，增加了污染排放，随后经济转向低污染的服务业和知识密集型产业，投入结构变化，单位产出的排放水平下降，环境质量改善[4]。
规模效应恶化环境，而技术效应和结构效应改善环境。在经济起飞阶段，资源的使用超过了资源的再生，有害废物大量产生，规模效应超过了技术效应和结构效应，环境恶化；当经济发展到新阶段，技术效应和结构效应胜出，环境恶化减缓[5]。
2.环境质量需求。收入水平低的社会群体很少产生对环境质量的需求，贫穷会加剧环境恶化；收入水平提高后，人们更关注现实和未来的生活环境，产生了对高环境质量的需求[6]，不仅愿意购买环境友好产品，而且不断强化环境保护的压力，愿意接受严格的环境规制，并带动经济发生结构性变化，减缓环境恶化。
3.环境规制。伴随收入上升的环境改善，大多来自于环境规制的变革。没有环境规制的强化，环境污染的程度不会下降[7]。随着经济增长，环境规制在加强，有关污染者、污染损害、地方环境质量、排污减让等信息不断健全，促成政府加强地方与社区的环保能力和提升一国的环境质量管理能力。严格的环境规制进一步引起经济结构向低污染转变。
4.市场机制。收入水平提高的过程中，市场机制不断完善，自然资源在市场中交易，自我调节的市场机制会减缓环境的恶化[2]。在早期发展阶段，自然资源投入较多，并且逐步降低了自然资源的存量；当经济发展到一定阶段后，自然资源的价格开始反映出其稀缺性而上升，社会降低了对自然资源的需求，并不断提高自然资源的使用效率，同时促进经济向低资源密集的技术发展[8]，环境质量改善。同时，经济发展到一定阶段后，市场参与者日益重视环境质量，对施加环保压力起到了重要作用，如银行对环保不力的企业拒绝贷款。
5.减污投资。环境质量的变化也与环保投资密切相关，不同经济发展阶段上资本充裕度有别，环保投资的规模因而不同。Dinda将资本分为两部分：一部分用于商品生产，产生了污染；一部分用于减污，充足的减污投资改善环境质量[9]。低收入阶段所有的资本用于商品生产，污染重，并影响环境质量；收入提高后充裕的减污投资防止了环境进一步退化。环境质量提高需要充足的减污投资，而这以经济发展过程中积累了充足的资本为前提。减污投资从不足到充足的变动构成了环境质量与收入间形成倒U型的基础。
这些理论研究表明，在收入提高的过程中，随着产业结构向信息化和服务业的演变、清洁技术的应用、环保需求的加强、环境规制的实施以及市场机制的作用等，环境质量先下降然后逐步改善，呈倒U型。
二、关于EKC的理论批评
EKC理论假说提出后，实证研究不断，结论呈多样化，有的支持倒U型，也有结论显示两者呈U型、N型、单调上升型、单调下降型[10][11]，并且不同污染物的污染与收入间关系呈现差异形态，对EKC提出了挑战，学术界在理论上也展开了对EKC的批评。
（一）EKC的内生缺陷
Arrow等批评EKC假定收入仅是一个外生变量，环境恶化并不减缓生产活动进程，生产活动对环境恶化无任何反应，并且环境恶化也未严重到影响未来的收入[12]。但是，低收入阶段环境恶化严重，经济则难以发展到高水平阶段，也达不到使环境改善的转折点。经济增长与环境是互动的大系统，环境恶化也影响经济增长和收入提高，需要构建将收入内生化的模型探讨环境质量与收入水平间的互动关系。
（二）EKC的适用局限
EKC能否概括各种条件下环境质量与收入间的关系？研究表明EKC的适用性受到局限。
1.环境-收入理论关系具有多种形态。环境质量与收入间是否只存在倒U型一种形态？研究表明环境-收入理论关系存在七种不同形态。在理论探讨中，如下表达式常用来考察环境与收入间的关系：
