經濟增長、科技創新與大氣污染：以煙粉塵排放為例

孟凡蓉，陳子韜，王煥

（西安交通大學公共政策與管理學院，陜西西安710049）

經濟增長、科技創新與大氣污染：以煙粉塵排放為例

孟凡蓉，陳子韜，王煥

（西安交通大學公共政策與管理學院，陜西西安710049）

經濟發展和環境保護是我國目前發展的兩大主題，但兩者關系的不協調阻礙了全面小康社會的實現?？萍紕撔略谖覈l展全局中處于核心位置，也是政府協調兩者關系的關鍵。文章根據已有文獻建立環境庫茨涅茲曲線方程并對其進行擴展，以2001-2014年31個省市自治區的面板數據為基礎，選取與霧霾現象等關系密切的煙粉塵作為研究對象，通過實證分析對經濟增長、科技創新與大氣污染的關系進行探究，研究結果發現：我國各省市自治區的人均煙粉塵排放量與經濟發展水平之間存在倒U型關系；科技創新對煙粉塵排放具有增強和抑制兩方面影響，而抑制作用相對更強；科技創新能夠改變EKC形態，降低拐點所對應的經濟水平要求。

大氣污染；經濟增長；科技創新；煙粉塵；霧霾

一、研究背景與文獻回顧

近年來我國的經濟發展屢遇阻礙，同時經濟發展方式尚未完全轉變，長久累積的污染接近環境容量極限，大氣污染等環境問題成為全社會關注的熱點。經濟發展與環境保護兩者之間的不協調關系，成為了阻礙社會和諧發展的重要因素?！笆濉币巹澲忻鞔_提出了五個目標要求和五大發展理念，其中“創新”被定位為引領發展的第一動力。隨著創新驅動發展戰略的深入推進，科技創新逐漸成為了我國經濟發展和社會進步的核心因素。除此之外，科技創新也能夠提升資源使用效率及開發清潔能源，是減少環境污染、改善環境質量的重要因素?？萍紕撔率菂f調經濟和環境保二者關系重要因素，在促成經濟中高速發展與環境質量總體改善的同時實現中發揮了重要作用。

關于經濟增長與環境污染，學者們普遍認為兩者之間存在倒U型關系，即在經濟起步階段，環境污染隨著人均經濟水平的升高而升高；當經濟發展到一定階段，環境污染逐漸隨人均經濟水平的提高而降低［1］。國外學者較早地從定量研究中發現了兩者之間的關系，并利用不同的數據庫進行了檢驗［2-4］，同時提出了針對性的數據模型，補充和完善了實證方法［5］。國內學者則研究較晚，通過基于我國省級面板數據的實證研究，證明了在我國EKC關系的成立［6-7］，但是整體上針對煙粉塵的研究較少，少數針對煙粉塵污染的研究局僅限于工業煙粉塵排放，其研究結論具有一定局限性。

科學技術作為推動現代生產生活方式轉變的核心力量，一方面，會對環境污染存在一定的影響。有學者認為生態問題的根源主要是制度根源與科技根源，科技無疑是環境污染的重要影響因素［8］，有部分EKC曲線的研究學者將環境庫茲涅茨現象的成因歸結于企業技術的改善［9-10］。國內學者以國內數據為基礎，通過實證研究發現了科技進步對于環境污染排放的抑制作用［10-12］。另一方面，技術進步也是推動經濟發展的重要因素［13］。我國自上世紀九十年代后，科技進步對于經濟增長具有較高的貢獻率，客觀上對我國經濟的快速發展起到了推動作用［14］。經濟增長所帶來生產生活活動的頻繁，也可能帶來環境污染排放的增多。對于我國的科技創新是否會通過促進經濟發展而增加環境污染，目前在學術界對于該問題尚未給出明確的回答。

科技創新是推動現代社會進步的動力之一，無疑也是處理好經濟社會發展與自然環境保護兩者關系的重要因素，但國內學術界并未對科技創新和經濟發展如何影響自然環境這一問題并未作為積極的回應。本文通過建立和擴展EKC模型，選取與霧霾現象密切相關的煙粉塵為例，以2001年至2014年的省級面板數據為基礎進行實證分析，希望能夠在理論研究上所有補充，并且為實際政策的制定調整提供客觀依據。

