污水排放权配置与交易的概念及演进
污水排放权的配置对一个地区的经济发展具有重要意义，它还决定着该地区的产业结构。与此同时，污水排放许可证的配置是中国“十一五”水资源管理规划的一个重要部分，“效率”一词是基于经济考虑，也是基于环境保护。排污许可证作为一种资源、一种经济物品是有限的，应该尽可能以少成本、多收益来合理使用。污水排放量相等的情况下拥有更多的生产能力的一方就应该获得更多的污水排放许可。毕竟，作为一个发展中国家，经济发展是中国政府最关心的问题之一。这就是为什么“经济效率”在中国水利行业凸显的如此重要的原因。一方面，环境保护是水资源管理计划的目标。所以“效率”的另一个含义是，在未来给定的污水排放量控制下，对环境的影响应控制在最低水平。另一方面，“平等”原则强调流域内分享排污许可证的平等权利。每个人、每个团体和每个区域都有平等的权利分享水资源以及污水排放许可证。考虑到平衡环境质量和经济增长的需求，在配置污水排放许可证时效率和公平之间的冲突显得尤为关键。特别是政策制定者面临的挑战是如何在总量控制保护环境质量的总体目标和受排污权分配影响的利益相关者的经济利益之间进行权衡。因此，决策者在决策时必须考虑社会、经济和环境平等。经济发展和环境保护之间的权衡对于像中国这样的发展中国家来说是极其重要的。以往Rose和Stevens等也有相关研究，但还是主要集中在如何更加公平地分配污水排放许可，但忽略了考虑效率等其他因素。
中国经济发展过程中出现了一个普遍的现象：地方环保部门将较为宽松的排污权给予早期工业企业。这反映了地方政府对这些企业的鼓励和支持，以吸引其他工业企业进入该区域。后来进入该地区子区域的排污权将逐步受到严格限制。当区域水环境容量接近饱和时，区域的可排污量进一步递减。这是区域排污权的初步配置方法。近年来，我国许多经济发达地区推动了产业转型，加快了优质地方经济的发展，排污权配置在这一过程中发挥了重要作用。制造业排污权初始分配方法显示出明显的停滞和缺陷。这在一定程度上阻碍了区域产业转型和经济发展。
随着流域水环境污染问题的不断凸显，不少学者针对流域水环境承载力展开研究。Green提出河口水质预测模型，根据水质、河口流体动力学和承载能力分析了洪都拉斯南部河口的最大可能捕捞量。针对流域水环境管理面临的难题，李响等以安徽省太平湖流域为例，结合一维水质模型、沃伦威得尔模型以及狄龙模型等水质模型的应用，在流域水质监测的基础上核算了太平湖及主要入湖河流的水环境容量。现有的国内外文献中，流域水环境系统评估领域的大部分研究基于污染源、污染指标、降雨量和径流量、植被覆盖率等流域水生态系统特征对流域水环境质量、水环境承载力、水环境容量三方面特性进行了深入研究，同时又将系统动力学、GIS技术、数据预测模型等理论方法运用到流域水环境评估中。由于季节、气候、排放源等因素，流域水环境系统具有时间和空间上的复杂性和不确定性。当前从系统视角的综合考虑水环境的研究较少，大多是对系统的某一特性进行评估。因此构建以流域环境承载力、最大负荷容量为约束，控制污染物总量，保护流域生态结构和功能完整性，协调经济环境可持续发展的流域水环境系统动态评估方法显得尤为重要。
排污权“一刀切”分配模式存在局限性。因此，设定区域差异情景、行业差异情景、一般耦合情景和综合耦合情景具有研究意义。Dafna等认为不同区域应该采取不同的初始排污权分配方式才能够使社会效益达到最优。Park等运用波尔兹曼原理提出了多区域参与的初始分配模型，尝试将排放指标公平地分配给中国、美国等八国。段海燕和王宪恩建立了总量指标分配的差异性公平体系，研究了我国污染物排放总量控制指标差异性公平配置理论及法律制度。段海燕等综合考虑区域差异、行业差异等，研究总量控制指标差异性公平分配模式。
