產業集聚影響環境污染：加劇抑或抑制？
——基于我國城市面板數據的實證檢驗

紀玉俊，邵泓增

（中國海洋大學 經濟學院，山東 青島 266100）

一、引言

產業集聚是區域經濟發展中的重要現象，其正的外部效應稱為“集聚效應”，如外部規模經濟效應、技術溢出效應以及競爭創新效應。集聚效應有利于經濟的發展，同時也有利于資源利用率的提高以及環境質量的改善。然而，產業集聚也會有負的外部效應，稱為“擁擠效應”，因為當大量企業或勞動力在某一區域集中時，可能造成資源過度消耗、各類污染物排放量增加等問題，這便使得環境治理難度增大，環境承載能力下降，進而加劇環境污染。經濟發展與環境污染之間的關系一直是經濟學研究中的重要課題，“綠色”發展是我國“十三五”規劃中提出的五大發展理念之一。因此，研究產業集聚與環境污染的關系有著重要的意義。關于上述兩者之間的關系，其研究成果可以總結如下。

1.產業集聚會加劇環境污染。Virkanen（1998）發現，產業集聚加劇了芬蘭南部的水污染和空氣污染[1]。Frank（2001）證明了產業集聚是環境污染物排放的重要原因，產業集聚和環境污染之間存在正向關系[2]。張可 等（2013）構建了一個集聚的污染外部性作用機制理論框架，并通過結構方程模型（SEM）進行驗證，發現集聚所引起的產出效率和成本的提高反而加重了環境污染[3]。尚海洋 等（2016）為了實證分析產業集聚對環境污染的影響，以IPAT模型為基礎，并選取我國省級面板數據為分析樣本，結果發現就全國而言，產業集聚水平的提高會造成和加劇環境污染[4]。

2.產業集聚會抑制環境污染。具體來說，產業集聚就是通過一些作用機制或中間變量，如科技創新等，來間接地抑制環境污染。李筱樂（2014）和楊仁發（2015）在借鑒Copeland-Taylor模型的基礎上，分別利用市級和省級的面板數據，采用門檻面板回歸的方法來實證分析產業集聚與環境污染之間的關系，發現兩者呈現“倒U”型的非線性關系，即隨著產業集聚水平的提高，產業集聚最終會抑制環境污染；且外商直接投資（FDI）和市場化水平在產業集聚跨越門檻值時發揮著重要作用，因此要根據不同情況制定差異化政策來解決環境污染問題[5-6]。類似的，原毅軍 等（2015）利用中國1999—2012年的省級面板數據，實證分析了產業集聚與技術創新的交叉項對環境污染的影響，實證結果表明產業集聚與環境污染也呈現“倒U”型關系，且技術創新在“拐點”位置上發揮關鍵的作用[7]。李勇剛 等（2013）則運用聯立方程模型，從不同區域層次來實證分析產業集聚與環境污染的關系，在進行穩健性檢驗時，發現產業集聚對環境污染存在“U”型影響，且我國正處于左側部分，即產業集聚抑制了環境污染[8]。蘇芳（2015）利用2012年的相關數據，證明了在產業集聚水平較低的中西部地區，環境污染有上升趨勢；而產業集聚水平較高的東部地區已經幾乎實現經濟、環境雙贏的發展局面；同時指出固定資產投資規模的擴大將有利于降低產業集聚對環境造成的影響[9]。

3.由于受到環保標準和收入水平等其他多種因素的影響，產業集聚和環境污染之間并沒有明確的關系。閆逢柱 等（2011）運用2003—2008年中國制造業行業分類數據和面板誤差修正模型，發現產業集聚與環境污染兩者在長期內沒有必然的因果關系[10]。