二、方程構建與數據說明

（一）模型構建

參考Bradford等人（2000）的方法［5］，本文以實際人均GDP和實際人均GDP增長率作為經濟水平的測量方式，建立人均煙粉塵排放量與經濟水平關系的EKC曲線。根據人均煙粉塵排量與實際人均GDP之間存在倒U型關系的假設，建立如下方程：

ρt=α(yt-y*)gt（1）

其中ρt為第t年的人均煙粉塵排放量，yt為第t年的實際人均GDP，y*為曲線拐點所對應的人均GDP，gt為基于前一年的實際人均GDP增長率。若α＜0成立，則該假設成立。

創新績效能夠所反映出來生產和生活的科技技術改進，在相同投入的情況下提高資源的使用效率，可以減少污染物的產生；同時技術革新也提高了污染物的收集效率和再利用效率，降低排放量。因此，本文對方程的擴展如下所示：

ρt=α(yt-y*)gt+γAIPt（2）

其中AIPt為為第t年的創新績效。若γ＜0成立，則說明創新績效與人均煙粉塵排放之間存在負的線性關系。

經濟水平與創新績效之間存在一定的相互影響，經濟水平發達地區能夠在科技創新方面投入更多資源、提供更好的環境，因而擁有較高的創新績效；而創新績效高的地區也可能因為技術創新而更高的資源使用效率，在生產生活方面擁有優勢。因此，本文考慮到兩者之間的相互影響，因而將其交互項AIPtyt引入方程中，具體的方程形式如下所示：

ρt=α(yt+AIPtyt-y*)gt+γAIPt（3）

由于本文中所使用的數據形式為面板數據，在具體的回歸分析中需要考慮到個體效應μi、相關的控制變量以及隨機誤差項εit對因變量的影響，在對各變量的回歸系數進行簡化后，得到本文所使用的實證模式，如下所示：

方程（4）、（5）以及（6）分別為本文中所指的模型1、模型2以及模型3。根據方程的建立過程，若β2=α＜0，則說明EKC曲線成立，β3與β2比值的負數即為曲線拐點對應的實際人均GDP值；若β4=γ＜0，則說明創新績效能夠減少人均煙粉塵的排放；β5的符號能夠反映出經濟水平與創新績效交互項對人均煙粉塵排放的影響，若其大于0，則說明創新績效促進了經濟發展進一步增大了煙粉塵的排放。

（二）衡量指標

本文使用人均煙粉塵排放量作為因變量，煙塵和粉塵分別表示大氣中粒徑小于0.1μm和大于0.1μm小于75μm的固體懸浮物，是霧霾的成因之一。本文使用的煙粉塵數據包含工業和生活兩個部分，能夠較好地反映出在生產過程和生活過程中的污染排放情況，在整體上較為全面地能夠反映出人類社會對于自然環境的影響。

關于創新績效的測量，本文從創新效果角度定義創新績效并結合科技創新的實際過程，使用一套綜合性的測度指標，以保證數據測量的有效性。在參考已有文獻的基礎上［15-16］，考慮到數據的可獲取性，本文從專利申請量、技術合同交易數、前一年論文收錄數、商標申請數四個指標對創新績效進行綜合測度。

考慮到環境污染問題受到多種因素的影響，本文選取以下變量作為控制變量：科技進步貢獻率（CRST）、工業GDP占比（IND）、財政規模（GOV）、外商直接投資占比（FDI）的經濟指標，以及人均土地面積（FA）、人均受教育年限（EDU）、城鎮人口占比（URB）的人口指標。

（三）數據說明

本文使用2001-2014年的我國31個省市自治區的相關數據，數據來源為《中國統計年鑒》、《中國環境年鑒》、《中國環境統計年鑒》、《中國科技統計年鑒》、《中國知識產權年鑒》以及部分省市的統計年鑒與政府公報。在對原始數據進行一定程度的處理后，數據的描述性統計如表1所列。

由于創新績效是通過四個指標綜合計算得到的，而因子分析方法與主成分方法在處理面板數據時存在顯著的不足［17］，因而本文通過熵值法對其進行綜合，保留多元指標的信息并得到單一指標［18］。通過計算得到專利申請量、技術合同交易數、前一年論文收錄數、商標申請數的權重分別為31.62%、21.78%、23.72%、22.88%，按照權重對標準差標準化后的數據進行加總得到本文所用創新績效指標。

