對外開放、城市蔓延與大氣污染

冉啟英，朱為利，任思雨

（1.新疆大學 經濟與管理學院，新疆 烏魯木齊 830047；2.南開大學 經濟學院，天津 300073）

一、引言及文獻綜述

隨著“引進來”與“走出去”步伐的加快以及國內外各要素的自由流動，我國進出口貿易與雙向FDI（外商直接投資與對外直接投資）快速發展。2019 年《中國統計年鑒》數據顯示：2018 全年我國GDP 總量90.030 95 萬億元，進出口貿易總額30.500 81萬億元，約占GDP的33.88%，全球貿易總量的11.75%，貿易總量位居全球第一。雙向FDI達到 2 780.1 億美元，其中FDI 為1 349.7 億美元，OFDI 為1 430.4 億美元，對外投資超過對內引資，“走出去”戰略步伐已進入趕超階段。此外，我國充分把握對外開放這一契機，通過積極引進外資、吸收資本、學習技術與先進管理經驗、進出口能源資源，為我國經濟發展注入了源源不斷的血液。如今，中國已經成為全球第二大經濟體，并為全球經濟復蘇與發展注入強大推力。隨著“全方位”“多層次”“寬領域”新開放格局的深入，進出口貿易與雙向FDI 將進一步擴大。開放經濟在創造中國經濟奇跡的同時也帶來了不容忽視的生態環境問題，嚴峻的環境污染問題顯然與當前我國倡導的綠色可持續發展的經濟、生態環境“新常態”理念相違背。據《2017中國環境狀況公報》數據披露，我國239個地級及以上城市空氣質量嚴重超標，338個城市出現了罕見的2 311 天次重度污染，嚴重污染更是達到802 天次。對外開放作為我國經濟發展的外在推動力能否說明我國當前嚴峻的生態環境問題與其有直接聯系呢？一些學者認為貿易、投資開放下存在“污染天堂”或“污染避難所”效應［1-5］，即產業、產能轉移通過國際貿易與投資兩種形式對母國及東道國生態環境產生了負向外部性。其他學者則認為貿易與投資開放存在“污染光環”［6-9］，即國際貿易與投資會通過雙向技術溢出效應、示范效應、競爭效應提高生產及利用效率，減少污染排放，提升環境質量。也有學者認為貿易與投資開放的生態環境效應具有不確定性、復雜性［10-12］。對外開放的生態環境效應究竟如何？對外開放又是如何作用于生態環境呢？認識并厘清對外開放在推動經濟發展的同時所造成的污染代價，對新時代調整我國對外開放方向、提升對外開放質量，以期通過新舊動能轉換助推經濟轉型升級，實現新常態下經濟與生態文明建設協同高效推進至關重要。

城市化是推動我國經濟發展的內在動力，其對社會影響無處不在，其中城市化過程中的環境問題始終是學術界、政府公共部門亟待解決的一大難題。改革開放至今，我國城市化有了長足發展，城市化率由1978 年的17.92% 上升到2018 年的59.58%，然而，城市化快速推進的同時也使得城市蔓延愈加嚴重，并由此引發了一系列生態環境問題。城市空間結構的變化是否真的造成生態破壞、污染加重呢？城市蔓延作為土地城鎮化快于人口城鎮化而造成的城市空間快速、無序且低密度外延的一種現象，又是否如一些學者所言，隨著產業郊區化而弱化經濟“集聚效應”降低經濟效率［13-15］，致使通勤成本與出行成本上升引致污染物排放量上升呢［16-17］？我國城市化不斷推進過程中，很多城市出現人口及市場過度擁擠而加重生態承載力致使城市環境污染加劇的情況，沈能等（2014）、葉寧華等（2014）也分別發現中國很多行業與地區出現市場擁擠問題［18-19］，城市空間快速低密度向郊區蔓延可以緩解中心區生態與經濟雙重壓力，且郊區人口密度相對較小，單位面積排污量降低，大氣質量有了很大提升［20］，同時伴隨城市空間不斷蔓延，城市綠地、植被面積也在同步擴大，生態得到改善［21］。那么城市蔓延對大氣質量的提升究竟是促進還是抑制呢？其作用路徑又是咋樣的呢？在我國新型城鎮化和經濟轉型背景下，解決城市空間發展布局對提升城市綠色可持續高質量發展至關重要。同時對外開放和城市化作為我國經濟發展的內外推動力，共同探討兩者對生態環境的影響，利于厘清內外互動對經濟高質量發展的影響，也符合國內國際雙循環相互促進的新發展格局。

