工業經濟發展與大氣環境污染的關系
——基于河南省18個省轄市的面板數據

王婷婷，方 濤

(1.鄭州大學 商學院，河南 鄭州 450001；2.湖南大學 經濟與貿易學院，湖南 長沙 410079)

一、引 言

環境狀況與居民的健康、經濟社會的持續發展息息相關。縱觀西方發達的資本主義國家，其大多都經歷了先污染后治理的工業化過程。近年來，隨著中國經濟的快速發展、居民生活水平的提高以及工業化、城市化的進行，環境質量面臨下降的挑戰。其中大氣污染、霧霾天氣尤為受關注。2010年，環保部、國家統計局以及農業部共同發布的《第一次全國污染源普查公報》顯示，在大氣環境污染、霧霾天氣中，來自工業方面的排放比重占到一半以上，而工業污染中，二氧化硫、煙塵、粉塵以及氮氧化物是主要來源。

對于河南省而言，大氣污染問題、霧霾現象依然嚴峻。從2005年到2011年的七年間，河南省大氣工業二氧化硫、煙粉塵以及氮氧化物的排放量每年都幾乎達到了總排放量的90%以上。這說明河南的大氣污染、霧霾的貢獻度，絕大部分來自當地的工業經濟的發展。河南省工業企業二氧化硫、煙粉塵以及氮氧化物的排放量占全國總排放量的比例也從2005年的5.788%上升到2011年的7.526%。因此，研究河南省工業企業經濟增長與大氣環境污染的關系，對河南環境的發展具有重要的現實意義。

二、文獻綜述

環境質量和經濟增長之間關系的研究在最近數十年逐漸成為學者研究的方向。其中，美國經濟學家Grossman 和Krueger[1]通過橫截面數據的研究，證明了一些環境污染排放物與經濟增長的倒U型曲線關系，并把這種關系與人均收入和分配公平程度之間關系的庫茨涅茨曲線相比較，提出了環境庫茨涅茨曲線(EKC)。后來的學者在研究收入和環境之間的關系時，通過環境庫茨涅茨曲線(EKC)進行了大量的實證分析，通過對不同數據的分析，一些國外學者[2][3][4]證明出了環境庫茨涅茨曲線(EKC)的存在，另外，還有一些國外學者[5][6][7]發現該曲線在某些領域是不存在的。

和國外的環境研究相比較，國內的環境問題研究相對較晚，21世紀以來，國內學者對環境庫茨涅茨曲線(EKC)的研究才逐漸增多，通過環境庫茨涅茨曲線(EKC)來研究大氣環境污染狀況也逐漸增多。彭水軍、包群[8]通過1996年到2002年中國的省級面板數據，對我國經濟增長與6類環境污染指標之間的關系進行了實證檢驗，其中在對大氣污染物排放量進行分析時，選取了工業煙塵、工業粉塵和二氧化硫的排放量作為衡量指標，得出了工業粉塵與人均GDP存在N型曲線關系，工業煙塵與人均GDP存在反方向變化的關系，二氧化硫與人均GDP存在倒U型曲線關系這三條結論。這是運用面板數據估計的方法對中國省級層面的工業經濟發展和大氣環境污染關系進行的考察。同時，包群、彭水軍[9]也在面板數據的基礎上運用聯立方程估計，并加入了科研經費投入量、產業結構等變量對中國1996年到2000年省級層面的工業經濟發展和大氣環境污染關系進行了驗證。在對工業經濟發展與大氣環境污染關系進行研究的過程中，劉金全、鄭挺國、宋濤[10]對中國29個省區1989年到2007年工業廢氣和實際經濟增長進行分析，通過線性和非線性計量估計得出了人均廢氣排放量隨人均收入變化的趨勢，其呈現出二次對數線性的形式。郭軍華、李幫義[11]在對中國29個省市1991年到2007年的面板數據分析的基礎上，考察了環境庫茨涅茨曲線(EKC)在中國的適應性，實證表明工業廢氣排放量與經濟增長不存在協整關系。

