2.2　环境科技创新

2.2.1　环境科技创新概念

（1）环境技术创新

环境技术指“能源节约或保护能源和自然资源、减少人类活动的环境负荷从而保护环境的生产设备、生产方法和规程、产品设计以及产品发送的方法等”^［31］。环保新技术的研发和运用，有利于改造传统产业和发展新型产业，提高资源利用率，节约能源和原材料，减少环境污染，改善环境质量^［32］。以保护环境为目标的技术创新和管理创新为环境保护提供基础，一方面直接降低环境保护成本，另一方面通过提高生产效率，间接分解环境保护带来的成本^［33］。

环境技术创新，也称为绿色技术创新，通常指的是以环境保护为目的所进行的新产品、技术、生产工艺的开发或使用。早在1994年，Brawn和Wield就提出了环境技术创新的含义，即一些创新的或改进的生产方法、工艺、产品的总称，它们有利于避免或降低环境污染、节约资源和能源消耗，降低经济生产的生态负效应。我国学者诸大建等认为环境技术的特征是污染排放少、合理利用资源和能源、更多地回收废弃物和产品，并以环境可接受的方式处置残余的废弃物。

各国学者对环境技术创新的定义如表2-4所列。

Arundel等^［42］将环境技术创新分为6类，即清洁生产、清洁生产过程、污染控制技术、循环利用、废物处理技术以及净化技术；Demirel等^［43］将环境技术创新分为末端治理新技术和综合清洁生产过程；Gans^［44］对环境技术创新的分类更加广泛，包括污染物削减技术、化石资源节约技术和化石资源替代技术。我国学者肖显静等^［45］将环境技术创新分为3类：a.直接以环保为目的的环境技术创新；b.同时以环保和经济发展为目的的技术创新；c.以经济增长为目的，无意中带来了环境保护效益的技术创新。综上所述，环境技术创新可分为：a.以直接减少污染物排放量为目的的污染物末端治理技术及清洁生产工厂或工艺创新；b.以提高资源利用效率、减少资源消耗为目的的新的或改进的产品、生产工艺、技术等，该类技术创新间接减少污染物的排放。

根据“波特假说”，通过技术创新激发企业的“创新补偿”效应是实现污染减排和提升企业竞争力的关键手段。Ehrlich和Holdren^［46］提出的IPAT模型将环境影响与人口规模、人均财富和技术水平联系起来，认为技术进步能够减轻由人口增长造成的环境污染。Grossman和Krueger^［47］将环境污染的影响因素分解为规模效应、结构效应和技术效应，并强调技术效应在改善环境质量中的重要作用，因为越先进的技术往往越“绿色”。

近年来，国内学者基于创新、技术进步和减排、环境污染视角，探讨了科技创新与环境污染的关系。李斌和赵新华^［48］运用37个工业行业2001～2009年3种主要废气排放数据，实证分析了工业经济结构和技术进步对工业废气减排的贡献，结果发现结构生产技术效应和结构治理技术效应都对废气减排起到了促进作用。何小钢和张耀辉^［49］测算并分析了中国36个工业行业基于绿色增长的技术进步，高能耗和高排放强度行业节能减排潜力巨大，技术进步对节能减排具有显著正向影响，其中科技进步的贡献最大。李博^［50］使用省际面板数据对区域技术创新能力与人均碳排放水平进行了分析，认为区域技术创新能力的提升能有效降低碳排放水平，并对邻近区域产生显著的空间溢出效应。王鹏和谢丽文^［51］的研究表明，企业技术创新有利于促进工业“三废”综合利用产品产值的增加，并有效提高工业SO₂的去除率。聂普焱等^［52］研究认为，技术创新有助于降低行业碳排放强度。蔡宁等^［28］以非径向、非导向性基于松弛测度的方向距离函数（SBM-DDF）测度了2005～2011年我国各地区工业节能减排效率，构建了工业节能减排指数。

范群林等^［53］以中国大陆30个地区的大中型工业企业为例，探讨了环境政策、技术进步及市场结构对环境技术创新的影响，环境法制制度与环境影响评估制度对环境技术创新不存在显著影响，“三同时”制度存在正向影响，排污许可证制度、污染限期治理制度存在负向影响，且均存在累积效应；技术市场对环境技术创新存在正向影响及累积效应，说明未来国内市场需求的预期会促进更多创新。