綜上可知，現有文獻關于對外開放、城市蔓延對環境污染的研究取得了不少喜人的成果，但仍未達成一致結論，且尚存一些不足之處：一是現有對外開放的研究更多集中在單維、單向開放層面而很少涉及雙維雙向開放層面。二是對外開放與環境污染的研究幾乎均為省級數據，樣本相對較少，且環境污染具有很強的區域性，僅對省級層面的考察而忽視省內不同城市的差異性很容易造成結論的偏誤。此外城市蔓延與環境污染的研究更多以重點城市等少數城市為研究對象而缺乏大樣本容量研究，且忽視了城市規模等級的環境效應，結論不具有全局性，同時年份相對較舊無法反應最新動態。三是極少將影響社會綜合發展的外力與內力即對外開放與城鎮化有機結合起來共同探討兩者對環境污染的影響。

本文的邊際貢獻主要集中在三個方面：一是將對外開放的研究從貿易與投資雙維視角、雙向開放出發共同探討對外開放的環境效應，以期進一步為調整對外開放的方向、結構提供理論支持；二是考察對象下沉到地級市層面，同時使用中國270個地級及以上城市2006—2018 年最新數據，并進一步劃分城市規模等級以探討不同城市規模可能帶來的環境效應的差異性，以期為防治城市大氣污染、提升空氣質量提供具體、科學、有效的政策思路。三是將對外開放、城市蔓延與大氣污染共同納入同一分析框架，以求豐富現有研究成果，為早日打贏“藍天保衛戰”提供新的研究視角。

二、理論分析與研究假說

（一）對外開放與環境污染

1.貿易開放與環境污染

首先，貿易開放引起國際國內要素自由流動，經濟欠發達國家或區域因經濟發展需要，市場準入相對較低，環境政策比較寬松，發達國家或地區為應對本國較強的環境管制而傾向于將污染性產業及落后產能通過國際貿易形式轉移至經濟欠發達國家或地區，同時這種轉移也攜帶了大量碳排放，這種自由貿易使得被轉移區成了污染避難所。其次，貿易開放經濟下，我國經濟有了長足發展，經濟規模的擴大引致資源、能源的巨大需求，加之我國“富煤少氣貧油”的資源現狀，需要大規模進口能源方可滿足不斷擴張的生產需要，造成能源消耗激增［22］。此外，經濟擴張的同時，我國雖購置眾多先進的生產機器與引進先進的生產工藝，并通過技術溢出效應、示范效應、競爭效應促增綠色技術發展，實現節能減排，改善環境質量的效果［23-24］。但經濟增長引致的“規模效應”與“結構效應”遠大于進口設備與工藝所帶來的“學習效應”及“技術創新效應”。同時“高投入”“高能耗”的傳統生產方式致使生產環節資源利用率低、能耗大，加劇了生產端污染物排放，加之地方政府在“政治錦標賽”和“財政預算約束”雙重壓力下助推了這種生產模式，進一步加劇污染排放。最后，長期以來，我國憑借國內富裕且廉價的勞動力優勢以及富饒的土地、礦產等資源，通過大力發展出口導向型貿易經濟，為我國經濟發展提供了充足的外匯資金，助推經濟快速增長。但這種勞動密集型生產結構，不僅加劇對能源資源需求而造成“擁擠效應”，而且很難發揮“規模效應”帶來的技術創新水平的提升與技能外溢，未能有效提升環境質量，且隨著“人口紅利”效應的逐漸消失，這種發展方式難以為繼。基于此，提出假說1。

