[基礎科學]我國環(huán)境污染問題發(fā)生的博弈分析

1、我國環(huán)境污染問題發(fā)生的博弈分析武春友，王樂，蔣兵大連理工大學管理學院，遼寧大連，116024摘要：環(huán)境污染問題是當今我國經(jīng)濟和社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展急需解決的難題之一，各類環(huán)境污染事故給國家造成了巨大的經(jīng)濟損失，對國民的生產(chǎn)、生活造成了極大的影響。環(huán)境污染事故涉及的利益主體包括中央政府、地方政府、污染企業(yè)、社會公眾四個方面，通過對中央政府與地方政府、地方政府與排放企業(yè)、排放企業(yè)與社會公眾的三組博弈的分析，揭示了我國環(huán)境污染事故發(fā)生的根本原因，并提出完善污染排放治理、降低污染事故發(fā)生率的政策建議。關鍵詞：環(huán)境污染；博弈論；政府；企業(yè)中圖分類號：f205 文獻標識碼：a1 引言近年來，我國各地方各部門

2、在環(huán)境保護方面工作力度不斷加強，伴隨著經(jīng)濟增長方式的轉變，環(huán)境保護工作取得了積極的進展1。但是目前國內(nèi)環(huán)境形勢依然嚴峻，不斷發(fā)生的污染事故給國民生產(chǎn)生活帶來了嚴重的影響。2007年5月由于受全球變暖的影響，導致太湖水溫比往年偏高，太湖藍藻大面積暴發(fā)，水質(zhì)嚴重惡化，水利部調(diào)引4.30億m3長江水入太湖才緩解危機。2009年2月，江蘇省鹽城市由于一家化工廠偷排污水，導致城西水源遭酚類化合物污染，數(shù)十萬市民飲水受到影響。這些環(huán)境事故給社會造成的巨大經(jīng)濟損失難以估量。面對多發(fā)的環(huán)境污染事故，國內(nèi)外學者們從不同的角度研究其發(fā)生的原因。由于每一起環(huán)境事故背后都涉及到若干主體，而這些主體之間又存在明顯的利益

3、關系，所以可以運用博弈論來進行深入探討3-9。熊鷹和徐翔等運用博弈分析方法對不同制度安排下政府環(huán)境監(jiān)管與企業(yè)污染治理的決策過程進行了分析 10，周國雄以環(huán)境污染治理為例，分析出由于地方政府逐利行為所導致的中央與地方政府間利益博弈是形成政策執(zhí)行難問題的主要根源11。尚宇紅用一個靜態(tài)的博弈模型分了地方政府之間在環(huán)境污染治理上面對的“囚徒困境”12。盧方元用演化博弈論的方法對產(chǎn)污企業(yè)之間、環(huán)保部門和產(chǎn)污企業(yè)之間相互作用時的策略選擇行為進行分析 13。孫米強對政府、企業(yè)和公眾在排污與監(jiān)管過程中的行為選擇進行了博弈分析14。上述學者的博弈分析僅就我國環(huán)境污染防治規(guī)制鏈條中的局部環(huán)節(jié)展開，但僅就局部環(huán)節(jié)的

4、博弈分析還不能系統(tǒng)地解釋我國環(huán)境事故頻發(fā)的根本原因，因此必須從我國整個環(huán)境安全規(guī)制鏈條出發(fā)尋求合適的治理之路。本文從博弈論角度出發(fā)，系統(tǒng)分析我國環(huán)境污染與破壞事故頻發(fā)的內(nèi)在原因?；谖覈h(huán)境污染防治的路徑，遵循“中央政府地方政府排放企業(yè)社會公眾”的邏輯框架而突出行為主體的選擇性，本文對環(huán)境保護問題的分析以中央政府、地方政府、排放企業(yè)、社會公眾四個利益主體為對象，通過建立在各主體利益最大化基礎上的博弈分析來實現(xiàn)，因此，本文構造了三組博弈模型，即從中央政府與地方政府博弈分析開始，再到地方政府與排放企業(yè)的進一步分析，最后分析排放企業(yè)與社會公眾之間的博弈，來刻畫我國環(huán)境污染防治問題的復雜性與系統(tǒng)性，解