在水环境日益恶化的背景下，排污权交易制度也得到了一定的发展。Montgomery从理论上证明了基于市场机制的排污权交易体系明显优于传统的环境政策。Hung等提出了适用于河流的排污权交易体系，允许不同区域之间根据交易比自由在市场中进行排污权交易。王艳艳结合河流水质模型、纳污能力计算模型、减排潜力计算模型核算可交易排污权，并研制基于纳污控制的排污权交易多目标优化模型。为使得污水排放权的配置更加公平与合理，也有很多研究者针对排污权的配置问题不断进行优化，Sun提出一个综合考虑环境效益、经济发展和社会公平的多准则框架，利用环境基尼系数（EGC）法分配排污许可证。并以2004年天津市为例，说明了这一跨学科框架的应用。高筑等利用单目标决策模型，对基于水功能区划的污染物排放初始分配进行了研究。并提出了一个具有总排污量约束的省级初始水权激励分配模型，并建立了一个可行的省级初始水权激励分配模型。蒲正宁等建立了一个多目标初次分配模型，优化了太湖的经济效益和环境贡献。Liu建立了一个不精确的机会约束线性规划模型，用于流域水污染的优化管理，并应用于邛海流域的水质改善，目标是实现总成本最小化。
流域水资源的可持续规划与控制是流域水管理的重要组成部分。Sun针对流域水资源管理和水污染控制的决策支持问题，提出了一种基于环境公平性的流域水资源管理和水污染控制决策优化模型。徐玖平提出了一个模糊随机环境下的双层优化污染负荷分配规划模型，以协助河流污染综合控制。赵来军从宏观层面探索了为减少多个管辖合作区域内的污染策略。也有将其利用来进行排污权配置的相关研究，并且具有重要的现实应用意义。Guo通过建立基于模糊联盟博弈理论的排污权收益分配模型，并通过这些联盟在区域内对排污权进行重新分配，保证在污染物排放总量不变的情况下，增加区域总产值。同时，在遵循公平合理的配置原则下，采用模糊Shapley值法将合作中获得的利益分配给各个联盟的参与者。这确保了联盟的可行性和长期稳定性。在这些模糊联盟框架下，每个参与者可以根据实际情况和自己的要求进行谈判和妥协，以确定资源和支付的具体分配状态。Huang通过制定利用污水排放许可证控制水污染的相关策略，为污水排放许可证的交易奠定了坚实的基础。配置污水排放许可证是启动市场的先决条件。过去的研究主要在为有效分配污水排放许可证提供方案，但这些方案往往忽略了各地区在排放历史方面的差异。这其实是一个不可忽略的考虑因素，因为公平原则可能要求过去被允许污染的地区将来只能得到较少的污水排放许可，这无疑会对排污权的配置产生一定的影响。Huang利用一种改进的熵比例分配方法，该方法综合考虑了省域内GDP、人口、水资源和排放历史等因素的差异，并以我国30个省份的化学需氧量（COD）分配为例，说明了建议的排放许可分配机制。此外，通过比较拟议分配方案获得的污染分配许可证与不考虑历史污染的分配方案，研究结果显示，在分配废水排放许可证时，将排放历史作为排污权配置的一个考虑因素，可以得到更加公平的经济利益分配。Sun等人则将一种基于信息熵和最大熵的分配方法引入到流域层面的排污权分配中。信息熵法（IEM）选取了GDP、人口、水环境容量和水资源量四个指标组成了一个多指标体系。以中国七大流域为例，说明了化学需氧量（COD）在全国流域层面的分配情况。
