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摘 要：河北省建设京津冀生态环境支撑区写进了《京津冀协同发展规划纲要》，其主旨在于改善空气和水资源环境质量，提高环境效率，为京津冀协同发展提供环境支撑。采用线性函数转换方法，把环境污染物当成有害的产出加入到常规DEA模型中，计算出河北省11地市2001—2014年的环境效率值，并运用Tobit模型对影响环境效率的因素进行面板数据回归。得出如下结论：（1）当前的环境质量无法适应京津冀协同发展的要求，尤以保定、邢台和邯郸3市环境效率较低，资源投入存在着不同程度的低效率利用。（2）人均收入、产业结构和技术水平对环境效率的提高有正向作用，人口密度对环境效率具有负向作用。（3）京津冀治理区域性环境污染，需要三地共同努力，关键在于调整河北省“偏重”的产业结构和“偏煤”的能源结构，实现京津冀生态环境协同发展。
关键词：京津冀协同发展；环境效率；DEA 模型；Tobit模型
中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：1005-6378（2016）04-0131-09
DOI：10.3969/j.issn.1005-6378.2016.04.018
一、引 言
《京津冀协同发展规划纲要》明确了河北省“三区一基地”的功能定位，即“全国现代商贸物流重要基地、产业转型升级实验区、新型城镇化与城乡统筹示范区、京津冀生态环境支撑区”。“三区一基地”的提出指明了河北省今后的发展方向和道路，其中生态环境保护成为重点领域需要率先突破，因此研究河北省环境效率具有十分现实的意义。环境效率反映了特定技术条件下，经济社会减少环境污染的效率。环境污染是生产过程中不可避免的，对生产率和经济增长都有负面影响[1]。改革开放后的中国经济经过三十多年的快速增长，已经变得越来越富有活力，这体现在经济体的自我调整和结构变迁之中，这种经济结构的调整是对生产方式的革新，同时也是生产方式适应生态环境的过程。如何正确衡量经济发展所付出的环境代价，是对环境进行有效管理和实现可持续发展所面临的重要问题[2]。评估生产中的环境效率，解决经济发展和环境保护之间的协调性问题，具有非常强的现实意义，对河北省来说则显得更为紧迫。
曾贤刚研究表明中国30个省、自治区、直辖市2000—2008年环境效率保持在0.7～1之间波动，对地区环境效率的估算采用的是DEA（date envelope analyse）中的数据函数转换方法[2]；李胜文等采用随机前沿生产函数估算了中国省级水平的环境效率，时间跨度从1986—2007年，研究结果表明环境效率与经济规模存在反方向关系，经济规模越大的省份往往环境效率越低[1]。胡达沙，李杨同样运用中国省级面板数据计算环境效率，他们采用的方法是非角度和非径向的SBM模型（slacks based measure），估算结果发现全国总体的环境效率在下降，同时东部地区环境效率较高，中西部地区环境效率相对较低[3]，这与李胜文等[1]的结论有所差异。笔者所能查阅到的文献中对环境效率值评价的方法大概有五六种，研究的对象都是中国省级面板数据，单独研究市级环境效率的文献只有赵艳等对江苏省环境效率的计算[4]。本文主要研究河北省环境效率问题，实现京津冀协同发展，改善当前的环境质量成为全社会的共识，提高河北省环境效率是其必然选择。本文运用DEA模型从投入产出的角度分析河北省经济发展过程中的环境效率，进而采用Tobit模型回归分析影响环境效率的各项因素，对环境效率的改善提供参考建议，以期真正实现京津冀环境协同发展。
二、模型解释与研究方法（DEATobit两步法）
（一）DEA
数据包络分析简称DEA，往往用来评价效率问题，工业生产中的环境污染物影响着技术决策单元的效率。环境污染物（工业废气、废水、固体废弃物）可以作为负产出，也可以作为负的投入进入到投入产出过程。如果效率值等于1，即处于生产的前沿面上，则表明工业生产从投入产出的角度来看是有效率的。如果效率值低于1，则表明生产是缺乏效率的。缺乏效率的描述可以是在既定的生产投入下，产出可以比现有产出更多；也可以描述为在既定产出条件下，可以减少当前的投入而使得产出不变。关于缺乏效率的原因，DEA模型从两个方面进行考量，一个是生产没有达到规模收益，当前或者是处于规模收益递增阶段，表明投入过少，或者是处于规模收益递减阶段，此时投入过多；另外一个是纯粹的技术效率造成的。