5、釋環(huán)境污染與破壞事故發(fā)生的內(nèi)在機理，并在此基礎上提出相應的政策建議。2 中央政府與地方政府之間的環(huán)境安全博弈在改革開放以前，中央政府掌握所有權力，地方政府必須完全服從中央政府制定的所有政策，所以在當時的條件下就不會產(chǎn)生博弈。但從改革開放以后，中央政府為了發(fā)展市場經(jīng)濟，對一部分權力進行了下放，從而使地方政府擁有了更多的自主權。地方政府為了自身利益和發(fā)展需要，在很多方面開始與中央政府進行博弈，對于環(huán)境污染的防治也在其博弈的范圍內(nèi)。中央政府為了保護環(huán)境，發(fā)布了關于落實科學發(fā)展觀加強環(huán)境保護的決定、國家突發(fā)環(huán)境事故應急預案、全國污染源普查條例等一系列規(guī)定，還將環(huán)境績效納入政府考核的范圍內(nèi)，目的就是希望

6、通過制度的建設來保護環(huán)境，降低環(huán)境污染事故的發(fā)生率。為了實現(xiàn)社會整體福利最大化目標，中央政府必定會通過各種宏觀、微觀的經(jīng)濟與政治手段來對相關組織施加影響，但是地方政府的動機卻不盡然，地方政府的確會考慮中央政府下達的政策，但更多的會考慮其自身利益，從而與中央政府形成了博弈。在中央政府與地方政府的博弈中，中央政府處于委托人的地位，在信息上處于弱勢，而地方政府則處于代理人的地位，擁有更多的信息優(yōu)勢。信息不對稱意味著理性代理人可以利用信息優(yōu)勢謀取自身利益并且發(fā)生逆向選擇與道德風險。以下用博弈方法對兩者行為進行分析。中央政府與地方政府在博弈中都是理性的經(jīng)濟人，分別代表政策的制定者與執(zhí)行者。中央政府要使自

7、身的利益最大化，就必須使所涉及政策的成本最小化。每一起環(huán)境事故對經(jīng)濟和社會產(chǎn)生的負面影響是中央政府所要支付的成本，因此，中央政府為達到最大程度降低環(huán)境事故發(fā)生率這一目標而制定出相應政策。而地方政府作為政策的執(zhí)行者會通過各種途徑來獲取相關信息，包括中央政府的懲罰強度、監(jiān)管力度等，并且在綜合考慮各種變量之后采取對其自身發(fā)展最有力的行動。本文通過一個簡化的模型探討中央政府與地方政府間的不完全信息博弈的具體情況。為分析方便，假定中央政府只與一個地方政府進行博弈。用ua表示中央政府的效用，ub表示地方政府的效用，環(huán)境事故的發(fā)生率會直接影響到中央的收益，不僅包括財政收入，還包括人民對中央政府的信任、國際社

8、會對其的評價等方面。為簡化分析，暫不考慮其他變量，只考慮有形收入這一變量。設中央政府收入函數(shù)為i (m1;p)，m1是指中央政府對地方政府的監(jiān)督力度，p是指環(huán)境事故的發(fā)生概率。一般而言，環(huán)境事故發(fā)生率增大，中央政府對地方政府的監(jiān)督力度會有所增加，即m1是p的函數(shù)m1(p)。中央政府的最大化效用函數(shù)可表示為:maxua=i(m1;p)-i(m1)-t(p)。其中，i(m1)+t(p)是中央政府所需支付的總成本，i(m1)是指中央政府對地方政府進行監(jiān)督所發(fā)生的成本，即隨著m1的增大，i(m1)會增加；t(p)是指環(huán)境事故的發(fā)生使中央政府發(fā)生的損失，環(huán)境事故發(fā)生率增加會使t(p)增加。與此同時，地方