基于上述分析，產業集聚既有正的環境外部性，也有負的環境外部性，但產業集聚水平達到何種程度時，正的外部效應才會大于負的外部效應，即集聚效應大于擁擠效應，研究學者們并沒有一致的看法或結論。這是因為產業集聚與環境污染之間的作用機制比較復雜，而且受到如技術水平、環境規制等多種因素的影響；加上經濟運行環境日益繁雜，不穩定性因素增多，各地區經濟狀況差異明顯，想要得到產業集聚對環境污染影響的確定性影響是比較困難的。以往研究的空間尺度多是以省份為單元，考慮到中國區域特征的巨大差異，即使是同一省份內，不同城市間的異質性特征也非常明顯，由此會影響到由集聚效應和擁擠效應所決定的“拐點”位置，因此本文采用了地級市為空間單元。具體而言，利用2003—2013年中國281個地級市的面板數據，來檢驗產業集聚與環境污染之間的關系；同時，本文也將其他一些重要影響因素納入到研究產業集聚與環境污染的計量模型里，以便作出相對科學的評價，從而為優化產業集聚發展模式提供對策建議。

二、計量模型設定

（一）變量選取

1.被解釋變量：環境污染程度（pol）。環境污染程度主要由污染物的排放量來衡量。近幾年來，由于大氣污染造成的霧霾問題在我國非常嚴重，得到相關部門的高度關注。而二氧化硫（SO2）是重要的環境污染物之一，在大氣污染排放量中所占的比例非常高；同時，二氧化硫的統計數據也較容易獲得，且對二氧化硫的檢測技術也相對成熟，這就保證了數據的準確性。因此，本文使用各地級市每年的二氧化硫排放量來衡量環境污染程度。

2.核心解釋變量：產業集聚水平（ia）。在目前的文獻中，空間基尼系數、赫芬達爾指數、Ellison-Glaser指數等指標，都是衡量產業集聚水平的可能選擇。鑒于數據的可獲得性，本文借鑒韓峰 等（2013）的方法[11]，采用了區位商這一指標來衡量產業集聚水平，而這一指標在相關文獻中也經常被采用。由于環境污染物大部分來自于第二產業，所以本文采用了第二產業的區位商，i城市第二產業的區位商（iai，p）計算公式為：

其中，Ei，p代表i地級城市第二產業的產值，Ei表示i城市全部產業的產值；Ep代表所有281個地級市第二產業的產值，E代表所有281個地級市的全部產業的產值。

3.控制變量：對外開放水平（op）。隨著經濟全球化進程的不斷發展，我國經濟與其他國家的聯系日益密切。根據Walter et al.（1979）提出的“污染天堂”假說和Dua et al.（1997）提出的“競次理論”，外資企業的進入會加劇某地區的環境污染[12-13]。但是，外資企業在投資過程中也會帶來先進的技術資源和管理經驗，從而促進環境質量的改善。一般來說，一地區的對外開放水平越高，外資對該地區的環境影響也越大。本文采用規模以上港、澳、臺商投資企業的工業產值加上外商投資企業的工業產值來衡量某地級市的對外開放水平。

產業規模（fi）。產業規模，一般指產業的產出規模或業務收入。產業規模的擴大，一方面，會增加對能源的需求，當資源消耗速度過快，超過資源再生速度時，會造成嚴重的資源短缺、生態環境惡化等問題；另一方面，也會帶來規模經濟優勢，可以促進能源利用效率的提高，進而改善環境質量。固定資產投資是企業賴以生產經營的主要資產，包括與生產經營有關的設備、工具等，也往往反映了投入資金的力度，而這些與產業規模的大小是緊密聯系的，因此本文采用地級市的固定資產投資來衡量地級市的產業規模水平。

技術創新支持力度（ti）。科技是第一生產力，技術創新在社會發展和環境治理中的地位和作用越來越突出。技術水平的提高，往往會改善資源的利用效率，節約成本；同時，環保技術的提高會抑制污染物的排放，改善環境質量。而充足的資金是技術創新與發展的必要條件，本文采用某地級市財政的科學技術支出水平，來衡量該地區的技術創新支持力度。

