經(jīng)濟集聚與城市環(huán)境污染排放的非線性效應(yīng)研究

楊敏

摘要：以經(jīng)濟集聚的負外部性為切入點，基于2005～2012年276個城市的數(shù)據(jù)，運用面板平滑轉(zhuǎn)換模型，對經(jīng)濟集聚與城市環(huán)境污染排放之間的關(guān)系進行了研究。結(jié)果表明：經(jīng)濟集聚與城市環(huán)境污染排放之間存在著平滑轉(zhuǎn)換機制效應(yīng)，兩者因轉(zhuǎn)換機制的不同而呈現(xiàn)非線性關(guān)系。特別是當城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)比重較低時，經(jīng)濟集聚顯著降低了城市環(huán)境污染排放，減排效應(yīng)明顯；而當城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)比重超過一定值時，經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染排放的減排效應(yīng)受到抑制而減弱。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟集聚；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；環(huán)境污染排放；面板平滑轉(zhuǎn)換模型

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.09.26

中圖分類號：F291.1；F290

文獻標識碼：A

文章編號：1001-8409（2016）09-0117-06

在新一輪新型城鎮(zhèn)化背景下，人口、產(chǎn)業(yè)等生產(chǎn)要素紛紛流入城市空間載體，城市的集聚程度進一步提高，促進城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升居民生活質(zhì)量的同時，也帶來了城市環(huán)境污染、能源消耗等一系列問題，特別是城市環(huán)境污染問題。從表象來看，似乎顯示經(jīng)濟集聚與城市環(huán)境污染排放之間呈現(xiàn)出一種正相關(guān)的關(guān)系。事實上并非如此，從經(jīng)濟集聚的正外部性而言，經(jīng)濟集聚可以促進勞動生產(chǎn)率的提高、經(jīng)濟效率的提高、技術(shù)進步以及創(chuàng)新等，新經(jīng)濟地理理論以及全國各地如火如荼的工業(yè)園區(qū)建設(shè)分別從理論和實踐進行了證實。但是，經(jīng)濟集聚過度會引發(fā)生產(chǎn)率的下降，產(chǎn)生“擁擠效應(yīng)”，帶來諸如環(huán)境污染、交通擁擠等一系列負外部性。若經(jīng)濟集聚所導(dǎo)致的負外部性（環(huán)境污染）超過了其所帶來的正外部性，那么經(jīng)濟集聚這種發(fā)展模式就需要重新審視。經(jīng)濟集聚與城市環(huán)境污染之間的關(guān)系到底如何，是加劇還是抑制了污染排放？需要我們進一步的研究。

現(xiàn)有研究主要集中在集聚與環(huán)境污染排放二者之間的關(guān)系上，并且存在較大分歧。第一種觀點認為經(jīng)濟集聚加劇了環(huán)境污染排放。如Virkanen通過對芬蘭南部的工業(yè)集聚進行實證分析，得出了工業(yè)集聚造成了當?shù)厮廴竞痛髿馕廴镜慕Y(jié)論；Verhoef等認為工業(yè)的分布導(dǎo)致了產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的環(huán)境污染。第二種觀點認為集聚改善了環(huán)境污染。陸銘等研究發(fā)現(xiàn)，人口和經(jīng)濟活動的集聚度提高有利于降低單位工業(yè)增加值的污染物質(zhì)的排放強度。第三種觀點認為經(jīng)濟集聚與污染排放之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系或不確定。一是認為經(jīng)濟集聚有一個最佳的規(guī)模，超過這一規(guī)模就會產(chǎn)生集聚不經(jīng)濟現(xiàn)象，即加劇環(huán)境污染排放，反之，則減緩污染排放；二是認為兩者關(guān)系為倒u型；三是認為兩者之間的關(guān)系與中介變量有關(guān)，隨著中介變量（市場化水平等）的改變而改變；四是認為兩者之間關(guān)系不確定。

