2　經濟增長與環境污染研究的思想淵源與學術脈絡

2.1　經濟增長與環境污染的理論研究

2.1.1　經濟增長理論的發展脈絡

羅伯特·盧卡斯（Robert E. Lucas）曾說“人類一旦開始思考經濟增長問題，便很難再思考其他問題。”可以說，自經濟學萌芽和誕生之日起，經濟增長或財富增長就成為經濟學理論研究的主要課題之一。經濟增長理論的發展經歷了如下三個階段：

第一階段，古典經濟增長理論發展階段。在這一階段，一些古典經濟學家，如亞當·斯密（Adam Smith）、大衛·李嘉圖（David Ricardo）、托馬斯·羅伯特·馬爾薩斯（Thomas Malthus），以及后來的弗蘭克·拉姆齊（Frank Ramsey）、阿林·楊格（Allyn Young）、富蘭克·奈特（Frank Knight）和約瑟夫·熊彼特（Joseph Schumpeter），為現代經濟增長理論提供了很多基本要素。這些思想包括：競爭行為和均衡動態的基本研究方法、收益遞減的影響及其同物質資本和人力資本積累的關系、人均收入和人口增長率之間的相互作用、以勞動分工的深化及產品和生產工藝的推陳出新為形式的技術進步的效果和機理技術進步的壟斷力量作用。⁽¹⁾例如，斯密（1776）特別關注經濟增長，強調自由市場、私人投資支出、自由放任與經濟增長之間的關系，認為經濟進步取決于勞動力的規模與效率、自然資源的數量和質量、制度結構以及資本積累的數量，認為資本積累是決定經濟發展的關鍵因素。李嘉圖（1817）也將資本積累視為一個國家財富增長的主要源泉，認為經濟增長主要受到一個國家勞動、資本以及自然資源供給增加程度等供給方因素的限制。馬爾薩斯（1798）關于經濟增長的結論是悲觀的，認為從長期來看，技術進步不能提高生活水平，它對人均消費帶來的好處會被人口增長所抵消。熊彼特（1934）在其著名的關于經濟思想史的著作中論述增長時，根據經濟學家對增長的看法，將他們做了兩種類型的劃分：樂觀主義者與悲觀主義者。他認為，最為主流的經濟學家屬于悲觀派，最強硬的悲觀主義者有馬爾薩斯、李嘉圖和詹姆斯·穆勒（James Mill），他們強調收益遞減、持續提高的地租以及經濟體將邁進的靜止狀態。樂觀主義者主要是約翰·斯圖亞特·穆勒（John Stuart Mill），他更多地討論了增長與技術問題，并對持續增長的可能性更加樂觀。還有個別非正統經濟學家也屬于樂觀主義者，例如，德國歷史學派的弗里德里希·李斯特（Friedrich List）強調理論的經驗觀察與歷史，看到了經濟體正以比先前更快的速度增長，因而認為經濟增長有可能無限期地持續下去。美國經濟學家亨利·凱里（Henry Carey）不強調理論，而是強調歷史與經驗觀察，認為經濟體增長似乎看不到終結。不同于上述經濟學家，熊彼特主要強調了增長的非經濟理由，認為導致過去增長的首要因素和將導致未來增長的因素都是非經濟的。⁽²⁾

第二階段，新古典增長模型的發展階段。代表模型包括Harrod-Domar模型、Solow-Swan模型、Ramsey-Cass-Koopmans模型。現代增長理論的起點是拉姆齊（Ramsey, 1928），他的跨期家庭最優化模型的適用范圍遠不僅限于增長理論，但在很長一段時間內，這個模型被忽略了。

在Ramsey（1928）之后和20世紀50年代末之前的這段時間，哈羅德（Harrod, 1939）和多馬（Domar, 1946）試圖將經濟增長要素融入凱恩斯主義分析，他們使用投入要素之間缺乏替代性的生產函數論證資本主義體制所固有的不穩定性，在大蕭條時期得到了許多經濟學家的贊成。

接下來對經濟增長理論有重要貢獻的是索洛（Solow, 1956）和斯旺（Swan, 1956）。索洛模型的關鍵是新古典主義的生產函數，其特點在于假設規模報酬不變、每種投入要素的報酬遞減、投入要素之間存在正的平滑替代彈性，這種生產函數和不變儲蓄率假設結合在一起，構造出了一個極其簡單的一般均衡模型。