教育支持力度（ei）。一般來說，一地區的教育水平越高，該地區的高素質勞動力數量也越多，從而為科學技術創新提供了人才儲備資源；同時，教育水平越高的地區，人們的環保意識也越強烈，更注重提高環境質量，且更愿意消費環保產品，從而倒逼企業進行環保技術的創新，進而有利于環境條件的改善。本文采用地級市的教育支出水平，來衡量該地區的教育支持力度。

地區經濟發展水平（el）。一個地區經濟發展水平越高，往往意味著有更多的人口，消耗更多的資源，從而加劇環境污染。但經濟水平越高的地區，會吸引更多的人才在該地方集聚，有明顯的知識溢出效應；同時經濟發達的地區擁有更多的公共設施資源或資金，這就為改善環境質量提供了便利條件。本文采用地級市的人均GDP作為衡量該地級市經濟發展水平的指標。

（二）計量模型設定

為了研究不同產業集聚水平對環境污染的影響是否存在差異，根據前文相關的理論分析，本文在線性模型的基礎上，又引入了產業集聚的平方項以及立方項；同時，為了避免異方差問題，本文對相關數據進行了對數化處理。具體的面板數據回歸模型設定如下：

其中，i代表地級市，t代表年份。

（三）數據來源

本文的數據主要來自于2003—2013年《中國城市統計年鑒》，由于個別地級市相關數據缺失嚴重，本文最終以281個地級市的面板數據為基礎來進行實證分析。需要說明的是，這281個地級市的相關數據有個別年份或地方仍存在數據缺失現象，本文利用插值法對缺失的數據進行了完善和補充。

三、實證結果分析

（一）面板數據模型的選擇與實證結果

在對面板數據模型進行估計時，必須選擇合適的模型設定形式，否則模型估計的回歸結果將與現實經濟相差甚遠。從表1的F檢驗和Hausman檢驗的結果可知，上述（1）、（2）、（3）三個模型都選擇個體固定效應模型。

本文利用STATA14.0對相關數據進行統計并對模型進行回歸，得到的具體結果見表1。

表1 全國地級市面板數據回歸結果

（二）核心變量的實證結果分析

1.模型（1）檢驗了產業集聚和環境污染的線性關系。從表1中模型（1）的回歸結果來看，就全國范圍和沿海地區來說，產業集聚加劇了環境污染，且沿海地區產業集聚對環境污染的影響系數比內陸地區和全國的大得多；而內陸地區產業集聚對環境污染的影響是負向的。可見，產業集聚早期階段，其帶來的擁擠效應往往大于集聚效應，但也不是絕對的。比如我國內陸地區的產業集聚現象發生在沿海地區之后，且集聚水平不高，許多污染環境的影響因素都在可以控制的范圍內；且有了沿海地區的經驗教訓，內陸地區的產業集聚發展模式，往往會更加注重保護環境，更加符合可持續發展的要求。

2.模型（2）引入了產業集聚水平的平方項，來檢驗產業集聚與環境污染之間的非線性關系。表1中模型（2）的回歸結果表明，無論在哪個地區范圍內，隨著產業集聚水平的進一步發展，產業集聚會抑制環境污染，兩者存在“倒U”型的非線性關系，一定程度上證明了“環境庫茲涅茨”曲線的合理性：產業集聚水平往往存在一個“拐點”，只有當產業集聚水平跨過這個拐點時，產業集聚所帶來的“集聚效應”才會大于“擁擠效應”，從而改善環境狀況。在其他因素不變的情況下，我們在模型（2）的基礎上，采用全國范圍內的相關數據，推測出在產業集聚水平到達1.104之前，產業集聚與環境污染存在正向性關系，即產業集聚會促進環境污染；只有當產業集聚水平進一步提高并跨過這個“門檻”時，產業集聚才會發揮出抑制環境污染的效果。2003—2013年，我國281個地級市的第二產業的平均集聚水平為0.979，說明我國大部分地級市的產業集聚水平還沒有達到抑制環境污染的“門檻值”，即處于“倒U”型曲線的左側。本文認為，這主要是因為：我國過去許多地方走的是“先污染、后治理”的粗放經濟發展模式，政府過于追求集聚的經濟增長效應，卻忽視了集聚的環境效應。