专利的拥有量，尤其是发明专利的拥有量是衡量技术创新水平最主要和最常用的指标。孙亚梅等^［54］以环境技术专利表征创新水平，采用绝对指标与相对指标、专利结构布局系数（或特化系数）与技术创新主体的结构布局系数，衡量中国各省市环境技术创新的空间分异。

（2）环境创新与绿色创新

环境创新是指可以避免或减少有害环境影响的工艺、设备、产品、技术和管理制度的创新和改良。Kemp等^［55］将环境创新定义为：企业对新接触的产品、生产过程、服务或企业管理方法的吸收和开发使用。与正在使用的替代技术方法相比，环境创新从全生命周期来看，可减少环境危害、污染物或其他资源消耗的副作用。绿色创新则指旨在通过技术创新等降低对环境的消极影响，从而实现生态上的可持续发展。也有研究者将其定义为环境绩效的改进，即包含所有能对环境产生有利影响的创新。我国学者李巧华等^［56］将绿色创新定义为企业在实现自身可持续发展目标的过程中，无论是有意识的还是无意识的，在产品设计、生产、包装、使用和报废环节节能、降耗、减少污染，旨在改善环境质量和提升产品性能，兼顾经济效益和环境效益的创造性活动。

目前对环境科技创新并没有明确的定义。结合环境创新、环境技术创新及科技创新的概念，可将环境科技创新定义为以降低资源消耗、减少环境污染、改善环境质量为目的的环境理论、环境技术及环境管理制度的创新，包括清洁生产过程创新、污染控制和治理创新、管理及组织方式创新、有利于清洁生产及污染物减排的宏观制度的创新。

国际环境科技发展趋势已由单项治理转向综合防控，正在向可持续发展（绿色发展）方向延伸。主要发展趋势呈现以下特点。

①环境科技的范围不断向人群健康和生态环境风险防控扩展。

②环境科技更加注重解决复合性、系统性环境问题。发达国家的环境科学研究已进入以地球生态系统为对象的综合集成研究阶段，开展了天地一体化、多环境要素交互影响的区域生态系统研究，建立了高度发达的环境信息网络，实现了环境要素的长期连续观测。

③环境科技发展更加注重融合其他相关领域的创新成果。随着生态环境保护工作不断深入，分子技术、生物技术、新材料、信息技术、云计算和大数据等在环境领域的应用不断拓展和深入，推动发达国家突破了一批生态环境改善的关键技术，促进了生态环境质量监控预警与改善技术的创新发展。环境科技发展与其他领域技术创新的不断融合进一步带动了环保产业大发展。

2016年4月，日本政府综合科技创新会议（CSTI）发布了《能源环境技术创新战略2050》，强调要兼顾日本经济发展以及全球气候变化问题，实现到2050年全球温室气体排放减半和构建新型能源体系的目标。战略提出了日本将要重点推进的五大技术创新领域。

①先进能源集成管理系统。利用大数据分析、人工智能、先进的传感器和物联网技术构建一系列智能能源集成管理系统（如HEMS、BEMS和FEMS等），以实现对建筑、交通和家庭用电信息的实时监测、采集和分析，从而实现对用户用电情况实时性、全局性和系统性远程调控、优化管理，实现“管理节能”和“绿色用能”。

②节能领域。包括创新制造工艺和超轻量耐热结构材料。

③储能领域。新一代蓄电池以及氢燃料制备、存储和使用。

④可再生能源发电领域。包括新一代光伏发电技术、新一代地热发电技术。

⑤二氧化碳固定及有效利用。

欧盟也在环境科技创新方面进行了大量的投入。2012年，欧盟计划投入3500万欧元，用于支持42个环境创新项目，包括节能减排、提高能效、资源有效利用、生态环保、建筑节能、环保新材料、生物多样性等环境领域的各个方面。

2.2.2　环境技术管理体系

生态环境部（原环境保护部）副部长赵英民指出，环境技术管理体系是以解决环境管理制度实施中的技术支撑问题、提高环境管理有效性为目标，建立以污染防治技术政策、最佳可行性技术导则、技术评估和技术示范与推广为核心内容的环境管理管家体系，能够为污染源稳定达标排放、污染物总量削减和环境保护目标的实现提供可靠的技术保障^［57］。

