京津冀經(jīng)濟(jì)增長與空氣質(zhì)量關(guān)系的實證研究

郝志軍 王培一

(河北地質(zhì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河北 石家莊 050031)

一、引言

京津冀地區(qū)由于其良好的地理位置與人文環(huán)境，是國家發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重中之地，也是我國重要的城市群之一，但伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與增長，生態(tài)環(huán)境、大氣環(huán)境的狀態(tài)變得越來越差。尤其在2010年-2014年，京津冀地區(qū)的霧霾、沙塵暴等惡劣天氣頻繁增多，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的正常出行和健康問題，政府也為此頒布了相應(yīng)的措施計劃，例如2014年提出了京津冀協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略，2017年在北京市開展了“疏整促”專項行動，與此同時為緩解首都的發(fā)展壓力還設(shè)立了雄安新區(qū)，這項行動也對京津冀協(xié)同發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。三年來北京的空氣質(zhì)量有了明顯的好轉(zhuǎn)，說明“疏整促”行動是比較適合改善城市環(huán)境的。但據(jù)相關(guān)報告顯示，京津冀地區(qū)每年空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)天數(shù)占46.9%，而且在我國城市空氣質(zhì)量排行榜上倒數(shù)五個城市中有三個隸屬于京津冀地區(qū)。雖然與前幾年的空氣質(zhì)量情況相比是有所改善的，但京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量問題仍然存在。據(jù)了解近兩年來京津冀地區(qū)空氣中臭氧的濃度開始逐漸增加，即將變?yōu)閮H次于PM2.5對空氣質(zhì)量影響的污染物，所以采用經(jīng)濟(jì)又科學(xué)的方法改善京津冀空氣質(zhì)量已是大勢所趨。

二、模型建立與指標(biāo)選取

(一)模型建立

本文將根據(jù)環(huán)境庫茲涅茨曲線模型(EKC)來進(jìn)行京津冀經(jīng)濟(jì)增長與空氣質(zhì)量關(guān)系的實證研究?？紤]到對模型的可操作性，所以本文選擇二次多項式和三次多項式函數(shù)模型為基礎(chǔ)，分別對函數(shù)兩邊是否取對數(shù)做回歸分析，再根據(jù)各項參數(shù)的顯著性來判斷最合適的模型。[1]EKC曲線的基礎(chǔ)模型如下所示：

(1)

(2)

式中：Yit表示i城市在t時期的空氣質(zhì)量水平；Xit表示i城市在t時期的經(jīng)濟(jì)增長水平；βk是方程系數(shù)；εit是殘差項。

(二)指標(biāo)選取

該模型是用來衡量分析環(huán)境質(zhì)量與收入間的動態(tài)關(guān)系，涉及的變量僅有收入和環(huán)境質(zhì)量這兩個指標(biāo)，而環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)通常是以空氣質(zhì)量指標(biāo)作為依據(jù)。本文將選取人均GDP作為衡量經(jīng)濟(jì)增長的指標(biāo)，人均GDP是衡量經(jīng)濟(jì)增長的重要指標(biāo)之一，而且能更明顯地反映真實的人民生活水平，許多學(xué)者在研究時用到的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也是人均GDP。現(xiàn)有能衡量空氣質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)有可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、細(xì)顆粒物(PM2.5)、臭氧(O3)、空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)和每年優(yōu)良天數(shù)等，考慮到2013年之前國家并未對PM2.5和O3的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，也沒有詳細(xì)的氮氧化物的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為了保證數(shù)據(jù)的完整性和可取性，所以本文選取SO2年平均濃度和空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)作為衡量空氣質(zhì)量的指標(biāo)。[2]

(三)EKC模擬與結(jié)果評析

以下部分將運用Stata統(tǒng)計軟件對2008年-2019年京津冀地區(qū)SO2年平均濃度、優(yōu)良天數(shù)和人均GDP分別運用二次和三次型模型進(jìn)行回歸分析，并擬合EKC曲線。

1.人均GDP與空氣SO2濃度擬合結(jié)果

從表1、表2中可以明顯看出二次型兩邊取對數(shù)的回歸結(jié)果是最好的，R2高達(dá)0.9177，調(diào)整的R2=0.8995，F(xiàn)統(tǒng)計量為50.21，P值=0.000，所以方程整體上是顯著的，所有項的P值都為0.002，表明顯著。綜合以上結(jié)果來看，分析京津冀地區(qū)SO2年平均濃度與人均GDP的模型采用二次對數(shù)型模型最為合適，根據(jù)回歸結(jié)果可寫出關(guān)系式：

LnY=-436.0611+81.0618LnX-3.7339lnX2

(3.3)

