資源衰退型城市產業結構調整與環境污染的聯動效應

李小帆， 盧麗文

(1.武漢工程大學法商學院, 武漢 430205； 2.信陽師范學院旅游學院， 河南 信陽 464000)

資源型城市是依托資源開發興建與發展起來并形成以資源開采與加工為主導產業的城市.資源型城市作為我國能源與和重要原材料的供應地，為我國經濟社會發展作出了重大貢獻，但是以資源消耗為基礎的產業結構體系對環境影響也較大[1].資源衰退型城市一般是指資源的開發已經進入到末期，開采的資源總量達到總可采儲量的70%的城市[2].因此，資源衰退性城市往往面臨著產業結構單一、資源枯竭、環境破壞等問題，產業轉型升級成為資源衰退型城市擺脫瓶頸謀求再發展的重要路徑.資源衰退型城市是我國轉變經濟發展方式的重點難點地區，鑒于此，本文研究資源衰退型城市研究產業結構調整與環境污染的互動效應，探究我國資源衰退型城市產業結構轉型升級與污染減排的耦合協調關系如何，產業結構的轉型升級是否具有減污減排的作用，對于資源衰退型城市可持續發展提出合理的政策建議具有重要的現實借鑒意義.

國內外學者圍繞著產業結構調整與環境之間的關系進行了大量理論與實證探索.一部分學者認為產業結構的優化具有明顯的減排效應，如Hu認為產業結構調整可以抵消經濟增長帶來的二氧化碳的近三分之一排放量[3].黃亮雄等使用動態空間面板模型研究了我國30個省級區域1999年—2007年制造業內部產業結構調整對節能減排的影響，認為我國產業結構調整存在“損人利己”效應[4].邱新國2000年—2012 年我國247 個地級及以上城市實證分析發現產業結構優化升級有利于節能減排[5].一部分學者認為由于發展階段的差異，在工業化階段，產業結構調整會加劇污染.如Stern利用非線性分解模型對64個國家1973年—1990年SO2排放變化的驅動因素進行研究發現產業結構的調整導致了SO2排放的增加[6].Llop分析了西班牙1995年—2000年產業結構調整引起主要污染物的變化，得出產業結構調整對污染物增加表現出正向作用[7].肖挺與李鵬分別對我國1998年—2012年及2004年—2012年省級面板數據進行實證研究得出我國產業結構的調整加劇了我國的環境污染問題[8-9].李子豪等基于中國2000年—2014 年的省際面板數據研究發現產業結構的工業化不利于本地綠色發展[10].一些學者則認為產業結構調整與環境污染存在非線性關系，Dinda從產業結構的視角論證了環境庫茲涅茨曲線，認為產業結構調整與環境污染存在倒U型關系[11].還有學者認為產業結構對環境污染的影響存在污染物類別的差異，如鄧祥征等分析了西部生態脆弱區產業結構調整的污染風險，認為產業結構的優化對不同產業污染物的排放也產生了不同的影響，發現2002年—2007年青海產業結構變化對廢水、廢氣的排放產生了一定的抑制作用[12].

綜上所述，產業結構調整與環境污染關系是學術界爭論的熱點問題，得出了很多有意義的結論，為本文研究資源衰退型城市產業結構調整與環境污染關系提供了有益借鑒，但是目前大多數文獻主要研究產業結構調整對環境的影響，對兩者之間動態互動效應研究并不多，忽視了當環境污染問題的嚴重時，政府可能會使用環境規制手段，引導污染產業的轉型或者轉移，使得環境污染可能也會對產業結構造成一定的影響.對于資源衰退型城市這樣一個特殊區域類型產業結構調整與生態環境關系的研究鮮有涉及.其次，對于資源衰退型城市而言，產業轉型升級是必然選擇，那么產業結構調整與環境之間的耦合協調程度如何？資源衰退型城市產業結構的調整是綠色的嗎？是否貫徹了中央產業結構調整方向？環境污染是否倒逼產業結構優化升級？基于此，本文擬采用耦合度模型測度各個城市產業結構調整和生態環境優化的耦合協調度，探究資源衰退型城市產業發展與環境污染的關系，并進一步采用面板VAR模型，揭示產業結構調整與環境污染排放之間的長期動態變化關系.以期探索資源衰退型城市在轉型的過程中為加快資源衰退型城市可持續發展與生態環境的保護提供理論指導與決策依據.