国家环境技术管理体系主要由技术指导文件、技术评价制度、技术示范与推广机制三部分组成。技术指导文件如图2-4所示，包括污染防治技术政策、污染防治最佳可行技术导则和环境工程技术规范。

环境技术管理体系是联系环境科技创新体系和环境标准体系的纽带，为环境管理各个环节提供技术支撑，其内部关系及其作用见图2-5。环境技术管理体系为环境标准的制定与实施提供技术依据和技术保障，同时引领环境科技创新，促进环境标准技术的进步，不断地改善环境质量，使环境管理进入良性循环。

“十五”期间我国设立了国家科技发展的目标，即围绕国家“十五”至2010年期间的环境保护目标，针对已经出现和将要出现的重大生态和环境问题开展攻关。到2005年，我国在环境综合决策、污染控制、环境质量改善、生态保护、环保产业发展方面的贡献率达到60%以上。将环境科技发展计划纳入环境保护计划，在科学决策过程中推进环境科技进步。

2006年，国家环保总局下发了《关于增强国家环境科技创新能力的若干意见》，指出环境科技是环保工作的基础和建设环境友好型社会的重要支撑，进一步增强环境科技创新能力是加快推进历史性转变的迫切要求。设定的总体目标为：到2010年，通过实施环境科技创新、环保标准体系建设和环保技术管理体系建设三大工程，在知识创新的关键研究领域取得重大突破，环保技术法规、标准基本满足环境管理需要，环境技术管理体系初步建立，使科技支撑和引领环保事业发展的能力有较大提高。同时要建立以环境科技为基础的科学决策机制；以解决重大环境问题为出发点，突破环保事业发展的技术瓶颈；以环境管理制度创新研究为先导，引领环保事业发展；以环境质量标准和污染物排放标准为核心，提高环境保护执法和管理工作的水平；以建立环境技术管理体系为目标，增强技术创新能力；以新技术新工艺推广示范为重点，加大环保科技推广力度；引导环保新技术开发，促进环保产业发展；建设全国环境科技协作和资源信息共享平台；强化重点实验室和工程技术中心等基础平台建设；建立多元化的环境科技投入机制；创新环保科技投入管理机制；加强创新型环保科技队伍建设；加快培养和引进一批高层次环境科技创新人才；建立和完善科技信用制度和科技成果奖励制度；高度重视对环境科技工作的领导。

《国家环境保护“十一五”科技发展规划》指出，国际国内环境科技的发展呈现以下特点：a.研究手段更加先进；b.围绕原始创新、集成创新到消化吸收再创新，环境科技在基础研究、高新技术研究与成果应用转化等纵深层面同时展开，研发与应用结合更加紧密；c.研究视野更加开阔，环境科技对人类社会发展的导向作用愈加显现；d.国际合作主题更加突出。

“十一五”期间，环境科技需求重点：a.全面建设小康社会环境质量保障体系；b.城市化快速发展进程中面临的突出环境问题及科技需求；c.新型工业化和生态产业发展，大幅度减少工业污染物产生和排放；d.农业现代化过程中的环境问题与环境科技，包括农村面源污染、乡镇企业快速发展所带来的环境问题、农村有机废物污染、饮用水安全保障以及农村环境保护法律法规体系建设等；e.生态保育、修复与重建科技需求；f.核与辐射安全科技需求；g.循环经济发展的关键科技问题；h.重大流域水污染和区域大气污染控制科技需求；i.全球化的环境影响和国际环境履约科技需求；j.环境综合管理的科技发展需求。

到2010年，实现基本阐明我国区域性、流域性重大环境问题形成的机理和机制，以解决关键技术为核心，适当开展储备技术研究，实现我国重要区域（流域）环境污染综合防治关键技术的突破和创新；研究建立先进的国家环境监测预警体系、国家环境监管体系和核与辐射环境安全管理体系；进一步研究完善国家宏观环境管理决策的政策法规和标准体系；基本形成应对全球变化与履行国际环境公约的科技支撑；建设环境保护国家重点实验室和国家实验室；基本完成环境科技体制改革，形成高素质的国家环境科技管理、研究、成果推广队伍，力争为“十一五”环境保护目标的全面实现提供完整的环境科技支撑。