表1 描述性統計結果

本文參照科技部所使用的計算方法，基于索洛的經濟增長模型，對科技進步貢獻率進行估算。參考已有文獻，使用資本形成量和全社會就業人數分別作為資金與勞動的投入，并且使用灰色關聯度分析法，在彈性系數和為1的假設前提下，對于每一個省市自治區的資金產出彈性系數與勞動力產出彈性系數進行估計，并最終得到各省市自治區2001年至2014年每年的科技貢獻率［19-20］。

考慮到經濟指標在統計時采用名義值，本文采用消費者價格指數（CPI）剔除通貨膨脹得到實際值，計算的基期為2001年。在計算人均數據時，所使用的人口數據為地區年底總人口數。為防止部分變量回歸系數過小，對單位進行了調整。

三、實證檢驗與結果分析

（一）回歸模型檢驗

由于本文所用模型包含了較多的變量，考慮到解釋變量之間可能存在多重共線性而對數據結果產生影響，本文通過因子膨脹系數VIF的計算對其進行檢驗，結果如表2所列。模型中所包含解釋變量的VIF值均小于10，可以認為解釋變量不存在多重共線性，模型回歸滿足變量之間相互獨立的假設前提。

表2 解釋變量VIF值

針對不同特點的面板數據，模型存在不同的設定形式，本文通過F檢驗和Hausman檢驗對其進行選擇，結果如表3所列。根據數據檢驗結果，本文三個模型均使用固定效應模型作為模型設定形式。固定效應模型能夠控制個體效應，有效排除各地之間自然地理、政策法規等差異造成的影響，使得本文的分析和結論更具一般意義。

表3 模型設定形式檢驗

（二）回歸結果分析

將數據按照固定效應模型進行回歸，結果如表4所列。三個模型的F檢驗均顯著，說明回歸模型在整體上成立。隨著變量的逐步引入，三個模型的R2依次增大，說明變量的引入有助于提高模型的解釋力，引入新的變量是有意義的。

表4 回歸結果

在三個模型中，yitgit的回歸系數均顯著為負，并且git的回歸系數均顯著為正，根據模型的設定，說明煙粉塵排放的EKC曲線成立，人均煙粉塵排放量與實際人均GDP之間存在倒U型關系。在經濟發展的初期，居民生活水平普遍偏低，對于大氣環境的需求并不顯著。同時，由于生產和生活方式較為粗放而單一，人們在自然與經濟兩者之間，更傾向于為了經濟發展而排放較多污染物。隨著經濟的逐步發展，居民的生活水平相應提高，人們開始逐漸認識到環境污染的弊端，環保意識逐步增強。同時，技術進步為人們提供了多種生產和生活的方式，人們有能力并有意愿選擇高效率、低污染的生產生活方式。我國自進入21世紀后經濟快速發展，近年來霧霾等大氣污染問題頻發，污染排放逐漸發達高水平，同時信息技術的發展使得公眾的環保意識得到強化，目前正是處理大氣污染問題、協調經濟環境關系的關鍵時期。

模型2在模型1的基礎上引入了創新績效這一變量，回歸結果中該變量的系數顯著為負，說明科技創新能夠顯著的抑制煙粉塵的排放。人類社會對自然所排放的污染物主要來自于生產過程和生活過程之中，隨著科技創新和技術變革，人們的生產方式和生活方式發生了改變。首先，人們能夠使用的能源種類逐漸豐富，各類清潔能源得到推廣，同時能源使用效率也逐漸提高，能源的使用更加清潔有效。其次，人們對于自然資源的使用更有效率，生產生活過程中所產生的污染物更少，同時對于生產廢物的收集、回收也更為有效。最后，技術進步也使得污染物再利用變得可行，隨著新技術的出現，原本被排放的污染物擁有新的價值，得到收集并被再次使用。我國目前正在大力推進創新驅動發展戰略，大眾創業、萬眾創新的社會氛圍逐步形成，科技創新能夠成為我國改善大氣環境，實現經濟發展與環境保護二元目標的突破口。

模型3將經濟水平與創新績效的交互項引入方程，回歸結果中交互項的系數顯著為正，說明創新績效會通過提高經濟水平而增加煙粉塵的排放量。科技創新能夠有效地推動經濟發展，而經濟發展也意味著人類社會的生產活動和生活活動更為頻繁，在這一過程之中所產生的污染物總量也相應增加。創新績效的回歸系數在模型3中相對于模型2中的數值更大，交互項的引入強化了創新績效對于污染物排放的抑制作用。綜合交互項系數及創新績效系數的變化，科技創新對于煙粉塵排放的影響具有提高和抑制兩個方面，但綜合表現為抑制作用，即雖然在一定程度上通過推動經濟發展而增加煙粉塵排放，但其帶來的生產生活方式轉變所減少的煙粉塵排放更多，在整體上科技創新能夠有效減少對煙粉塵的排放。

