長江經濟帶經濟增長對霧霾污染的門檻效應分析

任 雪

（上海財經大學 統計與管理學院，上海 200433）

0 引言

近年來，全國各地區的霧霾污染成為了萬眾矚目的公共事件。截至目前，全國已有多個城市空氣污染列入“紅色預警”。《2017中國環境狀況公報》顯示，環保部所監測城市的空氣質量超標率高達70.7%，長三角城市群、長江中游城市群及成渝城市群的霧霾形勢嚴峻。然而長江經濟帶日益嚴峻的霧霾污染已不僅是民生福祉問題，更是關乎沿江城市群經濟社會發展的瓶頸問題。隨著長江經濟帶霧霾污染態勢日益嚴峻，如何突破霧霾污染所形成的發展瓶頸，成為全社會高度關注和普遍憂慮的問題。

20世紀90年代，Grossman與Krueger[1]首次發現經濟增長與環境之間并非總是存在著線性關系，Panayotou[2]在此基礎上，利用國際數據探討研究了經濟與環境的關系，結果發現經濟與環境確實存在著非線性關系，并首次提出了“環境庫茲涅茨曲線”。隨后，國內外學者先后就環境倒“U”型假說進行了驗證，結果表明經濟增長對環境污染的倒U型特征確實顯著[3-6]。

一直以來，學者們通過建立二次函數、交叉項的線性模型來檢驗環境“倒U型”假說，卻忽略了門檻值的檢驗和變量內生關系問題。直到Hansen面板門檻回歸模型的提出，通過門檻變量較好地解決上述問題[7]。齊亞偉通過建立面板門檻模型，檢驗經濟增長、空間聚集與環境污染間的內在機制，結果表明適度的空間聚集是使得經濟發展與環境獲得雙贏的關鍵[8]。但目前，關于霧霾污染對經濟的影響尚存諸多問題亟待解決，一是經濟增長對霧霾污染的非線性關系，大多數學者未考慮變量間的內生性，也未能對“門檻效應”檢驗給出合理的解釋，同時亦忽略了不同要素規制下的經濟增長與霧霾污染的非線性關系；二是長江經濟帶的生態安全關系民生福祉和區域發展，霧霾污染形勢嚴峻卻尚未引起足夠的關注，專門針對這一區域霧霾污染的研究尚屬鮮見。因此，本文引入面板門檻回歸模型，研究長江經濟帶不同要素作用下的經濟增長對霧霾污染的非線性影響，具有現實的意義。

1 模型構建

門檻效應是指當一個經濟參數達到特定的值后，使得另一個經濟參數突然轉向其他發展形勢的現象。本文是指經濟增長對環境污染的過程中，存在若干個拐點（臨界值），當相關的經濟指標跨越該點之后，會引起環境污染不同的變化，稱這個拐點為門檻值。

Hansen（1999）的面板門檻模型利用不同階段的門檻變量對解釋變量的影響，突出解釋變量與被解釋變量間的非線性關系，使得外生變量內生化，具體的模型表達式為：

式中，i、t分別表示地區和時間；αi、β1、β2、β3為待估參數；Y是被解釋變量；X是其他控制變量；Z為帶有門檻變量的解釋變量；q為門檻變量，q變量即可為解釋變量本身，亦可為其他變量；I（·）為示性函數，當括號成立時值為1，反之取0；η1是門檻值；u表示隨機誤差項，且μ～iid（0，σ2）。

式（1）代表具有一個門檻值情況下的面板門檻模型，類似的雙重面板門檻模型形式如下：

其中，η1、η2為兩個門檻變量值。其他表示同上，同理，三個門檻模型、四個門檻模型等以此類推。

為了較為全面地反映各省市經濟發展對長江經濟帶霧霾污染的影響，本文引入影響霧霾污染的重要因素，包括：人均GDP、人口聚集（pepo）、外貿投資（FDI）、貿易開放（Open）、科學技術（tech）、能源（ener）、交通壓力程度（traffic jam）、城鎮交通擁堵程度（urban traffic）、政府影響（spend）、工業發展水平（industry）等，在此基礎上，分別討論不同經濟水平、不同人口聚集、不同開放水平、不同工業發展水平等情況下，經濟增長對霧霾污染的非線性關系。經過整理，同時對原模型進行對數化處理，模型形式如下：

其中，C為門檻變量，分別取ln AGDP、ln Industry、ln peop、ln open、ln spend、ln ener、ln tech、ln FDI、ln urban traffic、ln traffic jam等變量。同理，雙門檻模型形式為：