通過EKC曲線判定方法(β1>0，β2<0，β3=0)，判斷出京津冀地區(qū)人均GDP與SO2濃度的環(huán)境庫茲涅茨曲線形狀可能呈現(xiàn)出“倒U”型。

表1 人均GDP與SO2濃度二次型模型回歸結(jié)果

表2 人均GDP與SO2濃度三次型模型回歸結(jié)果

圖1 SO2年平均濃度與人均GDP擬合曲線圖

圖1為2008年-2019年京津冀地區(qū)人均GDP與SO2年均濃度擬合曲線圖，圖形整體呈現(xiàn)出單調(diào)遞減趨勢，再結(jié)合回歸方程的判斷，可以將該圖形視為“倒U”型曲線的右半段，該曲線說明京津冀地區(qū)SO2年平均濃度隨著人均GDP的增長在相應(yīng)減少。

2.人均GDP與優(yōu)良天數(shù)擬合結(jié)果

從表3中可以看到不取對數(shù)的二次型模型回歸結(jié)果。其中F統(tǒng)計量為5.96，其P值為0.0225>0.05，所以方程從整體上看是顯著的；R2=0.5698，說明該方程擬合效果一般，其中僅有二次項的t檢驗P值>0.05接受了原假設(shè)，說明人均GDP的二次與優(yōu)良天數(shù)相關(guān)性不顯著。根據(jù)回歸結(jié)果可以得出人均GDP與優(yōu)良天數(shù)的關(guān)系式：

Y=825.6816-0.1491X+8.89e-8X2

(3)

通過EKC曲線判定方法，(β1<0，β2>0，β3=0)能夠判斷出京津冀地區(qū)人均GDP與優(yōu)良天數(shù)的環(huán)境庫茲涅茨曲線形狀可能呈現(xiàn)出“U”型。

表3 人均GDP與優(yōu)良天數(shù)二次型模型回歸結(jié)果

圖2是2008年-2019年京津冀優(yōu)良天數(shù)與人均GDP擬合曲線圖，可以看到優(yōu)良天數(shù)隨著人均GDP的增長呈現(xiàn)先減少隨后增加的趨勢，呈現(xiàn)出“U型”特征的環(huán)境庫茲涅茨曲線，與上述回歸方程所判斷的情況一致。優(yōu)良天數(shù)與人均GDP之所以呈現(xiàn)“U”型曲線是因為優(yōu)良天數(shù)是一個正向判斷空氣質(zhì)量好壞的指標(biāo)，所以呈現(xiàn)“U”型曲線是合理的。[3]該曲線表明隨著經(jīng)濟(jì)的增長，京津冀地區(qū)的空氣質(zhì)量呈現(xiàn)出先惡化而后逐漸改善的情況。

圖2 優(yōu)良天數(shù)與人均GDP擬合曲線圖

三、主要結(jié)論

(一)擬合的環(huán)境庫茲涅茨曲線符合倒“U”型

京津冀地區(qū)SO2年平均濃度隨著人均GDP的增長而減少呈現(xiàn)單調(diào)遞減的EKC曲線，并未出現(xiàn)倒“U”型曲線，不過根據(jù)計量模型的方程系數(shù)判斷，認(rèn)為SO2濃度與人均GDP之間是可以呈現(xiàn)倒“U”型曲線的，之所以呈現(xiàn)出單調(diào)遞減曲線可能是由于本文研究所涉及的年份時間過短，若拉長研究時序應(yīng)該可以呈現(xiàn)倒“U”型曲線。

京津冀地區(qū)每年優(yōu)良天數(shù)的多少隨著人均GDP的增長呈現(xiàn)先下降后增加的“U”型EKC曲線，且過了“U”型曲線最低點。上文中已經(jīng)提到優(yōu)良天數(shù)是一個正向判斷空氣質(zhì)量的指標(biāo)，若文中使用不達(dá)標(biāo)天數(shù)作為衡量空氣質(zhì)量的指標(biāo)，再與人均GDP進(jìn)行EKC曲線的擬合應(yīng)該會出現(xiàn)倒“U”型曲線，隨后通過驗證確實得到了京津冀地區(qū)不達(dá)標(biāo)天數(shù)與人均GDP呈倒“U”型曲線。在研究各項空氣質(zhì)量指標(biāo)與人均GDP關(guān)系時，還嘗試了對PM10和NO2的年平均濃度與人均GDP的關(guān)系進(jìn)行了模型設(shè)定與檢驗，雖然擬合出的曲線圖像是呈倒“U”型，但從計量學(xué)的角度來看這兩個空氣質(zhì)量指標(biāo)與人均GDP的關(guān)系并不顯著，可能是由于本文研究的時序時間不夠長或者其他原因?qū)е虏伙@著。