本文在应用DEA模型计算河北省11地市环境效率值时，是以投入导向为基础构建的基于可变规模报酬的DEA，假设有m个独立评价单元DUM，n种要素投入xi，和p种产出yt，另外伴随着q种污染物Zj，运用数据转换函数对污染物排放进行转化，从而把Zj当成期望产出加入到DEA模型中。之所以进行这样的处理，主要由于投入产出过程中，投入越少越好，产出越多越好。生产中劳动力、土地、资本等等都是投入要素，产出以经济产出GDP来衡量，而工业废气、废水和固体废弃物等是生产中不可避免的，但不是有益的产出（goods），而是有害的产出（bads），这种类型的产出不是越多越好，而是越少越好，所以需要对环境污染物进行处理，具体的处理方法可见王波、张群[5]。
（二）Tobit
通过DEA模型计算出环境效率值之后，还需要对其影响因素及其影响程度进行分析，这里需要用到Tobit模型，两者结合成为DEA—Tobit两步法（DEATobit twostage method）。在使用时，首先使用DEA计算决策单元的效率值，第二步以影响因素为自变量，效率值为因变量进行回归。回归方程的因变量被限定在0～1之间，小于0的以0代替，大于1的以1代替，因变量此时使用的是删截值（censored）或截断值（truncated）。Tobit模型可以用下式进行描述：
上述模型中，yj为实际计算或观测到的变量，xi为自变量列向量，b为系数，yj为潜在因变量（latent dependent variable），εj为误差项，具有随机性，其均值为0，方差为σ。采用DEATobit两步法分析环境效率问题，在Tobit自变量的选择上，曾贤刚使用了表示经济规模、产业结构、政府规制、对外开放程度、技术进步和地区特征的自变量[2]；李胜文等的文章里也使用了类似的指标[1]。本文在计量Tobit模型时，因为分析的并不是省级数据，而是河北省11地市的环境效率问题，所以指标的选择略有差别，但基本上延续了前人的思路。
三、河北省11地市环境效率评价（一）数据来源和统计描述
常规的DEA方法，成本型指标作为投入，收益型指标作为产出。从投入产出的角度计算环境效率，本文的投入主要是资源的消耗，产出是经济产出（地区生产总值）和环境污染物。具体来说，投入指标为河北省各市历年的能源消费量、用水总量、建设用地面积、工业从业人员数，期望产出为地区生产总值，非期望产出为工业废水排放总量、SO2排放总量和烟尘排放总量。本文所使用的数据年份为2001—2014年，数据来源包括河北省第三次经济普查数据，各市历年国民经济统计公报，《河北经济年鉴》，各市统计年鉴，《新河北60年1949—2009》《中国城市统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国循环经济年鉴》等。其中个别数据在有些年份是缺失的，笔者按照前后年份进行了估算。尽管数据存在不十分准确的情况，但是对最终计算结果的影响并不大。环境污染物指标没有包括固体废弃物，原因是无法找到市一级的相关数据，而且固体废弃物对环境所造成的影响不像工业废气和工业废水那么大，所以在计算环境效率值时，舍弃了固体废弃物这一污染物。对三废数据的处理，本文使用的是线性数据转换方法，把环境污染数据乘以-1，再加上一个正数值，使得非期望产出由负变成了正值，这样才符合DEA模型对产出数据必须是有益的前提条件（表1）。
由表1不难发现：（1）从河北省11地市历年的投入指标来看，除用水总量在减少之外，劳动力、工业用地、能源消耗等投入都在增加，尤其是能源消费增长较快。（2）各市用水总量标准差较大，具体城市来看，石家庄、唐山和邯郸工业用水量较大，这与其重工业结构有关。（3）从2001年到2014年，地区生产总值的均值有了很大幅度的提高，2014年是2001年均值的4.8倍，这是河北省各市经济持续高速增长的成果体现。（4）3项环境污染物指标均值和标准差都比较大，这主要因为指标所取的单位是万吨，如果增大数量级，则两项数据都会减小。
（二）DEA具体结果与实证分析
本文运用DEA2.1软件，采用线性数据转换函数把5项投入指标和4项产出指标（1项经济产出，3项环境污染物）代入软件进行求解，计算出河北省各市2001—2014年环境效率数据（表2）。