其中，η1、η2為兩個門檻變量值。其他表示同上，同理，可以此類推多個門檻值得面板門檻模型。

2 變量選取與數據來源

2012年，國家環保部正式出臺文件《環境空氣質量標準》，部分城市的PM2.5數據開始進行統計，由于國內對霧霾污染指標數據不足，本文將借助國外研究數據加以分析。2010年，Donkelaar等運用衛星數據制作了第一張PM2.5全球地理分布圖，巴特爾研究所、哥倫比亞大學國際地球科學信息網絡中心在此基礎上，利用衛星搭載設備技術，利用多角度成像光譜儀（MISR）測得的氣溶膠光學厚度（AOD）并通過技術處理獲取PM2.5濃度值，由于目前僅公布2014以前的數據，因此本文擬選用2000—2014年全球PM2.5數據年平均值，可信度較高，與馬麗梅[9]數據來源一致,數據處理均由Arcgis 10.1軟件完成。

影響霧霾污染因素是多樣的，本文考慮了數據的可得性，選取了以下指標：人均地區生產總值（AGDP）為解釋變量，工業能耗總量（ener）、科技研究與發展經費（R&D）（tech）、外商直接投資（FDI）、凈出口總額（open）、工業增加值（industry）、財政支出總額（spend）、地區人口總數（pepo）、城鎮交通壓力（urban traffic）、城鎮交通擁堵程度（traffic jam）為控制變量。其中：工業能耗總量均通過標準煤折算；為消除物價波動的影響，本文將各年科技研究與發展經費（R&D）、外商直接投資、凈出口總額、工業增加值、財政支出總額、人均GDP折算為2000年可比價，城鎮交通壓力用汽車擁有量與城鎮公路總長度的比值表示、城鎮交通擁堵程度則用城鎮居民生活消耗量與城鎮道路面積的比值表示。

鑒于數據的可獲得性，本文選取長江經濟帶11個省市（包括上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州）2000—2014年的面板數據。上述指標均來源于各地方《統計年鑒》（2001—2015年）、《中國能源統計年鑒》（2000—2015年）以及中經網統計數據庫。所有結果均借助stata13.0完成實現。

3 實證分析

3.1 霧霾污染門檻效應檢驗結果

本文針對經濟增長對霧霾污染的非線性影響作出如下考慮，一是考慮經濟自身影響下，對霧霾的非線性影響，門檻變量為經濟增長本身；二是分別考慮在不同的人口聚集、工業發展水平、開放程度，直接外商投資、政府影響力、城鎮交通壓力、城鎮交通擁堵程度、科技進步、能源消費下，經濟增長對霧霾污染的非線性影響。

鑒于一般性和可操作性，本文先對門檻變量的個數進行假設，一個門檻變量假設：H0不存在門檻值，H1存在一個門檻值；兩個門檻變量假設：H0只有一個門檻值，H1存在兩個門檻值；三個門檻變量假設：H0只存在兩個門檻值，H1存在三個門檻值。根據以上三個假設，分別對經濟增長、人口聚集、工業發展水平、開放程度，直接外商投資、政府影響力、城鎮交通壓力、城鎮交通擁堵程度、科技進步、能源消費等指標作為門檻變量時的門檻值進行檢驗，檢驗結果見表1。

表1 門檻效應檢驗結果

從表1可以看出，不同門檻變量影響經濟增長對霧霾污染的門檻效應檢驗。結果表明所有門檻變量的雙門檻模型和三門檻模型的P值均未通過顯著性檢驗，僅有人均發展水平、工業發展水平、人口聚集以及對外開放四個門檻變量通過一個門檻模型的顯著性檢驗。說明在政府影響、能源消費、科技發展、交通擁堵等因素的影響下，經濟增長對霧霾污染的影響相對穩定；而在人均發展水平、工業發展水平、人口聚集以及對外開放等作用下，經濟增長對霧霾污染均發生了一次突變。在此基礎上，本文對存在1個門檻值的人均發展水平、工業發展水平、人口聚集以及對外開放作固定效應面板單門檻回歸，門檻值估計如下頁表2所示。

表2 門檻估計值

長江經濟帶經濟發展水平在不同因素作用下，對霧霾污染的影響明顯不同。門檻變量為經濟發展水平本身時（ln AGDP），當長江經濟帶經濟發展超過9.92，經濟增長將會對環境污染造成一次突變；在不同工業發展水平下，工業發展超過7.37時，經濟增長對霧霾污染的影響將發生一次突變；同理，在不同人口聚集下，當總人口數超過8.65時，經濟增長對霧霾污染亦將發生一次突變；在不同開放水平下，凈出口大于14.25時，經濟發展對霧霾的影響同樣發生了一次突變。說明了區域經濟發展對霧霾污染的非線性影響在不同因素水平的作用下具有本質性的差異，深入探討不同因素影響下的經濟與環境的相互關系值得關注。