對于工業經濟發展與大氣環境污染關系的考察，一些學者從貿易的視角進行了分析。高靜、黃繁華[12]選取了中國30個省15年的面板數據，從工業貿易的視角分析了工業經濟發展和大氣環境污染之間的關系，得出了中國東中西三大區域的工業貿易發展和大氣環境污染之間的相關性。包群、陳媛媛、宋立剛[13]，孫浦陽、武力超、陳思陽[14]也進行了這方面的研究。同時，在對環境污染物的選取上，一些學者集中研究了某些空氣污染物在工業經濟發展過程中的相關性。陳華文、劉康兵[15]利用上海市環保局1990年到2001年的空氣質量環境指標數據研究了經濟發展與大氣環境污染在上海地區的影響程度。李達、王春曉[16]應用中國30個省市1998年到2004年的面板數據，研究了二氧化硫、工業煙粉塵、氮氧化物與經濟增長之間的關系。周曙東、張家峰、葛繼紅、王傳星[17]通過對江蘇省1996年到2007年的行業面板數據驗證了二氧化硫、工業煙塵和工業粉塵與企業總產值之間的同方向變化的關系。

綜合上述文獻，可以發現，國內在研究工業經濟發展與大氣環境污染關系的過程中主要是驗證其在中國省級的具體狀況以及某些行業的適應性，從面板數據的角度研究的較多，而對某些省份內部的環境庫茨涅茨曲線(EKC)研究較少。本文通過2006年到2012年河南省18個省轄市的面板數據，根據國內以上學者的研究現狀以及《第一次全國污染源普查公報》、《河南省環境統計公報》調查數據中工業經濟發展過程中的大氣污染物的主要成分，選取工業大氣污染物主要來源的三種物質，即工業二氧化硫、煙粉塵以及氮氧化物的總排放量作為衡量河南省工業企業大氣環境污染的衡量指標，分析河南省工業企業的這三種主要大氣污染物排放量與河南省工業發展之間的關系，構建河南省工業企業的環境庫茨涅茨曲線(EKC)，并在此基礎上，加入衡量工業發展的其他指標來改進河南省的環境庫茨涅茨曲線(EKC)，從而更加有效和全面地對河南省18個省轄市的工業經濟發展與大氣環境污染關系進行研究。

三、實證模型設定和數據說明

1.河南省環境庫茨涅茨曲線(EKC)的設定

國內外的研究表明[8][18][19]，環境庫茨涅茨曲線(EKC)的設定存在三種類型：二次函數形式、三次函數形式和二次函數、三次函數與對數混合的形式。本文由于各個指標選取的意義不同，采用二次函數、三次函數與對數的混合形式。模型設定如下：

lnpit=αi+β1lnyit+β2(lnyit)2+β3(lnyit)3+β4Hit+β5Rit+lnqit+CRit+εit

其中，i表示河南省第i個地級市，i=1,2,3，…，18;t表示第t年，t=1,2,3,…，7;αi為截面項；εit為殘差項。由于調查數據在統計上的限制，時間的選取為2006年到2012年。

2.數據來源與說明

(1)環境質量衡量指標(pit)

國內外的研究表明，環境質量的衡量一般會有兩種，一種是污染物的排放總量，一種是污染物的人均排放量。[20]pit表示河南省第i個地級市第t年二氧化硫、煙粉塵以及氮氧化物排放總量，單位為噸。數據來源于2006年到2012年的《河南省環境統計數據》、《中國環境統計年鑒》、《河南省環境統計公報》以及《中國城市統計年鑒》。

(2)收入變化的衡量指標(yit)

在對工業經濟發展與大氣環境污染關系的研究中，國內學者大多會選擇從人均GDP的角度來研究[20][8][21]，人均GDP也更能反映真實收入的變化對所研究變量的影響程度。同時考慮到人口的流動性問題，那么采用常住人口的收入變化更加具有現實意義，人均GDP更能反映個人的收入變化，該指標的單位為人/元。數據來源于2006年到2012年的《河南統計年鑒》。

(3)工業產值變化指標(Hit和Rit)

在工業發展與大氣環境污染關系的研究中，工業結構和工業發展速度是衡量工業產值變化的重要指標[16]，本文在用環境庫茨涅茨曲線(EKC)研究河南省工業企業發展對環境的影響中引入該指標。Hit表示河南省第i個地級市第t年的工業增加值占工業總產值的比重，用來衡量河南省的工業結構，反映河南省工業發展質量；Rit表示河南省第i個地級市第t年工業的年均增長速度,并消除了物價因素，反映的是河南省工業增長數量的指標。該兩項指標的數據來源于2006年到2012年的《河南統計年鑒》以及《中國城市統計年鑒》。

