近年来，环境问题已经成为关乎中国乃至世界各国生存与发展的重要议题。然而，如何保护环境在当前社会各界尚未形成比较统一的方法和认识。由于联盟理论的特点，使其自然成为此问题的一种重要解决方式。本文从联盟理论在厂商市场的应用出发，在两个经典模型之下对Cartel联盟的稳定值和一些性质进行了探讨，并对前人的工作进行了部分的修正和延伸。然后，本文把联盟理论应用推演到国际环境合作问题上，研究同时博弈和序贯博弈两个单阶段博弈模型下的国际环境公约稳定值，并讨论了模型内生因素对参与国家选择策略的影响。基于单阶段博弈模型的结果，本文还对国际环境公约的执行监督机制进行了探讨，发现一个独立的第三方监督机构的引入可以支持更大的合作规模，甚至是全合作。并进一步利用重复博弈模型说明在基于远期收益的考虑之下，一个全合作的国际环境公约是所有参与国的最佳策略。　　 第一章从国内与国际两方面探讨了环境保护问题的重要性，并揭示了解决环境问题对各国生存与发展的必要性。　　 第二章介绍了联盟理论的发展现状，并给出了在相关研究领域已经取得的一些重要成果。　　 第三章研究了两个经典的模型，n个厂商在线性需求和二次成本方程下的数量领先模型和价格领先模型。其中的数量领先模型中，外围厂商实际上是以古诺的方式参与博弈。基于Konishi& Lin(1999)的工作，本章给出了一种可以通过正式的数学推导得到Cartel稳定值的分析方法，并且揭示了Konishi& Lin(1999)基于仿真对Cartel稳定值与唯一性的猜测是不完善的。价格领先模型的研究表明，如果产业规模不太大并且生产成本不十分高昂的情况下全合作也有可能成为稳定状态，并且此时模型中的Cartel稳定值也不具备唯一性。另外，本章中还对Cartel的赢利性做了探讨。　　 第四章引入了联盟理论在国际环境合作应用的模型，探讨国家之间如何通过自愿的合作以减少污染。本章采用序贯博弈与同时博弈两种方式，通过比较国际环境公约的签约国家与非签约国家在不同情况下的收益，研究了国际环境公约的稳定性与减排的有效性，并把国际环境公约的稳定值与Cartel的稳定值做了比较。　　 第五章研究了国际环境公约稳定值的复杂性。基于前一章的结论，讨论了序贯博弈与同时博弈的方式分别在什么情况下被国际环境公约的签约国与非签约国所偏好。本章还对国际环境公约的执行机制进行了分析，发现如果引入一个独立的第三方执行监督机构，那么在静态博弈下更大的国际环境公约规模也可以被支持。进一步的，本章还引入了基于重复博弈的动态模型来分析前文单阶段博弈的结果，发现如果基于远期收益考虑，一个全合作的国际环境公约是被子博弈完美均衡所支持的。本章还采用仿真的方法对一些由于计算复杂难以证明的性质给出了一些更直观的解释并对于一些现象选取了不同的参数用仿真的方法进行了说明。　　 第六章介绍了一些相关的国际环境法律法规，并就国际环境的法律法规建设对国际环境合作的促进作用加以分析，指出利用议题关联、转移支付和非政府组织监督等方法可以有效防止参与国的背离行为。　　 最后，给出了结论并对相关问题提出了一些解决方案。　　 本文的主要创新之处包括：　　 1.首次从机制设计上关注国际环境问题的解决办法。资源环境问题的争议是国际上急需解决的一大难题，目前主要依赖政治谈判，经济甚至军事上的威吓，或者基于信任的道德约定，然而这些方式的本身都不具备自我约束力。有学者从法律，处罚等方面研究此问题的解决方案，而并没有关注机制方面的解决途径。本研究从理论上证明了存在基于远期收益考虑的具有自我经济约束的合作方式，使国与国之间能够自觉的保护国际公共环境。　　 2.完善了联盟理论在厂商市场上的应用研究。目前联盟理论在厂商市场上的应用还有一些未完全解决的问题。针对这些问题，本文对前人的工作(Konishi& Lin(1999))进行了部分的修正和延伸，给出了一种新的解析办法求解数量领先模型下Cartel的稳定值，并对Konishi& Lin(1999)在数量领先模型下对于Cartel稳定值的猜测提出了质疑。本文还首次尝试对两种领先模型下的稳定值进行了对比分析。　　 3.移植联盟理论在厂商市场上的应用方法，将其用于环境保护的解决机制中。鉴于环境污染对国家来说可以作为一种有害产品(产量引发的负收益的增长)的特点，本研究对常规产品市场上联盟理论应用的经典模型做进一步的探讨，对比有害产品与正常产品在此理论框架下的不同影响，并用联盟理论解决跨国之间的环境问题。本文基于 Diamantoudi&Sartzetakis(2001)研究中有关国际环境公约稳定值取值范围结论，找到了序贯博弈模型下国际环境公约稳定值解与参数的具体联系，并将序贯博弈模型下的结论与同时博弈下的结论做了对比，进而与厂商市场上Cartel稳定值的结论做了整体的对比分析。　　 4.本研究探讨了静态博弈模型下单阶段博弈的国际环境公约参与国的数量与该国际环境公约的稳定性之间的关系，并引入了一种可行的执行监督机制来保证拥有大规模签约国家的国际环境公约的执行。另外，本文还在动态模型下把单阶段模型拓展到多阶段重复博弈下给出最终结果。通过实例和数据仿真，运用复杂性科学研究方法对解的复杂性进行探讨。本文吸取前人使用国际环境公约解决国际公共环境问题的经验，从理论上形成一套解决该问题的体系。