式中y为环境指标，x指人均收入，z指影响环境变化的其他控制变量；下标i代表一个国家或地区，t指时间；α是常量，βk是解释变量的系数。该模型依βk的不同而呈现x与y的不同关系，从理论上说明环境与收入间的关系并非倒U型所能代表：
第一，β1= β2 =β3=0，收入水平与环境质量之间没有关系；第二，β1>0，且β2 =β3=0，x与y之间呈单调上升关系，环境随收入上升而恶化；第三，β1<0，且β2 =β3=0，x与y之间存在单调下降关系，环境随收入增加而改善；第四，β1>0，β2<0，且β3=0，x与y之间呈倒U型关系，即EKC，且转折点在处；第五，β1<0，β2>0，且β3=0，x与y之间呈U型关系，收入水平较低阶段，环境随收入上升而改善，收入水平较高阶段，环境随收入上升而恶化；第六，β1>0，β2<0，且β3>0，x与y呈N型，收入水平不断上升的过程中，环境质量先恶化再改善，又陷入恶化境地；第七，β1<0，β2>0，且β3<0，x与y的关系与N型相反，伴随收入水平上升，环境质量先改善再恶化，后复归改善。
环境与收入理论关系的七种形态中，EKC仅是其中的一种形态，其倒U型不能适用于所有的环境-收入关系。
2.EKC无法揭示存量污染的影响。在污染指标上，污染可分为存量污染与流量污染，流量污染物仅对目前环境产生影响，存量污染物经一段时间积累后在将来对环境产生影响[13]。两者的区分视考察时间长短而定，二氧化硫、悬浮物、氧化氮、一氧化碳以及一些水污染物等从短期看可作存量污染物，但从长期来看则是流量污染物。典型的存量污染物是城市废物（因为这些废物在处理场所不断积累）和二氧化碳（存在大约125年）。流量污染物的控制见效快，存量污染物的削减在短期内则难见成效。现实中政府具有短期行为，仅注重削减流量污染，导致经济增长过程中存量污染物一直上升。因此流量污染在经济增长过程中下降也不能代表所有污染物的改变。
3.EKC的长期性问题。从EKC的适用时间长短来看，EKC即使在考察时间段或较短时期内成立，在长期也可能不成立，会呈现N型曲线，即开始显示了倒U型，达到特定收入水平后，收入与污染间又呈现同向变动关系[14]，原因在于提高资源利用率的清洁技术被充分利用后，再无潜力可挖，同时减少污染的机会成本提高，收入增加导致污染上升。
因此，EKC反映了多种环境-收入理论关系的一种形态，且更适用于流量污染物和短期的情况，而不适用于存量污染物，在长期内可能呈N型。但其多形态的环境-收入关系的理论基础需要深入探讨。
（三）现实问题使污染轨迹偏离EKC 
EKC是对环境-收入关系的一种概括，而现实的复杂性和动态化会不断打破其演变路径，新问题使环境-收入关系偏离EKC，呈现多样性。
1.新技术与新毒型。新技术一般提高生产率的同时也产生潜在危险，如产生新的危险废物。新技术推广之初，这些副作用不为人所认知，当其危险显露出来后，该技术的使用受到限制，最后被淘汰，为新一代的技术所取代，而新一代技术又面临同样的轮回[15],每一种新技术都经历这一变动轨迹。技术周期、收入提高与污染纠集在一起，产生不同的关系：倒U字型、N字型和倒L字型。
Dasgupta等阐述了污染排放与收入之间的四种关系：一种是传统的EKC，一种为修正的EKC，另外两种为污染排放与收入呈单一关系，包括新毒型与触底竞争型[16]，如图2所示。其中两类涉及到新技术的效应：第一类为新技术产生了修正的EKC，它保持了其倒U型，新技术降低了EKC的位置，且先于传统EKC达到转折点，世界银行《1992年世界发展报告：发展与环境》也提出了这种类型。另一类是新技术产生了新毒型污染-收入关系，指新技术产生了新污染物，包括致癌化学物、二氧化碳等，原污染物排放减少的同时新污染物排放上升，因而总污染并未下降。
图2 EKC的多种形状