(4)工業企業環境政策強度(qit)

工業企業在發展的過程中必然有來自外在的環境治理的壓力，借鑒國內其他學者的變量選取[22]，引入工業發展中的環境政策強度指標來衡量。qit表示河南省第i個地級市第t年二氧化硫、煙粉塵以及氮氧化物總去除量與二氧化硫、煙粉塵以及氮氧化物總排放量之比。數據來源于2006年到2012年的《河南統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》以及《中國環境統計年鑒》。

(5)城市化水平指標(CRit)

工業的發展、城市化建設以及環境質量之間存在著相互的聯系[23]。特別是對于城市化水平不高但是處于快速發展的河南省來說，城市化水平與工業的發展是緊密聯系的，新型城市化與新型工業化的協調發展對河南省經濟建設具有重要意義[24]。本文中用CRit來表示河南省第i個地級市第t年的城鎮人口占總人口的比重。數據來源于2006年到2012年的《河南統計年鑒》。

四、模型估計結果

本文中采用的是面板數據，在進行面板數據回歸之前為了保證回歸結果的真實性，避免偽回歸結果的出現，必須先對數據進行處理。在處理的過程中，為了保證面板數據的平穩性和協整關系，必須先對數據進行平穩性檢驗和協整檢驗。在檢驗之前應首先對數據進行描述。本文對所選擇的面板數據的描述如下。

1.樣本的描述性統計

表1 面板數據的描述性統計

2.面板數據的平穩性檢驗

針對面板數據的平穩性檢驗，需要進行單位根的檢驗。面板單位根檢驗一般分為五種檢驗方法，即LLC、IPS、Breintung、ADF-Fisher和PP-Fisher。其中，LLC 和Breintung方法假設面板數據中各截面具有相同單位根過程，IPS、ADF-Fisher和PP-Fisher方法允許所選擇的面板數據中的各截面序列具有異質的單位根過程。以上5種單位根檢驗方法各有優劣，只要保證能檢驗面板數據的相同單位根和不同單位根就可以滿足面板數據的平穩性檢驗。一般而言，對面板數據的單位根檢驗采取的是LLC、ADF-Fisher和IPS方法來分別進行相同單位根檢驗和異質單位根檢驗。 本文用STATA軟件檢驗的單位根結果如表2。

表2 面板數據單位根檢驗

在表2中，由LLC單位根檢驗可知，所選擇的面板數據不存在相同單位根，由ADF-fisher和IPS單位根檢驗可知，所選擇的面板數據不存在異質單位根問題。那么，在所選擇的面板數據中，不存在面板單位根現象，這也符合面板數據與時間數據相比，更具有平穩性。那么，在面板數據不存在單位根的情況下，即面板數據平穩，不存在單位根的面板數據是零階單整的數據，由于零階單整的數據不需要進行協整檢驗，那么，該面板數據可以進行回歸。

3.模型逐步回歸結果及檢驗

通過單位根檢驗可知，面板數據不存在單位根，那么說明該面板數據具有平穩性，可以進行模型的回歸，河南省18個省轄市的工業企業數量增長和大氣污染物的排放存在著長期穩定的關系。對此，本文通過逐步回歸，逐步添加變量的形式對變量進行分析，接著對數據進行F檢驗和Hausman檢驗來得出模型，并對該模型進行修正和檢驗。

針對數據形式的選擇，分別用到F檢驗和Hausman檢驗。首先，是選擇混合回歸還是固定效應模型，本文進行了F檢驗；其次，對于選擇固定效應模型還是混合效應模型，本文進行了Hausman檢驗。通過以上兩種方法的檢驗來確定面板數據的最后形式。

通過檢驗，從面板數據的回歸結果中可以得到，由于Hausman檢驗的P值為0.0379，小于原假設的置信水平5%，那么，應當選用固定效應模型，而且固定效應模型的回歸效果較好。