1 研究方法與數據說明

1.1 研究方法

本文首先采用耦合協調度模型對資源衰退型城市產業結構調整與環境優化之間的耦合協調關系進行測度，對兩者之間的相關性進行分析，再進一步建立產業結構調整與環境污染之間面板VAR模型，進行產業結構調整與環境污染之間關系的動態分析.

1.1.1 耦合協調度模型 耦合度反映的是不同系統之間相互影響、相互作用的緊密程度，協調度則是在耦合度的基礎上，進一步反映兩個系統之間的平衡狀態和協調發展關系[13].本文構建耦合協調度模型，考察我國資源衰退型城市產業結構調整與污染減排的協調程度，模型如下：

(1)

(2)

式(1)中，IR為產業結構調整，E為污染減排，C表示耦合度.公式(2)中T為協調指數，D為耦合協調度，α與β為衡量系統重要程度的系數，本文設定α=β=0.5.借鑒已有文獻的劃分標準[14]，將0≤D<0.2的劃分為嚴重失調，0.2≤D<0.4的劃分為瀕臨失調，0.4≤D<0.6的劃分為初級協調，0.6≤D<0.8劃分為中度協調，0.8≤D<1的為高度協調.

1.1.2 面板VAR模型 VAR模型分析可以進一步測度變量之間的動態互動關系如何，面板VAR模型是面板數據與VAR的結合，使得研究過程中可以獲得更多的樣本觀測數據，從而提高估計的信度和效度[15].面板VAR模型通常不需要假設變量之間的關系，可以在經濟理論不足時分析變量之間的動態關系、估計模型，還可以解決可能遇到的內生解釋變量問題造成的內生性偏誤，從而使得實證分析更具科學性.因此，利用面板VAR模型可以很好的檢驗我國資源衰退型城市產業結構調整與環境污染之間的波動傳導關系.面板VAR模型基本形式為：

Yit=Γ0+Γ1Yit-1+αi+βt+εit，

(3)

式中，i表示資源衰退型城市，t為時間，Yit為變量，Γ0為截距矩陣，Γ1為滯后效應矩陣，αi與βt分別為時間效應與個體固定效應，εit為隨機擾動項.

本文通過以下步驟來檢驗產業結構調整與環境污染之間的動態關系：1) 進行變量單位根檢驗與協整檢驗以判斷數據的平穩性與有無長期均衡關系；2) 滯后階數的選擇；3) 進行脈沖響應和方差分解.

1.2 指標選擇

1.2.1 產業結構調整 學者一般使用產業結構合理化和產業結構高級化兩個維度衡量產業結構的調整.對于產業結構的合理性測度，本文參照干春暉的方法[16]，使用泰爾系數的倒數來衡量.

(4)

式中，ISR為產業結構合理化指數，n表示產業部門數，i表示產業，Y為地區生產總值，L為城市的總就業人數.ISR越小，表明產業越偏離均衡狀態，ISR越大，則表示產業間越均衡.

對于產業結構的高級化的衡量，考慮到本文研究的資源衰退型城市往往是以資源開采、加工為主導產業體系，第二產業比重高，期望加快第三產業的發展推動經濟的持續發展，因此，產業結構的高級化指數(AIS)則借鑒干春暉等的做法[16]，利用第三產業占第二產業比重來衡量，反映產業結構服務化特征越明顯，產業結構越高級.

1.2.2 環境指標 關于環境污染指標的選擇，考慮到不同產業具有不同的污染特征，本文分別選擇工業廢水排放(W)、工業二氧化硫排放(S)及工業煙塵排放(M)三個指標，分別就不同污染物排放與產業結構調整的關系進行實證檢驗，以期進行更為細致的研究分析.在耦合協調度的測度中，需要對三廢排放指標進行了負向處理來代表三廢的減排.

1.3 數據說明

在樣本選擇方面，本文選擇了國務院發布的《全國資源型城市可持續發展規劃(2013-2020年)》劃定的資源衰退型城市中的23個地級及以上城市(烏海市、阜新市、撫順市、遼源市、白山市、伊春市、鶴崗市、雙鴨山市、七臺河市、淮北市、銅陵市、景德鎮市、新余市、萍鄉市、棗莊市、焦作市、濮陽市、黃石市、韶關市、瀘州市、銅川市、白銀市、石嘴山市)，并選取 2003 年到 2016 年為時間樣本，組成了23個截面14年跨度的面板數據，數據來源于《中國城市統計年鑒2004-2017》.