H1：當前我國貿易開放仍處在加劇大氣污染的階段。

2.投資開放與環境污染

一方面，發展中國家經濟起步晚，經濟增長需求更強烈，較低的環境準入門檻以及各類“政策租”，很容易吸引來自發達國家的各類能夠很快帶來產能的污染性產業，外資的進入使得當地經濟規模擴大［25］，引致能源資源需求，加劇資源過度開發［26］，同時也擴大了產能，“規模效應”逐漸增強［27］，污染加劇。此外，FDI 推動東道國經濟增長的同時，也使得東道國OFDI 步伐加快，短期內刺激了本國中間品、機器設備等出口，進一步擴大產能［28］，規模效應增強，且 OFDI 逆向技術溢出水平相對較低［29］，增加了污染物排放，環境惡化即形成“污染天堂”。另一方面，FDI 進入也會形成“競爭效應”，相對于實力較強的外國資本，東道國企業很容易處于劣勢而壓縮生產規模，實力削弱而使生產技術、管理等革新能力下降。此外，外資憑借相對優勢，為節省成本可能傾向于產業結構調整而不是繼續研發綠色生產技術，這種結構鎖定不利于節能減排［30］。雖然外資進入東道國的同時也帶來先進生產工藝與清潔技術，并通過提升生產環節的能源資源利用效率、減少能耗改善了環境質量，且隨著外資入駐數量的增加，東道國生產規模擴大的同時也使得生產設備、先進技術使用等不斷增加，形成“規模效應”［31］，同時在競爭效應下淘汰當地落后產業，通過結構優化提升能源效率促增東道國環境水平的提升。此外，東道國子公司在OFDI 過程中可以通過部分生產參與、研發共享、技術集群等機制實現技術逆向溢出流入東道國，并通過國內同行業學習效應、技術溢出效應提升東道國全要素生產率，通過生產環節實現節能減排作用，減少污染物排放量，從而改善生態環境質量。但我國雙向FDI進駐卻以“成本尋求型”“資源尋求型”為主，很容易引致產業低端鎖定，如改革開放以來，經濟結構更多以“勞動密集型”“資源密集型”為主，這造成了我國嚴重的生態環境問題。此外，我國對外投資雖然呈現多元化，但更多集中在傳統的批發零售、采礦等行業，高技術產業、信息化產業等投資占比較小，很難產生高新科技、清潔工藝等技術逆向溢出，近年來歐美發達國家向我國禁售高技術也進一步證實了這種觀點，這將不利于我國綠色效率的提升。基于此，提出假說2。

H2：當前我國投資開放仍處在加劇大氣污染的階段。

（二）城市蔓延與環境污染

我國城市不斷蔓延的同時，產業郊區化步伐也在加快。一方面，由于通勤距離變長與出行方式變化，引致交通工具需求尤其是私家車數量增加，致使能源需求尤其是石油等化石燃料需求增加，加之燃燒不充分，更是加劇了污染物排放。此外，遠離人群也易造成企業環保意識淡化，缺乏公眾監督而肆意排污加劇環境污染。Fan C（2018）、Glaeser E L（2010）等學者實證發現緊湊式、連續或高密度的城市空間布局，通過“規模經濟”與“集聚效應”可以起到提升能源效率，降低邊際排污量的作用［32-33］，這也從反方面視角證明了低密度擴張的城市蔓延加劇大氣污染。另一方面，城市空間無序向外蔓延的過程中，不僅造成基礎設施重復建設與浪費，而且會吞噬草地、植被、濕地等綠色空間，致使生態破壞嚴重，弱化了生態調節、凈化、分解能力，加劇了環境污染［34-35］。但城市空間快速低密度向郊區蔓延，一方面可以緩解中心區生態與經濟雙重壓力，且郊區人口密度相對較小，單位面積排污量降低，加之生態的自我凈化、消解，可以稀釋或凈化大氣；另一方面伴隨著城市空間不斷蔓延，我國基礎設施快速發展并逐步完善，隨著各城市快速公交、地鐵等開通，經濟距離可以彌補物理距離所帶來的通勤成本，減少汽車尾氣排放。此外，城市蔓延不僅使城市建成區綠化面積增加，也可以通過產業郊區化甚至是城市次中心及多中心區的出現，分散城市中心區人口、生產過度集中所帶來的一系列城市病，提升環境承載力，減少大氣污染。基于此，提出假說3。

H3：現階段我國城市蔓延對大氣污染的影響存在不確定性。

（三）對外開放、城市蔓延與環境污染

我國城市化快速發展得益于充分把握對外開放這一契機為城市經濟發展注入了源源不斷的動能，城市化推進的同時城市空間結構隨之也發生重大變化，城市蔓延現象逐漸凸顯出來。城市地理位置、資源稟賦、政策扶持等不同導致各城市對外開放水平不同，為城市經濟發展提供的動能有所差異而使城市蔓延程度也有不同。此外，貿易與投資開放程度不同，各城市經濟所處發展階段不同，加之地方政府在“政治錦標賽”和“財政預算約束”雙重壓力下，國際進出口貿易與雙向FDI對城市經濟產生的規模、結構、技術溢出三大效應對城市空間結構的變遷存在差異，而使城市蔓延的生態環境效應有所不同。基于此，提出假說4、假說5。