與此同時，本文試圖通過利用模型（2）來比較沿海和內陸地區地級市的產業集聚水平給環境帶來的影響，來驗證不同水平的產業集聚對環境產生的影響。一般來說，經濟發展水平越高的地方，政策、地理以及技術等優勢條件也越明顯，產業集聚水平往往也越高，集聚效應大于擁擠效應的現象會出現得越早、越明顯，進而抑制環境污染的現象出現得越早，也越顯著。我國沿海地區，比內陸地區經濟發達，產業集聚水平高，其所帶來的集聚效應大于擁擠效應的現象理應更加明顯，即對環境污染的抑制水平更高或更明顯。表1中沿海和內陸的模型（2）的數據中，產業集聚對環境污染的影響系數明顯大于內陸地區，就很好地證明了這一點。

3.模型（3）引入了產業集聚水平的立方項，進一步探討產業集聚與環境污染之間的關系。產業集聚所帶來的集聚效應大于擁擠效應以后，兩者之間的力量權衡對比會發生變化嗎？首先，由于邊際效用遞減規律的存在，集聚效應可能會逐漸減弱，最后甚至會低于擁擠效應，而資源枯竭等問題不會因為集聚效應的減弱而得到緩解。其次，人口大量集中，會導致各種“城市病”問題，當產業集聚程度過高而超過環境承載能力時，會破壞生態環境。再次，產業集聚所帶來的集聚效應不一定會帶來環保節能技術的進一步改進，而由于產業規模較大，集聚水平高的地區造成的污染越嚴重。這些都使得擁擠效應有大于集聚效應的趨勢。因此，本文認為：隨著產業集聚水平的進一步發展，由于技術瓶頸以及社會需求變化等因素的影響，擁擠效應可能會大于集聚效應，再次加劇環境污染。

表1模型（3）的實證結果表明，無論就全國水平而言，還是分地區來說，隨著產業集聚水平的進一步提高，產業的集聚效應不斷減弱，最后會再次小于其擁擠效應，從而加劇環境污染，于是產業集聚與環境污染最終呈現出“N”型曲線的關系，這與預期的結論相一致。但模型的回歸結果除了東部地區以外，中西部和全國范圍內的回歸結果并不顯著。本文認為，其可能存在的原因在于：產業集聚對環境污染的影響關系是個動態變化發展的過程，兩者受到許多復雜因素的影響，這將導致在未來較長時間內，兩者的關系仍具有很大的不確定性。

（三）控制變量的回歸結果

對外開放水平方面：其回歸系數是正的，即外商投資加劇了環境污染，進一步印證了“污染天堂假說”或“競次理論”在我國的存在性，反映出我國目前一些城市的地方政府可能為了當地的經濟發展而實行比較寬松的環境規制政策，引入了一些污染比較高的外資企業。產業規模方面：其回歸系數是負的，但并沒有通過顯著性檢驗。當產業規模擴大到一定程度時，產業之間或企業之間的互補性、協作性增強，產業鏈較為完善，會通過規模經濟優勢來改善環境質量。但由于存在產業結構不合理、重復建設、資源浪費等現象，難免會使得產業規模擴大所帶來的正的外部效應不明顯。技術創新水平方面：從表1的回歸結果中我們發現，科學技術創新對環境污染的抑制作用是比較明顯的。技術創新是節約成本、提高效率和提升企業競爭力的關鍵手段和途徑，其有利于改善環境質量。教育水平方面：其回歸系數在所有模型中都沒有通過顯著性檢驗，且在沿海地區，其對環境污染的影響是正向的，與預測的完全相反。本文認為這是因為受到社會制度、環境以及“技術瓶頸”等復雜的客觀因素的影響，且沿海地區社會經濟環境狀況更為復雜，使得教育或知識因素對環境的影響不明顯，或存在一定的時滯性。地區經濟發展水平方面：其回歸系數在不同地區有很大的差異，在沿海地區起到抑制環境污染的作用，而在內陸起到加劇環境污染的作用，一定程度上說明我國目前沿海和內陸在環保投入和環保意識方面存在較大的差異。