“十一五”期间，国家将主要污染物排放总量显著减少作为经济社会发展的约束性指标，着力解决突出环境问题，在认识、政策、体制和能力等方面取得重要进展。化学需氧量、二氧化硫排放总量比2005年分别下降12.45%、14.29%，超额完成减排任务。污染治理设施快速发展，城市污水处理率由2005年的52%提高到72%，火电脱硫装机比重由12%提高到82.6%。江河湖泊休养生息全面推进，重点流域、区域污染防治不断深化，环境质量有所改善，全国地表水国控断面水质优于Ⅲ类的比重提高到51.9%，全国城市空气二氧化硫平均浓度下降26.3%。

“十二五”期间，国家在环境保护科技领域的投入将达到220亿元，其中10亿元用于战略性新兴环保产业的培育。加大对战略性新兴环保产业等12个领域的投入，加快国家环境保护重点实验室、国家环境保护工程技术中心及国家环境保护野外观测研究站的建设。到“十二五”末，初步构建起国家环境科技理论体系，建立起以总量削减和源头控制为核心的环境综合管理技术支撑体系及应对生态退化的全防全控科技支撑体系，研发出一批具有核心竞争力的环境污染物控制与生态保护关键技术，形成与国家环境科技需求相适应的环境科技创新能力。在“十一五”基础上，《国家环境保护“十二五”科技发展规划》设定到2015年，实现主要污染物排放总量显著减少，城乡饮用水水源地环境安全得到有效保障，水质大幅提高，重金属污染得到有效控制，持久性有机污染物、危险化学品、危险废物等污染防治成效明显，城镇环境基础设施建设和运行水平得到提升；生态环境恶化趋势得到扭转；核与辐射安全监管能力明显增强，核与辐射安全水平进一步提高；环境监管体系逐步健全等主要目标。“十二五”环境保护主要指标见表2-5。

经过“十五”“十一五”及“十二五”的努力，我国初步形成了具有中国特色的全要素、全链条、全方位的环境科技创新体系，从地下到空中环境介质、从环境过程认知到产业化推广示范、从标准法规制定到环境风险管理等诸多方面，取得了一系列科技创新成果，为我国环境质量改善、环境风险控制、生态安全保障提供了有力的科技支撑，为环境领域“十三五”科技大发展奠定了坚实基础。但目前与主要发达国家相比我国环境科技发展尚存诸多不足，如：a.整体研究水平与发达国家存在差距。除局部处于领跑状态外，我国大部分环境科技基础研究与技术研发处于跟跑状态。b.原创性技术不多，核心技术掌握不足。我国环境领域论文发表与专利申请数量位居世界前列，但总体质量不高，论文被引频次显著少于发达国家。环境领域技术创新能力不足，核心专利技术缺乏。c.特有技术缺乏，自主研发能力薄弱。d.研究与应用脱节，产业化水平低。我国环境技术研发主体是高校和研究院所，企业创新能力不足，研发实力需大幅提高以增加国际竞争力。

2017年5月，科技部联合环境保护部（现生态环境部）、住房和城乡建设部、国家林业局和中国气象局等部门，印发了《“十三五”环境领域科技创新专项规划》，明确了“十三五”时期环境保护科技创新的指导思想、发展目标、重点任务和保障措施，是国家在环境保护领域科技创新的专项规划，是实现生态环境“绿水青山”的科技行动指南。

2.2.3　科技创新与社会经济

科技创新是推动经济可持续发展的重要生产力，环境科技创新将是解决环境保护和经济协调发展的有效途径。20世纪90年代以来，美国依靠科技创新，特别是信息技术的创新，领先发展了“新经济”，实现连续9年快速增长。科技进步贡献率是反映科技进步对经济增长贡献的指标，既能科学判断科技创新对经济发展的作用，又能衡量经济增长质量。2015年国家创新指数报告中指出，近十年中国科技进步贡献率呈平稳增长态势，2014年达到54.2%，比2003年提高14.5个百分点^［58］。Magat^［59］指出，技术创新是环境保护企业在经济绩效间权衡的重要决定因素。政策制定者认为，管理创新是部门或国家生产力提升的重要驱动力^［60］。管理创新的作用在于提高生产力，改进产品质量并维持竞争力。Romer^［61］提出，知识积累引起的内生技术进步是经济增长的源泉。

