第二节 环境质量与经济增长研究的核心问题
一、EKC假说的简化式模型
EKC假说的简化式模型只含一个方程，最常用的如：
yit＝α＋β1xit＋β2xit2＋β3xit3＋β4zit＋εit（2—1）
式中，y为环境退化变量，衡量环境压力，x为人均收入，i为国家，t是时间，α是常数，β1、β2、β3、β4是系数，ε是随机误差项，z是由影响环境的其他变量构成的一个向量，包括技术、贸易、地理位置、人口密度及经济结构等影响因素。
选择不同的β1、β2、β3、β4，将导致方程不同。
（a）β1＞0，β2＝β3＝0，表示伴随着经济增长，环境质量急剧恶化。
（b）β1＜0，β2＝β3＝0，表示经济增长与环境质量的关系是相互促进的和谐关系，伴随着经济增长，环境质量亦相应改善。
（c）β1＜0，β2＞0，β3＝0，表示经济增长与环境质量之间存在U形关系，是与环境库兹涅茨曲线完全相反的关系。
（d）β1＞0，β2＜0，β3＝0，表示经济增长与环境质量之间存在倒U形关系，是典型的环境库兹涅茨曲线，当经济发展到一定程度之后，经济增长将有利于环境质量的改善。
（e）β1＞0，β2＜0，β3＞0，表示经济增长与环境质量之间的关系是N形，在经济增长的一段时期内与倒U形关系相似，但经济发展到更高阶段时，环境质量会随着经济增长而恶化。
（f）β1＜0，β2＜0，β3＞0，表示经济增长与环境质量之间的关系为倒N形，在经济增长的早期，环境质量会改善，但经济增长到一定程度时，环境质量会恶化，随着经济的增长最后环境质量会改善。
（g）β1＝β2＝β3＝0，表示经济增长和环境质量之间没有联系。
由此，环境与经济有7种关系，如图22所示。
在EKC研究中，环境质量指标通常包括二氧化硫（SO2）、悬浮颗粒物、烟尘、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、化学需氧量（COD）、致病菌和重金属等。研究模型多使用减量形式，将环境质量的影响因素抽象成收入。对于环境质量指标，有的人用排量法，有的人用环境退化指数，对于收入，有的人用PPP方法计算，有的人用市场汇价计算，加上各种研究使用的数据不同，EKC假说的实证研究得出的结论差异较大。
二、EKC假说的假设
根据已有研究的结论，大部分EKC假说基于的假设包括：
（1）存在可以确切定义的致污因素（dirty factor）。它们的存在和增长只会单一地促进污染型工业发展，而非清洁产业的发展。
（2）污染的边际破坏不断升高。
（3）消费的边际效用是稳态的或者是下降的。
（4）污染的负效用不断升高。
（5）当政策效应较强，存在一定数量有能力通过提供污染治理的成本和效益的全方位信息并对污染进行有效管制的公共机构。
（6）政策效应较弱，薄弱的政策效应使得技术效益可以忽略不计，那么规模效应就是影响污染水平的最重要因素。
（7）污染的负外部性是区域性的，不跨越国界。
（8）在发展的不同时期，会出现不同要素的堆积（accumulation）。
只有在诸多假设成立的情况下，方可得出环境—收入的倒U形关系。但现实与模型的区别就在于很多假设是难以成立的。
以Copeland and Taylor（1995，2004）的研究为例，他们认为导致增长的源头主要有两种，即物理资本和人力资本。前者的增长所导致的人均收入的提高会造成污染水平的提高，而后者的增长所导致的人均收入的提高会造成污染水平的下降。因此，在人类经济发展前期，以物力资本积累为主的增长方式必然会带来更多污染，而随着发展，经济增长模式逐渐转变为以人力资本积累为主，污染就会逐渐减少。并据此认为，从增长源角度来看，EKC假说是成立的。
此外，有学者提出，EKC假说暗含着与收入和环境压力之间关系有关的三个重要假设。在没有验证这三个假设之前，即便经验研究得出倒U形的EKC，也不能用来支持EKC假说。
