环境污染治理的机制设计与模拟研究

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第一章绪论

§1.1 本文的研究动因、研究背景和研究意义

2005 年11 月3日，中石油吉化双苯厂爆炸引发松花江发生重大环境污染事件，

导致哈尔滨大面积停水，形成的硝基苯污染带流经吉林、黑龙江两省。2005 年12

月广东北江被严重污染，北江下游韶关、清远、英德三市饮用水受到威胁。2006

年8月21 日，松花江再次因吉林长白山精细化工有限公司，向牤牛河中人为排放

化工废水而遭严重污染。短短九个月的时间，仅松花江流域就经历了两次严重污

染，这充分表明加强环境污染的治理、保护环境，已到了刻不容缓的地步。人类

只有一个地球，在人类社会从传统农业文明迈向工业文明的过程中，伴随着物质

生活水平的极大提高，经济发展的生态环境支持系统也遭受了严重破坏。中华母

亲河断流天数增加，大江大河洪涝灾害频频，沙尘暴肆虐，一切的一切都显示了，

一场危机正摆在我们面前。因此，如何改善环境，调整经济社会发展与生态环境

保护的关系，日益成为学术界各领域共同关注的问题。

长期以来，解决有关于生态建设与环境保护的问题，大多采取的是法律、行

政等政策手段。

20 世纪 50 年代以来，一些国家和地区开始尝试用经济手段来处理

经济社会发展与环境保护之间关系的问题，庇古税等经济手段得到了较为广泛的

应用。所谓庇古税，是[1]中所表述的政策措施，即由于生态环境问题的重要经济

根源是外部效应，那么为了消除这种外部效应，政府应当充当社会与经济活动的

调解人的角色，对造成正外部性的活动给予补贴，而对造成负外部性的活动进行

征税，且补贴或征税的额度应与外部性价值相等。由于征税和补贴都是政府对经

济活动的较强干预，因此，庇古手段是一种侧重于用“看得见的手”--即政府干

预来解决导致生态环境问题中“市场失灵”的经济手段。在很长一段时间里，庇

古税得到大力推崇，以之为理论基础的排污收费制与环境税风行世界。

就我国而言，在较长一段时间里，对环境污染的治理，也多是采取行政管制

与税收收费两种手段。管制多是国家行政当局制定相关的法律、法规和标准等，

对生产者的生产工艺或使用产品加以规定，禁止或限制某些污染物的排放。税收

是指政府征收一定的环境税，这里的环境税主要包括排污税和产品税两种：排污

税是针对污染企业，从污染源头对污染行为加以控制。这些企业大多属于所谓“夕

阳产业”，如造纸、化工、冶炼企业等等。产品税则针对那些可能造成污染的产品，

环境污染治理的机制设计和模拟研究

如塑料制品、一次性电池、石油、天然气、碳、煤等。收费主要是对企业排污进

行收费，通常是拟定“三废”排放标准，超过一定标准则收取一定费用。近年来，

收费项目除了传统的“三废”以外，还有危险废物处置、畜禽牧场污染排放、生

活垃圾、生活污水等。行政管制和基于“庇古税”的环境税费，虽然都对环境污

染治理有一定成效，但也存在很多缺陷，首先无论行政管制还是税费制度，都要

求政府了解有关企业个别成本与社会成本的全部信息，这在现有的经济技术条件

下，是基本不可能做到的[2]。其次由于信息不对称，往往会造成监督和管制成本过

高。最后，在开征污染税费时，往往难以找到真实的课征点，从而扭曲了企业行

为，造成企业不愿出资治理污染，或是污染企业与政府官员勾结导致腐败等问题。

通过研究分析，我们了解到，环境污染治理问题，是一个典型的公共物品配

置问题。按照萨缪尔森在[3]中的描述，公共物品作为一个经济学概念，是指这样

的产品：每个人消费这种产品不会导致他人对该产品消费的减少。由此定义出发，

公共物品具有非排他性，非竞争性和外部经济性几个基本特征。环境是一种特殊