3.2 霧霾污染面板門檻效應分析

根據門檻變量值的檢驗，本文將基于上述通過顯著性檢驗的四個門檻變量，分別建立長江經濟帶不同影響作用下，經濟增長對霧霾污染的影響。具體回歸結果如表3所示。

表3 面板門檻模型參數估計結果

經濟增長加劇了環境污染，加劇程度隨拐點出現而放緩。由表3所示，當一個地區人均GDP小于門檻值9.92時，經濟水平對環境污染的影響系數顯著為0.256，表示人均GDP每增加1%，環境污染將惡化0.256%；當該地區人均GDP跨越該門檻值后，人均GDP對環境污染的影響顯著為0.254，相比跨越前有所減弱。通過以上分析，人均GDP對長江經濟帶環境污染具有顯著的“單門檻效應”，經濟增長對霧霾污染的惡化程度也在逐步放緩。改革開放以來，我國經濟得到了快速發展，但這種發展是“非質量性”發展，資源利用效率低，導致資源消耗的比重遠高于經濟增長，以資源浪費為代價的經濟增長明顯加劇了長江經濟帶霧霾污染濃度。近年來，霧霾污染程度明顯放緩，主要是由于國民的意識不斷加強，經濟可持續政策的倡導與實施，環境治理逐步加強，但這種影響力度明顯不夠，經濟增長對環境治理的負外部性仍不容小覷。

不同工業發展水平下，經濟發展對霧霾污染濃度同樣具有明顯的單門檻效應，隨著工業化進程的不斷推進，經濟增長對環境污染具有正向影響，影響程度在門檻跨越后有所降低。當工業增加值低于7.37時，經濟增長對霧霾污染具有顯著的正影響，系數值為0.343；當工業增加值超過7.37時，經濟增長對霧霾污染仍然具有顯著的正向作用，但此時的影響力下降為0.325。工業經濟的增長是長江經濟帶經濟增長的主力軍，但工業化的發展在一定程度上加重了霧霾污染，隨著工業快速發展，產業結構也逐步從第一產業向第二、三產業轉型升級，在此過程中，粗放式的工業化發展以環境污染為代價，使得經濟增長的同時環境遭到破壞。隨著工業技術革命的推進，使得工業發展逐步進入良性發展階段，污染程度也得到了一定地改善。為此，在工業技術發展不斷推進下，經濟增長對霧霾污染程度有所放緩，但仍處于持續惡化狀態，加快科技進步、智能創新在工業中的應用，是當下解決工業環境問題至關重要的一步。

在不同人口聚集下，經濟增長對霧霾污染程度出現明顯的加劇。人口聚集對環境污染具有明顯的單門檻特征。當總人口數低于8.65時，人均GDP對霧霾污染濃度的影響顯著為正，系數為0.248，當總人口數高于8.65時，人均GDP對霧霾污染的影響系數顯著為0.265，人口規模的增加，加重了經濟增長對霧霾污染的影響。人口聚集一方面提供了大量廉價勞動力促進經濟快速增長，另一方面隨著人口聚集的不斷擴大，聚集結構的不合理性日益凸顯，產業分工協作不足，區域的趨同化嚴重，數量擴張式的經濟增長導致了環境進一步的惡化。從社會層面上看，隨著人口規模的不斷擴大，生活能源消耗增大，對環境污染影響力也不斷增強，當跨越臨界點后，環境自身凈化速度遠低于制污速度，這種影響將更加突出。綜上所述，人口過少、紅利不足，經濟增長缺乏動力；人口過多、人力資本過剩，環境污染問題凸顯。因此，合理調節控制人口結構，促進經濟健康穩定發展，是目前亟待解決的重要問題。