1.长期均衡假设
EKC假说认为经济增长能够减轻环境压力。模型（2—1）选取的主要解释变量是给定时点的人均收入x，而经济增长则是收入水平随时间的动态变化（即
），因此，模型（2—1）并没有直接检验经济增长对环境压力的影响。
之所以这样处理，主要是因为经济增长的直接结果只是收入的增长，当收入提高之后，经济当中的技术和制度会相应发生变化，这些变化才是决定环境压力大小的根本力量。由于收入的变化转化为技术和制度的变化是一个缓慢的过程，模型（2—1）用水平变量作为解释变量，实际上正是假定经济增长对环境压力的影响是长期的，因此，回归得到的环境库兹涅茨曲线反映的是一种长期均衡关系。但是，现有研究并没有对这一假设进行检验。正如我们在后面所要讨论的那样，检验长期均衡假设需要对模型（2—1）中的变量进行协整检验。如果收入和环境压力指标不是协整的，二者之间将不存在长期稳定的比例关系，任何外来冲击都会对收入和环境压力之间的关系产生永久性的影响。在这种情况下，模型（2—1）给出的倒U形曲线是不稳定的，据此难以得出经济增长能够减轻环境压力的结论。
2.同质性假设
现有研究基本都用平行数据来回归模型（2—1）。平行数据估计将不同国家在不同时点的样本观测值融合在一起，与单一国家的时间序列分析和不同国家在同一时点的截面分析相比，样本容量更高，显著水平的统计检验更有说服力，但由于所有国家的参数估计值都相同，不能反映国与国之间的差异。
在模型（2—1）中，β1、β2、β3和β4对所有的国家都相同，这实际上是假定，在每个国家，收入对环境压力的影响都是相同的，不管国家如何变化，收入与环境压力之间都存在着唯一的确定关系。然而，到目前为止，并没有研究检验不同国家的上述四个参数是否真的相同或相似，对比目前为数不多的利用一国时间序列数据进行的环境库兹涅茨曲线研究可以发现，由于经济结构、发展路径和制度等方面的不同，国与国的转折点收入存在很大的差别。这间接说明，模型（2—1）设置均一的βi值，使不同国家拥有同样的倒U形曲线和转折点，是不符合实际的。判断这一假定是否成立需要进行F检验。
3.趋势平稳假设
模型（2—1）暗含的第三个假设与时间参数β4有关。环境库兹涅茨曲线描述的是收入和环境压力之间的倒U形关系。要想将环境库兹涅茨曲线解释为一国的环境压力会随收入的增长而下降，时间参数β4的数值必须显著小于0。在模型（2—1）中，时间变量t并不影响曲线的形状，只影响曲线的截距。如果β4为负数，用特定年份的截面数据得到的环境库兹涅茨曲线会随时间的推移向下移动。
如图23所示，假定t1～t4四个年份，各年的环境库兹涅茨曲线用EKCti表示，每一条EKC描述的是该年份样本包括的各个国家收入与环境压力之间的关系。可以看到，从EKCt1开始，EKC逐年向下平移。当将这四个年份的截面数据综合成平行数据进行估计时，需要在模型中引入负的线性时间趋势或负的时间虚拟变量来表示这种变化。如果用固定效应模型估计（2—1），就是在EKCt1的参数估计值基础上加入一个负的线性时间趋势，平行数据估计后的曲线形状会与EKCt1相同，转折点仍然会位于收入Y3。然而，使用平行数据估计出的环境库兹涅茨曲线并不能反映单个国家环境压力随收入的变化。对一个国家来说，在每个年份，与特定的收入水平相对应的环境压力由该年份的环境库兹涅茨曲线决定。
假定一国在t1年的收入为Y1，对应的环境压力为曲线EKCt1上的E1，t2年的收入为Y2，环境压力为EKCt2上的E2，依此类推。因此，该国的收入与环境压力之间的关系为图23 （a）中的曲线C1，与用平行估计得出的EKC的形状并不相同。特别是，该国的转折点收入为Y2，比平行估计得到的转折点收入Y3要低。这说明，各项研究给出的转折点并不是一个国家环境压力随收入下降的真实转折点。尽管多个国家的平行数据显示环境压力与收入之间存在倒U形的环境库兹涅茨曲线，单独一个国家的环境压力随收入的变化路径却很可能与此不同。