1.河北省各市环境效率大小分析。DEA模型计算的结果与人们的主观认识略有差异。从整体上看，各市环境效率保持在0.6～1之间，效率值最小为0.64，是邯郸市2011年计算出的效率值。全部年份都达到有效率的有4个市，分别为承德、唐山、廊坊和衡水。这里需要解释一下，上述4个城市，除了承德空气质量相对较好之外，唐山、廊坊和衡水都是全年雾霾污染较严重的地区，而这几个市的环境效率值却为1，实现了投入产出的最佳配置。看似矛盾的问题是有原因的，一是因为DEA模型主要是从投入产出的角度衡量效率问题，也就是在既有的资源投入下，产出是否达到了最优。如果其环境效率值为1，那说明现有的能源消耗、水资源投入、劳动力投入等不能起到减少环境污染物的效果。但这并不代表这几个市的污染排放是合理的，是可以承受的。在现有的资源投入下，可以通过改变生产方式以及生产要素的使用方向，实现污染物总水平的降低。另外一个原因是雾霾的主要成分是PM2.5和PM10，细微颗粒物并没有作为指标出现在本文的DEA模型中，这就使得本文环境效率值的计算出现了与人们主观意识不一致的可能性。
2.环境效率值的变化趋势分析。从总体上看，河北省各市环境效率值在不断改进，以张家口为例，2001年其效率值仅为0.68，说明当年该市存在着大量的资源冗余，生产技术效率较低，存在着改进的余地。到了2013年，张家口市环境效率值达到了0.94，环境效率已经有了很大幅度的提高，资源的高投入、低产出得到了很大程度的改善。除张家口之外，十几年间石家庄的环境效率也有了很大的变化，2006年之前石家庄市环境效率值都是低于1的，2006年之后其环境效率一直保持在1，达到了有效率的状态。除这两座城市之外，其他各市环境效率值虽有所变化，但变化不大。
3.环境效率生产前沿面分析。由DEA模型的计算过程可知，效率值为1意味着投入和产出实现了最优，处于生产的前沿面上。处于非生产前沿面上的各市，投入要素的冗余来自于两个方面，一个是纯技术效率的原因，一个是规模效益的原因。如果其技术效率不为1，那么尽管规模效益实现了最优，通过改进技术水平还是能够改善冗余状况的。如果其规模效益不为1，那么尽管纯技术上无法实现效率改进，冗余改善，通过改变经济的规模状况，能够提高环境的效率。以2014年为例，河北省全省实现了规模效率，但没有实现纯技术效率，其效率值不为1，存在改进的余地。保定市实现了技术效率，但规模效率没有实现，说明保定市今后改善环境效率的方向在于改变现有的产业规模，压减过剩产能，增加低能耗环保产业投入，从而提高环境效率。张家口、邯郸和邢台三市既没有实现纯技术有效也没有实现规模有效，这就要求这些城市不但要提高工业的技术水平，还要调整工业结构，改变现有的生产方式，淘汰落后产能。2013年冗余程度较高的投入要素分别为能源消耗、建设用地和工业从业人数，这反映出河北省当前应当在调整能源结构，降低能源消耗方面下大力度，提高对能源、土地资源和人员的利用水平，解决土地资源闲置和劳动力结果性过剩的问题，从而改善环境效率，降低环境污染对社会经济造成的损害。
四、环境效率影响因素的Tobit模型分析
将环境效率作为被解释变量，各项影响因素为解释变量，运用面板数据Tobit模型回归分析影响因素与效率值之间的函数关系是本部分的主要内容。DEA分析计算的效率值介于0～1之间，解释变量具有截断（Censored）的特性，因此选择Tobit模型进行回归分析。影响环境效率的因素众多，考虑到起主要作用的影响因素以及数据的可得性和河北省各市的实际情况，本文的解释变量从经济规模、产业结构、制度因素、对外开放状况、技术特征、地区因素和人力资源等几个方面考虑，具体变量含义见表3。
1.人均收入的增长能够显著提高环境效率。人均GDP每增加1个百分点，将使环境效率值提高0.11个百分点，而且回归结果具有非常高的显著性。这表明随着人均GDP的提高，人均收入不断增长，人们对环境会有更高的要求，这就倒逼着社会改善投入产出结构，提高环境效率水平。但是经济规模的另外一个指标，地区生产总值占全省生产总值的比重（GR）并不显著。唐山和衡水两市经济总量一个在河北省排名第一，约占全省生产总值的22%，一个排名倒数第一，衡水市地区生产总值只占河北省的4%左右，但是两市环境效率值都是1，说明这一指标对环境效率没有显著影响，环境效率的高低与城市经济总量没有直接的关系。