9、政府作為理性人，在博弈中也會使自身利益最大化，它的最大化效用函數(shù)可以表示為maxub=e(m2;m1)-e(m1)-s(m2)。這里e(m2;m1)為地方政府收入函數(shù)，m2為地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督力度，并且m2是的m1函數(shù)m2(m1)，即地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督力度與中央政府的監(jiān)督力度有直接的關系，如果中央政府監(jiān)督力度或處罰力度加大，必然會使地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督力度增強。e(m1)+s(m2)是地方政府所發(fā)生的總成本 ，其中e(m1)是由于中央政府的監(jiān)督力度而使其發(fā)生的額外監(jiān)督成本，或者說是由于地方政府的監(jiān)督力度不夠被中央政府發(fā)現(xiàn)而對其進行處罰所發(fā)生的成本，可視為一種間接成本；s(m2)

10、是地方政府對污染企業(yè)進行監(jiān)督所發(fā)生的成本，即隨著監(jiān)督力度的加大，監(jiān)督成本會隨之增加，是地方政府所發(fā)生的直接成本。中央政府與地方政府都在追求自身效用的最大化，因此必然會存在一組均衡值，使中央政府與地方政府的博弈達到均衡關系：uap=im1m1+ip-im1m1-tp=0em1=em2m2+em1-em2m2-sm2=0因此，p與m1之間可能存在一組最優(yōu)值，可表示為m1*=(p*)；同理，m1與m2之間可能存在一組最優(yōu)值，可表示為m2*=(m1*)。即中央政府的監(jiān)督理力度與環(huán)境事故發(fā)生率之間存在一組最優(yōu)值，中央政府的監(jiān)督力度與地方政府的監(jiān)督力度之間存在一組最優(yōu)值。中央政府和地方政府均實現(xiàn)最大化效用

11、的必要條件是同時取到兩組最優(yōu)值，而我國目前的現(xiàn)實情況是中央政府和地方政府均沒有達到自身效用最大化，頻繁發(fā)生的環(huán)境污染事故就是例證。這表明中央政府與地方政府的監(jiān)督力度之間，中央政府監(jiān)督力度與環(huán)境事故發(fā)生率之間兩組相關變量都偏離了理論上的最優(yōu)值，處于一種配置失當?shù)臓顟B(tài)。3 地方政府與污染企業(yè)之間的博弈地方政府與污染企業(yè)之間的博弈分析是博弈鏈條的中間層次，有利于研究環(huán)境事故發(fā)生政府原因。一般而言，地方政府的行為與所在地的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展狀況有直接的關系。當人們認識到需要由地方政府采取行動對所謂的“市場失靈”進行補救時，往往傾向于將“失靈的市場”與“理想的政府”相結合，即通常把地方政府想象成沒有偏差、沒有

12、特殊利益的機構，認為其有能力掌握充分的信息。實際上，地方政府在處理相關事故時，會由于其自身缺陷而出現(xiàn)偏差。而且，地方政府往往涉及不同的利益集團，其決策不可能完全大公無私，在執(zhí)行中央政策時往往會從自身利益出發(fā)，與管轄的地方企業(yè)有更多的特殊關系。為了充分了解地方政府與污染企業(yè)之間這種既密切又微妙的關系，需從博弈角度出發(fā)對二者行為進行分析。假設博弈中只有一個地方政府與一家污染企業(yè)。地方政府在此博弈中有兩種選擇：對污染企業(yè)的環(huán)保投入進行監(jiān)督或者不進行監(jiān)督。污染企業(yè)自身又存在兩種選擇：對地方政府進行尋租以便在不進行環(huán)保投入的情況下繼續(xù)在本行業(yè)生存牟利，或者選擇不進行尋租從而承擔其本應投入的環(huán)境治理費用以

13、及罰款。地方政府對污染企業(yè)進行監(jiān)督需要成本，污染企業(yè)的尋租行為也需要成本。設c1為地方政府對污染企業(yè)進行監(jiān)督所發(fā)生的成本，c2為地方政府不對污染企業(yè)進行監(jiān)督所承擔的成本（包括中央政府對其的懲罰以及自身政績減少等）。r為污染企業(yè)在正常生產(chǎn)情況下的正常收益，s1為污染企業(yè)正常生產(chǎn)時進行的環(huán)保投入（如果污染企業(yè)對政府進行尋租，則此支出不發(fā)生，反而成為污染企業(yè)的額外收益），s2為污染企業(yè)對地方政府進行尋租而發(fā)生的成本，s3為地方政府選擇監(jiān)督策略時對污染企業(yè)的處罰。一般情況下，s1會大于s2與s3之和，否則污染企業(yè)也不會選擇對地方政府進行尋租。假設s1 s2+s3，在此條件下，不存在純戰(zhàn)略的納什均衡，因