2 實證檢驗

2.1 資源衰竭型城市產業結構調整演化歷程

通過2003年—2016年產業結構合理化和產業結構高級化均值的變化趨勢發現資源衰退型城市產業結構合理化整體呈現下降趨勢，產業結構高級化整體呈現上升趨勢，說明近年來大部分城市向第三產業轉型成果明顯.

由于城市資源稟賦、經濟基礎、政策措施、區位條件等存在不同，資源枯竭型城市產業結構存在一定的差異性.在此依據2003年、2008年、2013年和2016年的產業結構合理化和高級化的中位數把城市分為“高合理化—高高級化”“高合理化—低高級化”“低合理化—高高級化”“低合理化—低高級化”四組，分析每個城市的產業結構調整的方向趨勢.根據表1結果所示，大部分城市都產生了產業結構調整的躍遷，也有少數城市例外.如2003年—2016年鶴崗市、伊春市、阜新市、韶關市、銅陵市、焦作市、淮北市均處于自己所處區間內未發生明顯變化，產業結構調整不明顯.棗莊、白銀等市則實現了產業結構向高級化的躍遷，同樣也有瀘州市、黃石市等產業結果高級化轉型較慢.由于各城市產業結構轉型過程差異性較大，會導致產業結構調整對污染物排放的影響不確定性增加.

2.2 耦合協調度的測算

本文從產業結構調整的兩個維度來分析其與三大污染物減排的耦合協調度，即分別對產業結構合理性及產業結構高級化兩大視角分析其與工業廢水減排、工業二氧化硫減排、工業煙塵減排之間的耦合協調關系.為增強結果的穩定性，本文對指標進行了無量綱化處理.運算得出2003年—2016年我國23個資源衰退型城市產業結構調整與環境污染減排的耦合協調度得分情況如表2所示：可以看出，2016年產業結構的高級化與工業廢水減排的耦合協調度最高，僅為0.391，當前我國資源衰退型城市產業結構的合理化及產業結構的高級化與工業廢水、工業二氧化硫、工業煙塵減排耦合協調度得分均較低，說明目前我國資源衰退型城市產業結構調整與環境污染減排仍處于瀕臨失調狀態.但從時間變化趨勢來看，2003年—2016年產業結構合理化及產業結構高級化與工業廢水、工業二氧化硫減排耦合協調度基本呈現在波動中上升的態勢，產業結構合理化及產業結構高級化與工業二氧化硫的耦合協調度由嚴重失調上升為瀕臨失調，說明產業結構調整與工業廢水、工業二氧化硫減排具有一定的正相關性，但是整體協調水平有待進一步提升.而產業結構合理化與工業煙塵減排耦合協調度呈現先緩慢上升后逐步下降的趨勢，產業結構高級化與工業煙塵減排呈現下降—上升—下降的波動態勢.

2.3 面板VAR模型分析

2.3.1 單位根與協整檢驗 變量之間存在協整關系以及建立VAR模型的前提是數據是平穩的，本文通過LLC(相同根單位根)和Fisher-ADF(不同根單位根)兩種檢驗方法完成單位根的檢驗，結果如表3所示.可以看出，在5%顯著性水平下，所有變量均通過單位根檢驗，說明數據為平穩面板.

表3 各變量單位根檢驗Tab.3 Unitroot test of each variable

本文進一步進行了協整檢驗，檢驗結果如表4，

表4 各變量之間Westerlund協整檢驗結果Tab.4 Results of Westerlund cointegration test among variables

顯示產業結構合理化及產業結構高級化與三廢排放各變量之間均通過了5%的顯著性檢驗，拒絕“不存在協整關系”的原假設，即變量之間存在協整關系，可見代表環境污染問題的各變量與產業結構的合理化及產業機構的高級化之間存在長期均衡關系.

2.3.2 脈沖響應 脈沖響應反映的是一個單位正標準差的擾動項的沖擊對其他變量當期以及未來短期內的擾動軌跡，可以比較直觀的表現出變量之間的動態互動關系[17].采用脈沖響應函數，分析產業結構的合理化及產業結構的高級化與污染排放變量之間的長期動態互動關系.

