環境庫茲涅茨曲線
正如Grossman (1995)所說的，對於一個發展中的經濟，需要更多的資源投入。而產出的提高意味著廢棄物的增加和經濟活動副產品――廢氣排放量的增長，從而使得環境的質量水平下降。這就是所謂的規模效應。
不難發現，規模效應是收入的單調遞增函式。同時，經濟的發展也使其經濟結構產生了變化。Panayotou (1993）指出，當一國經濟從以農耕為主向以工業為主轉變時，環境污染的程度將加深，因為，伴隨著工業化的加快，越來越多的資源被開發利用，資源消耗速率開始超過資源的再生速率，產生的廢棄物數量大幅增加，從而使環境的質量水平下降；而當經濟發展到更高的水平，產業結構進一步升級，從能源密集型為主的重工業向服務業和技術密集型產業轉移時，環境污染減少，這就是結構變化對環境所產生的效應。實際上，結構效應暗含著技術效應。產業結構的升級需要有技術的支持，而技術進步使得原先那些污染嚴重的技術為較清潔技術所替代，從而改善了環境的質量。正是因為規模效應與技術效應二者之間的權衡，才使得在第一次產業結構升級時，環境污染加深，而在第二次產業結構升級時，環境污染減輕，從而使環境與經濟發展的關係呈倒“U”形曲線。
另外一種理論解釋是從人們對環境服務的消費傾向展開的。在經濟發展初期，對於那些正處於脫貧階段或者說是經濟起飛階段的國家，人均收入水平較低，其關注的焦點是如何擺脫貧困和獲得快速的經濟成長，再加上初期的環境污染程度較輕，人們對環境服務的需求較低，從而忽視了對環境的保護，導致環境狀況開始惡化。可以說，此時，環境服務對他們來說是奢侈品。隨著國民收入的提高，產業結構發生了變化，人們的消費結構也隨之產生變化。此時，環境服務成為正常品，人們對環境質量的需求增加了，於是人們開始關注對環境的保護問題，環境惡化的現象逐步減緩乃至消失（Panayotou, 2003）。
再有一種理論解釋是從政府對環境所實施的政策和規制手段來闡述的。在經濟發展初期，由於國民收入低，政府的財政收入有限，而且整個社會的環境意識還很薄弱，因此，政府對環境污染的控制力較差，環境受污染的狀況隨著經濟的增長而惡化（由於上述規模效應與結構效應）。但是，當國民經濟發展到一定水平後，隨著政府財力的增強和管理能力的加強，一系列環境法規的出台與執行，環境污染的程度逐漸降低。若單就政府對環境污染的治理能力而言，環境污染與收入水平的關係是單調遞減關係（有人稱之為消除效應，abatement effect）。
為此，有人將收入對環境的影響分解為三種效應，即規模效應、結構效應和消除效應.
理論解釋
（一）環境庫茲涅茨曲線的提出
1991年美國經濟學家Grossman和Krueger針對北美自由貿易區談判中，美國人擔心自由貿易惡化墨西哥環境並影響美國本土環境的問題，首次實證研究了環境質量與人均收入之間的關係，指出了污染與人均收入間的關係為“污染在低收入水平上隨人均GDP增加而上升，高收入水平上隨GDP增長而下降”[1]。1992年世界銀行的《世界發展報告》以“發展與環境”為主題，擴大了環境質量與收入關係研究的影響[2]（P38-39）。1993年Panayotou借用1955年庫茲涅茨界定的人均收入與收入不均等之間的倒U型曲線，首次將這種環境質量與人均收入間的關係稱為環境庫茲涅茨曲線（EKC）[3]，如圖1所示。EKC揭示出環境質量開始隨著收入增加而退化，收入水平上升到一定程度後（如圖1的Y0所代表的收入水平）隨收入增加而改善，即環境質量與收入為倒U型關係。
圖1 EKC曲線
（二）EKC的理論解釋
環境庫茲涅茨曲線提出後，環境質量與收入間關係的理論探討不斷深入，豐富了對EKC的理論解釋。
