工业用水库兹涅茨曲线分析和优化

(一)存在由升转降的转折点

几乎所有的OECD国家都经历了工业用水的下降过程。图9-3显示了美国的工业用水历史情况。这里我们选用年度工业淡水取用量作为工业用水的指标。工业用水指数等于年工业淡水取用量除以年最大工业淡水取用量。从图示可以非常清楚地看到,美国工业用水量从1950年到1981年增长了3倍,并于1981年达到了顶点,而后开始下降。

如果将工业用水量与人均GDP联系起来,就会呈现出一个很明确的库兹涅茨曲线式的关系。就是说,工业用水量最初随着人均GDP的增加而增加,当越过某一个阈值后,就开始随着人均GDP的增长而降低。与美国缓慢下降的工业用水量相比,日本的工业用水量下降要快得多,如图9-4所示。

图9-3　美国工业用水的历史变化

图9-4　日本工业用水量随人均GDP的变化

除了美国和日本,绝大部分OECD国家也经历了工业用水量的减少。2003年OECD国家总共有30个成员国。除了希腊、冰岛、爱尔兰、墨西哥和新西兰,所有其他25个发达的OECD国家都随着时间和经济的发展出现了工业用水量的转折点。我们从这一事实可以总结出,当经济发展到一个较高的阶段时,工业用水量将达到一个峰值并停止增长,而后开始下降。这与库兹涅茨曲线的一般特征相吻合。

(二)转折的条件

上面所说25个OECD国家工业用水量下降究竟是在哪个时间段发生的?产生的条件是什么?根据库兹涅茨曲线的分析方法,当工业用水下降时,找出人均GDP(PCGDP)的变化范围是关键。

表9-6显示了在工业用水减少的同时PCGDP的数据变化情况。因为每个国家工业用水开始下降的时间不同,所以相应的价格水平也不同。因此采用以现价计算的PCGDP是不合适的。而且,应该首选用购买力平价(PPP)表示人均数据,而不是用市场价数据来表示,因为市场兑换率存在一定的失真。对于以上提到的25个工业用水发生下降的国家,当工业用水开始下降时,其最小PCGDP是3666美元(PPP,1985年价),最大为17009美元(PPP,1985年价),平均为9946美元(PPP,1985年价)。

由于上述PCGDP临界值范围太宽,因此PCGDP似乎不便于用来预测发展中国家工业用水下降的转折点。我们因此寻找了其他能够更好地预测工业用水变化的指标。

我们可以假设工业用水下降与经济结构升级有某些联系。因此选择一些反映经济结构的指标作为工业用水下降的标志。在表9-6列出了一些此类指标。我们可以归结出以下3点:(www.xing528.com)

(1)当工业用水下降时,第二产业在GDP中相应所占份额(简称为SISGDP)在30%～45%之间变动。

(2)SISGDP出现峰值的时间与工业用水的峰值时间并不对应。前者一般比后者早出现10年以上,换言之,工业用水峰值时间滞后10年或更多(除了日本)。对于日本,SISGDP的峰值时间(1970年)仅比工业用水峰值时间(1973年)提前3年。SISGDP的下降时间可以看作工业用水下降的一个必要前提条件。因为时间滞后通常超过10年,用它作为工业用水下降的标志是不方便的。但是比较日本与英国、美国和其他国家的滞后时间,我们可以发现,一个国家达到发达水平越早,滞后的时间越长。对于新兴工业化国家,我们可以预期其滞后时间将更短。

(3)SISGDP的快速下降时间与工业用水的峰值时间非常接近(见表9-6)。这里SISGDP快速下降的时间意味着SISGDP进入下降速度加快的一个阶段。以日本为例,SISGDP达到峰值是在1970年,并自此开始下降,在1973年后工业用水的增长也开始减少了。在这一阶段,SISGDP演变的趋势明显比以前变陡了。由于这两个时间点的一致,使预测工业用水下降的时间可以通过第二产业占GDP比重开始快速下降的时间来进行估计。

进一步研究显示,工业用水下降与发达国家SISGDP下降一般都伴随着重工业的缩减,如重金属冶炼、建筑材料、炼油和造船业的萎缩。几乎每一个发达国家都曾拥有过强有力的重工业,自20世纪70年代以来也都曾经历过粗钢、水泥、炼油等生产量的下降以及船舶吨位的削减。对于那些重工业未能作为支柱产业来发展的发达国家,如加拿大、爱尔兰、冰岛、挪威和新西兰,他们的工业用水量通常保持在一个相对较低的水平,下降较晚或者根本不下降。因此,对于重工业较为强大的国家,重工业的缩减可以看作工业用水减少的转折标志。

表96工业用水峰值时间及相应指标

注 用水量资料来自《世界资源报告》;PCGDP资料、产业结构资料来自《当代世界经济实用大全新编》(中国社会科学院世界经济与政治研究所《世界经济》编辑部:中国物价出版社,1994)、World development indicators(World Bank)。

(三)用水下降的成因分析

罗里·克拉克(2003)提出,OECD国家总工业用水量主要由于效率的提高而降低了。我们认为工业用水总效率的提高主要有两个方面的原因:一方面是各产业部门用水效率的提高;另一方面是经济结构调整,即耗水量大的产业部门被耗水量小的产业部门所取代。进行节水、部门调整和经济结构调整的驱动力包括:愈来愈强的环境保护要求、在日益增长的水价压力下节约费用的要求和油价上涨的压力等。

(1)节水科技的作用:由于节水科技的发展,几乎每个产业部门单位产量的用水量都从20世纪70年代开始大幅下降了。例如,以色列政府规定的每个部门的单位产量用水定额在1967～1987年降低了70%(世界资源研究所,1987)。

(2)产业结构升级的作用:工业用水量降低的一个直接和本质的原因是产业结构升级。由于结构的升级,第二产业中耗水量大的部门被耗水量小的部门所替代;同时第二产业被第三产业所取代,第三工业用水量明显少于第二产业。发达国家产业结构升级换代的一个结果就是制造业从发达国家向欠发达国家转移。在某种程度上,产业转移意味着用水量的转移。

(3)环保要求更为严格:自20世纪60年代后期,环境保护运动在西方蓬勃开展。市民对环境的要求愈来愈高,相应的环境法律法规也更为严格,迫使各单位减少用水量和废水排放量。水价的提高,特别是排污费用的增加,刺激单位削减用水量。毫无疑问,日益严格的环保规章制度促进了工业用水量的下降。工业用水量对新的环保规定有着敏感反应,Colenbrander(1986)给了我们一些例子。在1964年,一部新的环境法在瑞典国会获得通过,进而1966年瑞典工业用水量就下降了。与此相类似,美国在20世纪80年代早期工业用水量的下降,与1977年一部新的环境法的实施有一定的关系。

(4)油价上涨等经济危机的影响:日本工业用水量的下降时间与1973年第一次石油危机相对应。美国工业用水量下降时间则与20世纪80年代上半期的第二次原油价格大规模上涨相一致。在许多发达国家工业用水量的下降也发生在20世纪70年代和80年代。这种工业用水量下降与油价上涨的时间的一致性绝不是偶然的。石油危机通过引起发达国家经济结构调整和升级而引发了用水量的减少,这种现象在类似日本这种依赖石油进口的国家中尤为明显。1997年东南亚的金融危机似乎也对有关国家和地区的工业用水情况产生了相似的影响。