博弈論是研究決策主體在理性決策條件下的沖突與合作的理論。與傳統微觀經濟學的理性人決策相比，博弈論考慮了各個決策主體之間的相互影響，每個主體的決策都是以相互外部性為前提的理性人選擇問題。博弈論由三個基本要素構成：參與者、決策集和利益。參與者即決策的主體，在博弈中，決策主體是理性的，他們進行最優選擇以確保自己的利益最大化。決策集是指參與者進行的所有可能的策略的集合。利益是指決策者確定各自策略后可以得到的相應的收益。假設有n個人參與博弈，給定其他人策略的條件下，每個局中人選擇自己效用最大化的最優策略，所有局中人策略構成一個策略組合（Strategy Profile）。納什均衡指的是由所有參與人最優策略組成這種策略組合，即博弈的解，即在給定別人策略的情況下，沒人有足夠理由打破這種均衡。但是，如果決策者的最佳選擇并沒有導致整體的最佳選擇，便會由于“理性的無知”陷入博弈論中所謂的“囚徒困境”。

決策主體的選擇會對環境保護產生不同的結果，從而影響經濟發展。在參與環境保護活動的過程中，居民、企業、政府、地方等決策主體的利益往往相互影響、相互制約，他們不僅會考慮自己的利益和成本，同樣也會考慮其他決策主體的利益和成本，決策主體間的博弈隨之產生。

第一，排污企業之間的博弈。排污企業對環境保護有兩種選擇，保護或不保護：保護環境可以獲得正常水平的盈利，而不保護環境則可以減少成本，增加收益。顯而易見，排污企業不會考慮其他企業的決策，一定會選擇收益較高的不保護環境。即使選擇不保護將面臨污染后的處罰，只要處罰所擔負的成本小于企業治污所需的成本，污染企業都會選擇不保護。于是，企業間形成了一個都不愿承擔保護責任的納什均衡。但是我們應該看到，每個企業所選擇的不保護策略是建立在環境負效益基礎上的，本應由企業承擔的成本由整個社會來承擔了。作為一個理性的生產者，只污染不治理雖然不是社會最優狀態，卻是個體的最優決策，沒有一個排污企業愿意改變它的狀態?？梢?，在完全市場條件下，由于企業不保護環境而帶來的污染是不可避免的，企業的最優選擇策略實際上是一個“囚徒困境”。

第二，居民之間的博弈。居民個體在面對環境污染時也同樣有兩種決策：聽之任之或主動防治。當其他居民破壞環境時，無論是自己行動起來還是采取上訴、舉報等措施都需要一定的成本，但是對于每一個人來說，不論其采取單獨的防治措施，或聯合對方采取防治措施，環境得到治理獲得的總收益總是被很多人共享，其所分得的利益勢必小于單獨行動的成本。因此，不管其他居民采取哪種行動，自己的最優選擇均是不參與主動防治。因此，依舊會出現“囚徒困境”。

第三，地方政府之間的博弈。環境污染會通過水流和大氣擴散到周圍地區，并不局限于污染源所在的行政單位。面對本地的污染影響了周邊地區的情況，地方政府的決策行為與居民之間的決策行為較為類似。第一種選擇是“睜一只眼閉一只眼”，受政績和短期利益的影響，地方政府會將管理重心放在經濟的發展和GDP的提升方面，而忽略環境保護；第二種選擇是投入資金與精力進行環境保護與管理，這種選擇見效慢，本地收益小。地方政府深知，如果自己加強環保監管力度，企業減少污染排放，有利于整個區域的持續發展。但是，如果僅僅自己加強環境監管，而其他地方政府并沒有這樣做，自己的利益就會受到損害。環境監管提升了本地企業的生產成本，與其他地方的企業相比喪失市場優勢，有的企業甚至會用搬遷來規避環境規制。這無疑會減少地方政府吸引的投資和稅收，這對以經濟增長作為官員政績考核標準的地方官員來說，是無法接受的。因此，作為一個理性的地方政府，不作為雖然不是最理性的，卻是最優的決策，沒人愿意改變不作為的狀態，這便使地方政府陷入“囚徒困境”。以長江經濟帶為例，由于生態保護的成本完全由上游承擔，生態保護的收益卻由上下游共同分享。因此，上游地區缺乏保護環境的動力。而且，地方政府與中央政府的不同利益訴求以及地方政府之間的競爭誘發并加劇了區域性的環境利益沖突。

第四，污染企業與居民之間的博弈。污染企業有治理和不治理兩種選擇。當其選擇不治理時，其收益為P1；當選擇治理時，其收益為P2；顯然，P1＞P2。對于居民來說，有參與環境保護和不參與環境保護兩種選擇，如果參與保護會得到收益W/n，但是會付出成本C；如果不參與保護，會有一定損失，但一定會小于參與環境保護付出的成本。對于兩個博弈主體來說，最優選擇都是不治理。

第五，污染企業與政府之間的博弈。從以上幾個博弈主體之間的關系可以看出，如果沒有強制性的管理，不論是居民、污染企業或是污染企業之間，其對環境保護的態度都是不保護或不作為。這也證明了環境保護需要強有力的政府干預和政策法規規定，從而通過改變博弈雙方的利益而實現納什均衡。企業生產所帶來的環境污染這一負外部性問題一直是經濟學中的難題，甚至可以說，只有依靠政府才能解決好這一問題。對于政府來說，治理環境是最優的選擇；污染企業的最有選擇則是不治理環境。在這一過程中，政府通過制定環境政策法規、出臺相應的懲罰措施對污染企業進行監督和管理。但是，在雙方博弈的過程中，極易出現信息的不對稱，即“上有政策下有對策”的情況。污染企業對其治理環境的執行較為清楚，但政府則難以計量短期內的環境改善情況。在這一情況下，“嚴懲與重罰”成為左右污染企業決策的關鍵。如果污染企業選擇不治理或逃避治理后，其受到嚴懲和重罰的概率成本高于其治理成本，那么污染企業就會選擇進行治理；反之則會逃避治理，使環境向著惡性方向不斷發展。

污染企業與政府之間的博弈關系在理論上較為簡單，但是在實施過程中則變得較為復雜，這其中的關鍵的在于地方政府所扮演的角色，主要是環境保護和經濟發展的協調和融合所致。由于我國實行的是五級行政管理體系，公共權力與責任的“委托—代理”關系鏈太長，很容易出現信息傳遞失真和中央政府與地方政府之間信息不對稱的情況。在這種情況下，地方政府在環境管理過程中獲得了較大的選擇空間。如果地方政府的干部績效考核以GDP為主要導向，為了在有限任期內盡快做出成績，取得上級認可從而贏得政治前途，他們就會把精力集中于具有短平快特點的經濟發展上，而忽視環境保護這類短期內難以獲得投資回報的工作。