H4：不同貿易開放水平下城市蔓延的環境效應可能存在門檻關系；

H5：不同投資開放水平下城市蔓延的環境效應可能存在門檻關系。

三、模型設定、指標選擇與數據出處

（一）基準回歸設定

內生性的存在是模型不可回避的問題，而忽視內生性很容易造成結果偏誤。動態GMM可以有效解決模型內生性問題，因而采用動態面板兩步GMM設定基準回歸模型，考察對外開放、城市蔓延對大氣污染的影響，并進一步將影響大氣污染的經濟發展水平、產業結構、人力資本、固定資產投資水平、科技創新等重要要素納入模型。模型（1）僅考察貿易開放、投資開放、城市蔓延對大氣污染的影響，模型（2）表示控制影響變量之后三者對大氣污染的影響，基準回歸模型設定如下：

對外開放作為我國經濟發展的外推力，在加快城市化進程的同時也使城市空間蔓延加速，因而有必要進一步分析對外開放下城市蔓延的污染效應。在模型（1）（2）基礎上引入對外開放與城市蔓延的交互項，并對模型進行適當的改進，構建模型（3）（4）。其中模型（3）為僅考察對外開放與城市蔓延交互項對大氣污染的影響，模型（4）引入了影響大氣污染的控制變量之后交互項對污染的影響，具體模型構建如下：

其中：polit表示大氣污染；polit-1為大氣污染滯后一期；trait表示貿易開放；invit表示投資開放；sprawlit表示城市蔓延；xit為一系列影響大氣污染的控制變量，包括經濟發展水平（pgdp）、人力資本（hum）、科技創新（tech）、產業結構（ind）、固定資產投資水平（fal）；α0為常數項；αi、βi分別為核心變量、控制變量對應的估計參數；εit為隨機誤差項。

（二）面板門檻回歸模型

由于我國對外開放水平在不斷提升，城市蔓延的污染效應可能存在門檻關系，為探究是否存在這種門檻關系以及進一步分析上文交互效應，借鑒Hansen（1999）提出的靜態面板門檻模型，以對外開放作為門檻變量，構建如下面板門檻模型：

其中：c為門檻值；trait、invit分別為貿易開放、投資開放門檻；I（·）為指示函數；ai為個體固定效應；其他變量解釋同上。

（三）指標選取與數據來源

（1）大氣污染（pol）。衡量空氣污染指標常見有PM2.5、PM10、SO2等，鑒于指標連續性、口徑統一性與地級市數據可獲取性，本文采用SO2作為衡量指標，由于我國大氣污染主要由工業污染所致，故而采用工業SO2。此外為進一步考量不同規模城市污染情況，摒棄傳統絕對排放量的測算方式，以單位面積排放量（噸/平方公里）來衡量城市大氣污染強度更具信服力。同時以城市PM2.5年均濃度（ug/m3），并借鑒胡藝等（2019）［36］的做法，用PM2.5年均濃度取對數值度量大氣污染進行穩健性檢驗，其中2006—2016年PM2.5數據來源于哥倫比亞大學官網公布的分年度世界1998—2016 年PM2.5密度圖，并利用ArcGIS對中國地圖進行掩膜處理，柵格出2006—2016年中國地級市年均PM2.5濃度，2017年、2018年PM2.5數據來源于2018—2019年《中國城市統計年鑒》。

（2）對外開放水平。借鑒孫瑾等（2014）［37］的測度方法，基于貿易與投資兩個維度，以貿易開放度（tra）和投資開放度（inv）來反映對外開放水平，其中貿易開放度以進出口總值與GDP 比值來度量，囿于地級市對外直接投資（OFDI）獲取性，本文以FDI與GDP比值來衡量投資開放度（inv），其中FDI（萬美元）數據按照國家外匯管理局當年公布的平均外匯匯率折算為人民幣（億元）。

（3）城市蔓延程度（sprawl）。有關城市蔓延程度的度量，國內外學者做了很多有益的嘗試，Fulton等（2001）、Henderson等（2012）分別從人口密度、夜間燈光密度來測度城市蔓延水平，牛煜虹等（2012）、劉洪銀等（2015）以城市建成區面積與市轄區人口兩者增長率比值來度量蔓延程度。近年來隨著GIS、RS技術發展，指標選取呈現多樣化，但以往研究更多集中小樣本數據或者主要大城市，很少進行大樣本探討。此外按照上文城市蔓延定義，并不是所有城市在不同年份均發生城市蔓延，且存在城市轄區面積或人口出現負向增長情況，因而城市蔓延指數的測度不僅要反映城市蔓延程度，還要反映可能存在的其他空間增長類型。因而本文參考洪世鍵和張京祥（2013）［38］的做法構建城市蔓延指數：