污水总量控制是水质管理中常用而有效的措施。排污权分配是总量控制中的热点问题，涉及所有的利益相关者。而在中国，可交易的许可证是首选。在第一步中，排放许可证将由政府自由分配给排放源，然后在一个有限的流域内建立一个自由的污水排放许可证交易市场，并由地方当局来监管。最初的分配需要所有利益相关者的接受。因此，排污许可证的初始分配是一项艰巨的工作。从经济增长的角度来看，排污许可证也可以被视为是一种必要的自然资源，是有限的和竞争性消耗的。因此，在初始分配中，环境管理权面临着利益相关者和地方政府最关心的效率和公平问题。在水资源管理中，效率和公平对决策是否成功都起着非常重要的作用。在发展中国家，“效率”通常意味着经济的增长。在经济方面，污水排放许可权是有限的并且会被完全消耗的。这些贡献使得许可证成为一种资源和一种经济商品，应该被经济地使用。谁的生产率更高，污水排放量更少，谁就应该获得更多的排放许可。毕竟，作为一个发展中国家，经济发展是地方政府最关心的问题之一。另一方面，水资源管理和总量控制的目标是保护环境。因此，在给定排放总量的情况下，人类活动对环境的影响应控制在最低水平。这也意味着在未来，大自然的自净能力应该得到“有效”地利用。在社会方面，“平等”原则强调在流域内分享排污许可证的平等权利。每个人、每个团体和每个公司都有平等的权利来分享水资源以及污水排放许可证。此外，政策制定者也希望各大流域之间的经济表现差距能够尽可能地缩小，这可能会带来一些社会问题。尽管自然条件不同，中国鼓励工业从发达地区向欠发达地区转移。为了平衡环境质量和经济增长，排污许可证分配中效率和公平的冲突是重要的。效率和公平之间的权衡对于像中国这样的发展中国家来说极其重要。
熵的概念起源于热力学。1948年，Shannon在信息论中引入了熵的概念，它可以度量系统的无序度。在信息论中，熵是与随机变量相关的不确定性的度量。在一个不确定系统中，有一个随机变量可以用来表示系统状态，每个随机变量的每个值还对应一个概率。此时可以对信息熵进行描述。信息熵可以描述系统的无序程度，定量判断系统的不平等性。如同在热力学系统中，最大熵意味着系统在已知的约束条件下已经达到高度无序和稳定的状态；换句话说，达到了一个可能性最大的状态。这就是熵最大化原理。信息熵和熵最大化原理已经扩展到管理和决策，例如Larsen等人已经在水资源管理、能源利用、景观分析和经济增长质量等领域有过研究。在中国，相关的研究主要还是集中在自然生态系统和城市生态系统之间的能源消费结构、土地利用结构和人口空间分布等方面。如上所述，当考虑社会和经济事务时，水资源管理是一个非常复杂的决策过程。为此，本文引入信息熵作为衡量各大流域多准则污染物负荷系统不平等性的指标。所选择的多重标准可以确保经济增长和环境保护在许可证分配中得到兼顾。根据最大信息熵理论，熵越大，流域间的不平等越小。更重要的是，利用信息熵，可以在配额分配过程中通过合理的方法确定不同标准的权重。
虽然以上研究基本上都是基于效率和公平的方法来分配污水排放许可的，但是开发合理可行的排放许可分配方法仍然是当前面临的一个巨大挑战。Yuan等人提出了一种分配方法，旨在实现对人口、土地面积、环境接收能力和国内生产总值的公平分配，并将其纳入多指标基尼系数。通过使用层次分析法为每个指数分配权重，以前的方法进步得到了加强；并通过引入新的不等式因子来量化剩余不等式。将这些方法应用于江苏省13个城市化学需氧量排污许可证分配的案例研究。通过优化这种方法获得的分配减少了目前的不公平程度，被认为比等比或平均量基准方法更有利于实现污染减排目标。
