城市空氣污染、區域聯系與經濟發展

謝驍 董利民

摘要：細顆粒污染物與其他工業污染物在存在時間和漂游距離方面存在較大差異，這種差異容易導致兩類污染物環境庫茲涅茨曲線（EKC）形狀差異。研究表明，細顆粒污染物以其存在時間較長、漂游距離較遠使得相鄰兩地之間的EKC形成相互聯系并偏離經典的倒“U”型形狀，而其他工業污染物EKC卻相對不易偏離經典形狀;相似的，在我國東部和中西部之間，以東部向中西部產業轉移為主要原因，加之兩區域間經濟發展環境和政府在產業更新換代方面的政策行為差異，使得中西部的產業發展更容易存在路徑依賴，導致中西部的EKC轉折點到來時間顯著晚于東部地區。要治理環境污染，環保資金和環保技術的投入固然能減少空氣污染物等排放量，但這僅是消耗經濟發展成果的治標之策，而不能完全依靠它來解決環境問題。解決環境問題的治本之策在于調整產業結構、進行產業升級，根據本地發展特點引進、投資新興產業。由于空氣污染具有區域聯系的事實，治理空氣污染還必須進行區域之間治理污染行為的規范和政府之間的合作，盡量避免各方的短視目光給整體區域環境的治理帶來妨礙。

關鍵詞：環境庫茲涅茨曲線（EKC）;空氣污染物;區域聯系;產業發展

中圖分類號：F299? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1003-854X（2019）01-0022-05

一、引言與相關文獻綜述

根據我國環境保護部發布的《2017年9月和1—9月重點區域和74個城市空氣質量狀況》，按照2012年我國頒布的環境空氣質量標準，2017年9月全國338個地級及以上城市平均優良天數比例為79.4%，74個城市空氣質量相對較好的前10位（從第1名到第10名）城市依次是：?？凇⒗_、舟山、珠海、麗水、惠州、深圳、廈門、貴陽和福州市，占比13.5%;從各項空氣污染指標的平均濃度來看，包括SO2、NO2等4項氣體污染指標達標，但對人體健康具有嚴重威脅的細顆粒物污染PM2.5、PM10等分別達到41微克/立方米、72微克/立方米。這充分反映在城市居民普遍擔憂的霧霾負面影響，也表示細顆粒物污染已經成為當前我國城市亟待改善的主要空氣污染物。

國內外學術界對環境質量影響因素的研究起步較晚，到目前為止，環境庫茲涅茨曲線是一個代表性的研究工具。在20世紀90年代初，為論證“北美自由貿易區”成立后區域自由貿易對環境的影響，美國經濟學家Grossman和Krueger（1991）第一次以環境質量和人均收入的關系為研究對象研究發現環境污染和人均收入之間呈現出“倒U”型的關系，即自經濟發展初期，環境污染開始增加;污染達到峰值后隨人均收入水平增加而下降①。隨后T. Panayotou通過經驗研究也證實了這種“倒U”型關系，進而將環境污染和人均收入的關系曲線命名為環境庫茲涅茨曲線（Environment Kuznets Curve，簡稱EKC）②。實際上，Grossman和Kreuger這一研究隨后引發了這一領域的研究熱潮，但由于各種原因，各學者對環境污染和人均收入之間的關系是否呈倒U型卻有不同的判斷，比如Shafik等判斷驗證了一些空氣污染物排放和人均收入呈倒U型關系③，但是還有一些學者的研究，比如Holtz等卻發現兩者之間并不呈現倒U型關系而是呈現其他形狀：單調上升型、N型等④。

我國學術界在環境污染和經濟發展關系方面的研究也多采用環境庫茲涅茨曲線這個工具。由于各種原因，我國對環境污染和經濟發展關系的研究起步較晚，不過到目前為止，也出現了較多有益研究成果。目前這些研究成果主要具有以下特點：其一，計量模型工具上，從早期主要采用時間序列模型到更多采用兼具時間動態性和個體差異性的面板數據模型⑤;其二，污染物指標上，從主要采用工業“三廢”（廢水、廢氣和固廢）排放量到采用“三廢”排放指標、監測指標和細顆粒物污染PM10和PM2.5等多種指標，并且出現了專門對細顆粒物污染的研究⑥;其三，研究視角上，從主要以單獨某地或者全國層面的研究逐漸擴展到多地區的比較分析，從而更注重區域環境庫茲涅茨曲線形狀以及轉折點等方面差異的研究⑦;其四，隨著空間計量經濟學引入區域間經濟關系的研究，以及現實中空氣污染的外溢性特征，出現了一些利用空間計量工具研究城市空氣污染的有益成果⑧。不過，目前多數的研究目標在于驗證我國庫茲涅茨曲線是否呈現倒U型以及尋求影響環境質量的諸多因素，這些因素從以往的人均收入、產業結構等擴展到政府環保投入、技術手段、國際投資與貿易、居民素質等眾多因素⑨。