14、此分析求解混合戰(zhàn)略下的納什均衡，如圖1所示：污染企業(yè)地方政府尋租不尋租監(jiān)督不監(jiān)督s2+s3-c1，r+s1-s2-s3-c1，rs2-c2，r+s1-s2-c2，r+s1圖1 地方政府與污染企業(yè)的博弈分析設地方政府對污染企業(yè)進行監(jiān)督的概率為x，則不進行監(jiān)督的概率為1-x；污染企業(yè)對地方政府進行尋租的概率為y，則不進行尋租的概率為1-y。令eb為地方政府的期望收益，ec為污染企業(yè)的期望收益，分析如下：若x為固定值，則污染企業(yè)對地方政府進行尋租(y=1)和不進行尋租(y=0)時，污染企業(yè)的期望收益分別為ec(x,1)=r+s1-s2- xs3；ec(x,0)=r+s1-xs1，解ec(x,1)=

15、ec(x,0)，可得x*=s2/(s1-s3)，即如果地方政府監(jiān)督的概率大于s2/(s1-s3)，污染企業(yè)的最優(yōu)選擇是進行尋租；如果地方政府監(jiān)督的概率小于s2/(s1-s3)，污染企業(yè)的最優(yōu)選擇是不進行尋租；如果地方政府監(jiān)督的概率等于s2/(s1-s3)，污染企業(yè)可隨機選擇是否尋租。若y為固定值，則地方政府對污染企業(yè)進行監(jiān)督(x=1)和不進行監(jiān)督(x=0)時，地方政府的期望收益分別eb(1,y)=ys2+ys3-c1；eb(0,y)=ys2-c2，解eb(1,y)= eb(0,y)，可得y*=(c1-c2)/s3，即如果污染企業(yè)尋租的概率小于(c1-c2)/s3，地方政府的最優(yōu)選擇是不監(jiān)督；如

16、果污染企業(yè)尋租的概率小于(c1-c2)/s3，地方政府的最優(yōu)選擇是監(jiān)督；如果污染企業(yè)尋租的概率等于(c1-c2)/s3，地方政府可隨機選擇是否監(jiān)督。因此，混合戰(zhàn)略的納什均衡是x*=s2/(s1-s3)，y*=(c1-c2)/s3，即地方政府對污染企業(yè)以s2/(s1-s3)的概率進行監(jiān)督，污染企業(yè)以(c1-c2)/s3對政府進行尋租。地方政府在博弈中的均衡值x*與污染企業(yè)的尋租成本s2、污染企業(yè)的正常生產(chǎn)時的環(huán)保投入金額s1、地方政府對污染企業(yè)的處罰金額s3有直接關系：當(s1-s3)為固定值時，若x*增加，s2也會隨之增加，即當?shù)胤秸谋O(jiān)督力度提高時，污染企業(yè)會通過增加尋租金額來保持均衡；如

17、果s1、s2為固定值，s3會隨著x*的提高而提高，即地方政府的監(jiān)督力增強會使得其對污染企業(yè)的罰金增加。污染企業(yè)在博弈中的納什均衡值y*與地方政府的監(jiān)督成本c1、地方政府不對污染企業(yè)進行監(jiān)督時所承擔的成本c2、地方政府選擇監(jiān)督策略時對污染企業(yè)的處罰s3有直接關系：當(c1-c2)為固定值時，y*會隨著s3的增大而減小，即污染企業(yè)的尋租概率會與地方政府的處罰金額成反比；如果c2、s3為固定值，則y*會隨著c1的增加而增加，說明地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督投入越大，污染企業(yè)的尋租概率也就越高，反之，如果地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督投入越少，則污染企業(yè)的尋租概率也就越低。目前我國仍以gdp作為地方政府的績效評