污水排放的累积影响通常是通过排放许可制度来进行管理的，根据这一制度，当某一管理单位的许可总量小于或等于该单位可接受的总污染负荷时，由于对污水排放的限制可能会影响污水处理的生产率和成本，排放许可证通常就会被视为经济商品，Sun等人就预计应该会出现对污水排放许可证分配的一系列竞争。通常，以最大化流域整体社会经济效益，并同时最小化管理单位之间的不平等性的方式来配置污水排放许可时，这是污水排放许可政策的总体目标，Nikoo与Waaub等人都在做类似的研究。这也是相关环境管理机构的关注点。然而，不论使用哪种社会经济指标以及如何以透明和建设性的方式来平衡多种替代指标，仍然是一个全球性的挑战。尤其是在预计排放量大幅减少的情况下，可能会产生严重的社会经济影响和差异。在这方面，Zhang表明中国的工业区是一个很好的案例研究。自1996年以来，中国政府对工业和生活来源的化学需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）采用了污染物总量控制的方法。根据该政策，水污染物排放许可证通常都会根据流域各行政区域的当前污染物负荷进行相应的分配，并根据政府的国民经济和社会发展5年计划每5年重新分配一次。通常，主要通过以下四个步骤得以实现：第一步，国家环保部确定各省的水污染物排放总量。第二步，省级环保局（EPB）向各市级环保局分配排污许可证，第三步，各市级EPB分配县级许可证。最后，对每个注册的点源进行排污许可分配。由以上可以看出，这四个步骤其实可以分为两种类型的分配：从区域到区域和从区域到点源，并在这之后可能会进行排污许可证交易行为。与此同时，Sun等人指出中国中央政府对所有主要河流和流域的排污许可证实行统一的比例削减。换句话说，每5年允许的污染物排放总量应该会减少一个目标百分比。然而，Miao等人在2016年指出应统一减少并不考虑次区域之间的许多社会经济差异，如财富以及对特定自然资源的依赖和产业结构等。为了解决这一问题，中国中央政府正试图加强排污许可证相关制度，包括为区域到区域的分配类型构建改进的分配方法。
传统上，中国的水资源管理结构是基于政治管理结构，而不是地理位置。水资源管理的最高级别是中央政府环境保护局（EPB），它有权决定各省的废水排放总量。然后，排放许可证将从上级EPB分配到下级EPB，从省级分配到县级，最后分配到每个点源。本研究是对中国七大流域的理论许可分配方案。这是水资源管理第一步的主要部分。中国自然地表水系按地理位置可分为七大流域：松花江流域、辽河流域、海河流域、黄河流域、淮河流域、长江流域、珠江流域。在总量控制中，第一步是在全国范围内将废水排放许可证分配给各大河流流域。然后，第二次分配将根据该省的地理位置将许可分配给每个省。之后，中央EPB可以将排污许可证发放给各省EPB，让各省自行制定总量控制计划。最初，大流域级别的许可分配更多地基于传统的溯往原则，各大流域的许可河流流域由中部EPB给出的统一缩减率计算。然而，在本研究中，IEM（综合生态系统管理）被引入的分配方案将更多地考虑社会和经济方面。
信息熵的概念已经被引入到环境管理中，但是很少有研究将信息熵和最大信息熵原理应用到水资源管理的总量控制中。IEM则强调分配过程中的平等，而多重标准体系兼顾平等和效率。现有的基于公平原则的方法，往往忽略了区域经济、社会和环境自净能力的差异。采用德尔菲-层次分析法或综合指数评价法虽能在一定程度上反映地区差异的影响，但未能在分配结果与指标之间建立强有力的逻辑联系。Sun就通过采用信息熵的概念来衡量人口、经济和环境资源指标对区域单位污染物负荷的不同程度。信息熵是衡量水污染物总量分配公平性的标准。实例研究表明，该方法可以对人口、经济和环境资源指标的单位污染物负荷排放强度进行均衡调整。一旦确定了每个大流域的污水排放许可证的数量，许可证将分配给流域内的每个省。环境基尼系数（EGC）的研究为水平分配提供了一种可行的方法。排污许可证是一种竞争性消耗资源，公平是排污许可证分配中与效率一样重要的考虑因素。