區域貿易開放程度是經濟發展的重要導航。在不同開放程度下，經濟的發展對環境污染同樣呈現出顯著的門檻效應。當凈出口小于14.25時，人均GDP對霧霾污染濃度的影響顯著為正，系數為0.275，當總人口數高于14.25時，人均GDP對霧霾污染的影響系數上升到0.285，經濟增長在不同水平的貿易開放程度上出現了不同的污染效應，當貿易開放跨越門檻之后，環境出現進一步的惡化。出現這種現象的原因在于：一是長江經濟帶的出口途徑是以數量為主，這種類型的出口方式導致大量的能源資源消耗，甚至需進口大量的能源和資源，對生態環境造成了不利影響；二是出口商品以初級加工品如紡織品等勞動密集型產品為主，這種商品的出口表明了長江經濟帶出口商品品質的先天不足，初等產品的加工，需要投入大量的自然資源、能源、廉價勞動力、土地等要素，顯然對經濟可持續發展具有不利影響。經濟增長需要出口貿易的擴展，而這種持續打數量出口戰的方式無疑是讓污染程度進一步加深。因此，提升產品品質，是長江經濟帶貿易開放戰略中的主攻方向，只有在實現數量向質量跨越式飛躍后，以質為基石，改變外貿增長與競爭模式，才能促進對外開放經濟綠色發展。

3.3 長江經濟帶分省市門檻跨越情況分類

長江經濟帶在不同門檻變量的影響下，經濟增長對霧霾污染的作用呈現出顯著的門檻效應。當人均GDP和工業增加值跨越門檻值后，經濟發展對霧霾污染的影響放緩，當人口聚集和對外開放跨越門檻值后，經濟發展對霧霾污染的程度加重。根據上述分析，將長江經濟帶11個省市在各門檻變量影響下的跨越情況整理如表4所示。

表4 長江經濟帶各省市門檻跨越情況

從表4發現，在不同影響因素作用下，長江經濟帶各省市經濟增長對霧霾污染的影響程度不盡相同，跨越門檻值先后也不盡相同。從區域上看，經濟越發達地區，霧霾污染越早跨越門檻值，從不同影響因素上看，具體表現如下：

長江經濟帶各省市均已跨越經濟增長與工業發展水平門檻值。當門檻變量為人均GDP時，除貴州和云南兩省外，其他省市均在2000年前后跨越門檻值9.92，貴州和云南分別在2007年和2006年跨越該門檻值。當門檻變量為工業增加值時，僅貴州在2005年跨越門檻值，其余各省市均在2000年實現跨越。從整體上講，在經濟增長和工業發展水平影響下，長江經濟帶經濟發展對霧霾污染的影響具有趨同性，加快經濟的可持續發展，可重點考慮各省市間經濟的互利互助，協同合作，共同打造綠色經濟帶。

在不同的人口聚集作用下，兩直轄市仍處第一階段，其余省份已跨入第二階段。從表4可知，滬渝兩市人口總數常年低于門檻值，其余省份人口總數均高于門檻值。說明兩市在人口聚集的影響下，經濟增長對環境的影響要遠低于其他省份。

在不同貿易開放程度下，長江下游地區門檻于2000年實現跨越，長江中、上游地區實現門檻跨越較為困難。如表4所示，長江下游地區包括上海、浙江、江蘇三省市對外開放在2000年便達到門檻值，從長江中、上游地區各省市門檻跨越情況來看，云貴兩省至今仍未跨越門檻值，其他省市門檻跨越期也僅是在2010年前后。說明了在不同的貿易開放下，長江下游地區經濟增長對霧霾的污染更為嚴重，一方面長江下游地區受自身地理條件的影響，貿易開放程度明顯高于內地，著力改善長江下游地區貿易開放模式刻不容緩，另一方面打造升級長江中上游地區品質商品貿易出口是提高長江中上游地區經濟穩定可持續發展的有效途徑。

4 結論

本文以長江經濟帶為研究視角，基于2000—2014年省際面板數據，構建了長江經濟帶霧霾污染影響因素指標體系，在不同變量門檻下，建立面板門檻回歸模型，討論經濟增長與霧霾污染的非線性關系，旨在找出經濟增長對霧霾污染的影響拐點，結果表明：（1）人均GDP對霧霾污染具有單門檻特征，經濟拐點出現。且在人均發展水平、工業發展水平、人口聚集以及對外開放等作用下，經濟增長對霧霾污染均發生了一次突變。（2）不同因素作用下，經濟增長的突變表現不盡相同。其中，人均GDP和工業增加值作為門檻變量時，經濟增長在門檻變量跨越門檻值后對環境負效應有所放緩。近年來，由于國民意識的不斷加強，經濟可持續政策的倡導與實施，環境治理逐步加強，使得經濟增長對霧霾污染的影響明顯放緩。（3）在不同人口聚集和對外開放程度下，經濟增長對霧霾污染程度出現明顯的加劇。人口規模的增加、貿易開放的擴大，加重了經濟增長對霧霾污染的影響。