的公共物品，环境污染给社会带来成本,是一种劣的公共物品或公坏品；而污染治

理，环境改善则能使所有人受益,这就充分体现了环境污染治理具有非竞争性、非

排他性的特点,假设某个人或某个企业自己出资治理污染,他也不可能阻止其他企

业或个人免费“搭便车”,共享好处。对于公共物品而言，由于产生外部经济的部

门无法从其他部门获得报酬，就会发生单个成本和社会成本的偏离，单个收益与

社会收益的偏离。通常情况下，我们认为公共物品的外部效应会造成市场失灵，

使得市场不能有效地配置资源，所以应当由政府出面进行管制，但单一依靠政府

对公共物品进行配置，常常出现由于信息不对称而带来低效率、供给调配渠道单

一而滋生腐败等问题。因此，近年来，越来越多的学者尝试结合机制设计的理论

方法来解决公共物品配置中的一些问题。

所谓机制设计，简单地说就是制定博弈的某些规则，这一理论由赫尔维茨在

20 世纪 60 年代创立[4]，已成为近年来西方经济学者研究的热点。机制设计理论方

法的特点是假定委托人为了使自己的期望效用达到最大，选择了与因历史或惯例

所使用的特定机制不相同的一个机制，其应用考虑单个或多个代理人的博弈。较

一般的机制设计的思想是这样的：一个没有私人信息的委托人，多个符合一定类

型分布的代理人，委托人设计一个决策向量和货币转移向量对（也称为配置），这

就是所谓的机制设计。用通俗的话来解释这一特点就是，委托人的最后目标依赖

于代理人的私人信息，那么最简单的办法当然是代理人对委托人实言相告，披露

自己的信息，但如何激励代理人，使之不说谎呢？委托人就必须提供一定的货币

刺激或者其他形式的激励，这些激励都是有成本的。这就引出了机制设计理论主

第一章绪论

要涉及的两个问题：一是信息的成本问题，即所制定的机制是否只需要较小的信

息成本和较少的关于代理人，也就是经济活动中的生产者、消费者及其他经济参

与者的信息；二是机制的激励问题，即在所制定的机制下，能否使每个代理人在

追求个人目标的同时，在客观效果上达到委托人所要实现的目标；上述两点也构

成了判断一个经济机制优劣的基本标准[5]。

我们这里讨论的环境污染治理问题，是一个典型的公共物品配置问题，涉及

多个代理人间的不完全信息博弈。实际情况中，各个环境污染者及受到污染影响

的企业和个人，对彼此的污染情况和由污染带来的损失收益情况未必有清楚的了

解，代理人之间的博弈可以说是有限理性博弈。我们运用机制设计的理论和方法，

并尝试采用模拟的方法，来模型化这一实际问题，通过模拟与污染事件相关的企

业和个人对提供污染处理设施这一公共物品的不同行为，来观察其在不同机制下

的表现和机制带来的最终结果。同时，在这一过程中，分析不同因素变化对整个

博弈过程和博弈结果的影响。采用这样一种方法来解决环境污染治理这一公共物

品的配置问题是具有现实意义和创新性的。

§1.2 该领域目前国内外先进水平和研究成果

自20 世纪 60 年代，赫尔维茨创立机制设计理论以来，许多专家学者致力于

该理论方法的完善及其在实践当中的应用，并通过实验的方法，观察具体机制运

作时存在的缺陷与问题，以便对整套机制设计的理论和具体的方法加以完善和发

展。

20 世纪 70 年代，Clark[6]，Groves[7]和其他一些经济学家，提出了公共物品供

给的激励相容机制以及所谓的 Clark-Groves 模型，其理论和模型的核心思想在于

使显示各自的真实偏好成为每个参与者的占优策略。1977 年，Green 和Laffont[8]，

总合了早期的一些研究，使机制设计的方法真正形成了体系。由于典型的机制设

计问题，是一个三阶段的博弈过程，需要应用不完全信息的动态博弈理论，这对

机制设计问题的求解是比较困难的，为解决这一问题，Maskin、Laffont、Myerson