2.2.3.1　技术进步与经济增长

19世纪中叶，以美国经济学家Solow^［62］为代表的新古典经济增长理论首次将技术进步纳入经济分析的视野，利用希克斯中性技术进步生产函数提出用“余值法”计算科技进步贡献率的索洛模型（增长速度方程），认为技术进步是经济增长的决定因素。英国经济学家Freeman按照技术创新对经济系统的影响大小，将技术分为以下4类。

①渐进创新，即对现有产品和工艺进行不同程度的修改，常常通过“干中学”获得，并且尝试市场需求推动。

②根本性创新，即产生全新的产品和生产工艺，一般为企业、高校或科研院所的科研成果。

③“技术体系”变革，即根本性创新、渐进创新及组织创新同时发生。

④“技术经济范式”变革，导致整个经济系统做出相应重大、深刻的变化。

Murat Iyigun^［63］认为，发明和创新能够相互补充推动经济增长。Michael Fritsch等^［64］通过实证研究指出，不同区域技术创新之间的明显差异与R&D活动的生产率有关，与同区域内其他创新主体的R&D活动所产生的R&D溢出有关。Cobb和Douglas^［65］共同研究提出了Cobb-Douglas生产函数模型，通过资金投入、劳动力投入和产出等计算科技进步率。Devinney利用面板数据对专利和经济增长之间的关系进行评价，发现二者之间存在显著的正向影响关系。Mcaleer等^［66］经过研究发现专利授权率提高是GDP增长的格兰杰原因。Blind等^［67］利用Cobb-Douglas函数对欧洲国家的12个部门进行研究，发现专利存量和技术标准存量对经济增长具有重要影响。

我国研究者柳卸林^［68］从理论角度分析了技术创新和经济增长之间的关系。朱勇等^［69］采用微观计量经济学综列数据研究方法，研究了我国八大经济区区域技术创新水平对区域经济增长的影响差异，结果表明技术创新能力与经济发展水平有较高的关联性。张果、张楠等^{［70，71］}将R&D和专利数作为反映技术创新的两个主要指标，分别运用结构方程模型和向量自回归模型来研究技术创新对经济增长的影响，得出R&D投入对于专利正向影响，进而证明了专利对经济的促进作用。赵树宽等^［72］以VAR模型为基础，综合运用Granger因果检验、Johansen协整检验、脉冲相应函数和方差分解等方法，研究了技术创新与经济增长之间长期的动态关系，研究结果表明技术创新是经济发展的基本动力，在长期内促进经济增长。

技术标准的形成为产业内企业技术创新活动树立了明确目标和行为参照系，促进了产业技术的扩散与协同共享，为产业协同提供了接口，产业纵向和横向关联，以及高技术产业与传统产业的协同创新，推动了产业结构的优化以及新兴产业的形成，进而促进了经济增长^［72］。Jungmittag和DTI等^{［73，74］}分别度量了标准对德国和英国经济增长的贡献。DTI明确提出标准是经济增长的关键因素。我国学者信春华等^［75］分析了高标准促进经济增长的作用机理。刘振刚、于欣丽等^{［76，77］}测算了不同时期标准对我国经济的贡献率。

2.2.3.2　绿色经济

随着资源环境问题日益突出，人们开始关注绿色经济理论的不断发展，如侧重宏观经济领域绿色GDP^［78］、侧重生态环境的绿色指数^［79］和侧重资源能源的全球替代能源指数等。张江雪等^［80］将资源生产率和环境负荷作为产出，运用四阶段DEA对我国工业企业技术创新效率进行实证研究，结果表明环境因素有利于各省份工业企业技术创新效率的提高。

1994年，Braun & Wield首先提出了绿色技术的概念，常被称作环境友好技术或生态技术，是对减少环境污染，减少原材料、自然资源和能源使用的技术、工艺或产品的总称。一般把以保护环境为目标的管理创新和技术创新统称为绿色技术创新，其对缓解环境与经济之间的矛盾有着重要的意义。环境技术创新是在工业社会可预期的时间和空间内，从节约或保护资源、避免或减少环境污染的生产设备、生产方法和规程、产品设计以及产品发送的方法与技术等新产品或新工艺的设想产生到实现市场应用的完整过程，在这个过程中，包括新设想的产生、研究、开发、商业化生产、扩散等一系列活动^［81］。