1.規模效應、技術效應和結構效應。Grossman和Krueger提出經濟成長通過規模效應、技術效應與結構效應三種途徑影響環境質量[1]：（1）規模效應。經濟成長從兩方面對環境質量產生負面影響：一方面經濟成長要增加投入，進而增加資源的使用；另一方面更多產出也帶來污染排放的增加。（2）技術效應。高收入水平與更好的環保技術、高效率技術緊密相聯。在一國經濟成長過程中，研發支出上升，推動技術進步，產生兩方面的影響：一是其他不變時，技術進步提高生產率，改善資源的使用效率，降低單位產出的要素投入，削弱生產對自然與環境的影響；二是清潔技術不斷開發和取代骯髒技術，並有效地循環利用資源，降低了單位產出的污染排放。（3）結構效應。隨著收入水平提高，產出結構和投入結構發生變化。在早期階段，經濟結構從農業向能源密集型重工業轉變，增加了污染排放，隨後經濟轉向低污染的服務業和知識密集型產業，投入結構變化，單位產出的排放水平下降，環境質量改善[4]。
規模效應惡化環境，而技術效應和結構效應改善環境。在經濟起飛階段，資源的使用超過了資源的再生，有害廢物大量產生，規模效應超過了技術效應和結構效應，環境惡化；當經濟發展到新階段，技術效應和結構效應勝出，環境惡化減緩[5]。
2.環境質量需求。收入水平低的社會群體很少產生對環境質量的需求，貧窮會加劇環境惡化；收入水平提高后，人們更關注現實和未來的生活環境，產生了對高環境質量的需求[6]，不僅願意購買環境友好產品，而且不斷強化環境保護的壓力，願意接受嚴格的環境規制，並帶動經濟發生結構性變化，減緩環境惡化。
3.環境規制。伴隨收入上升的環境改善，大多來自於環境規制的變革。沒有環境規制的強化，環境污染的程度不會下降[7]。隨著經濟成長，環境規制在加強，有關污染者、污染損害、地方環境質量、排污減讓等信息不斷健全，促成政府加強地方與社區的環保能力和提升一國的環境質量管理能力。嚴格的環境規制進一步引起經濟結構向低污染轉變。
4.市場機制。收入水平提高的過程中，市場機制不斷完善，自然資源在市場中交易，自我調節的市場機制會減緩環境的惡化[2]。在早期發展階段，自然資源投入較多，並且逐步降低了自然資源的存量；當經濟發展到一定階段後，自然資源的價格開始反映出其稀缺性而上升，社會降低了對自然資源的需求，並不斷提高自然資源的使用效率，同時促進經濟向低資源密集的技術發展[8]，環境質量改善。同時，經濟發展到一定階段後，市場參與者日益重視環境質量，對施加環保壓力起到了重要作用，如銀行對環保不力的企業拒絕貸款。
5.減污投資。環境質量的變化也與環保投資密切相關，不同經濟發展階段上資本充裕度有別，環保投資的規模因而不同。Dinda將資本分為兩部分：一部分用於商品生產，產生了污染；一部分用於減污，充足的減污投資改善環境質量[9]。低收入階段所有的資本用於商品生產，污染重，並影響環境質量；收入提高后充裕的減污投資防止了環境進一步退化。環境質量提高需要充足的減污投資，而這以經濟發展過程中積累了充足的資本為前提。減污投資從不足到充足的變動構成了環境質量與收入間形成倒U型的基礎。
這些理論研究表明，在收入提高的過程中，隨著產業結構向信息化和服務業的演變、清潔技術的套用、環保需求的加強、環境規制的實施以及市場機制的作用等，環境質量先下降然後逐步改善，呈倒U型。
二、關於EKC的理論批評
EKC理論假說提出後，實證研究不斷，結論呈多樣化，有的支持倒U型，也有結論顯示兩者呈U型、N型、單調上升型、單調下降型[10][11]，並且不同污染物的污染與收入間關係呈現差異形態，對EKC提出了挑戰，學術界在理論上也展開了對EKC的批評。
（一）EKC的內生缺陷
Arrow等批評EKC假定收入僅是一個外生變數，環境惡化並不減緩生產活動進程，生產活動對環境惡化無任何反應，並且環境惡化也未嚴重到影響未來的收入[12]。但是，低收入階段環境惡化嚴重，經濟則難以發展到高水平階段，也達不到使環境改善的轉折點。經濟成長與環境是互動的大系統，環境惡化也影響經濟成長和收入提高，需要構建將收入內生化的模型探討環境質量與收入水平間的互動關係。