1) 產業結構優化對污染物排放的沖擊

圖2顯示了產業結構合理化對工業三廢排放的脈沖響應，圖2中產業結構的合理化對工業廢水、工業二氧化硫排放一個單位的標準差沖擊為正值，即我國資源衰退型城市產業結構的合理化會加大工業廢水、工業二氧化硫的排放.產業結構合理化對工業煙塵排放影響不顯著.圖3中，產業結構高級化對工業廢水排放的一個單位標準差沖擊始終為負值，在第4期達到最大，之后呈現縮小的趨勢，即說明產業結構高級化具有促進工業廢水的減排效應，隨著時間的推移，影響逐步變弱.產業結構高級化對工業二氧化硫排放的一個單位標準差沖擊始終為負值，在第4期最大，之后趨于穩定，說明產業結構的高級化產業結構高級化具有促進工業二氧化硫減排的效應.產業結構高級化對工業煙塵排放的一個單位標準差沖擊初始為正值，在第4期達到最大，第5期以后轉變為負值，說明產業結構的高級化在初期增加了工業煙塵的排放，隨著時間的推移，產業結構的高級化轉變為有利于工業煙塵的減排.

圖2 產業結構合理化影響工業三廢排放的脈沖響應函數圖Fig.2 Impulse response function diagram of industrial structure rationalization affecting industrial three wastes emission

圖3 產業結構高級化影響工業三廢排放脈沖響應函數圖Fig.3 Impulse response function diagram of industrial structure upgrading affecting industrial three wastes emission

以上結果說明了產業結構的優化升級對污染物排放的效果具有不確定性.在產業結構調整轉化對污染減排的影響存在時滯，在初期可能會加重環境污染；隨著產業結構中三產比重的增加，長期看對減少二氧化硫和工業廢水排放具有促進作用.

2) 污染物排放對產業結構優化的沖擊

圖4中，工業廢水排放對產業結構合理化的一個單位標準差沖擊在初期為正值，在第2期為負值且趨于穩定，工業廢水的減排在初期不利于產業結構的合理化，隨著時間的推移，對倒逼產業結構合理化有一定效果.工業二氧化硫對產業結構合理化的一個單位標準差沖擊始終為負值，即工業二氧化硫的減排可以一定程度上倒逼產業結構合理化.工業煙塵排放對產業結構合理化的一個單位標準差沖擊在初始為負值，第2期以后為正值，且第2期達到最大，隨后逐漸變小，說明工業煙塵的減排不利于產業結構的合理化，隨著時間的推移，這一影響逐步減弱.圖5中，工業廢水排放對產業結構高級化一個單位標準差沖擊始終為負值，在第3期達到最大，之后逐步降低并趨于平穩，即工業廢水減排倒逼產業結構高級化發展，隨著時間的推移，倒逼效應逐步減弱.工業二氧化硫排放對產業結構高級化一個單位標準差沖擊為負值，但至第二期之后，二氧化硫減排對產業結構高級化發展的倒逼效應并不顯著.工業煙塵排放對產業結構高級化一個單位標準差沖擊始終為負值，即工業煙塵減排倒逼產業結構高級化發展，至第3期達到最大，從第 4 期開始逐步變小，至第9期工業煙塵減排對產業結構高級化倒逼效應已不顯著.

圖4 工業三廢排放影響產業結構合理化的脈沖響應函數圖Fig.4 Impulse response function diagram of industrial three wastes emission affecting the rationalization of industrial structure

圖5 工業三廢排放影響產業結構高級化脈沖響應函數圖Fig.5 Impulse response function diagram of industrial three wastes emission affecting industrial structure upgrading

以上說明，長期看環境規制中污染減排目標對產業結構優化調整有促進作用，但具有一定的時滯，在短期內可能不利于產業結構均衡；但環境規制對三產占比提升的促進效應在當期就能體現，且隨時間遞減.