总污染负荷可调节控制污水排放总量，并可用于控制环境质量。此类政策已在美国和日本等发达国家实施。像中国这样的发展中国家也在尝试类似的监管。这些计划使得排放许可证逐渐成为了稀缺资源。因此，不同的地区与区域开始竞争排放许可。显而易见，每个地区都希望自己能够获得更高的污水排放许可数，因为排放许可在一定程度上直接影响了该区域的经济发展。因此，污水排放许可证的不均衡分配导致了经济利益的不均衡配置。然而要实现这一目标需要考虑的一个因素是调整分配的空间分辨率政策和政治管理区。中国以前的大多数研究都是在流域空间尺度上进行的，主要集中在量化上游活动对下游分配的影响。实际空间管理尺度的研究对于实施拟议的排放分配方案非常重要。这就是我们的研究首先要在省一级进行的原因。
除了空间尺度，任何分配框架都应考虑各省的历史排放趋势，以确保排放许可的公平分配。在分配许可时考虑历史责任已被广泛用于温室气体排放配额分配。污水排放许可证通常通过拍卖或溯往的方式来分配。拍卖旨在创造经济有效地分配，已被广泛用于碳市场。然而，由于利益相关者之间不合作的巨大潜在成本，拍卖的分配机制受到越来越多的质疑。污水排放许可分配的一大挑战是将历史责任纳入现有的分配框架。之前的配置办法也考虑到了历史责任，但整体效率不高。根据经济原则，拍卖被认为是有效的，特别是对于长期的全球排放，如二氧化碳（CO2）。特别是，建立在二氧化碳拍卖基础上的碳税体系，Cramton和Kerr研究发现这是有助于创造一个具有广泛经济效益的完全竞争的拍卖市场的。然而，在实践中，MacKenzie等人通过研究发现拍卖对于污水等当地污染物有些不可行，主要是因为利益相关者拒绝合作。从利益相关者的角度来看，自由分配的许可证明显优于拍卖的许可证，因为自由分配的许可证可以将租金转移给利益相关者。此外，与长期存在的污染物不同，污水在某些情况下可能会更严重地影响人们的生活。因此，排污许可证的分配不仅要考虑经济效率，还要考虑社会公平和环境质量。另一方面，溯往是一种基于利益相关者历史记录的自上而下的方法。由于能够对污染管制的分配效果提供更大的政治控制，Stavins发现溯往原则已被广泛应用。代理商接受这种政策的关键因素是可交易许可证的分配影响在英格兰西南部的一个小型集中养殖集水区进行了一项控制硝酸盐污染的排放许可初始分配研究，并检查了潜在代理人在溯往原则下对各种分配规则的偏好。结果表明，偏好的分配方案取决于代理人的相对议价能力。与拍卖方法不同的是，如果利益相关者通过选择更高的排放水平来增加其溯往的金额，溯往计划会导致效率损失。勃林格和兰格通过提供一个优化模型来表明溯往计划不应取决于利益相关者在总质量分配中的先前排放水平，从而对仅基于历史信息的静态溯往计划提出了批评。Mstad提出了一种可交易排放的分配方法，如SO2和CO2，允许国际资本市场进行交易。与纯粹的溯往不同，许可证的分配是基于生产的实际排放水平以及所使用的资本和劳动力的数量。这项研究表明，当试图通过国家间不协调的政策在全球范围内减轻环境污染时，母国可以按照资本使用的比例发放免费排放许可证，以防止通过国际资本流动的泄漏。同样，为了防止资本从一个流域向另一个流域泄漏或进行污染物交易，必须将污水排放许可证交易限制在一个有限的区域内。MacKenzie发现污水排放许可证的分配主要集中在CO2排放上。在发展中国家，资源管理和环境保护需要特别关注社会平等、经济发展和可行性。例如，中国中央政府在国家一级为所有主要河流和流域制定了统一的污水减量率，以实现国家总量控制的目标。然而，如果不考虑社会、经济和环境条件的差异，每个次区域或点源不可能直接遵守这种“统一的减少率”。