其中：sprawli為i城市蔓延指數；ΔPi為市轄區期末人口數相對于基期市轄區人口數的變化值；Pi0表示i城市市轄區基期人口數，這里以2006年為基期；Ai0表示基期市轄區建成區面積；ΔAi為i城市當期與基期建成區面積的變動值。若0＜sprawl＜1，則說明發生城市蔓延且越接近于1蔓延程度越嚴重；若sprawl＜0，則說明城市緊湊式發展模式；sprawl＞1，則說明城市收縮。表1 為城市空間增長類型及特征。此外，為更好地了解中國城市蔓延情況，列舉中國主要年份城市蔓延程度前10 地級市，見表2所列。

表1 城市空間增長類型、特征及城市蔓延判斷

表2 主要年份城市蔓延前10排名

（4）其他指標。經濟發展水平（pgdp）以城市人均GDP（萬元）衡量；技術創新（tech）以地級市科學教育支出與GDP比值度量；人力資本（hum）參考石大千等（2018）［39］的做法，以每萬人普通高等學校在校大學生人數衡量；產業結構（ind）以第二產業占GDP比值衡量；固定資產投資水平（fal）以城市當年固定資產投資與GDP比值衡量。

城市及數據來源方面。鑒于數據獲取性和城市級別，剔除西藏及港澳臺地區城市、各直轄市，同時也剔除云南、新疆、貴州三省地州城市。另外，本文所用270 個地級及以上城市2006—2018 年面板數據來源于EPS 數據庫、《中國城市統計年鑒》、各市統計公報和各省統計年鑒，對于少數缺失值采用插值外延法補之。此外，本文指標均為比值及公式計算而來，數值相對較小，故無須做對數處理。

四、計量結果與分析

（一）基準回歸結果及分析

動態GMM可以有效解決模型內生性問題而使回歸結果更穩健。由表3可知，被解釋變量滯后一階至少均在10%水平上通過顯著性檢驗，說明大氣污染是一個動態過程，存在慣性特征或內在繼承性。AR（2）的P值均未通過10%顯著性檢驗，P值均大于0.1因而拒絕原假設，即模型并不存在二階序列自相關，此外，Hansen Test的P值也均大于0.1，工具變量選取是有效的。綜上，所述估計結果是可靠的。

表3 基準回歸結果

方程1 和方程3 僅僅考察貿易開放度、投資開放度、城市蔓延對大氣污染的影響。結果表明：不管是系統GMM還是差分GMM，三者對大氣污染的回歸系數均為正，說明三者均對環境產生了負外部性，但顯著性有所差別。由于未控制可能影響大氣污染的變量，而遺漏變量的存在會造成實證結果的偏差。方程2 和方程4 考慮了影響大氣污染的變量，結果顯示：在控制影響大氣污染的變量之后，不管是系統GMM還是差分GMM，貿易開放對大氣污染的估計系數均為正，且均至少在10%水平上通過檢驗，這說明現階段我國進出口貿易在整體上加劇了污染物排放量，引致空氣質量下降，這驗證了H1。動態系統GMM結果顯示：投資開放度對大氣污染的回歸系數為正，且在5%水平上顯著，說明當前階段隨著雙向FDI 投資規模的提升，雙向FDI的環境效應為負，對生態環境產生了不利影響，差分GMM也在1%水平上進一步驗證了這種關系，這也驗證了H2。控制影響大氣污染的變量之后，城市蔓延的環境效應系數為正，但均沒有通過顯著性檢驗，這說明城市蔓延對空氣污染的影響是不確定、復雜的。同時也驗證了H3。