（二）EKC的適用局限
EKC能否概括各種條件下環境質量與收入間的關係？研究表明EKC的適用性受到局限。
1.環境-收入理論關係具有多種形態。環境質量與收入間是否只存在倒U型一種形態？研究表明環境-收入理論關係存在七種不同形態。在理論探討中，如下表達式常用來考察環境與收入間的關係：
式中y為環境指標，x指人均收入，z指影響環境變化的其他控制變數；下標i代表一個國家或地區，t指時間；α是常量，βk是解釋變數的係數。該模型依βk的不同而呈現x與y的不同關係，從理論上說明環境與收入間的關係並非倒U型所能代表：
第一，β1= β2 =β3=0，收入水平與環境質量之間沒有關係；第二，β1>0，且β2 =β3=0，x與y之間呈單調上升關係，環境隨收入上升而惡化；第三，β1<0，且β2 =β3=0，x與y之間存在單調下降關係，環境隨收入增加而改善；第四，β1>0，β2<0，且β3=0，x與y之間呈倒U型關係，即EKC，且轉折點在處；第五，β1<0，β2>0，且β3=0，x與y之間呈U型關係，收入水平較低階段，環境隨收入上升而改善，收入水平較高階段，環境隨收入上升而惡化；第六，β1>0，β2<0，且β3>0，x與y呈N型，收入水平不斷上升的過程中，環境質量先惡化再改善，又陷入惡化境地；第七，β1<0，β2>0，且β3<0，x與y的關係與N型相反，伴隨收入水平上升，環境質量先改善再惡化，後復歸改善。
環境與收入理論關係的七種形態中，EKC僅是其中的一種形態，其倒U型不能適用於所有的環境-收入關係。
2.EKC無法揭示存量污染的影響。在污染指標上，污染可分為存量污染與流量污染，流量污染物僅對目前環境產生影響，存量污染物經一段時間積累後在將來對環境產生影響[13]。兩者的區分視考察時間長短而定，二氧化硫、懸浮物、氧化氮、一氧化碳以及一些水污染物等從短期看可作存量污染物，但從長期來看則是流量污染物。典型的存量污染物是城市廢物（因為這些廢物在處理場所不斷積累）和二氧化碳（存在大約125年）。流量污染物的控制見效快，存量污染物的削減在短期內則難見成效。現實中政府具有短期行為，僅注重削減流量污染，導致經濟成長過程中存量污染物一直上升。因此流量污染在經濟成長過程中下降也不能代表所有污染物的改變。
3.EKC的長期性問題。從EKC的適用時間長短來看，EKC即使在考察時間段或較短時期內成立，在長期也可能不成立，會呈現N型曲線，即開始顯示了倒U型，達到特定收入水平後，收入與污染間又呈現同向變動關係[14]，原因在於提高資源利用率的清潔技術被充分利用後，再無潛力可挖，同時減少污染的機會成本提高，收入增加導致污染上升。
因此，EKC反映了多種環境-收入理論關係的一種形態，且更適用於流量污染物和短期的情況，而不適用於存量污染物，在長期內可能呈N型。但其多形態的環境-收入關係的理論基礎需要深入探討。
（三）現實問題使污染軌跡偏離EKC
EKC是對環境-收入關係的一種概括，而現實的複雜性和動態化會不斷打破其演變路徑，新問題使環境-收入關係偏離EKC，呈現多樣性。
1.新技術與新毒型。新技術一般提高生產率的同時也產生潛在危險，如產生新的危險廢物。新技術推廣之初，這些副作用不為人所認知，當其危險顯露出來後，該技術的使用受到限制，最後被淘汰，為新一代的技術所取代，而新一代技術又面臨同樣的輪迴[15],每一種新技術都經歷這一變動軌跡。技術周期、收入提高與污染糾集在一起，產生不同的關係：倒U字型、N字型和倒L字型。
Dasgupta等闡述了污染排放與收入之間的四種關係：一種是傳統的EKC，一種為修正的EKC，另外兩種為污染排放與收入呈單一關係，包括新毒型與觸底競爭型[16]，如圖2所示。其中兩類涉及到新技術的效應：第一類為新技術產生了修正的EKC，它保持了其倒U型，新技術降低了EKC的位置，且先於傳統EKC達到轉折點，世界銀行《1992年世界發展報告：發展與環境》也提出了這種類型。另一類是新技術產生了新毒型污染-收入關係，指新技術產生了新污染物，包括致癌化學物、二氧化碳等，原污染物排放減少的同時新污染物排放上升，因而總污染並未下降。