索洛—斯旺模型的一個重要假設是社會缺乏持續的技術進步，人均增長最終會停止。20世紀50年代后期和60年代的新古典主義增長理論家們認識到索洛—斯旺模型的缺陷，并通過假設技術進步是外生的方式來修補這一模型。這樣修訂可以得到長期人均增長率為正，且條件收斂的結論。但是，這種做法仍然存在一個明顯的缺點，即長期人均增長率完全被模型外部的因素——技術進步率——所決定。因此，這種模型無法解釋長期經濟增長。

Cass（1965）和Koopmans（1965）將Ramsey（1928）有關消費者最優化的分析引入新古典主義增長模型中，并因此實現了儲蓄率的內生決定。從此以后，Ramsey的分析方法得到重視。不過，這種擴展同樣沒有消除長期人均增長率對外生技術進步的依賴。

Arrow（1962）和Sheshinski（1967）在構建的模型中，認為思想是生產或投資的過程中不經意產生的副產品，這種機制被稱為干中學（Learning by Doing）。他們的模型發現，每個人的思想和發現都能很快外溢到整個經濟中，瞬間的知識擴散過程在理論上是可行的，因為知識是非競爭性的。

Cass（1965）和Koopmans（1965）的研究完善了基本的新古典主義增長模型，自此，增長理論開始變得過于技術化，而逐漸失去了與經驗應用的聯系。相反，發展經濟學家們由于肩負為窮困國家出謀劃策的任務，秉持了一種應用的立場，傾向于使用技術上不復雜但經驗上更實用的模型。從此，經濟發展和經濟增長的研究領域逐漸分離。直至20世紀70年代早期，在理性預期革命和石油危機爆發前夕，增長理論都沒有得到更進一步的發展。唯一的進展，就是將理性預期引入經濟周期模型，改善了政策評價方法以及實際經濟周期理論中一般均衡方法的應用。

第三階段，內生增長理論的發展階段。主要模型有AK模型、產品多樣化模型、熊彼特模型。20世紀80年代中期后，以Romer（1986）和Lucas（1988）為開端，內生增長理論的發展為經濟增長理論迎來了又一個繁榮時期。在這段時期，人們認識到，弄清楚長期經濟增長取決于什么至關重要，這遠比研究經濟周期的產生機制、財政政策和貨幣政策的反周期效果更重要。為此，必須要擺脫新古典主義增長模型中長期人均增長率被外生的技術進步所限定的約束。因此，最近幾十年來經濟增長理論的發展都是在以這樣或那樣的方式將經濟增長的決定因素內生化，因而被稱為內生增長理論（The Theory of Endogenous Growth）。

Romer（1986）認為，技術進步才是經濟增長的源泉，知識資本具有遞增的邊際生產率，而物質資本具有遞減的邊際生產率，當知識遞增的邊際生產率超過物質資本遞減的邊際生產率時，模型中決定無限增長的知識存量水平就有可能產生遞增的邊際生產率。

Lucas（1988）將關注點放在了人力資本上，建立一個能夠用人力資本的溢出效應解釋技術進步的內生經濟增長模型，認為可以把生產中體現為一般知識和表現為勞動者勞動技能的人力資本具體化為技術進步，經濟增長的源泉就是人力資本。

盡管Romer（1986）和Lucas（1988）提出技術進步的重要性，但他們并沒有真正引入技術進步理論。將R＆D理論和不完全競爭引入經濟增長分析框架的嘗試開始于Romer（1987，1990）、Aghion和Howitt（1992）以及Grossman和Helpman（1991）。在這些模型中，技術進步源自有目的的R＆D活動，而這些活動以某種形式的事后壟斷作為獎勵。只要經濟中的思想不枯竭，發明活動不停止，長期經濟增長就不會停滯。在這種框架下，長期增長取決于包括稅收、基礎設施建設、知識產權保護等在內的政府行為。這方面的研究在20世紀90年代都非常活躍，并被用于分析各種現實問題，例如，如何理解經濟增長中的規模效應（Jones, 1999），分析技術進步究竟是勞動增進型還是資本增進型（Acemoglu, 2002），研究競爭在經濟增長中發揮的作用（Aghion et al.，2001，2002）等。⁽³⁾

2.1.2　污染約束下的經濟增長理論

盡管傳統的增長理論深入分析了諸多影響經濟增長的因素，以及如何促進經濟增長的途徑，但卻很少關注環境污染與經濟增長的關系。引用William Brock（1973）的一句話，“現有增長理論是片面的，它們忽略了經濟增長的污染成本”。直至20世紀70年代，石油輸出國組織的挑戰和羅馬俱樂部的悲觀論調使經濟學家開始關注可持續發展問題，經濟學家開始嘗試把資源和環境引入經濟增長理論中，希望給出一個經濟可持續發展的答案。Romer（1994）認為經濟增長理論面臨幾個基本事實的挑戰，其中一個便是環境污染，他認為，存在一個以污染為主的廢棄物質流對環境質量產生負面影響，從而降低個體效用水平。因此，能否將污染成功納入增長理論不僅對于可持續發展至關重要，而且對于經濟增長本身也是不可或缺的。