Hausman的檢驗結果顯示，固定效應優于隨機效應，那么針對面板數據的固定效應模型需要進行相關性檢驗和異方差檢驗。由于本文使用的是面板數據為短面板數據，即截面維度大于時間的維度，且時間維度T=7,是較小的時間維度的面板數據，那么，針對本文所選面板數據可以不用考慮相關性的檢驗，只需進行異方差的檢驗。根據面板數據的異方差懷特檢驗可知，P=0.3342>0.05(置信水平為5%)，即固定效應模型不存在異方差，符合同方差假定，說明所使用的固定效應模型對面板數據的擬合是合適的。

4.模型回歸結果的說明

(1)河南省工業行業倒N型環境庫茨涅茨曲線(EKC)

在判斷環境庫茨涅茨曲線(EKC)形狀時，從表3、表4和表5的結果可以看出，β1<0，β2>0，β3<0，根據環境庫茨涅茨曲線(EKC)的判斷準則，可知，在考慮了河南省工業結構、工業發展速度以及工業環境政策強度和各個地級市城市化水平等因素后，河南省工業行業存在環境庫茨涅茨曲線(EKC)，并且河南省18個省轄市工業領域存在著倒N型的環境庫茨涅茨曲線(EKC)。倒N型的環境庫茨涅茨曲線(EKC)說明在河南省工業行業發展的過程中，大氣環境狀況會出現一個先改善、后污染及再次改善的過程。

表5 面板數據的固定效應和隨機效應

(2)工業結構、工業增長速度與大氣污染物排放之間關系

河南省工業結構與所選擇的大氣污染物排放量成反方向變化，即當工業增價值的比重在總的GDP中的比重增加時，河南省大氣污染物的排放量的增長速度將會降低。這可能由于工業增加值在GDP中的比重越大時，其增加值增加的同時治理環境的投資也將增大，以及政府監管者更有加強監管的動力，從而保證這部分工業的新增加值對環境是相對有利的。另一方面，從河南省18個省轄市的2006年到2012年的工業發展狀況來看，其工業增長速度越快，大氣污染物的排放增長速度也越快，兩者是正向關系。河南省工業在質量上的增長會導致河南省工業大氣污染物排放量增長速度降低，同時，河南省工業在數量上的增長會導致河南省工業大氣污染物排放量增長速度的加快。

(3)河南省環境政策強度與河南省工業大氣污染物排放之間的關系

政府的政策對工業大氣污染物的排放量具有反方向的顯著性影響。政府對工業大氣污染物排放的監管越嚴格，工業企業大氣污染物的排放量增長也就越慢，這一結論與常識相符。

政府在工業大氣污染物排放上監督管理的強度對河南省工業大氣污染物的排放具有顯著的制約作用。監管強度對河南省工業大氣污染物排放量的增加具有一定的限制作用。

(4)河南省城市化水平的發展速度與工業大氣污染物排放之間的關系

從2006年到2012年的7年間，河南省各個省轄市的城市化水平逐步提高，其工業大氣排污量增加，這說明在河南工業化的過程中，城市化的發展與工業大氣污染物排放速度呈現出同方向的變化[23]。城市化的發展和工業大氣污染物排放速度的同方向發展說明了城市化的發展過程中存在著不合理的現象。這種不合理現象的后果是與工業化的發展相伴的。城市化的發展帶來了工業大氣污染物排放量的加速增長。

五、政策建議

對河南省18個省轄市2006年到2012年工業領域大氣污染物的環境庫茨涅茨曲線(EKC)的研究表明，河南省的工業領域存在著倒N型的環境庫茨涅茨曲線，同時工業的發展質量和增長速度以及政策監管、城市化都對工業領域的大氣污染物排放量的增長產生影響。

河南省在大氣污染物的治理上，應該加強工業發展過程中的質量關注，改變過分關注工業增長速度的觀念，更加注重工業的增長質量，高質量的工業增長是河南省工業領域大氣污染物治理的重要保障，這是在源頭上遏制大氣環境惡化的舉措。同時，從外部監管者的角度來看，政府和一些非政府組織應該加強對工業發展過程中大氣污染物排放的監管。另外，河南省的城市化發展存在著不合理的現象，只有處理好城市化和工業化的關系，探究二者之間的內在機理，合理有效地進行新型城市化和新型工業化的協調發展[24]才能更有利于河南大氣環境的治理和保護。

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