四、結論與啟示

根據本文的實證結果，得出以下主要結論：

首先，當某地產業集聚處于較低水平時，往往會加劇環境污染。這是由于在集聚初期，各類經濟資源缺乏或沒有達到資源的最優配置狀態，大量的中小企業逐漸增多會導致對資源的集中消耗，造成效率低下、資源錯配等情況，從而加劇環境污染；同時也導致優質的大企業不會在此投資建廠或留駐，而且此時的中小型企業往往缺少科技創新動力，知識溢出效應并不明顯。

其次，隨著某一地區產業集聚水平的不斷提高，產業規模不斷擴大，該地區的規模經濟效應或集聚效應不斷顯現出來，會改善環境狀況。原因主要來自于以下幾個方面：第一，人才是推動環保技術產生與升級、提高技術創新效率的重要資源和前提條件，當產業集聚水平較高時，各類社會公共資源、基礎設施日漸完善，較高的工資水平、福利待遇和優惠政策便會吸引大量優秀人才在該地區集聚，人才流動性和互動性增強，加強了知識溢出效應，為環保科技創新提供了必要的條件。第二，技術的創新帶來工藝的創新，工藝的改善實現生產過程的集約化，能源利用效率提高，污染物排放減少，這些使產業集聚的正環境外部性大于負環境外部性，從而抑制環境污染。當產業集聚水平提高時，規模較大的優質企業往往逐漸增多，這些企業具有資金力量雄厚、承擔市場風險能力強、資源整合效率高等特點，往往更有可能進行科技創新，研發出更高效的節能或環保技術。同時，為了競爭與發展，企業和科研院所之間能夠進行優勢互補、交流與合作，增強了技術溢出效應。第三，產業集聚有利于專業化分工、加強協作關系，這使整個產業生產鏈條更加完善，從而使得資源利用效率得到提高，節約大量成本，進而使企業有更多的資金投入到環保技術的創新和研發當中；企業集聚在一起，也利于廢棄物的綜合利用和集中處理。

最后，隨著產業集聚水平的進一步提高，我們應該警惕集聚效應遞減的趨勢。由于社會環境因素的不斷變化以及集聚效應遞減規律的存在，擁擠效應可能再次超過集聚效應，從而使得產業集聚再次加劇環境污染。

根據相關的研究結論，可以得出以下啟示：

（1）走科學的產業集聚發展模式。在擴大產業規模、提高自身產業集聚水平時，要依據自身的比較優勢。陳建軍 等（2008）指出，產業集聚的發生源于某一區域的比較優勢[14]。因此，政府應在尊重市場規律的基礎上，加強產業布局方面的指導工作，根據各地自身的競爭優勢和實際情況，科學規劃，防止重復建設和資源濫用的現象，促進產業規模合理擴大和產業結構升級，孕育和發展有自身特色的產業集聚模式，發揮其正的環境外部性以提高環境質量水平。

（2）加大對科技創新的支持力度，提高教育投入，增加人才資源儲備。各地政府必須尊重知識和人才，加強高等教育投資力度，引導企業與高校建立產學研基地，注重實用型科研人才的培養，進而促使企業進行環保技術創新，增強產業集聚的知識、技術溢出效應。在加強環境治理投入的同時，要加強環境規制以及對外資引入的監管。積極探索實現產業發展與環境保護良性互動的途徑，改變過去“重規模、輕質量”的引資思路，在發展經濟的同時注重提高環境效益。

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