在我國經濟發展歷程中，區域差異是一個較為顯著的特點，因而其空氣污染的環境庫茲涅茨曲線的特點及形成機制也有所差異。從區域差異角度來看，傳統的環境庫茲涅茨曲線理論不僅忽略了使受污染地區的環境庫茲涅茨曲線形成機制更為復雜的空間相關性，還忽略了區域間經濟活動的關聯性對不同區域環境庫茲涅茨曲線形成機制的影響。譬如“污染天堂假說”中，相對發達的國家出于產業升級、環境管制等原因將污染型產業跨國轉移至環境管制較為寬松的國家，可能導致發達國家環境庫茲涅茨曲線的拐點更早到來，而延遲接受污染產業轉移的欠發達國家環境庫茲涅茨曲線的拐點。反觀我國，對于區域發展差異較大的現實，各區域之間空氣污染的環境庫茲涅茨曲線形成是否也存在類似問題？這尚待客觀分析。另外，絕大多數學者對某經濟單位環境庫茲涅茨曲線的研究基本都未考慮此因素，默認各個經濟單位是封閉的、同質化的，也默認兩個不同的經濟單位之間環境庫茲涅茨曲線的形成是獨立的，這顯然不太符合經濟活動空間相關性事實。

有鑒于此，本文將客觀考察選取的樣本城市的空氣污染物在排放之前的去除量與收入水平的關系，并把樣本城市之收入水平按一定的標準分成高收入和非高收入兩類區域，比較兩類區域環境庫茲涅茨曲線的特點，以期驗證經濟發展究竟是否能夠改善環境問題及其原因。

二、實證分析

1. 數據來源及準備

面板數據以其明顯的優勢而在實證研究中得到廣泛采用，比如包含更加豐富的信息、克服橫截面數據可能存在的個體異質性等，故而我們擬采用我國省會城市的面板數據。由于拉薩數據嚴重缺失，且與其他省會城市經濟與空氣污染聯系相對疏遠，故而剔除之，即采用剩余30個城市2003—2017年的面板數據。在作為被解釋變量的空氣污染物指標上，本研究選取7個指標，包含：PM10年均含量（微克/立方米）、SO2年均含量（微克/立方米）、NO2年均含量（微克/立方米）等三個監測指標，工業二氧化硫排放量（/噸）、工業煙塵排放量（/噸）等兩個排放量指標，以及工業二氧化硫去除量（/噸）、工業煙塵去除量（/噸）等兩個去除量指標。其中，三個監測指標均來源于歷年《中國統計年鑒》，兩個排放量指標和兩個去除量指標來源于歷年《中國城市統計年鑒》;不過?？谑械墓I二氧化硫去除量數據絕大部分缺乏，因此在以下相應分析中剔除?？谑?其他少量缺失的數據應用線性插值法已補上。在解釋變量上，通過GDP指數平減得到各省會城市以2003年為基期的實際人均GDP及其二次方、三次方項作為解釋變量。

2. 面板數據模型建立與理論分析

根據諸多文獻對EKC的模型設定，假定EKC為以下包含收入解釋變量三次方的模型：

Pollutionit=c+β1gdpit+β2gdpit2+β3gdpit3+βit

其中，Pollutionit表示地區i在第t年的某空氣污染物的污染水平，包含PM10、二氧化氮含量、二氧化硫含量和排放量、工業煙塵排放量、工業二氧化硫去除量、工業煙塵去除量等指標;gdpit及其二、三次方是地區i在第t年的實際人均GDP;βit是誤差項。