上述文獻從區(qū)域?qū)用?、行業(yè)層面對這一議題進行了廣泛研究，但很顯然，經(jīng)濟集聚到底是增加了污染排放還是降低了污染排放？目前學(xué)界尚未達成共識。因此，有必要對這一問題進行研究。基于此，本文將從以下幾個方面對已有研究進行推進。第一，本文以城市集聚為研究對象，這與以往的關(guān)注點不同。以往的研究要么集中于產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)或工業(yè)等集聚，要么選擇以城市規(guī)模作為代理變量。很顯然，與研究城市規(guī)模相比，結(jié)合我國實際情況，研究城市密度更有意義。第二，在研究方法上，以往研究主要是基于線性假設(shè)，或者是門檻回歸模型的非線性假設(shè)。相比較于線性假設(shè)，非線性的門檻回歸更符合實際情況，但門檻回歸往往是基于一個離散的跳躍點。而實際經(jīng)濟活動中，經(jīng)濟活動的轉(zhuǎn)換并不是離散跳躍的，而是一個連續(xù)平滑的漸變過程。因此，本文采用面板平滑轉(zhuǎn)換模型（Panel SmoothingTransition Regression，PSTR）來分析城市經(jīng)濟集聚對環(huán)境污染排放的影響效應(yīng)。與其他模型相比，該模型能比較好地刻畫出截面異質(zhì)性及非線性性。第三，與傳統(tǒng)的省域數(shù)據(jù)相比，研究城市數(shù)據(jù)能夠更加深入到微觀地理單元，對現(xiàn)有研究是個有益的補充。第四，人口和產(chǎn)業(yè)集聚于城市空間往往伴隨著城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化，其經(jīng)濟結(jié)構(gòu)到底偏“輕”還是偏“重”，都會對城市污染排放產(chǎn)生重要影響，忽視這一變量來研究經(jīng)濟集聚與環(huán)境污染的關(guān)系有失偏頗。

1.理論假設(shè)、方法及數(shù)據(jù)

1.1研究假設(shè)

經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染物排放影響的基本邏輯為：基于外部性理論，經(jīng)濟集聚主要通過規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)、技術(shù)經(jīng)濟效應(yīng)以及知識共享及創(chuàng)新溢出等作用于城市環(huán)境污染排放。從正外部性來看，經(jīng)濟集聚有助于深化勞動分工，提升人員素質(zhì)，降低企業(yè)的交易成本和共享技術(shù)進步及知識溢出。在提高勞動生產(chǎn)率的同時，也帶動了技術(shù)進步的加快以及創(chuàng)新效用的溢出，特別是環(huán)保技術(shù)的改進和治污技術(shù)的提高，降低了單個企業(yè)的排放總量和排放強度，聚集于城市的企業(yè)和各部門可以共同承擔(dān)污染治理成本，從而降低單個企業(yè)的治污成本，提高企業(yè)治理污染的積極性，進而達到降低污染排放物的目的。更進一步可以促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級及優(yōu)化，促使城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)向“低能耗、低污染、低排放”的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而促進城市污染減排，改善城市環(huán)境質(zhì)量。伴隨著勞動生產(chǎn)率的提高及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，居民的生活水平也隨之提高，隨之而來的是民眾對環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注和環(huán)保意識的增強，這也會促使企業(yè)增強社會責(zé)任，努力減排，改善城市環(huán)境質(zhì)量。

從負外部性來看，隨著人口、產(chǎn)業(yè)等生產(chǎn)要素集聚于城市內(nèi)，使得城市人口規(guī)模擴大、生產(chǎn)活動增加，這都將導(dǎo)致更多資源和能源的消耗，從而釋放出更多的污染物，造成地區(qū)環(huán)境污染物的增加。經(jīng)濟集聚在發(fā)揮技術(shù)溢出效應(yīng)時，若生產(chǎn)技術(shù)進步或創(chuàng)新僅是為了提高產(chǎn)出效率，而并沒有治污技術(shù)的提高和環(huán)保技術(shù)的創(chuàng)新，由此帶來的結(jié)果僅僅是增加了產(chǎn)品單位時間產(chǎn)出，但加重了環(huán)境污染，導(dǎo)致城市環(huán)境質(zhì)量進一步惡化。

基于此，本文構(gòu)建的假設(shè)為：經(jīng)濟集聚對城市污染排放的影響并不是線性的，而是非線性的，取決于其正負外部性共同作用的結(jié)果，并且因各城市經(jīng)濟發(fā)展水平、對外開放度及經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的不同呈現(xiàn)出異質(zhì)性。

1.3數(shù)據(jù)和變量說明

本文選擇2005～2012年中國286個地級市及以上作為樣本，數(shù)據(jù)主要來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》（2006-2013）、《中國區(qū)域統(tǒng)計年鑒》（2006～2013）以及中經(jīng)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的地級市數(shù)據(jù)資料，缺失數(shù)據(jù)通過各城市歷年《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展公報》進行補充。最終進入實證分析的樣本為276個，總計2208個觀察值。

yit為環(huán)境污染排放變量。選擇人均工業(yè)廢水（pwa-ter）、人均工業(yè)二氧化硫（pso2）、人均工業(yè)煙塵（psoot）來表示，相比較二氧化碳等全球性氣體，其能更好地反映本地的污染狀況。pgdp為經(jīng)濟發(fā)展水平代理變量，選擇以2000年為基期的城市居民消費價格指數(shù)折算的實際人均GDP表示。agg代表城市經(jīng)濟集聚變量，反映的是經(jīng)濟活動在單位空間內(nèi)的集中程度。本文采用單位面積的非農(nóng)就業(yè)密度，即用市轄區(qū)內(nèi)非農(nóng)就業(yè)人口除以市區(qū)建成區(qū)面積。str代表經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，用第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重表示。open為對外開放程度的代理變量，用各地級市的進出口總額與地級市國內(nèi)生產(chǎn)總值的比值來衡量。