2.环境规制趋同与触底竞争型。一国环境标准高，提高了其排污成本，使生产成本高于低环境标准国家[17]，驱动一些污染密集型产业移向低环境标准国家，资本外流使高环境标准国家面临放松环境规制的压力，在经济全球化进程中各国以保持竞争力为借口，放松环保规制，形成触底竞争。随着触底竞争的加剧，形成收入提高而污染排放保持不变，曲线趋于平坦，即Dasgupta等所述的触底竞争型，呈倒L字型，如图2所示。
这两类偏离EKC的情形值得进一步研究，不过学术界对环境规制的触底竞争本身并未达成共识。随着研究的深入和经济的发展，可能还会出现其他问题和其他形状的环境-收入变动轨迹，需要继续探讨。
（四）EKC的指标问题
EKC考察环境质量与收入间的动态关系，涉及到收入指标和环境质量指标，后者一般以污染指标显示。
EKC中的收入指标为人均收入，Stern等认为收入不是平均分配的，人均收入低于平均水平的人远多于高出平均水平的人，因而应以中值收入水平作为变量，而非平均收入水平[18]。
在污染指标上，针对一些人依据EKC而认为经济增长是解决环境问题的关键这一问题，Tisdell提出污染密度（Pollution intensity，指单位产出的污染排放）比总污染更具有意义，因为污染密度的升降更能体现经济增长过程中污染变动的全面情况。Tisdell还将污染分边际污染、平均污染与总污染，着重考察边际污染指标的价值[19]。假定污染不是累积性的，收入上升至一定水平后，则污染密度下降，如图3所示。图3显示了平均污染的EKC以及相应的边际曲线，两者先上升后下降，边际污染线先于平均污染线达到顶点，并与平均污染线的顶点相交。当边际污染和平均污染的污染密度达到顶点后，总污染会继续上升一段时间，在Y1水平上平均污染开始下降而总污染继续上升，因为边际污染仍为正值；只有当收入上升到Y2后，边际污染线位于横轴之下，总污染才会下降。因此，人均收入上升过程中，边际污染、平均污染和总污染三种指标的变动轨迹有些差异。
图3边际污染与平均污染的EKC
这些指标问题在EKC研究中是容易改进的，可以选择中值收入指标、污染密度指标或更有价值的指标考察EKC，不仅考察总污染，也研究边际污染的变动轨迹，全面把握经济增长过程中污染变动的动态。
（五）EKC的解释力问题
1.污染结构问题。经济活动不可避免地排放污染物，并且污染物的结构处在变动之中。Arrow指出收入上升过程中一些污染物排放减少只反映出污染结构的变化，一种污染物排放的减少往往与其他污染物排放增加并行[12]，EKC难以解释这一问题。发达国家伴随着环境规制加强和技术创新，单位产出的污染排放下降了，但废物混合体从硫磺、氮氧化物转向了二氧化碳和固体废物，因而总污染排放仍然很大，人均污染排放并未下降，降低一种污染物的努力会加剧其他污染问题。
2.非收入因素对污染的影响。针对EKC支持者认为经济增长带动技术进步和环境规制强化，批评者提出一些清洁技术和环境规制加强的压力也可能来自外国，因而与本国的收入无关。一国环境质量也会受制于邻国的污染状况，特别是二氧化硫和氧化氮等污染物易于在相邻国土间传播，从而淡化了环境质量与本国收入的关系[20]。
3.发达国家与发展中国家间的差异问题。有研究者认为如果存在污染与收入间的EKC关系，那部分或很大程度上是国际贸易产生的污染产业分配效应[12][18]。H-O理论认为发展中国家专门生产其丰裕要素（劳动与自然资源）密集的产品，发达国家专门生产人力资本与物质资本密集的产品，即发展中国家集中生产污染密集型产品和初级产品，而发达国家专门生产清洁产品和服务密集型产品[18]。一些资料表明发达国家污染密集型生产下降的同时，其污染密集型产品的消费并未同幅下降[21]，说明发达国家生产结构的变化与消费结构的变化并非同步，发达国家环境改善和中低等收入国家环境恶化部分反映了这种国际分工。