模型分析的主要步驟是，首先分別估計PM10等5個監測指標和排放量指標與實際人均GDP二次方及三次方的關系，如果分別帶有收入二次方和三次方的模型的估計系數均顯著，則以R2和調整后的R2的大小確定二次方模型和三次方模型以驗證EKC;其次是擬合工業SO2去除量和工業煙塵去除量與實際人均GDP的關系，在經濟增長能夠增加污染物的去除量的假設下，驗證經濟增長是否是污染物去除量的原因。

面板數據模型在實際應用中主要包含兩種類型：變截距模型、變系數模型;它們又分別包括固定效應模型和隨機效應模型。出于本文并不著重考察每個城市的空氣污染和經濟發展的關系，因此，這里假定每個城市的空氣污染水平和經濟發展水平的曲線關系無差異，即不考慮變系數模型，考慮變截距模型。接下來對固定效應模型進行F檢驗，在原假設是建立混合的面板模型下拒絕了原假設，表示應該建立固定效應模型;對隨機效應模型進行Hausman檢驗，在原假設是建立隨機效應模型下也拒絕了原假設，也表示應該建立固定效應模型。因此，以下分析是面板固定效應模型的結果（如表1、表2所示）。

觀察表1所示的五類污染物指標的模型分析結果，總體上固定效應模型擬合效果較好，各個模型除了工業煙塵排放量與實際人均GDP擬合的系數不顯著以外，其他的系數都是高度顯著的。其中，二氧化氮監測指標和二氧化硫監測指標與實際人均GDP的關系是符合經典的倒“U”型的環境庫茲涅茨曲線假設，表明隨著經濟增長，二氧化氮和二氧化硫的年均含量是呈現先增加、達到峰值后再下降的趨勢;而PM10、二氧化硫排放量和工業煙塵排放量與實際人均GDP的關系是呈現倒“N”型的三次曲線趨勢的，不過，工業煙塵排放量與實際人均GDP的曲線擬合度很低，且系數并不顯著，表明兩者擬合的曲線可能是呈現其他未知形狀或者并無確定的曲線關系。

實際上，各類空氣污染物相互之間具有不同的特性。具體而言，空氣污染物受天氣等自然因素的影響程度是有差異的，這些差異主要體現在污染物在空氣中的存在時間長短、漂游距離的遠近等等。根據C. Tom的研究，細顆粒污染物（PM10、PM2.5等）能夠在空氣中漂浮數百英里，具有較強的穿透性，因此能夠在空氣中停留較長時間;而二氧化氮、二氧化硫等污染物則不同，它們易于受大氣等自然因素凈化，只能在空氣中停留數天甚至更短的時間，難以進行遠距離漂游與相鄰區域污染物混合⑩。那么容易推知，以監測指標衡量的細顆粒物的污染狀況存在兩地之間相互影響和混合的情況，已有的相關研究也表明，本地細顆粒物污染具有來自周邊省市地區的一部分貢獻{11}，特別是對于那些處于污染源中心地帶的附近地區，其細顆粒污染物具有明顯的外溢性，而二氧化氮、二氧化硫等污染物區域之間相互影響則相對不易。進一步而言，相鄰兩地的細顆粒污染物的EKC更可能具有空間相關性（本文由于某些因素并未進行空間自相關檢驗），兩地的EKC形成機制由于污染物的外溢性也更加趨向復雜，這種摻雜外溢性的EKC更可能偏離經典的倒“U”型而呈現其他形狀。表1中，NO2與SO2監測指標的EKC呈現倒“U”型，而PM10的EKC呈現其他形狀的這一事實，可以作為上述說法的例證。

然而，兩地之間空氣污染物的EKC曲線形成機制中的相互作用并不僅限于此。如果把區域范圍放寬至我國的東部和中西部區域之間，則會有相似的結論，而我國兩大區域的EKC形成機制相互作用的最重要影響因素就是產業轉移帶來的污染物轉移對東部和中西部各自的EKC形成的影響。根據我國學者林伯強等的研究結果，“世界—中國”的經濟活動轉移過程中的環境污染機制正在減弱，而我國“東部—西部”的污染轉移正在增強{12}。我國在加強對東部的霧霾等環境污染治理過程中，東部各類型污染型產業逐步向中西部集中，中西部豐富的自然資源加之當地政府也因各種原因而樂于接受來自東部的轉移產業，使得中西部的污染水平升高，而同時，東部的污染物水平趨于降低。在經典的倒“U”型環境庫茲涅茨曲線假設下，這一事實對東部和中西部EKC形成機制的影響是：由于污染產業被轉移至中西部，東部的EKC在時間上可能更早達到峰值并下降，但是這是以中西部的EKC更晚達到峰值為代價的，即中西部由于接受了污染產業的轉移使得其EKC的轉折點時間上比東部更晚，中西部的EKC的形狀和形成機制也可能會因此而變得更為復雜。