基尼系数是一个广泛使用的衡量收入不平等的经济指标，它首先被用于环境管理，作为资源使用不平等的指标。有许多研究都引入EGC作为污水排放不平等的指标，然后将其发展为一种污水排放许可分配的方法。该方法基于污水排放许可是一种资源的思想，并且在污水排放许可分配中，公平与效率一样是重要的考虑因素。在优化中，当前的污水排放量被视为初始条件，因此实际上分配是基于排放的历史数据。因此，分配是对溯往的修改。这项研究的主要目标是确定污水排放的分布，并了解排放不平等的问题。因此，我们可以将结果用于流域污水排放的总量控制，以提高对其他类型资源的管理的效率和有效性。为了更清楚地了解排放不平等，EGC方法选择了四个标准，包括人口、国内生产总值、土地面积和环境容量，代表当地的社会、经济和环境状况。另一方面，多重标准体系使EGC在污水许可证分配中的应用更容易被利益相关者和当地环保机构接受。基于多准则有四种不同的EGC，最小化它们是一个多目标优化过程。传统上，我们通过构造单个集合目标函数来解决这个问题。然而，如何创建单个组合对象来合理地表示这四个EGC是一个关键点。在分配过程中，我们无法判断哪个标准比其他标准更重要。利益相关者倾向于给予GDP等经济因素更大的权重，而地方EPB则希望分配更多地考虑环境条件。因此，我们最后采用等权集合目标函数。本研究集中在排放许可分配的第二步。所以在这个过程中，参与和协商的是省级的EBP和县级的EBP。利益攸关方会议和公众参与将只在县级EBP举行。听证会后，县级EPB将把利益相关者和公众以及当地政府的反馈纳入许可分配。在过去，最大的冲突是排放许可证的份额。所以在我们的研究中，分配比以前更加客观；决策者可以尽可能排除人的主观意见。专家决策在“平等”和“效率”之间的分配没有重量平衡。在实践中，县级EBP和地方政府对这种分配方式非常满意。下一步，县级将把排污许可证分配到每个点资源，这是决策者面临的优势和挑战。优点包括水资源管理的灵活性。中国省级水管理规划每5年修订一次；而县级EPB可以根据当地情况每年修改其水资源管理计划。另一方面，步骤3中的指南没有提供一个客观的方法来分配排放许可给每个点源。因此，当地的EBP只能根据公众听证会和谈判以及他们的日常经验来做这项工作。这是决策者必须面对的最困难的挑战，也是未来研究应该关注的一个关键问题。White用基尼系数来描述地球生态足迹的分布，它包含四个相同单位的组成部分。然而，在这项研究中，我们无法找到一种方法将四个标准直接合并成一个标准，因为这种合并可能会忽略废物分配中的重要信息。对这一问题的进一步研究将有助于对污水排放不平等的评价和描述。针对上述缺点，Sun提出了一种新的污水排放许可分配机制，该机制通过考虑省级排放历史来考虑公平性。作为主要的污水排放污染物之一，化学需氧量（COD）排放许可证在中国30个省份之间的分配被用来说明所提出的机制，并与现有的国家计划以及最近的研究提出的方法的结果进行比较。
自1996年以来，中国政府制定了一项污染负荷总量控制政策，并根据当前的污染负荷每5年向各行政省分配污水排放许可证。然而，中央政府的统一污染许可证分配方案没有考虑每个省的社会、经济和环境差异。因此，分配可能不尊重公平原则，并可能引起各省的强烈不满。随着中国水污染的加剧，公平对待各省的废水排放分配政策对中国的可持续发展至关重要。中国的水资源管理结构基于政治管理结构，而非地理位置。通常，第一步是由中央政府的环境保护机构决定每个省的废水排放总量。这一步非常关键且具有挑战性，因为每个省都是自治的，并希望争取到更多的排放许可，因为更高的排放许可可以直接转化为更多的经济利益。因此，每个省都是效用最大化的代理人。中国大陆的31个省市区在经济增长、社会特征和环境方面有很大差异。此前，为了促进经济繁荣，中国政府允许一些省份污染更多，而无须承担污染成本。目前，中国政府正在尝试一条环境友好的发展道路，并将污染成本内化到发展努力中。将这种政策平等地应用于所有31个省份可能不公平，因为这些省份有不同的社会经济和环境构成，但最重要的是，它们的排放历史高度不对称。