绿色经济是在可持续发展思想的指导下，融资源和环境问题于经济发展之中，以资源节约和环境友好为目标，实现经济效益、生态效益和社会效益相统一并最大化的经济模式^［82］。在绿色经济模式下，环保技术、清洁生产工艺等众多有益于环境的技术被转化为生产力，通过有益于环境或与环境无对抗的经济行为，实现经济的可持续增长^［83］。B.Saether^［84］从挪威的实例出发，以低碳绿色能源技术为主要典型发展角度论述了环境制度体系的建立以及规范化更有利于现阶段绿色低碳技术的扩散；P.Berrone等^［85］利用瑞典拥有的四个行业相对完整的面板数据进一步分析了整个行业采纳的末端治理以及清洁技术两种方式所需要的战略性驱动因素。

近年来，国内外学者在内生增长模型中引入环保政策、节能技术和可再生能源等因素，通过政府管制、技术进步和能源替代来模拟环境污染、资源消耗与经济增长的关系。Schou^［86］通过构建包括消费性生产部门、不可再生资源使用部门、人力资本部门三部门的增长模型，分析环境污染、资源消耗与经济增长的关系。生产函数、人力资本积累方程、污染方程分别表示为：

　　（2-1）

　　（2-2）

　　（2-3）

式中　Y_t——t时期的社会总产出；

K_t——资本投入；

h_t——代表性家庭在第t时期对人力资本的投资；

u_th_t——有效劳动时间；

u_th_tN_t——有效劳动力；

B₁，B₂，B₃——排污的技术参数；

1-u_t-l_t——代表性家庭在t期从事学习活动的时间；

P_t——t时期的排污总量；

E_Xt——不可再生资源投入；

M_t——代表性家庭资源提供的污染防治支出；

G_t——政府提供的污染防治支出。

结果表明当人力资本存在的正外部性且污染的负外部性不存在时，存在政府干预的经济增长率及人力资本的增长率，将大于不存在政府干预的经济增长率及人力资本的增长率（Schou，polluting non-renewable resources and growth）。

Jensen等^［87］运用一般均衡模型，分析了事前环保政策和事后的环境管理工具对经济增长的影响。最终产品部门的生产函数、中间产品部分的生产函数、污染的累积方程和政府部分的污染支出分别表示为：

　　（2-4）

　　（2-5）

　　（2-6）

　　（2-7）

式中　Y——最终产出；

y_i——各种中间产品；

A——生产参数；

k_i，h_i——中间产品生产过程中使用的资本和有效劳动；

e_xi——当期第i个中间厂商使用的不可再生能源；

τ_e——排污税税率；

μ——企业进入市场的前期环保投入；

P——环境污染随时间变化程度；

ξ——环境自净速率；

G——政府的治污支出；

TR——政府的转移支付。

研究结果表明，政府治污支出份额较小时，经济体存在唯一均衡，当政府的污染防治支出份额足够大时，经济体存在多重均衡。政府的污染防治支出不仅可以有效地减缓经济体系的平衡问题，而且能加速经济增长。降低政府补贴进入企业的前期环保投入，将吸引更多的企业进入，进而促进经济增长。

我国学者李冬冬等^［88］构建了包含四部门的内生经济增长模型，研究政府公共投资、有政府补贴的企业投资和无政府补贴的企业投资三种不同减排研发投资模式下的经济和环境效果，结果表明，有政府补贴的企业投资下的经济增长率最高，但污染水平也相对较高，需要选择合适的研发补贴率降低污染，使经济增长率和社会福利水平最优；王庆晓等^［89］基于C-D生产函数，综合考虑环境和能源这两个制约经济高速发展的因素构建了内生经济增长模型，并对节能减排下的经济可持续发展进行了分析。闫晓霞等^［90］构建包括R&D技术进步、资源的可耗竭性和环境质量清洁标准的内生经济增长模型，对模型求解得出结果，增加治理污染研发的投入，不仅会带来经济的可持续增长，还会降低污染排放；随着对治理污染研发投入的增加，同样的投入所研发出的技术难度会越来越大，污染排放的治理效果越来越不明显。