另外，在我國東部和中西部區域之間EKC轉折點形成時間早晚差異的影響因素上，除了區域間污染產業轉移之外，政府行為差異也是一個重要因素，而政府行為差異則是基于兩個區域的經濟環境差異所致。由于我國東部盡享地利和政策優勢，在產業發展上歷經早期加工工業、重工業和當代新興產業等產業發展形態，產業更新換代較為順暢，產業路徑依賴特點相對不明顯，出于國家政策支持，大多數東部地區地方政府有意愿也有能力積極引進、發展現代新型清潔產業，然而這對于大多數中西部地區來說卻是難以企及的。其原因在于，首先，中西部相比于東部來說，投資環境和市場廣闊程度大多處于相對劣勢，投資者在中西部投資建設現代新興清潔產業的意愿較低，這使得中西部發展過程中難以順利進行產業的更新換代，這是中西部產業發展中路徑依賴的一個原因;其次，基于產業的路徑依賴，政府行為方面也存在“路徑依賴”，即中西部地方政府傾向于庇護本地資源消耗性、環境污染性產業以取得經濟增長的結果，而不愿努力進行產業更新換代，或者說，產業更新換代是代價高昂和難以進行的。以上所述原因間接導致了中西部EKC轉折點到來時間顯著晚于東部地區。

再觀察表2。表2分析的是工業SO2和工業煙塵在排放之前的去除量與實際人均GDP的關系估計結果。可以看到，兩個模型的擬合程度較好，系數也比較顯著，工業SO2去除量與實際人均GDP的關系是一種單調遞增關系，表明隨著經濟發展，工業SO2去除量也是遞增的;而工業煙塵去除量與實際人均GDP的曲線是一種倒“U”型的關系，表明隨著經濟發展，工業煙塵去除量是先增加后下降的。對于SO2去除量與實際人均GDP，其單調遞增的曲線形狀表明經濟發展能夠以某些途徑使得工業SO2的去除量增加，使得排放到空氣中的SO2數量大大減少，從而改善空氣質量。然而，根據李詠濤等研究得出的“經濟發展并不能自動解決環境問題”的結論，卻與本文的研究結論相悖，其主要論據是，環境問題的改善并不是在經濟發展過程中實現的，而是依靠環保資金投入和環保技術等“外生因素”實現的{13}。事實上可大膽論斷，環保資金和環保技術的投入也是在經濟得到發展后才能實現的。首先，沒有經濟發展帶來的資金積累，就不可能有充足的環保資金和環保技術投入。從這一意義上來看，環保資金和環保技術投入實際上是內生于經濟得到發展的過程中，經濟發展是環境改善的根本原因。其次，經濟發展解決了人們生存的最基本問題，此時一些改善性需求如環境質量需求才能凸顯出來，喚起環境保護的意識，環保意識催生環保投入從而改善環境質量。

然而，工業煙塵去除量與實際人均GDP的曲線卻不是像工業SO2那樣單調遞增的。這種先上升后下降的曲線形狀表面上看是隨著經濟發展，工業煙塵去除量先上升、達到峰值后再下降。不過，工業煙塵去除量的下降顯然不是工業煙塵的去除能力的下降導致的，同時這也并不違背上述“經濟發展是環境改善的根本原因”的結論，其詳細原因可以用表3來解釋。

表3是工業煙塵產生量與實際人均GDP的估計結果，其中工業煙塵產生量是工業煙塵去除量與工業煙塵排放量之和?？梢钥闯?，工業煙塵產生量與實際人均GDP的關系是先上升后下降的關系，這種關系意味著，隨著經濟發展，工業煙塵產生量本身是先上升，然后下降的。因此，我們可以認為，表2中工業煙塵去除量隨著實際人均GDP的增加而先上升后下降的關系實際上是由于工業煙塵隨著經濟發展過程形成的，具體而言，在經濟發展的前期，工業煙塵產生量可能由于大量資源的低效率投入、污染型產業的發展等原因大量增加，而在經濟發展的后期，由于資源投入的高效化、環保資金和技術的投入、污染產業的淘汰等原因，使得工業煙塵產生量趨于下降。所以，工業煙塵去除量在經濟發展后期的下降實際上是產生量的下降導致的，而產生量下降的諸因素無一不是經濟得到發展后實現的。