2.产业结构对环境效率有正向的影响。第二产业占地区生产总值的比重（FI）通过了5%的显著性检验，同时该比重每提高1个百分点，环境效率提高0.4个百分点。此项回归结果与人们一般的认识有所差别，一般认为重工业化产生的废水、废气和固体废弃物引起了环境的恶化，造成了环境污染，但回归结果却显示第二产业比值越高（工业化），环境效率值越大。这一矛盾可能的解释需要从环境效率的计算过程来考虑，DEA环境效率的计算是基于投入产出视角的，具有环境效率并不意味着污染物水平少，它仅仅表示现有的资源投入水平所产生的各项产出是否达到了最优。基于这样的计算，第二产业相对于第一产业和第三产业对生产技术的投入较大，使用高科技的范围较广，在现有的投入约束下产出水平自然就会大，这可以解释为什么会出现产业结构对环境效率正向作用的矛盾。另外一个现实解释是由河北省的工业现状决定的，河北省第二产业增加值占GDP的比重长期高于全国平均水平。以2014年为例，该年河北省第二产业占GDP的比重约为51%，比全国水平整整高了8个百分点（全国水平约为42%数据来源：《2014年国民经济与社会发展统计公报》及《河北省2014年国民经济与社会发展统计公报》。）。对第二产业的高度依赖使得河北省很多地区人均收入的提高依赖于工业产值的增长，只有工业增加值提高了，人均收入才会更快地提高，从而提高环境的效率。但这样的状况是不合理的，要想解决河北省近些年的环境问题，还是需要从调整产业结构上下工夫，尽管这样可能会造成短期的一系列问题。
3.制度因素和对外开放状况对环境效率没有确定性影响。无论是工业污染投资还是进出口贸易、国际投资都没有显著地改善环境效率。现阶段，河北省各地确实加大了工业污染治理投资的力度，也取得了治污的阶段性成果，不过本文所研究的数据范围为2001—2014年，在此时间段工业污染治理投资在改善环境质量方面没有发挥应有的作用。可能的原因是，一方面工业污染投资占GDP的比重过低，还不足以改变环境质量恶化的现实，另一方面越是环境质量差，污染严重的地区，工业污染投资越会被动地增加，但这无法根本改变环境质量。所以环境效率低的地方，工业污染投资被动增加的多，而环境效率高的地区会主动增加污染投资，从而污染治理投资占地区生产总值的比重无法确定其对环境效率的影响方向。外贸依存度和外资依存度对环境效率没有确定性影响。河北省并不是一个进出口大省，其外贸依存度只有12%左右，远远低于全国的45%，相对于河北省的经济总量，其进出口规模并不是很大，无论是改变进出口，还是调整外资规模都对环境效率没有显著性作用。改善河北省的环境效率，还应该从自身经济增长方式和产业结构入手，与外资企业的进入、产品的进出口结构没有直接的作用。
4.技术进步能够显著地提高环境效率。技术因素每提高1个百分点，环境效率增加0.07个百分点，并且通过了5%的显著性检验。对于河北省来说，要想改善环境质量，还应该继续加大工业企业在节能减排方面的投入，加大对环保设施的投入，鼓励技术创新，实现专利技术与市场应用的无缝对接，这样能够有效地改善环境状况，同时减少对资源的消耗。
5.人口密度越大的地区，环境效率往往越差。人口密度在正负两个方面都对环境效率产生影响。人口密度的负效应是指人口密度越大，对生态环境的压力越大，污染物排放水平就会越高，对能源的消耗也就越大。人口密度的正效应是指人口密集的地区往往是城市地区，相对于农村地区，城市居民具有较高的教育程度，环保意识也会更强，其对环境效率的改善是有积极作用的。河北省人口密度越高的地区，环境效率越低。这对城市的管理者提出了更高的要求，在环保宣传、资源有效利用方面河北省各市本应该做得更好。
6.人力资源对环境效率的影响是负的。人力资源丰富的地区往往是人口密度较大的地区，根据上面的分析，对河北省来说，人口越稠密的地区，环境效率越低，而这些地区往往拥有更丰富的人力资源。环境效率低的地区聚集了更多的人力资源，才使得人力资源对环境效率产生了负的影响，通过政府对人力资源的合理配置，是能够起到改善环境效率的作用的。
五、结论与建议
改善当前的环境质量是京津冀协同发展的基本要求，京津冀三地的深度融合需要良好的环境和资源禀赋支撑，其中河北省面临的环境问题最多，需要在环境效率提升方面下大力度。本文通过DEA模型计算了河北省11地市2001—2014的环境效率，并对环境效率的影响因素进行了分析，得出如下结论和建议。