（二）關聯效應回歸結果及分析

表4 考察了對外開放與城市蔓延的關聯效應對城市空氣質量的影響，方程5 和方程7 為未控制影響大氣污染的變量下，貿易開放度、投資開放度與城市蔓延關聯效應對空氣污染的影響。結果顯示：貿易開放度與城市蔓延的交互項對大氣污染的影響系數為負，且均在10%水平上通過顯著性檢驗，說明隨著進出口貿易水平的提升，城市蔓延在一定程度上起到了改善大氣質量的作用。投資開放度與城市蔓延的交互項對大氣污染的估計系數為正，且均在1%水平上顯著，說明伴隨著雙向FDI的發展，城市蔓延的環境效應為負，致使大氣污染加劇。在控制影響大氣污染的變量之后，這一結果仍然顯著成立。可能的解釋在于：從貿易開放出發，一方面通過先進器械、設備及生產工藝的進口為城市化提供了強大的生產動力，加快了城市蔓延，同時也提升了城市全要素生產率，并通過生產環節節能，減少了邊際污染物排放，減緩了污染程度。另一方面出口水平的提升，引致了企業生產規模擴張，也為城市蔓延提供了外在條件。此外，隨著商品出口綠色貿易壁壘提升，尤其是歐美發達國家的貿易壁壘，倒逼國內企業淘汰落后產能、加大研發力度、改進并引進先進工藝、綠色清潔生產、提升產品品質，這也有助于降低能耗，減少城市污染物排放。因而，進出口貿易的協同推進一定程度上可以通過提升城市生產效率而起到節能減排的作用。從投資開放出發，一方面隨著FDI進駐數量和規模的增加，加快了城市化發展進程，城市空間形態不斷外延，城市蔓延速度增快。此外，我國地方政府面臨著財政預算和政治晉升雙重壓力，在外資引進過程中更傾向于能夠迅速帶來GDP 的高污染、高耗能生產性行業，如機器制造、鋼鐵、建筑業等，這極易造成產業結構“低端鎖定效應”，在提升城市經濟總量，加速城市蔓延的同時也加劇了污染物排放，造成空氣質量惡化。隨著中國經濟實力的提升，我國OFDI步伐加快，通過在國外設立的公司獲取了眾多能源資源、生產技術等，進一步推動了中國城市蔓延。但由于現階段我國FDI與OFDI類型仍屬于資源尋求型，這無疑加劇了能源消耗，在提升城市經濟實力、加快城市空間蔓延的同時，不可避免地造成污染問題。

表4 對外開放、城市蔓延對大氣污染的關聯影響

（三）門檻效應分析

1.門檻效應檢驗及門檻值確定

構建面板門檻回歸模型，首先考慮門檻效應是否存在，若存在，則需進一步明確門檻個數及相應門檻值。本文采用門檻回歸自舉抽樣法在單一、雙重、三重門檻假設條件下分別進行貿易開放水平、投資開放水平下門檻效應的顯著性檢驗，結果顯示：對貿易開放水平、投資開放水平來說，單一門檻效應分別在5%、10%水平上通過顯著性檢驗，雙重、三重門檻效應均沒有通過檢驗，因而貿易開放水平與投資開放水平均存在單一門檻。表5報告了貿易開放水平、投資開放水平的門檻估計值與不同水平上的臨界值。貿易開放水平門檻值為0.454 2，95%水平置信區間為［0.412 0，0.495 9］；投資開放水平門檻值為0.017 4，95%置信區間為［0.015 5，0.017 9］。對應似然比檢驗如圖1、圖2所示。

表5 貿易開放、投資開放的門檻檢驗結果

圖1 tra單門檻LR

圖2 inv單門檻LR

2.參數估計與結果分析

以對外開放水平為門檻變量的單門檻估計結果見表6所列。式（1）中當貿易開放水平低于門檻值0.454 2時，城市蔓延的大氣污染系數為正，但沒有通過檢驗，說明貿易開放水平在未達到0.454 2時，城市蔓延的環境效應具有不確定性。當貿易開放水平跨過門檻值之后，城市蔓延的污染系數在10%水平上通過顯著性檢驗且方向為正，說明隨著貿易開放水平的提高，城市蔓延造成了大氣質量的下降。可能的解釋是：一方面，當貿易開放水平較低時，經濟發展速度較慢，城市蔓延水平低，“規模效應”與“結構效應”引致的能源消耗相對較少，污染排放輕。另一方面，國際貿易可以通過技術轉移及外溢起到節能減排的目的，加之蔓延區生態本身自我凈化修復功能，可以提升大氣質量。在正反兩方面共同作用下，“污染效應”具有不確定性。當貿易開放水平跨過門檻值0.454 2時，國際及多邊貿易活躍，進出口貿易量激增，為城市化提供強大發展動能，也加速了城市蔓延，由于進出口貿易仍以資源性尋求為主，使得城市蔓延過程中進一步加劇能源消耗，“規模效應”與“結構效應”對大氣污染的加劇作用仍大于技術“溢出效應”對大氣質量的促進作用，因而整體上造成大氣質量下降。