在分配污水排放许可证时，只考虑每个地区当前的社会经济和环境状况显然也凸显了一定的局限性，因为一些地区在历史上一直享有低成本污染的权利。Tao等则使用了一个新的框架，该框架考虑了各省的经济、社会和环境状况以及排放历史，在31个省份之间分配给中国的COD排放总量。从这项研究的结果中得出的主要结论如下：（1）大部分经济状况较差的西部地区，如云南、四川、贵州等，减排力度较小，这意味着这些省份将被赋予更高的排放限额。（2）工业大省，如江苏、山东、广东、辽宁和浙江，将被分配较高的减排率。这是一种让这些省份为他们过去的高排放承担责任的方式。（3）经济发达的省份，如北京、天津和上海，应该进一步减少排放量。因为这些省份有较强的经济实力，所以他们可以承受削减。在这一领域仍有许多研究需要进行，例如，确定与各省水质状况相关的水污染许可证分配的更细尺度（省流域级）。将来，我们的方法也可以应用于其他污水排放污染物（例如氮、磷、生化需氧量或总有机碳）。总的来说，我们希望这项研究提供有价值的见解，可以帮助政策制定者做出可持续、有效和公平的减排决定。
近年来，为了增强流域污水排放配置的公平合理性以及解决实际案例中跨流域水污染相关问题，管理者与研究者们提出了一系列新的解决办法，这些污染控制办法深刻地影响着我国实现区域可持续协调发展的内在要求。为解决河流流域水质的整体下降问题，中国人大常委会办公厅于2016年5月正式发布了《关于完善生态保护机制的意见》。明确了“受益人补偿与保护人补偿”原则，迅速形成受益人向保护人支付赔偿的合理补偿标准。生态补偿标准被认为是将公共产品溢出效应内部化的工具之一，Guan等提出可以通过鼓励资本供应、产业转移、水权和碳交易在受污染的上下游地区之间建立纵向补偿关系。在此标准下，流域环境合作中部分地区的污染控制损失可以得到相应的补偿，环境合作的失败可以得到进一步纠正，从而促进跨界污染的合作治理，实现区域间发展力量的平衡。在实践中，流域跨界污染具有明显的长期性和动态性。在这种信息不对称下，似乎很难在参与者之间实现一种特定的平衡，即有限理性。
博弈参与者只能通过动态博弈才能达到最终的平衡，Zaccour则通过利用微分对策准确地克服传统博弈方法的不足，将博弈论扩展到使参与者能够无限期地改变他们的策略。并充分考虑了整个博弈系统中污染物排放累积过程对区域环境的影响。最重要的是，博弈方可以在一个时间间隔内作出决定，并计算为一个跨期优化问题。在短期内，个体理性的地方政府在与其他地区合作为减少污染排放、实现集体理性目标方面面临着巨大的困难。然而，从长远来看，不同地区之间反复的相互博弈可以使政府采取合作行动，使双方的利益最大化。
因此，考虑到污染物排放累积过程在博弈系统中对区域流域环境的影响，微分对策方法已被证明是一种比较适用的工具，被许多研究人员普遍应用于从两个方面研究跨界污染的控制。一方面，政府被认为是决策者，也就是说，直接决定一个地区减少排放的产出和资本减少。例如，早些时候，范龙模拟了两个相邻国家之间控制跨界污染的简单动态博弈，强调当两国政府仅限于采用线性策略时，非合作行为可能导致两国的整体利益损失。同样，根据非零和动态博弈理论，Maler等人在研究过程中发现政府间的国际合作比其他类型的污染治理合作更为重要。