圖2 EKC的多種形狀
2.環境規制趨同與觸底競爭型。一國環境標準高，提高了其排污成本，使生產成本高於低環境標準國家[17]，驅動一些污染密集型產業移向低環境標準國家，資本外流使高環境標準國家面臨放鬆環境規制的壓力，在經濟全球化進程中各國以保持競爭力為藉口，放鬆環保規制，形成觸底競爭。隨著觸底競爭的加劇，形成收入提高而污染排放保持不變，曲線趨於平坦，即Dasgupta等所述的觸底競爭型，呈倒L字型，如圖2所示。
這兩類偏離EKC的情形值得進一步研究，不過學術界對環境規制的觸底競爭本身並未達成共識。隨著研究的深入和經濟的發展，可能還會出現其他問題和其他形狀的環境-收入變動軌跡，需要繼續探討。
（四）EKC的指標問題
EKC考察環境質量與收入間的動態關係，涉及到收入指標和環境質量指標，後者一般以污染指標顯示。
EKC中的收入指標為人均收入，Stern等認為收入不是平均分配的，人均收入低於平均水平的人遠多於高出平均水平的人，因而應以中值收入水平作為變數，而非平均收入水平[18]。
在污染指標上，針對一些人依據EKC而認為經濟成長是解決環境問題的關鍵這一問題，Tisdell提出污染密度（Pollution intensity，指單位產出的污染排放）比總污染更具有意義，因為污染密度的升降更能體現經濟成長過程中污染變動的全面情況。Tisdell還將污染分邊際污染、平均污染與總污染，著重考察邊際污染指標的價值[19]。假定污染不是累積性的，收入上升至一定水平後，則污染密度下降，如圖3所示。圖3顯示了平均污染的EKC以及相應的邊際曲線，兩者先上升後下降，邊際污染線先於平均污染線達到頂點，並與平均污染線的頂點相交。當邊際污染和平均污染的污染密度達到頂點後，總污染會繼續上升一段時間，在Y1水平上平均污染開始下降而總污染繼續上升，因為邊際污染仍為正值；只有當收入上升到Y2後，邊際污染線位於橫軸之下，總污染才會下降。因此，人均收入上升過程中，邊際污染、平均污染和總污染三種指標的變動軌跡有些差異。
圖3邊際污染與平均污染的EKC
這些指標問題在EKC研究中是容易改進的，可以選擇中值收入指標、污染密度指標或更有價值的指標考察EKC，不僅考察總污染，也研究邊際污染的變動軌跡，全面把握經濟成長過程中污染變動的動態。
（五）EKC的解釋力問題
1.污染結構問題。經濟活動不可避免地排放污染物，並且污染物的結構處在變動之中。Arrow指出收入上升過程中一些污染物排放減少只反映出污染結構的變化，一種污染物排放的減少往往與其他污染物排放增加並行[12]，EKC難以解釋這一問題。已開發國家伴隨著環境規制加強和技術創新，單位產出的污染排放下降了，但廢物混合體從硫磺、氮氧化物轉向了二氧化碳和固體廢物，因而總污染排放仍然很大，人均污染排放並未下降，降低一種污染物的努力會加劇其他污染問題。
2.非收入因素對污染的影響。針對EKC支持者認為經濟成長帶動技術進步和環境規制強化，批評者提出一些清潔技術和環境規制加強的壓力也可能來自外國，因而與本國的收入無關。一國環境質量也會受制於鄰國的污染狀況，特別是二氧化硫和氧化氮等污染物易於在相鄰國土間傳播，從而淡化了環境質量與本國收入的關係[20]。