式（2）中以投資開放水平為門檻，低于門檻值時，城市蔓延對大氣污染的影響為負，即抑制了污染程度，但未通過檢驗，說明城市蔓延的投資開放門檻的環境效應為正向促進，但未形成顯著效應，因而城市蔓延尚未充分改善大氣質量。當跨過門檻時，城市蔓延的環境污染系數為正且通過了5%顯著性檢驗，說明城市蔓延的投資開放門檻的環境效應為反向惡化，即當投資開放達到一定水平時，城市蔓延加劇了污染排放，造成大氣質量下降。可能的解釋在于：當雙向FDI 水平相對較低時，經濟發展水平相對低，城市蔓延速度有限，雙向FDI帶來的“示范效應”“競爭效應”“技能外溢效應”使得城市蔓延過程中大氣質量有了一定提升，但尚未抵消“結構效應”帶來的大氣污染，因而對大氣質量的提升是有限的。隨著雙向FDI 開放水平的進一步提升即跨過門檻之后，雙向FDI水平的提升極大地推動了我國城市化進程，也加速了城市蔓延，引致能源資源需求量上升，且由于我國大部分地區雙向FDI仍屬于資源尋求型，極易形成產業結構“低端鎖定效應”，使得“規模效應”與“結構效應”對大氣質量的反向抑制大于“技能外溢效應”帶來的正向促進作用，因而整體上惡化了大氣質量。

表6 門檻回歸結果

（四）城市規模異質性分析

城市規模不同，其經濟發展程度與內部產業結構可能存在差異，進而對大氣污染產生異質性影響。為驗證是否存在差異性，借鑒于斌斌（2017）的做法，將市轄區人口50萬人以下者設定為小城市，50～100萬人為中等規模城市，100～200萬人為大中城市，200萬人以上為大城市。由于本文270個地級及以上城市并未囊括北京、上海、天津、重慶四大直轄市，且市轄區人口200萬人以上城市數量較少，因而本文將市轄區人口100萬人以上設定為大城市。本次回歸仍采用動態面板Two step SYS-GMM，回歸結果見表7 所列。因變量大氣污染的滯后一期估計系數為正且均在1%水平上顯著，說明大氣污染具有時間慣性特征與內在繼承性，且在不同規模城市之間仍然成立。

從核心變量看，貿易開放在大城市層面上對大氣污染的影響系數為負且在1%水平上顯著，說明在大城市，貿易開放水平的提升改善了空氣質量；對中小城市而言，貿易開放的污染系數均為正且都在1%水平上通過顯著性檢驗，說明中小城市貿易開放水平的提升一定程度上加劇了污染。投資開放的污染系數在大中小城市層面均為正且通過檢驗，這與全樣本結果一致，其中投資開放的污染系數呈現城市人口規模越大污染程度越小的變化特征。原因在于城市人口規模越大，公眾環保訴求越強，政府在引資過程中逐漸傾向于引入環保型行業，遷出污染型行業。城市蔓延的污染系數方向在不同規模城市之間存在顯著性差異，其中大城市城市蔓延對大氣污染影響為正，但沒有通過顯著性檢驗，說明其對大氣污染的影響具有不確定性；中等城市的污染系數為正且通過檢驗，說明中等城市城市蔓延造成了空氣質量的惡化；小城市城市蔓延的污染系數為負且通過檢驗，說明小城市城市蔓延改善了大氣質量，這也進一步驗證了部分學者關于小城市相對緊湊式空間發展提升環境質量的觀點。從關聯效應看，貿易開放水平的提升使得大城市城市蔓延改善了城市空氣質量，而中小城市城市蔓延則對大氣質量產生了負向效應，投資開放水平下大中小城市的城市蔓延均使空氣質量下降，這與上文全樣本回歸結果一致。

表7 大中小城市規模異質性

（五）穩健性檢驗

為進一步證實全樣本回歸結果可靠性，本文進一步進行穩健性檢驗。以城市PM2.5 年均濃度度量大氣污染，將城市蔓延指標以建成區面積變化率與市轄區人口變化率比值表示，貿易開放、投資開放分別以進出口貿易額絕對量、外商直接投資絕對量表示。結果顯示：替換指標測度方法后，回歸結果仍與全樣本回歸結果一致，這進一步提升了全樣本下估計結果的有效性。回歸估計結果見表8所列。