18、價指標，地方政府的財政收入也與企業(yè)的經(jīng)濟利益息息相關，所以地方政府與本地企業(yè)關系復雜，地方政府與企業(yè)之間的利益一體化傾向越來越強。所以地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督概率遠小于均衡概率x*，而污染企業(yè)的尋租概率也遠高于均衡值y*，最終導致環(huán)境事故發(fā)生概率較高。4 社會公眾與污染企業(yè)之間的博弈污染企業(yè)與社會公眾之間的博弈分析是博弈鏈條的最直接層次，污染企業(yè)的基本選擇可以分為兩種：一種是環(huán)保投入充足，利潤相對減少但實現(xiàn)了排放達標；另一種是環(huán)保投入不足，節(jié)省的環(huán)保投資轉變?yōu)槔麧櫟欧挪贿_標。當污染企業(yè)排放達標時，社會公眾與污染企業(yè)和平相處；當污染企業(yè)排放不達標時，社會公眾的健康等利益將受到直接影響。為了維護

19、自身利益，社會公眾會通過各種方式來影響污染企業(yè)的行為，通過訴訟獲得賠償是目前最為有效的方式之一。設企業(yè)的利潤為r，減少的環(huán)保投入金額為f，因此導致被社會公眾訴訟被地方政府處罰金額為g，同時需賠償社會公眾金額為p；社會公眾受污染影響的利益損失為l，社會公眾的訴訟的總成本為c（當訴訟成本較低時表示為c1，成本較高時表示為c2，因此c1 c2）。則社會公眾與污染企業(yè)的博奕關系表示如圖2所示：(r-f，0)排放達標排放不達標污染企業(yè)社會公眾低成本高成本訴訟不訴訟(r-p-g，p-c1-l)(r，-l)(r-p-g，p-c2-l)(r，-l) 圖2 社會公眾與污染企業(yè)的博弈分析在信息為不完全的情況下，社

20、會公眾處于信息弱勢，即公眾無法準確了解訴訟的成本，而且得到的賠償收益可能不足以彌補訴訟的高成本，即出現(xiàn)c1pv2時社會公眾就可以選擇訴訟，即x(c1-c2)-c1+p-l-l，求解得x(p-c1)/(c2-c1)，所以當高成本的發(fā)生概率滿足x(p-c1)/(c2-c1)時，社會公眾就會選擇訴訟。在信息為完全通暢的情況下，社會公眾能夠明確了解訴訟的成本。由于各地方政府對于所轄區(qū)內(nèi)的污染企業(yè)的監(jiān)督管理程度不同，而且地方法規(guī)的健全程度也不同。因此會出現(xiàn)兩種情況，即賠償收益小于訴訟成本，或者賠償收益達于訴訟成本。當賠償收益小于訴訟成本時，即pc1c2時，p-c1-l-l，且p-c2-l-l，此時無論訴

21、訟成本為多少，社會公眾都不會選擇訴訟，社會公眾的收益為-l。當社會公眾選擇不訴訟時，企業(yè)有兩種選擇，即排放不達標時的收益r，或者排放達標時的收益r-f，顯然企業(yè)會選擇排放不達標。當賠償收益大于訴訟成本時，即c1c2-l，且p-c2-l-l，此時居民顯然會選擇訴訟。當居民選擇訴訟時，企業(yè)的兩種選擇，分別為排放不達標時的r-p-g，和排放達標時的r-f。當r-fr-p-g時，企業(yè)會選擇排放不達標。5 降低環(huán)境污染事故的政策建議上述三組博弈模型的僅僅是簡單博弈條件下的理論分析，還有一些博弈條件沒有考慮，現(xiàn)實情況中會更復雜。但這三組模型提供的一些啟示，可以作為我國降低環(huán)境污染事故的政策建議。首先，應完

22、善環(huán)境保護的法律體系，加大中央政府對地方政府的環(huán)境監(jiān)督力度。我國中央政府的監(jiān)管力度與地方政府的監(jiān)管力度在理論上還沒有達到最優(yōu)值，這種情況的主要原因是中央與地方二者之間的利益存在分歧，地方政府能夠在其單獨行動的范圍內(nèi)選擇最有利于自身利益的策略，從而在一定程度上忽視了中央政府的環(huán)境政策。為了減少環(huán)境污染事故的發(fā)生，中央政府必須進一步完善強化相關的環(huán)境法律法規(guī)，加強對地方政府的監(jiān)督力度和處罰力度，同時還應該設立一些正面的激勵措施，使中央政府與地方政府之間的利益一致性增強。最終使中央政府的監(jiān)督力度與地方政府的監(jiān)督力度達到最優(yōu)狀態(tài)。其次，應打破地方政府與企業(yè)之間的利益關系，加強地方政府對污染企業(yè)的監(jiān)督處