1.提高河北省各地环境效率，促进京津冀环境质量的提升。从京津冀协同发展的视角看，北京和天津作为常住人口都超过1 500万人的特大城市，通过调整自身能源消费结构是无法缓解环境污染的。没有京津冀整个区域特别是河北省的努力和“牺牲”，北京和天津的环境质量改善只能是暂时的和局部的。推动京津冀协同发展，河北省在改善当前环境质量提高资源利用效率方面需要牺牲个体的利益服从整体的安排。具体到环境效率值，河北省各市当前的资源利用效率还有待提高。保定、邯郸、邢台3市环境效率值较低，存在着投入的冗余，其他各市如石家庄和唐山，虽然实现了纯技术效率和规模效率，但是环境污染物排放总量依然远远超出了环境的承载能力。从环境效率值的变化趋势来看，河北省各市环境效率值在14年间总体上有所提高，但变化幅度不大。说明河北省各市还应该继续沿着“转方式、调结构”的方向进行经济增长方式的改变，以提高资源的利用效率，改善各市的环境水平。DEA计算的结果显示，保定市实现了纯技术有效，但没有实现规模有效。保定市应当进一步淘汰过剩产能，通过企业的兼并重组，实现规模效益的提升。邢台和邯郸两市既没有实现纯技术有效，也没有实现规模有效。这两个城市一方面要改变现有的技术状况，鼓励工业企业提升装备技术水平，同时还要逐步淘汰一批能源消耗高、环境污染大的产业，以提升环境效率。对整个河北省来说，改变环境污染现状的关键还在于生产方式的改变，实现绿色生产和清洁生产，只有这样才能重现燕赵大地的碧水蓝天。另外区域经济的本质特征是空间依赖性，京津两市对周边地区资源的依赖越来越突出，建立政府主导的生态补偿机制，北京和天津有义务也有责任帮助河北省各市提升环境效率。
2.强化与京津两地产业对接与合作，承接创新型优质产业转移，实现经济发展与生态保护的互利共赢。贯彻落实《京津冀协同发展规划纲要》，科学的功能定位是基本前提。北京市定位为全国政治、文化、国际交往和科技创新中心，经济功能并没有体现；天津市的定位侧重于其在改革制度创新、金融创新和研发航运的功能；河北省则把产业转型升级视为其基本功能定位。本文Tobit面板回归结果显示，人均GDP、产业结构和技术水平都对环境效率有正向影响，人口密度和人力资源状况对环境效率有负向影响，各市地区生产总值占全省的比重、工业污染投资水平和对外开放程度对环境效率没有显著影响。回归分析的结果与河北省经济发展的实际状况比较吻合，实现河北省各地环境质量的提升，产业结构的升级改造势在必行，这顺应了河北省在京津冀协同发展过程中的功能定位。对城市的管理者来说，一方面要发展经济，提高人民收入，另一方面要考虑环境的承载能力，做到两者兼得在短期内很难实现，唯有通过长期的结构调整，才能实现经济增长和环境保护的协调统一。京津冀三地产业结构差异明显，北京、天津和河北分别处于后工业化阶段、工业化高级阶段和工业化中级阶段，在产业链条上，分别处于高端、中端和低端[6]。河北省在吸收河北和天津产业转移以及北京非首都核心功能疏解的基础上，应做到“以吸收促整合”，实现区域资源的合理配置，在资源环境约束收紧的情况下促进经济增长的同时提高环境效率。
3.倡导建立京津冀三地利益协调机制，推动京津冀协同发展从机制设计到操作实施。当前京津冀还没有建立起平等互惠的利益协调机制，导致产业和要素无法实现良性互动。应倡导建立京津冀三地利益协调机制，在利益诉求、利益协调和利益保障方面加强机制建设。打破北京市在利益诉求表达方面的强势地位，给予河北省地方政府、企业和各种社会组织更多的话语权。在利益协调方面，京津冀应探索建立利益补偿机制，北京和天津在环境、空气、水等方面给予河北省相关地区利益补偿，进而建立利益共同体[7]。另外京津冀协同发展，离不开利益保障机制的建设，逐步建立和完善层次分明、分工合理的区域合作与利益保障机制，使得三地的合作运作能够落实到微观的协调执行。当前已经建立的京津冀大气污染联防联控机制是一个很好的开端，京津冀三地在治理雾霾方面达成了许多共识，也取得了初步成效。本文的研究表明河北省各地环境效率存在着明显的地区差异，影响环境效率的因素也不尽相同。各地要根据自身地理位置、经济发展水平、产业结构、能源结构等建立长期有效的环境效率提升机制，在京津冀三地统一协调下不断提升本地的环境效率，实现区域的协同发展。
[参 考 文 献]
[1]李胜文，李新春，杨学儒.中国的环境效率与环境管理——基于1986—2007年省级水平的估算[J].财经研究，2010（2）：59-68.