經濟增長模型對環境污染問題的討論是基于下面幾個事實：第一，從生產者角度看，環境污染是生產過程中的副產品（Joint Product），從消費者角度看，環境污染是消費者產生負效用（Disutility）的來源；第二，人類的經濟活動會影響周圍環境中污染物的積累和流向；第三，環境污染對個體的效用存在負面影響；第四，環境污染還會降低生產效率，任何改善環境的措施在保護環境的同時，還能提高生產效率。

正如增長理論經歷了新古典增長理論和內生增長理論的發展階段，增長理論對環境污染的探討也是基于這兩類增長模型建立起來的，下面就分別介紹在技術外生和技術內生兩種情況下，基于Solow模型、Ramsey-Cass-Koopmans模型的新古典增長模型，以及基于AK模型、產品差異化模型等內生增長模型的增長與環境之間的理論關系探討。

（1）基于Solow模型分析環境污染

假定生產函數為Y=F（K，AL），其中，表示技術進步率，是外生給定的，表示人口增長率，也是外生給定的，投資—儲蓄率（s）是固定不變的。資本積累方程為：

其中，k表示人均資本，k=K/（AL）=Ke^-（g+n）t，y表示人均產出，y=Y/（AL）=Ye^-（g+n）t，A（0）=L（0）=1，δ為資本折舊率，f（k）滿足新古典經濟增長模型的基本假設和Inada條件。假設生產過程會產生污染，單位產出的污染排放比例為φ，則環境質量方程為：

其中，P表示污染排放量，m表示環境自我更新速度。進一步定義單位產出的污染排放量為p=P/（AL）=Pe^-（g+n）t，則污染積累方程變為：

單位有效資本的穩態符合如下資本運動方程：

單位有效污染排放量的穩態符合如下污染運動方程：

可見，總的污染排放量（P）是以（n+g）的速度增長的，這個增速是完全外生的，是一個常數。只有當外生增長完全消失，即n=g=0時，污染積累才會停止，此時，產出、消費和資本的增長率均為零。

有一種阻止污染積累的方法，那就是清潔生產技術（Cleaner Production Technology），即隨著資本的積累，單位資本的污染排放量在不斷下降，這歸功于技術的改進。在模型中，可以令?=?（k），其中，?′（k）<0，，即隨著資本的增加，污染排放強度在不斷下降，但這樣存在一個問題，若存在穩態p^?，則污染會以（g+n）的常速增長，這是不符合Inada條件的，因為那意味著資本的邊際報酬遞減規律是不成立的。

一個更現實的解釋技術進步與污染排放強度關系的方法是將資本分為兩種，一種資本是生產性資本（k_y），另一種資本是非生產性的，作用只在于降低污染排放強度（k_a）。因此，儲蓄也被劃分為兩種，即s_y和s_a，則資本的運動方程為：

污染的運動方程為：

再假定當k_y趨于無窮時，資本的邊際產出由約束限制。因此，如果k_a的增速大于零，則k_y就會趨于無窮，隨著經濟不斷增長，污染排放強度會不斷下降。另外，當k趨近于無窮時，污染排放的增長速度為：

因此，一定存在一個k=k^cr，使得：。則，當污染排放強度逐漸下降，并趨近于零時，一定會有（只要k>k^cr）。這樣就會得到，隨著經濟發展污染物會呈現先上升后下降的趨勢。

綜上，將污染引入一個傳統的Solow模型中，污染會按照經濟系統中其他因素的增長速度而增長，不存在污染的穩態，只有重新劃分資本結構，分別考慮生產性資本和非生產性資本，才有可能獲得穩態。

（2）基于Ramsey-Cass-Koopmans模型分析環境污染

Withagen（1991）、Gradus和Smulders（1993）、Beltratti（1996）、Xepapadeas（1997）將環境污染引入一個代表性家庭的效用函數中，認為效用取決于消費C（t）和污染P（t），即U（C（t），P（t））。假定U（·）滿足凸性，且?U/?C>0，?U/?P<0，則消費者的最優問題為：

其中，ρ為折舊因子。則預算約束為：

其中，k（0）是初始資本量，為時間下的實際利率，則消費路徑由以下方程決定：

在完全競爭市場下，利潤最大化意味著f′（k）=r+δ，則消費路徑可以寫成如下形式：

因此，只有當污染物的變化為零時，該模型的穩態才與標準Ramsey-Cass-Koopmans模型是一致的。進一步考慮社會計劃者的最優問題，定義如下Hamilton函數：