当模型（2—1）中的时间趋势不是显著不为0时，如图23（b）所示，假定用不同年份的截面数据估计得到的EKC并没有随着时间的推移逐渐向下移动，相反，第4年的EKC位于第2年和第3年的EKC之上，此时，描述一个国家环境压力和收入关系的曲线C1由倒U形曲线变为N形曲线，当该国收入达到这儿之后，环境压力会再次上升。虽然固定效应估计还会产生倒U形的环境库兹涅茨曲线，但具体到该国，环境压力却并不能随着收入的增长而下降，因此要想将平行数据下的环境库兹涅茨曲线解释为一国的经济增长能够降低环境压力，必须保证存在负的线性时间效应。然而，在多数经验研究中，线性时间效应在统计上并不显著。这将使我们对EKC假说的正确性产生了怀疑。
由于线性时间趋势关系到一个国家是否存在环境库兹涅茨曲线的论断，线性时间趋势能否正确反映环境压力随时间的动态变化也就成为至关重要的一个问题。因此，模型（2—1）暗含的第三个假定就是环境压力与收入是趋势平稳的，引入线性时间趋势能够消除变量的自相关。
然而，Nelson and Plosser （1982）指出，多数时间序列并非趋势平稳，而是差分平稳。这意味着模型（2—1）中的线性时间趋势很可能没有完全消除估计中的自相关问题。如果存在自相关，模型（2—1）中的随机误差项丧失了同方差性，估计结果的显著性检验将会失效。虽然现有的一些研究利用广义最小二乘法矫正显著性偏差（Stem，1996），但这种方法只能消除异方差性，而与时间有关的误差至今尚未有人研究。通过扩充的Dikcye-Fuller平稳性检验，即单位根检验，也许可以验证模型（2—1）暗含的趋势平稳假设。
三、EKC假说的政策含义
第一，环境—收入关系的形状暗示，当人均收入达到一定水平，经济发展进入一定阶段时，环境会自然好转，因此刺激经济发展的政策将有利于环境的改善。
第二，国家不应只顾全力发展经济，还应积极制定政策或设立制度来干预环境问题。
这是因为一方面，经济发展达到EKC下降区间是一个长期过程，等待的时间越长，所需的政府干预越多，而污染物排放及其带来的环境恶化会随着时间的推移出现积累效应。因此把这种政府干预推迟到以后的经济发展阶段将导致高昂的污染治理成本。如果是这样，那么即使那些从自然规律上来说可逆的环境破坏，从经济上来说也将变成不可逆。
另一方面，如果环境污染超过自然承受程度，我们将进入环境破坏不可知和不可逆的区域，即EKC高于阈值水平以上的部分，这意味着在达到EKC峰值之前，环境恶化就已不可逆转了。如果是这样，那么未来开拓EKC下降的道路将不可能。再加上实证检验出的EKC不稳定性，即EKC随时间推移而移动位置和改变形状，使得环境破坏不可逆情况更易发生。
因此国家对环境问题持有观望态度很危险。作为国家干预手段的环境政策或制度涉及了方方面面，有技术导向的，有经济结构导向的，有环境监管导向的，有贸易结构导向的，还有有国际合作导向的等，但其中最根本的措施是消除环境补贴和内部化环境成本即矫正扭曲的环境价格体系，这是因为环境问题产生的经济根源是环境的外部性导致市场机制失灵，进而造成资源配置的非帕累托有效。上述所有政策或制度不仅适用于单个国家，而且适用于全球范围。只不过由于当今国际政治形势使得协调问题变得非常重要，例如世界各国如何实现经济共同繁荣，如何重新定位、建立并规范吸收环境成本的有效统一的全球价格体制等。
从EKC研究文献来看，上述政策规制大体通过两个渠道提出来：其一是取自EKC数量模型的自变量，因为通过敏感性分析可知，这些自变量的变化对环境指标有重大影响，因此有必要针对这些自变量拟订相关政策法规；其二是从实践经验和现实情况出发提出政策建议。