(二)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化水平是制約空氣質(zhì)量的關(guān)鍵因素

京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量較差的主要原因在于河北，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，京津冀地區(qū)中河北省的二氧化硫和氮氧化物排放量最多，因此在優(yōu)良天數(shù)的比較中河北省空氣質(zhì)量在三地中也表現(xiàn)最差。從整體的長期角度看京津冀地區(qū)的SO2排放量是呈下降趨勢的，但2017年時河北省的SO2排放量仍高達(dá)40.22萬噸，同年期間北京的SO2排放量已經(jīng)低至0.47萬噸，天津的也僅有2.37萬噸。天津和河北的工業(yè)化程度都是比較高的，但天津在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面要比河北省好，說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是制約空氣質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。

(三)能耗結(jié)構(gòu)高碳化是造成空氣污染的決定因素

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定了能耗結(jié)構(gòu)，若是以化工為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，那么主要消耗的能源是煤炭、石油、天然氣等，此類能源的燃燒又會產(chǎn)出許多碳氧化物的排放，從而導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降。[4]京津冀地區(qū)中河北省就是以工業(yè)化為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，河北省煤炭能耗的占比高于80%，北京的石油能耗也占總能源消耗的30%左右，所以京津冀地區(qū)能源的消耗碳化程度非常高，會加劇空氣質(zhì)量的污染，所以能源的使用有待改善。

(四)優(yōu)化治理機(jī)制，協(xié)力解決地區(qū)環(huán)境問題

近年來京津冀地區(qū)的空氣質(zhì)量都有所改善，但環(huán)境規(guī)制的效果并不穩(wěn)定，空氣質(zhì)量有反彈情況出現(xiàn)，出現(xiàn)這種情況的主要原因是京津冀生態(tài)環(huán)境治理機(jī)制的“分裂化”和“碎片化”現(xiàn)象比較嚴(yán)重。[5]雖然有協(xié)同發(fā)展機(jī)制的存在，各地也構(gòu)建了一些聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，在運行中也有一定的效果，但機(jī)制本身存在一些缺陷，而且還存在各方利益的沖突和信息共享的欠缺，所以各地區(qū)部門間的聯(lián)動性并不強。在環(huán)境治理過程中還存在許多外部性問題，這種外部性問題市場是無能為力的，所以京津冀環(huán)境協(xié)同治理機(jī)制還有待優(yōu)化。

四、京津冀空氣質(zhì)量改善的對策建議

(一)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)業(yè)綠色化水平

要優(yōu)化京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量，應(yīng)該首先對京津冀的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，尤其是對空氣質(zhì)量影響最大的第二產(chǎn)業(yè)。[6]對于第二產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)減少或者阻斷高污染、高能耗的企業(yè)生產(chǎn)，將這些高能耗的企業(yè)向輕工業(yè)或第三產(chǎn)業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，還可以在合適的廢棄工廠位置改建成綠色園林，從而達(dá)到改善空氣質(zhì)量的目的。

(二) 加快能源替代，降低單位產(chǎn)出碳排放強度

由于京津冀的地理環(huán)境特殊，不利于廢氣煙塵的擴(kuò)散，所以更應(yīng)該從源頭上進(jìn)行控制。首先要嚴(yán)格把控煤炭的燃燒，盡可能將取暖、做飯、洗浴或一些大棚等的煤炭使用情況減少，盡可能做到全面改電改氣從而減少二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和煙塵粉塵等的排放。[7]其次，盡可能使用可再生能源代替不可再生能源，加大對新能源和清潔能源的研究與使用，比如用核能、太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)能源從而減少一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等空氣污染物的排放，又如一些生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展既能實現(xiàn)能源的循環(huán)利用，又可以大大減少對化學(xué)、化工物品的使用。

(三)完善長效機(jī)制，持續(xù)有效改善空氣質(zhì)量

京津冀三地中河北省一直是以高耗能的產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的，[8]因此空氣質(zhì)量的污染也是最嚴(yán)重的，隨后在提出京津冀協(xié)同發(fā)展的政策方針后，北京的部分高耗能產(chǎn)業(yè)被牽移到了河北省，這使得河北省的空氣質(zhì)量一直處于劣勢。但空氣本身是流動的跨區(qū)域的，所以在河北省全面進(jìn)行空氣污染治理的同時，北京和天津也是受益的。所以在空氣質(zhì)量改善這一方面應(yīng)當(dāng)制定跨區(qū)域的、大范圍的管理機(jī)制，這樣不僅能提高京津冀三地的空氣質(zhì)量，京津冀周邊的地區(qū)也同樣受益。