在特定条件下，污染密集型工业从环境标准高的发达国家向环境标准低的发展中国家转移[22]，后者成为“污染避难所”，促成了前者在收入上升过程中改善环境质量。当今的发展中国家在收入提高的过程中，无法如发达国家那样从其他国家进口资源密集型和污染密集型产品，在强化其环境规制时，也无法将污染产业转移出去，将面临严峻的污染挑战，难以在收入水平提高后改善环境[18]。因此，世界范围的污染并非下降了，只是转移了。
为此运用EKC解释现实时，针对污染结构的变化，避免仅考察单一污染物，应建立污染物指标体系以综合考察所有污染物的变动轨迹；针对发达国家与发展中国家的差异，以发展中国家为重点研究对象，考察发展中国家环境-收入关系的核心影响因子。
对EKC的批评还包括其他方面，如消费的外部性和努力改善环境的外部性导致市场失效，难以在收入提高后改善环境[23]；从一些国家一年或多年的污染-收入静态关系中推出适用于每个国家污染排放与收入的动态依存关系，是不恰当的[24]；收入水平提高后社会增加对环境质量的需求，但现实收入水平尚未能大幅提高环境质量需求，从而达到EKC转折点，即使美国的高收入家庭对环境质量的需求，也不足以使环境质量达到EKC转折点[25]；而且自然资源退化与人均收入间呈正相关，EKC不能说明不可逆的生物多样性损失等，EKC的合理性受到质疑[26]。这些对EKC的批评丰富了环境-收入关系的研究，从理论上呈现了经济增长与环境质量之间关系的复杂性和多层次性。
三、评价
EKC显示了环境质量与收入间的倒U字型关系，即环境质量开始随着收入增加而退化，然后随收入上升而改善。总结上文，可以得到以下结论:
第一，倒U型EKC仅是一般化环境-收入关系的一种，不足以说明环境质量与收入水平间的全部关系。EKC更多地反映地区性和短期性的环境影响，而非全球性的长期影响。对于中国的情况，赵细康等认为仅烟尘具有弱EKC特征，中国多数污染物的排放与人均GDP变化间的关系还不具有典型的EKC变化特征[27]。若一些污染物在中国存在EKC，则是中国人均GDP尚未达到转折点。
第二，EKC的概念不能适用于所有的环境指标，如土地使用的变化、生物多样性的丧失等。这主要是基于环境退化分为污染与自然资源（土地、森林、草地及矿产资源等）的减少两类，而且一些环境损害很难衡量，特别是土地腐蚀、沙漠化、地下水层的污染与耗竭、生物多样性的损失、酸雨、动植物物种的灭绝、大气变化、核电站风险等。即使一部分环境指标存在EKC，这部分EKC的存在并不能确保延续到将来，即将来收入提高过程中环境并不一定会改善。
第三，环境退化是多种因素导致的，不同阶段的环境退化与经济增长有着不同的关系，发展中国家的环境退化与人口压力、自然资源的过度开发、非密集生产方式、低生产率等有关，发达国家的环境退化更多地与过度消费有关。不同发展阶段的国家可以有针对性地减缓环境退化。可以说，经济发展并不必然最终带来环境改善，简单地将EKC当作对环境乐观的理由，相信经济增长最终自动地解决环境问题，则是过于乐观和缺乏理由的。
第四，经济增长与环境改善可以并行，其前提条件是在收入水平提高的同时，实施有效的环境政策。收入水平提高只是为环境政策的出台和有效实施提供了条件，如高收入条件下充裕的资本保障了减污投资增加等。
值得说明的是，研究者对EKC的理论批评并未深入触及EKC的理论基础，也显示EKC有其可取之处，其倒U型体现了经济增长对环境改善的有利影响，并且在考察流量污染物的短期变动轨迹方面更有效。这一主题的研究中，若改进指标的选取、把握现实新问题对环境-收入关系的影响、强化偏离EKC的理论基础等，将深化环境-收入