表8 穩健性結果分析

五、結論及建議

本文基于270 個地級及以上城市2006—2018年面板數據，通過構建動態面板兩步SYS-GMM、DIF-GMM模型，實證分析了對外開放、城市蔓延及兩者交互項對大氣污染的影響。進一步以對外開放為門檻，搭建面板門檻模型，考察城市蔓延對大氣污染的對外開放門檻效應。實證結果表明：①考察期內貿易開放、投資開放均加劇了大氣污染，城市蔓延對大氣污染影響為正但未通過檢驗，其對大氣污染的影響具有不確定性、復雜性。②貿易開放下城市蔓延一定程度上緩解了大氣污染，提升了空氣質量；投資開放下城市蔓延對大氣污染產生了負向環境外部性，不利于大氣質量提升。③城市蔓延的貿易開放門檻效應顯示：未達到門檻之前，城市蔓延的環境效應是不確定、復雜的，跨過門檻后則惡化了大氣質量；城市蔓延的投資開放門檻效應顯示：門檻之前，城市蔓延改善了大氣質量但未形成顯著性效應，跨過門檻后，城市蔓延則加劇了污染物排放使空氣質量惡化。此外，不同城市規模下對外開放、城市蔓延及兩者關聯效應對大氣污染的影響存在異質性。基于上述實證研究結論，提出如下相應建議：

第一，繼續擴大貿易開放水平，轉變貿易發展方式，優化進出口結構。首先，我國已進入全方位開放與經濟高質量發展新階段，出口應盡快轉變傳統代加工尤其是高投入、高能耗的低附加值的貿易發展模式，廣泛參與全球價值鏈分工與合作，尤其是中高端價值鏈，通過延長產業價值鏈以提升出口產品附加值，降低能耗。同時繼續深化出口供給側改革，逐步淘汰或轉移高污染行業，大力倡導高新技術產業、清潔產業、服務業發展以提升出口產品品質，改善城市生態環境。其次，各城市根據自身發展階段、能源需求，增加清潔能源如天然氣等進口，適當減少煤炭、石油等進口依賴，同時為滿足城市能源需要可以利用國家西氣東輸、西電東送契機，提升能源利用效率，減少能源消耗，提升城市綠色發展水平。最后，應響應國家綠色發展需要，進口或引進能夠帶來清潔生產的先進技術、工藝及設備，減少洋垃圾進入城市。

第二，繼續擴大投資開放水平，明確雙向FDI定位，調整并優化雙向FDI 結構。首先，各城市根據自身經濟發展水平、區位條件、社會公眾需要、生態承載力狀況，在秉承開放與綠色發展理念下，對外商投資（FDI）行業屬性、投資規模及其攜帶的技術、設備進行甄選，適當提升污染性行業進駐門檻，對能夠帶來先進技術、清潔生產的企業給予產業政策扶持、稅費優惠，以鼓勵其技術研發提升創新水平，充分發揮外資的規模經濟與技術溢出效應，降低產業結構被低端鎖定的風險，進而通過生產環節降低能耗，提升大氣質量。同時地方政府應加大本地清潔生產型企業政策扶持與財政補助力度，使其能與外資同等競爭，在競爭效應下，倒逼內資外資產業調整、結構升級，從而通過清潔生產的結構效應改善大氣質量。其次，對外直接投資（OFDI）一方面要適當加快轉移城市落后產業、過剩產能，提升產業輕型化，并為清潔型產業提供更大發展空間；另一方面，減少資源尋求型OFDI，鼓勵技術尋求型OFDI，尤其是新興高新技術、新能源、低碳行業等，通過參與互動提升技術尤其是清潔綠色技術逆向溢出效應，實現母國技術升級、結構優化，實現綠色經濟新常態，從而提升大氣質量。

第三，立足城市發展階段，客觀看待城市蔓延新常態，科學合理規劃城市空間結構。首先，客觀看待城鎮化過程中城市蔓延現象是不可避免的事實，關鍵不在控制而在于科學規劃城市土地空間開發與布局，明晰城市蔓延的邊界增長空間，增強土地集約化開發與城市空間相對緊湊式布局。其次，加快城市群、城市帶及都市圈建設，增強區域聯動輻射能力，減少因城市低密度擴張而弱化經濟集聚效應所引致的能耗增加的情況，從而減少污染物排放。再次，城市蔓延過程中要兼顧土地擴張與基礎設施、綠化建設同步推進，注重經濟效益與生態效益協同推進。最后，城市蔓延過程中地方政府要秉承綠色發展理念，著力引進清潔環保型外資，逐步轉移夕陽產業與高污染行業，并通過進口清潔能源提高經濟效能，進而提升環境質量。