等人提出了显示原理（revelation principle），尤其是 Myerson[9]在 1979 年证明了任

何一个机制所能达到的配置结果，都可以通过一个说实话的直接机制来实现，因

此，委托人只需要考虑直接机制，即代理人的选择空间不会超过其可能的类型空

间。Myerson 进一步证明了如果最优的直接显示机制不能保证帕累托改进一定会出

现，那么，就没有其它机制再能保证帕累托改进一定会出现。他们定义了一个占

优策略的真实直接显示机制，并且证明了对于任何其他的占优策略机制，确实存

环境污染治理的机制设计和模拟研究

在一个等价的真实直接显示机制。但是，上述机制是不满足预算平衡的，于是，

D’Aspremont 和Grard-Varet 以及 Arrow 证明，从占优策略均衡的概念转到贝叶

斯――纳什均衡，就能够实现预算平衡[10]。

Laffont 和Maskin 的研究又进一步证明，

机制不可能满足个人理性约束[11]。因此，近一段时间，许多学者开始转向问题的

次优解，即设计可以在激励约束，参与约束以及预算平衡约束条件下最大化期望

社会福利的共同决策机制，这其中的代表人物是 Ledyard 和Palfrey[12]以及 Rob[13]。

由于机制设计的方法必须要求有某个人，比如说社会规划者或者是拍卖商来界定

机制，通常情况下，大多数学者在解决公共物品的配置时，便将政府作为机制的

设计者。

近些年来，越来越多的学者尝试用机制设计的理论方法来解决一些实际问题，

尤其是有关于公共物品配置方面的问题，比如电力市场设计，分散规划问题以及

混合资源配置等问题。2003 年，Suresh Mutuswami 和Eyal Winter[14]用机制设计的

方法分析了多个公共物品的共同供给问题；《激励理论》一书作者 Jean-Jacques

Laffont 和David Martimort[15]，对非对称信息条件下，跨国公共物品供给的激励机

制设计进行了研究；Macmillan 用机制设计的方法，分析解决了美国无线频谱所有

权的出售问题[16]；Amitrajeet. A[17]则是从机制设计的角度对资源和环境问题进行分

析研究。所有这些研究都具有相当的意义和价值，在解决实际问题的同时，丰富

和发展了机制设计的理论体系和方法。

目前，我国也有许多学者运用机制设计理论和方法来解决一般物品和公共物

品配置方面的问题，诸如招投标中的激励机制设计[18]，电力市场中的激励性机制

的设计[19]等等。但我们发现采用机制设计的理论和方法来解决环境污染治理问题

的研究较少，并且对于参与者为有限理性的问题以及同时对不同机制实施效果比

较和参数变化对机制实施的影响等涉猎较少。由于在环境污染治理问题中，无论

是污染者还是受污染影响者，在对污染治理设施这一公共物品的提供方面都并非

能从一开始就找到最优策略，而是在博弈过程中不断学习博弈，因而是一个典型

的参与者为有限理性问题，运用机制设计的理论方法对此进行研究，试图找出更

好的解决污染治理这一公共物品提供问题的方法，是具有丰富的理论意义和现实

意义的。

§1.3 本文研究内容，技术路线和创新工作

本课题研究的主要内容包括以下三个方面：

(1)从经济学角度，分析环境污染治理的手段，并分析已有各种手段的利弊。

第一章绪论

(2)构建一个简单的环境污染治理的经济模型，运用机制设计的思路，来研究

污染治理这一公共物品的有效分配问题。考察了参与者数量多且存在异质性的情

况下，机制的运行情况。在参与者为有限理性的情况下，他们并不能从一开始就

找到最优策略，也不一定能对其他参与者的行为做出正确预期，因此，我们用基

于代理人的模拟方法，来观察具体的几个机制是如何运作的。模拟的方法，使我