三、研究結論與政策重點

環境質量與經濟發展的關系問題是我國近年來較為受關注的問題，其中，空氣質量與人們生產生活息息相關而備受重視。以上實證研究驗證了幾類城市空氣污染物的環境庫茲涅茨曲線的形狀，分析了相鄰兩地之間并拓展至東部與中西部區域之間各空氣污染物EKC形狀。研究表明，細顆粒污染物以其存在空氣中的時間更長、漂游距離更遠的特點而使得相鄰兩地間細顆粒污染物EKC的形成并不是獨立的，而是相互影響的，而相鄰兩地之間其他空氣污染物EKC的形成則相對獨立并形成經典的倒“U”型。相似的，在我國東部和中西部之間，東部向中西部進行污染型產業轉移，使得東部的環境庫茲涅茨曲線轉折點較之中西部提前到來，加之兩個區域地方政府的產業發展政策等行為干預差異，使得兩個區域之間的EKC形成機制相互聯系。此外，本文研究了相關污染物的去除量與實際人均GDP的關系，證明了經濟發展的確能夠改善環境質量，其主要渠道就是通過環保資金和環保技術的投入，再次印證了發展和綠色發展才是硬道理的論斷是正確的。

基于以上研究結論，給出以下我國城市空氣污染治理的重點政策建議。其一，節能減排作為治理污染的基本方法應當堅定不移地執行。目前，我國各種自然資源消耗嚴重并產生了大量的過剩產能和庫存，資源消耗型和污染型經濟發展模式已經難以為繼，節約能源使用和提高能源使用效率已經成為當務之急。其二，要治理污染，環保資金和環保技術的投入固然能減少空氣污染物等排放量，但這僅是消耗經濟發展成果的治標之策，而不能完全依靠它來解決環境問題。解決環境問題的治本之策在于調整產業結構，根據本地發展特點引進、投資新興產業。最后，治理空氣污染必須進行區域之間治理污染行為的規范和政府之間的合作，盡量避免各方的短視目光給整體區域環境的治理帶來妨礙。

注釋：

① G. M. Grossman， A. B. Kreuger， Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement， NBER Working Paper， 1991， p.3914.

② T. Panayotou， Empirical Tests and Policy Analysis of Development， Technology and Employment Program Working Paper， 1993， WP238.

③ N. Shafik， Economic Development and Environmental Quality： An Econometric Analysis， Oxford Economics Papers， 1994， 46， pp.757-773.

④ D. Holtz-Eakin and T. M. Selden， Stoking the Fires？ CO2 Emissions and Economic Growth， Journal of Public Economics， 1995， 57， pp.85-101.

⑤ 許廣月、宋德平：《中國碳排放環境庫茲涅茨曲線的實證研究》，《中國工業經濟》2010年第5期。

⑥ 朱紅霞、趙淑莉：《中國典型城市主要大氣污染物的濃度水平及分布的比較研究》，《生態環境學報》2014年第5期。

⑦ 宋馬林、王舒鴻：《環境庫茲涅茨曲線的中國“拐點”：基于分省數據的實證分析》，《管理世界》2011年第10期。

⑧ 郝宇、廖華、魏一鳴：《中國能源消費和電力消費的環境庫茲涅茨曲線：基于面板數據空間計量模型的分析》，《中國軟科學》2014年第1期。

⑨ 楊丹輝：《地方經濟增長與環境質量——以山東省域為例的庫茲涅茨曲線分析》，《經濟管理》2011年第3期。

⑩ C. Tom， G. Z. Joshua， G. Tal and N. Matthew，Particulate Pollution and the Productivity of Pear Packers，NBER Working Paper， 2014， （2）， p.19944.

{11} 復旦大學課題組：《上海PM2.5減排的經濟政策》，《科學發展》2014年第4期。

{12} 林伯強、鄒楚沅：《發展階段變遷與中國環境政策選擇》，《中國社會科學》2014年第5期。

{13} 李詠濤、李峰：《經濟增長與環境保護的庫茲涅茨曲線分析》，《經濟理論與經濟管理》2009年第2期。