前者在跨界污染酸雨调查中特别强调开环马尔可夫总结的完美均衡博弈，后者在跨界污染博弈中更强调清洁技术的开发和采用。随后，Bertinelli等人观察了两个国家在不同博弈环境下遭遇跨界二氧化碳污染时的战略行为。通过与开放策略的比较，可以发现反馈策略可能因此减少社会浪费。另一方面，工业企业作为自然资源的直接消费者和环境污染的主要制造者，在许多研究中都涉及博弈分析框架。在最近的调查中发现了多种参考文献，如Yeung通过构建跨境污染的合作微分对策模型，学者们在政府和行业层面取得了均衡和时间一致的结果。然而，以往的调查相对缺乏，Shi等采用微分对策方法，特别是利用制定生态补偿标准，结合跨区域水环境偏好的最优污染控制政策。Jiang则通过引入生态补偿准则，建立了一个跨区域边界的污染消减微分对策模型，该模型涵盖了连续时间内的上游或下游地区。在此基础上，采用了最优控制理论，以流域福利净现值最大化为目标函数，研究了Stackelberg博弈和合作博弈契约下流域环境质量的最优反馈均衡问题。最后，以湖南湘江流域为例，验证了上述模型与数值模拟相结合的实际有效性，研究结果为制定解决跨区域水污染冲突的环境政策提供了一个有效的方法。
但由于当前我国流域初始排污权分配方法不统一，流域内水污染物浓度分布不均，不同地点，不同排放源所产生的水污染性质差异等复杂因素，关于将差异化排污权分配与排污权交易相结合的研究较少，且大多在理论方面。因此，从定量分析层面，采用多目标决策法，对排污交易视角下差异化污水排放权配置模式的研究、对解决当前资源短缺且污染严重问题具有重大意义。
在以上研究的基础上，《京都议定书》还制定了三种污染物减排机制：排放权交易机制、联合履行、清洁发展机制，其中联合履行、清洁发展机制主要限制温室气体（包括水汽、二氧化碳、氧化亚氮、甲烷）的排放。对于水污染控制主要采用排放权交易机制，以缓和水污染的严峻形势，逐步改善水质水况。排放权是依法享有的具有限制性的排放污水的权利，目前排污企业获得这种排放权利主要有初始分配、转让、拍卖等几种方式。水污染物的排放权交易是基于对水环境容量总量的控制为前提，采取限制性排污的措施。排放权交易机制在考虑环境资源承载力的前提下并综合当前环境及经济形势，遵循“谁污染、谁付费”的原则的一种量化环境管理措施，由于其污染治理成本低、实践效果好、具有灵活性等优势逐渐成为一种各国广泛采用的治理污染的政策工具。排放权灵活性体现在，一是当企业的治污成本高于购买排放权费用时，企业选择购买排放权，当购买排放权所需费用大于治污成本时，企业选择自己治理；二是当企业购买的排放权剩余时可以将剩余的排放权转让给需要的排污企业，使资源合理利用；三是排放权交易的参与主体可以根据自身需要和对未来排放权交易前景的预期进行排放权的存储和借贷。
排污权交易是在一个有额外排污削减份额的公司和需要从其他公司获得排污削减份额以降低其污染控制成本的公司之间的自愿交易。它以一定地区在一定期限内污染物总量的控制为前提和目标，充分有效使用当地的环境容量资源，以经济政策和市场调节手段鼓励企业通过技术进步减少污染，进而进行企业间的排污权买卖行为，最大限度减少治理污染的成本，提高治理污染效率的一种控制污染的环境保护手段。排污权交易同传统的管理政策相比，能够更多、更快地实现污染物排放的削减。排污权交易计划的灵活性使得商人们能够评价他们的最佳控制方案，如选择内部控制或通过市场与其他人合作取得排污削减，同时，也向公众保证了他们履行排污削减的责任。它是用市场这只“无形之手”来控制环境污染的一种较为有效的方式。与强制性环境制度相比，排污交易制度是控制环境污染更为合理有效的经济手段。