3.已開發國家與開發中國家間的差異問題。有研究者認為如果存在污染與收入間的EKC關係，那部分或很大程度上是國際貿易產生的污染產業分配效應[12][18]。H-O理論認為開發中國家專門生產其豐裕要素（勞動與自然資源）密集的產品，已開發國家專門生產人力資本與物質資本密集的產品，即開發中國家集中生產污染密集型產品和初級產品，而已開發國家專門生產清潔產品和服務密集型產品[18]。一些資料表明已開發國家污染密集型生產下降的同時，其污染密集型產品的消費並未同幅下降[21]，說明已開發國家生產結構的變化與消費結構的變化並非同步，已開發國家環境改善和中低等收入國家環境惡化部分反映了這種國際分工。在特定條件下，污染密集型工業從環境標準高的已開發國家向環境標準低的開發中國家轉移[22]，後者成為“污染避難所”，促成了前者在收入上升過程中改善環境質量。當今的開發中國家在收入提高的過程中，無法如已開發國家那樣從其他國家進口資源密集型和污染密集型產品，在強化其環境規制時，也無法將污染產業轉移出去，將面臨嚴峻的污染挑戰，難以在收入水平提高后改善環境[18]。因此，世界範圍的污染並非下降了，只是轉移了。
為此運用EKC解釋現實時，針對污染結構的變化，避免僅考察單一污染物，應建立污染物指標體系以綜合考察所有污染物的變動軌跡；針對已開發國家與開發中國家的差異，以開發中國家為重點研究對象，考察開發中國家環境-收入關係的核心影響因子。
對EKC的批評還包括其他方面，如消費的外部性和努力改善環境的外部性導致市場失效，難以在收入提高后改善環境[23]；從一些國家一年或多年的污染-收入靜態關係中推出適用於每個國家污染排放與收入的動態依存關係，是不恰當的[24]；收入水平提高后社會增加對環境質量的需求，但現實收入水平尚未能大幅提高環境質量需求，從而達到EKC轉折點，即使美國的高收入家庭對環境質量的需求，也不足以使環境質量達到EKC轉折點[25]；而且自然資源退化與人均收入間呈正相關，EKC不能說明不可逆的生物多樣性損失等，EKC的合理性受到質疑[26]。這些對EKC的批評豐富了環境-收入關係的研究，從理論上呈現了經濟成長與環境質量之間關係的複雜性和多層次性。
三、評價
EKC顯示了環境質量與收入間的倒U字型關係，即環境質量開始隨著收入增加而退化，然後隨收入上升而改善。總結上文，可以得到以下結論:
第一，倒U型EKC僅是一般化環境-收入關係的一種，不足以說明環境質量與收入水平間的全部關係。EKC更多地反映地區性和短期性的環境影響，而非全球性的長期影響。對於中國的情況，趙細康等認為僅煙塵具有弱EKC特徵，中國多數污染物的排放與人均GDP變化間的關係還不具有典型的EKC變化特徵[27]。若一些污染物在中國存在EKC，則是中國人均GDP尚未達到轉折點。
第二，EKC的概念不能適用於所有的環境指標，如土地使用的變化、生物多樣性的喪失等。這主要是基於環境退化分為污染與自然資源（土地、森林、草地及礦產資源等）的減少兩類，而且一些環境損害很難衡量，特別是土地腐蝕、沙漠化、地下水層的污染與耗竭、生物多樣性的損失、酸雨、動植物物種的滅絕、大氣變化、核電站風險等。即使一部分環境指標存在EKC，這部分EKC的存在並不能確保延續到將來，即將來收入提高過程中環境並不一定會改善。
第三，環境退化是多種因素導致的，不同階段的環境退化與經濟成長有著不同的關係，開發中國家的環境退化與人口壓力、自然資源的過度開發、非密集生產方式、低生產率等有關，已開發國家的環境退化更多地與過度消費有關。不同發展階段的國家可以有針對性地減緩環境退化。可以說，經濟發展並不必然最終帶來環境改善，簡單地將EKC當作對環境樂觀的理由，相信經濟成長最終自動地解決環境問題，則是過於樂觀和缺乏理由的。
第四，經濟成長與環境改善可以並行，其前提條件是在收入水平提高的同時，實施有效的環境政策。收入水平提高只是為環境政策的出台和有效實施提供了條件，如高收入條件下充裕的資本保障了減污投資增加等。
值得說明的是，研究者對EKC的理論批評並未深入觸及EKC的理論基礎，也顯示EKC有其可取之處，其倒U型體現了經濟成長對環境改善的有利影響，並且在考察流量污染物的短期變動軌跡方面更有效。這一主題的研究中，若改進指標的選取、把握現實新問題對環境-收入關係的影響、強化偏離EKC的理論基礎等，將深化環境-收入