们能够在有限理性的条件下研究各个参与者的不同的行为。

(3)对具体实施各机制时应注意的问题，提出政策建议。

首先，我们应用机制设计的理论，构建较简单的环境污染治理的机制设计模

型。开始，我们观察在最简单的，只有三个渔民参与的情况下，各渔民的表现。

然后，增加参与者的人数，通过设计相应的计算机程序，模拟在自愿协商，简单

的比例分配机制以及政府管制三种不同情况下，博弈中各个参与者的行为，并观

察讨论参与者呈异质性对整个机制运行的影响。模拟的方法，使我们能够观察到

具体机制是如何运作的，也使我们能够研究有限理性条件下参与者的行为。模拟

强调了增加参与者人数以及将参与者转为异质带来的后果，反映了自愿协商与简

单的比例分配机制都不能带来参与者都说真话的理想结果。最后提出将公共物品

偏好显示税收激励机制—Clarke 机制应用于环境污染治理的思路，并对其进行讨

论，分析可能存在的问题并提出具体实施各机制的政策建议。

本课题的创新之处主要体现在下面两点：

(1)以环境污染的治理机制为切入点，我们探讨机制设计原理，模拟的方法在

环境污染治理这一公共物品分配领域的应用。

(2) 将公共物品偏好显示税收激励机制应用于环境污染治理领域，分析讨论征

收Clarke 税的具体实施方法和可能存在的问题并给出政策建议。

§1.4 本文内容安排

本文用一个较为简单的例子，将环境污染治理这一问题具体化，并建立了一

个与之相关的一般模型。通过与科斯定理相联系，说明在交易成本为零的情况下，

不同所有权分配会带来的结果。之后，我们通过设计计算机程序，对不同机制下

的各博弈过程进行模拟，考察参与者人数增加以及参与者由同质转为异质带来的

不同结果，最后提出将公共物品偏好显示的税收激励机制—Clarke 机制应用于环境

污染治理当中来。

第二章，对国内外现有的和已实施的环境污染治理机制进行综述。具体分析

说明管制手段和各种经济手段的特点及其优劣。

环境污染治理的机制设计和模拟研究

第三章, 结合机制设计领域中的重要理论和方法，详细阐述文章中所采用的

模型，并与科斯定理相联系，分析在不同所有权分配情况下的表现。

第四章, 用 VB 语言编辑计算机程序，做出界面，在有限理性博弈的分析框架

下对具体的博弈过程进行模拟。实验参与者分别为同质、异质，参与者数目增加

的情况；模拟分析用自愿协商，简单的比例分配机制和政府管制三种不同手段来

解决环境污染治理问题的结果，并得出结论。

第五章，将公共物品偏好显示的税收激励机制—Clarke 机制，应用于环境污染

治理问题当中，分析可能存在的问题并提出具体实施各机制的政策建议。

第六章, 对本文的主要工作进行总结, 并对环境污染治理和机制设计、模拟

问题做出展望。

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摘要：

第一章绪论1第一章绪论§1.1本文的研究动因、研究背景和研究意义2005年11月3日，中石油吉化双苯厂爆炸引发松花江发生重大环境污染事件，导致哈尔滨大面积停水，形成的硝基苯污染带流经吉林、黑龙江两省。2005年12月广东北江被严重污染，北江下游韶关、清远、英德三市饮用水受到威胁。2006年8月21日，松花江再次因吉林长白山精细化工有限公司，向牤牛河中人为排放化工废水而遭严重污染。短短九个月的时间，仅松花江流域就经历了两次严重污染，这充分表明加强环境污染的治理、保护环境，已到了刻不容缓的地步。人类只有一个地球，在人类社会从传统农业文明迈向工业文明的过程中，伴随着物质生活水平的极大提高，经济发展的...

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