隨著變量的引入，EKC的形態也產生變化，這主要體現在其拐點的變化。根據方程設定，計算得到模型1、模型2以及模型3拐點所對應的實際人均GDP數值為2.40萬元、2.24萬元以及1.87萬元。隨著創新績效及交互項的引入，拐點逐步向左偏移，對應的人均GDP逐漸降低，說明科技創新有助于降低達到EKC拐點的要求，經濟發展目標與環境保護目標的共同實現。目前，我國除了少數發達地區，大部分地區的人均GDP已經接近EKC拐點要求，同時也是污染排放的高水平階段，環境問題突出。而我國的經濟發展速度逐漸放緩，人均GDP的提升日漸困難，經濟目標和環境目標之間的矛盾凸顯。科技創新為緩和現階段發展矛盾提供了一個可行且有效的思路，有助于我國平穩度過高污染排放的階段，實現經濟社會和自然環境和諧發展的目標。

在解釋變量中，人均受教育年限均的回歸系數均為顯著負相關，并且隨著變量的引入，人均受教育年限回歸系數的顯著性逐漸減弱。人均受教育年限較高的地區，代表其人口的知識水平較高，有能力開發新的技術并將其運用在生產和生活之中，一定程度上也能夠反映出區域創新水平。隨著創新績效及交互項的引入，其對于煙粉塵的影響逐漸被替代，進一步驗證了科技創新和技術改善對煙粉塵排放的抑制作用。

（三）內生性檢驗與穩健性檢驗

對于已有的模型及數據結果，通常需要進行內生性與穩健性的檢驗，以此保證模型的有效性及結果的可靠性?？紤]到模型設定中創新績效、經濟水平以及創新績效與經濟水平的交互項之間存在內生性的問題，參考已有文獻的做法［7］，本文采用滯后一期的變量，使用Hausman檢驗與MacKinnon檢驗進行分析。內生性的Hausman檢驗將IV模型與OLS模型進行比對，本文得到檢驗值為4.66，對應P值為0.9466，無法拒絕使用OLS模型的原假設，說明工具變量都為外生的，模型不存在內生性。為了保證檢驗的有效性，本文再進行了MacKinnon檢驗，結果檢驗值為0.70，對應P值為0.5502，無法拒絕“模型不存在內生性”的原假設。綜上，本文所用模型不存在內生性問題，數據分析的結果與分析真實有效。

為了驗證分析結果的有效性，保證區域創新對煙粉塵排放的影響的客觀性，本文采用不同的科技創新衡量方式對模型進行驗證。在穩健性檢驗中，本文從效率角度對創新績效進行衡量。參考已有文獻［21-22］，本文通過隨機前沿分析（SFA），將進行創新效果作為產出指標，科研人員全時當量、科研活動內部支出作為投入指標，政府基金占比、實際人均GDP、城鎮人口占比作為環境變量，使用Frontier4.1進行數據處理。將所得變量帶入方程后重新進行回歸分析，其數據結果具有形式一致性，本文的模型實證結果不隨變量測量方式的改變而變化，說明分析與結論具有真實性和有效性。

四、研究結論與政策建議

本文通過對已有文獻的回顧，建立煙粉塵排放的環境庫茨涅茲曲線并將科技創新引入模型中，通過對于2001-2014年我國31個省市自治區面板數據的實證分析，剖析了經濟增長和科技創新對于煙粉塵污染排放的影響，得出了以下三點結論：①我國各省市自治區的人均煙粉塵排放量與經濟發展水平之間存在倒U型關系；②科技創新對煙粉塵排放具有增強和抑制兩方面影響，而抑制作用相對更強；③科技創新能夠改變EKC形態，降低拐點所對應的經濟水平要求。