23、罰力度。地方政府的監(jiān)督力度不夠，必然導致污染企業(yè)減少本應進行的環(huán)境保護投入，獲得更多利潤。利潤增加后，企業(yè)對地方政府的尋租能力又獲得提高，從而形成惡性循環(huán)。所以必須要求地方政府進一步完善地方環(huán)境法規(guī)制度，制定嚴格的污染物排放標準，提高對企業(yè)的環(huán)境安全監(jiān)督力度，加大對超標排放企業(yè)的處罰力度，增加企業(yè)的排污成本，使企業(yè)在主觀上控制排放。同時，當企業(yè)發(fā)現(xiàn)尋租無效以后，自然會把尋租成本轉移到環(huán)保投入方面，不但能夠直接降低環(huán)境污染事故發(fā)生率，還有利于減少地方政府的腐敗行為。最后，加強環(huán)境信息的公開化、透明化，引導社會公眾參與環(huán)境監(jiān)督。中央和地方政府應該發(fā)揮社會公眾和媒體的監(jiān)督作用，建立健全環(huán)境問題舉報制

24、度，對舉報違規(guī)生產(chǎn)、違規(guī)排放、隱瞞事故的公眾給予獎勵。提高公眾的環(huán)保意識，降低環(huán)境問題的訴訟成本，提高污染企業(yè)環(huán)境賠償?shù)念~度。這種策略能夠吸引社會公眾積極參與，在一定程度上降低了政府部門的環(huán)境監(jiān)督成本，實現(xiàn)了從外部約束污染企業(yè)排放，從而使污染企業(yè)達到自覺達標排放。參考文獻：1 溫家寶，第十屆全國人民代表大會第五次會議政府工作報告，2007年3月5日2 國家環(huán)境保護總局，2006年全國環(huán)境統(tǒng)計公報，2007年9月24日3 coppola and szidarovszky, e. coppola jr. and f. szidarovszky, conflict between water sup

25、ply and environmental health risk: a computational neural network approach, international game theory review 6 (4) (2004), pp. 4754924 raquel, s; ferenc, s; emery, c; abraham, r application of game theory for a groundwater conflict in mexico. journal of environment management, vol.84,no.4,pp.560-571

26、,20075 msangi, s., learning in non-cooperative groundwater extraction application of an entropy filter to a dynamic game. in: paper presented at the second conference on information and entropy econometrics: theory, method, and applications, washington, dc, september 2325, 20056 nakas, m.d., wicheln

27、s d., montgomery, i., 2002. game theory analysis of competition for groundwater involving el paso, texas and ciudad juarez, mexico. in: paper presented at “moving with the speed of change”, the 2002 annual meeting of the american agricultural economics association, long beach, ca, july 1831, 2002.7

28、supalla, b. klaus, o. yeboah and r. bruins, a game theory approach to deciding who will supply instream flow water, journal of the american water resources association 38 (4) (2002), pp. 9599668 kilgour, d.m.and okada, n. load control regulation of water pollution: an analysis using game theory, jou

29、rnal of environment management, vol. 27, no. 2, , pp. 179-194, 19889 r.p. lejano and c.a. davos, cost allocation of multiagency water resource projects: game theoretic approaches and case study, water resources research 31 (5) (1995), pp. 1387139310 熊鷹.徐翔，政府環(huán)境監(jiān)管與企業(yè)污染治理的博弈分析及對策研究，云南社會科學，2007.4 ，60-6311 周國雄，公共政策執(zhí)行阻滯的博弈分析，同濟大學學報（社會科學版），2007.8，91-9612 尚宇紅，治理環(huán)境污染問題的經(jīng)濟博弈分析，理論探索，2005.6，93-9513 盧方元，環(huán)境污染問題的演化博弈分析，系統(tǒng)工程理論與實踐，2007.9，148-15