其中，λ（t）<0是污染的影子成本，則：

則，經濟動態方程為：

環境稅率可以表示為由時間決定的一個變量：

當所有變量都是最優時，最優的環境稅率應當反映出污染對社會的損害，這就是?λ（t）。此時，考慮環境稅后的企業利潤最大化條件為：

求解一階條件，得：

與完全競爭相比，均衡產出和資本量都會低一些，這些損失來源于污染成本的內化。

（3）基于單部門AK模型分析環境污染

在一個簡單AK模型中，y=Ak，其中，k為人均資本，A>0表示技術水平。假定污染積累方程為：

社會計劃者的問題可以寫成：

最優消費路徑為：

可見，如果不考慮污染，即λ=0，U_cp=0，AK模型的標準結果是A>ρ+δ，這意味著，資本和產出會在長期以γ=（A-ρ-δ）/η的相同速度增長，無須假定技術外生。一旦考慮污染，情況就不一樣了，上述最優也不再成立。

對于這個問題，經濟學家們采用了不同的方法，Michel和Rotillon（1995）認為當污染治理足夠有效時，不論效用函數的形式如何，經濟增長都是可能實現的。Xepapadeas（1997）則將資本分為生產性資本和治污性資本兩種，發現當污染排放強度是固定的時候，持續增長是不可能的，只有當污染排放強度趨近于零時，才有可能出現持續增長。Smulders和Gradus（1996）構建了一個污染排放模型，模型表明，較高生產效率和較低的邊際治理成本能夠提高最優增長率。Rubio和Aznar（2000）同樣利用簡單的AK模型分析了環境稅的設計，發現如果從治污中所獲得的生產率足夠高的話，對生產者征收環境稅，對治污進行補貼，都能夠促進經濟增長。

（4）基于兩部門AK模型分析環境污染

Bovenberg和Smulders（1995，1996）、Hettich（1998）利用兩部門AK模型分析了環境污染對經濟增長的影響。Bovenberg和Smulders（1995）擴展了Lucas（1988）及Rebelo（1991）的模型，假設社會中有兩個部門，一個部門生產最終產品，另一個部門積累知識，這些知識用于減少環境污染。假設生產函數的形式為y=f（E，k_y，Z_y），其中，E表示環境資本，k_y表示在最終產品生產中使用的資本，Z_y表示引起環境污染的資本量，知識部門的知識積累量為：

其中，k_h和Z_y分別是技術部門的資本和引起污染的資本，總污染排放量為Z=Z_y+Z_h，由污染排放量（P）決定。Z≡hP，其中，Z_y=αHp，Z_h=（1-α）Hp，資本積累方程為：

其中，k=k_y+k_h。

環境質量的運動由環境質量和當期污染排放量決定：

社會計劃者的最優問題為：

社會計劃者的最優解要求政府征收環境稅，并從其他部門的收益中抽取一部分，投入到知識部門，政府的最優預算規模要求政府提高環境關注度。

（5）基于產品差異化模型分析環境污染

Aghion和Howitt（1998）定義生產函數的形式為：

其中，B為知識資本存量，z為污染排放強度，σ是正常數，代表技術進步，l是投入到研發部門的勞動力。L+l=1，人均產出為y=k^α（B（1-l））^1-αz，人均資本的積累方程為：

環境質量由下式決定：

污染排放量為P=yz^ζ，ζ>0，m為環境自凈能力。

社會計劃者的最優問題為：

Aghion和Howitt（1998）認為如果消費者的邊際效用彈性大于1，并且σ>ρ，最終的經濟增長是可能沿著最優路徑實現的，即產出、資本、消費、知識會無限增長，污染減少，環境質量改善。Grimaud（1999）認為要想實現最優路徑，可能會面臨壟斷、知識外溢、污染等三種扭曲，并進一步提出了促進最優路徑實現的兩個政策建議，分別是控制壟斷和知識外溢的補貼政策，以及針對污染的排污許可證。Elbasha和Roe（1996）在Romer（1990）的基礎上，分析了不完全競爭市場背景下環境污染對經濟增長路徑的影響，認為如果消費的跨期替代彈性（Elasticity of Intertemporal Substitution of Consumption）小于1，環境關注程度的提高會促進經濟增長，如果消費的跨期替代彈性大于1，則情況正好相反。同時，貿易對環境和社會福利的影響主要取決于價格彈性，貿易會提高福利，但卻可能惡化環境。