根據研究發現并結合現實政策，本文提出如下政策建議：

（1）抓住治理時機，平穩越過EKC曲線門檻值。我國經歷了多年的經濟快速發展，取得了豐碩的經濟成果，但經濟發展方式粗獷，“先發展后治理”的發展思路導致了污染排放隨著經濟增長而增多。近年來，我國人均收入逐漸接近曲線的拐點要求，意味著污染排放也達到了高水平，經濟發展和環境保護之間的矛盾也越發激烈。但是，在經濟水平越過門檻值后，污染排放隨著經濟增長而下降，二者的關系得到緩和。隨著信息技術的發展，大規模霧霾現象頻發使得公眾充分意識到環境保護的重要性，因此目前正是進行環境污染治理的合適時機。政府應該在加強企業監管、部門問責的同時，增加對于公眾環保意識和行為的引導，逐步形成全民環保的社會氛圍。

（2）平衡政府工作目標，發揮科技創新的協調作用。經濟和環境是我國目前政府工作的兩個重要方面，全面建成小康社會既需要經濟保持中高速發展，又要求環境質量總體改善。由于目前我國工業產業結構和居民生活方式在短期內發生改變較為困難，政府部門需要同時滿足兩者要求，就必須依托科技創新的力量，發揮科技創新對于社會發展的推動作用?？萍紕撔履軌驇砑夹g的改進和革新，一方面能夠促進提高生產效率進而促進經濟增長，另一方面有能夠減少污染產生和排放，有效地緩和經濟發展與環境保護之間的矛盾關系。

（3）推進大眾創新政策，強化科技創新的社會基礎?？萍紕撔聫漠a生、轉化到發揮實際作用，都需要擁有一定的社會公眾基礎?？茖W研究和技術開發除了需要有專業研發人員和研究經費的投入，兼職研究人員甚至一般公眾對于科技創新也具有重要的推動作用。一方面，在概念萌芽階段科技創新的知識技術要求較低；另一方面，創新成果的轉化往往對現實觀察的要求更高。當科技創新轉化為實際的產品或技術時，其對社會發展的推動仍然體現在生產生活中的接受和應用，而公眾在這一過程中起到了至關重要的作用。政府部門應該培養社會的創新氛圍，鼓勵公眾積極投入科技創新過程之中，將科技創新切實落于社會運作的各方各面，有效地發揮其對于社會發展促進作用和協調作用。

科技創新在我國的發展之中居于核心位置，是協調經濟增長和環境保護的關鍵，本文以煙粉塵排放為例，對這一關系進行了實證檢驗，為科技創新與經濟發展對環境污染的關系提供了量化證據，具有理論和實踐雙重價值，但研究中仍然存在一定的缺陷。首先，研究受到數據限制，對于變量的測度較為籠統，未進行詳細分化；其次，缺少討論環境污染對于經濟發展、科技創新的雙向影響。在未來的研究中對以上兩點不足進行補充，使得相關理論更為完善。

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Economic Growth,S&T Innovation and Air Pollution:Taking Emission of Soot and Dust as Example

Meng Fanrong，Chen Zitao，Wang Huan
（School of Public Policy and Administration，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，China）

Economic development and environmental protection are the two main themes of China's current development,but the uncoordi?nated relationship between them hinders the realization of a moderately prosperous society.S&T innovation is at the core of China's overall development,as well as the key for the government to coordinate the dual objectives.In this paper,the environmental Kuznets Curve equa?tion is established and extended according to the existing literatures.Based on panel data of 31 provinces and cities from 2001 to 2014, soot and dust,which are closely related to haze phenomena,are selected as the research object to analyze the relationship among economic growth,S&T innovation and air pollution.The results show as follow.First,there is an inverted U-shaped relationship between emission of soot and dust and economic levels in China at the level of the province.Second,the effect of S&T innovation to emission of soot and dust is both positive and negative,while the inhibition is relatively stronger.Third,S&T innovation will change the shape of EKC,and reduce the economic requirements of the inflection point.

F205

A

1007-5097（2017）08-000-0

［責任編輯：張青］

10.3969/j.issn.1007-5097.2017.08.003

2017-05-12

國家社會科學基金項目項目（15BGL176）；西安市軟科學項目（2016041SF/RK04）

孟凡蓉（1973-），女，安徽壽縣人，副教授，管理學博士，研究方向：政府績效管理，環境政策分析；陳子韜（1994-），男，江蘇蘇州人，碩士研究生，研究方向：政府績效管理，環境政策分析；王煥（1992-），女，河南鄭州人，碩士研究生，研究方向：政府績效管理，環境政策分析。