其中，核心解釋變量為經(jīng)濟集聚，將經(jīng)濟發(fā)展水平、對外開放度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分別作為轉(zhuǎn)換變量，結(jié)合被解釋變量的不同，構(gòu)建3×3=9個單因素PSTR模型。在現(xiàn)實經(jīng)濟運行情況下，經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染物排放的影響同時受到多種經(jīng)濟因素的影響，在這里，以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換變量，因為一個城市到底以何種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來提升集聚水平，對環(huán)境污染排放的影響意義重大。有研究表明，假如城市以第二產(chǎn)業(yè)為主尤其是工業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比較高，則與環(huán)境污染排放正相關(guān)；而以第三產(chǎn)業(yè)為主特別是生產(chǎn)服務(wù)業(yè)產(chǎn)值比較高，則與環(huán)境污染排放負相關(guān)。將經(jīng)濟發(fā)展水平和對外開放度納入到解釋變量，構(gòu)建多變量的PsTR模型。設(shè)定如下：

4.結(jié)論

本文從經(jīng)濟集聚的負外部性出發(fā)，運用PSTR回歸模型，探討了經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染排放的影響。結(jié)果顯示：

（1）經(jīng)濟集聚顯著降低了城市的環(huán)境污染排放，具有明顯的減排作用。在單因素和多因素模型中，經(jīng)濟集聚與城市三類人均污染物排放（工業(yè)廢水、工業(yè)二氧化硫、工業(yè)煙塵）均為非線性關(guān)系。經(jīng)濟集聚對城市人均環(huán)境污染物的排放具有明顯的減排作用，意即經(jīng)濟集聚不會造成城市環(huán)境質(zhì)量的惡化。

（2）經(jīng)濟集聚與城市環(huán)境污染排放存在顯著的非線性關(guān)系。在單因素PSTR模型中，隨著轉(zhuǎn)換變量經(jīng)濟發(fā)展水平、對外開放程度和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的不同，經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染物排放的影響也存在明顯的異質(zhì)性。經(jīng)濟集聚因經(jīng)濟發(fā)展水平影響，對城市人均工業(yè)廢水和人均工業(yè)二氧化硫的排放均存在一個門檻值的影響，而對城市人均工業(yè)煙塵的排放存在雙門檻特征的影響。經(jīng)濟集聚因經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、對外開放程度影響，對城市三類人均污染物的排放均存在一個門檻值的影響。當經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)的比重不斷上升時，經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染排放的減排逐漸減弱。隨著對外開放程度的不斷提高，經(jīng)濟集聚對城市人均工業(yè)二氧化硫、人均工業(yè)煙塵排放的減排逐漸增強，而對城市人均工業(yè)廢水排放的減排則逐漸減弱。

（3）在以經(jīng)濟結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)換變量的多因素PSTR回歸模型中，經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染排放具有明顯的減排效應(yīng)。經(jīng)濟集聚顯著降低了城市三類人均污染物的排放，但是隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)比重的不斷上升，經(jīng)濟集聚對城市環(huán)境污染排放的減排受到不同程度的抑制，減排效應(yīng)減弱。

上述實證結(jié)果顯示，經(jīng)濟集聚并未造成城市污染排放的加劇，相反，經(jīng)濟集聚對城市污染排放具有顯著的減排效用。為此，本文認為，改善城市經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，推動城市中經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級是降低城市污染排放的一個很重要的因素；對于經(jīng)濟發(fā)展水平的衡量不僅僅只關(guān)注GDP的規(guī)模和速度，更重要的是關(guān)注綠色GDP，關(guān)注經(jīng)濟發(fā)展的質(zhì)量，這樣才能實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境友好協(xié)調(diào)的共贏；各城市不僅要關(guān)注自身內(nèi)部的發(fā)展，還要重視對外開放，合理利用外商直接投資，積極引進新技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，適時實施走出去戰(zhàn)略，淘汰落后產(chǎn)業(yè)。