[2]曾贤刚. 中国区域环境效率及其影响因素[J]. 经济理论与经济管理，2011（10）：103-110.
[3]胡达沙，李杨. 环境效率评价及其影响因素的区域差异[J]. 财经科学，2012（4）：116-124.
[4]赵艳，孙翔，朱晓东. 基于DEA的江苏省环境效率研究[J]. 环境保护科学，2011（4）：41-44.
[5]王波，张群，王飞. 考虑环境因素的企业DEA有效性分析[J]. 控制与决策，2002（1）：24-28.
[6]薄文广，陈飞. 京津冀协同发展：挑战与困境[J]. 南开学报（哲学社会科学版），2015（1）：110-118.
[7]孙久文，原倩. 京津冀协同发展战略的比较和演进重点[J]. 经济社会体制比较，2014（5）：1-11.
【责任编辑 郭 玲】
Abstract： The construction of ecological environment supporting zone has benn written in The Planning Outline of Collaborative Development of BeijingTianjinHebei. The main purpose is to improve environment quality of air and water resource to offer the environment support to the collaborative development of BeijingTianjinHebei areas. Based on the method of linear function transform of DEA， this paper treats environmetal pollutants as “bad” outcomes， so we can get environment efficiency values of each city for Hebei province by using a panel data from 2001 to 2013. Whereafter， the author uses the Tobit model to vestigate its determinants. The study shows， （1）the current environment guality can"t adapt to the reguirement of the collaborative to development of BeijingTianjin Hebei areas， especially Baoding，xingtai and Handan having low environment efficiency，and there are different degrees of low efficiency in resource investment. （2）Some factors may improve the value of environmental efficiency such as per capita income， industrial structure and technology. Meanwhile，the density of population decreased the value. （3）To control environmental pollution involves the mutual effort of BeijingTianjinHebei， and the key is to adjust the industrial stucture of Hebei province and energy structare of laying stress on coal to realize the collaborative development of BeijingTianjinHebei areas.
Key words： collaborative development of BeijingTianjinHebei；environment efficiency；DEA model；Tobit model