2.3.3 方差分解分析 方差預測分解是在脈沖響應的基礎上，給出每一隨機信息對VAR模型所產生影響的相對重要性，通過比較相對重要性信息依時間的變動，估計變量作用的時滯及相對效應的大小，是分析整個模型系統變化的工具[18].本文采用方差分解法分析產業結構調整(產業結構合理化與高級化)與環境污染對其波動的相對貢獻率.基于篇幅有限，表5給出了30 期的預測方差分解結果，從產業結構合理化與工業廢水排放的方差分解結果可以看出，產業結構合理化對自身沖擊比較大，在第30期，對自身方差的貢獻率96.4%，對工業廢水排放方差的貢獻率為3.6%，說明產業結構的合理化對工業廢水排放的變動解釋能力較弱.同時，產業結構合理化變動的0.2% 可由工業廢水排放解釋，說明工業廢水排放對倒逼產業結構合理化的影響比較小.從產業結構合理化與工業二氧化硫排放的方差分解結果可以看出，產業結構合理化對工業二氧化硫排放的方差貢獻為12.5%，二氧化硫排放對產業結構合理化的方差貢獻率為0.5%，這表明，產業結構合理化會明顯推動二氧化硫排放的增加，且工業二氧化硫的減排對倒逼產業結構合理化效果比較小.從產業結構合理化與工業煙塵排放的方差分解結果可以看出，產業結構合理化對工業煙塵排放的方差貢獻率為0%，而工業煙塵排放對產業結構合理化的方差貢獻為0.6%，說明產業結構合理化與工業煙塵排放之間無顯著關系.從產業結構高級化與工業廢水排放的方差分解結果可以看出，產業結構高級化對工業廢水排放的方差貢獻達到36.5%，工業廢水排放對產業結構高級化的方差貢獻達到32%，可見，工業廢水排放的變動受產業結構調整的影響較大，產業結構的高級化對工業廢水減排效果明顯，工業廢水減排倒逼產業結構高級化效果同樣也較明顯.從產業結構高級化與工業二氧化硫排放的方差分解結果可以看出，產業結構高級化對工業二氧化硫排放的方差貢獻為97.1%，但是二氧化硫排放對產業結構高級化的方差貢獻僅為0.5%，可見產業結構的高級化對推動二氧化硫減排效果顯著，但二氧化硫減排對倒逼產業結構高級化影響不明顯.從產業結構高級化與工業煙塵排放的方差分解結果可以看出，產業結構高級化對工業煙塵排放的方差貢獻率為4.9%，工業煙塵對產業結構高級化的方差貢獻率為0.3%，可見產業結構高級化與工業煙塵排放關系并不顯著.整體而言，產業結構的調整與工業廢水、工業二氧化互動效應更顯著，工業煙塵與產業結構調整無顯著關系，一個可能的原因是《全國資源型城市可持續發展規劃(2013-2020年)》中明確設定了對主要污染物排放總量減少的約束指標，主要污染物包括化學需氧量、二氧化硫、氨氮及氮氧化物，主要涉及廢水排放及二氧化硫排放，而對煙塵排放指標沒有作明確要求，在政策的導向下，當地政府再推動產業結構轉型升級過程中，傾向于產業的工業廢水、工業二氧化硫減排效應.

表5 產業結構調整與環境污染的預測方差分解結果Tab.5 Variance decomposition results of industrial structure adjustment and environmental pollution prediction

3 結論與政策建議

雖然產業結構對環境的影響引起了廣泛的關注，但是對產業結構調整與環境污染互動效應的相關研究還不足，對于資源衰退型城市這一特定區域類型的實證檢驗還屬空白，本文首先利用耦合協調度模型對產業結構調整與污染減排之間的相關性進行定量分析，再進一步利用面板VAR模型對產業結構調整與環境污染之間的動態互動作用進行分析，實證分析了我國 23個資源衰退型城市2003年—2016 年的產業結構的合理化及產業結構的高級化與工業廢水排放、工業二氧化硫排放及工業煙塵排放之間的影響和相互關系，得出如下結論與政策啟示.

1) 研究發現我國資源衰退型城市產業結構調整與污染減排仍處于瀕臨失調狀態，推動產業綠色轉型是我國資源衰退型城市必須要解決的現實問題.從時間變化趨勢來看，2003年—2016年產業結構合理化及產業結構高級化與工業廢水、工業二氧化硫減排耦合協調度基本呈現在波動中上升的態勢，應進一步推動我國資源衰退型城市的產業轉型升級和生態環境優化協同發展.

2) 從長期來看，我國資源衰退型城市產業結構調整與環境污染之間存在協整關系，表現出長期均衡穩定的關系.產業結構的合理化對工業廢水排放、工業煙塵排放的影響并不明顯，產業結構的合理化具有增加工業二氧化硫排放的效果，三廢排放倒逼產業結構合理化的效果也不明顯.我國資源衰退型城市產業結構高級化對促進工業廢水排放、工業二氧化硫減排具有長期效應，效果明顯，也說明我國資源衰退型城市正在逐步改變以高排放、高污染的產業發展模式，隨著我國資源衰退型城市產業結構調整，工業廢水排放、工業二氧化硫排放得到有效的遏制，產業結構高級化是減排的主要原因.同時，工業廢水的減排有助于倒逼產業結構高級化，資源衰退型城市轉型發展，應進一步推動產業結構的調整，大力發展第三產業與高新技術產業，加快經濟結構優化升級，以產業結構的高級化推動城市的綠色高質量發展.