經濟集聚、科技創新與霧霾污染

易瑩瑩 余肖肖

摘? ?要：以2003—2018年272個地級及以上城市的面板數據為樣本，采用空間計量模型和門檻模型探究經濟集聚對霧霾污染的影響。結果表明，霧霾污染具有顯著的空間溢出特征，經濟集聚與霧霾污染之間存在典型的“倒U”型曲線關系，霧霾水平除了與本地經濟生活有關，很大程度上還會受到鄰近城市霧霾和相關經濟活動的影響；門檻效應顯示，隨著科技創新水平的提高，經濟集聚對霧霾的影響表現出顯著的負向且邊際效率遞增的非線性規律。

關鍵詞：經濟集聚；科技創新；霧霾污染；空間杜賓模型；門檻模型

中圖分類號：F062.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2023）09-0041-05

引言

《2019年中國生態環境狀況公報》顯示，2019年以PM2.5為首要污染物的天數占重度污染及以上污染天數的78.8%。霧霾污染是環境問題的縮影，環境問題不僅關系到人民群眾的健康和幸福，也是決定中國經濟能否邁向高質量發展的重要一環。黨的十九大明確提出：“建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計。”自2013年重度霾爆發以來，黨中央政府采取各種措施“鐵腕治霾”，大范圍的煤改氣、煤改電，實行最嚴格的生態環境保護制度。盡管大氣污染從指標上來看有所改善，但實際霧霾治理效果卻并不理想。2020年春節期間，即使在經濟生產活動幾乎處于全面停頓狀態的情況下，重度霧霾現象仍然頻繁出現。

目前，中國經濟已步入新常態階段，經濟發展正面臨由追求增長速度的粗放式模式向追求結構調整和環境效率的模式轉變。經濟集聚和“綠水青山”無疑已成為中國經濟綠色轉型發展過程中的兩大“主旋律”，二者分別作為中國經濟轉型發展的重要推力和目標，存在著不容忽視的內在聯系。從事實特征來看，我國經濟最集中的京津冀、長三角和珠三角，同時也是霧霾較為頻發的區域。長江經濟帶、雄安新區和“一帶一路”等區域發展戰略的實施，可能通過經濟要素的再配置產生集聚效應，進而通過推動科技創新和提高要素利用效率，對環境產生積極影響，或者因產出規模的擴大，加速能源消耗和污染排放，對環境產生消極影響。因此，我國區域經濟發展過程中所必然經歷的經濟集聚現象，對“綠水青山”這一可持續發展所提出的時代要求而言，是利還是弊，是一個十分值得探究的現實問題。

一、文獻綜述

經濟集聚作為經濟活動空間布局的體現，一方面，對環境污染產生消極作用。經濟活動集聚所引起的產出規模擴大是加重環境污染的主要原因，過度集聚會產生“擁擠效應”，造成環境惡化。另一方面，經濟集聚對環境污染存在抑制作用。集聚通過優化區域內競爭機制，倒逼企業改進生產技術，從而正向作用于環境。此外，集聚有助于實現企業間共享生產中間品投入，促進企業分工和專業化，進而降低污染排放。事實上，經濟集聚和環境污染的關系取決于以上集聚正負外部性的綜合效果，因此，還有一些學者認為二者之間存在著非線性或不確定關系[1]。

關于經濟集聚和科技創新的關系，已有文獻證實經濟集聚可以通過各種溢出效應、競爭效應和規模經濟效應，提高創新能力。Joseph Alois Schumpeter首次提出創新理論并指出，知識的溢出效應可以加強企業之間的合作，進而推動區域內科技創新體系的形成。因此，經濟集聚對科技創新具有顯著影響[2]。集群內企業間穩定的合作關系和各種非正式的、面對面的交流方式，可以獲取更多隱性知識，有利于促進相關技術資源的擴散和傳播。

科技創新和環境污染的研究顯示，科技創新是改善污染的關鍵。Liu發現基于技術創新的R&D 投入強度不僅可以降低PM10 濃度，且可以通過知識溢出效應間接減少鄰近地區的PM10排放[3]。辛曉華等人采用中國285個城市數據，借助空間自相關模型，發現技術創新與環境污染均存在顯著的空間集聚性，并且所有城市的技術創新對環境污染均存在負向影響[4]。但白俊紅和聶亮等基于生產率指數法測算了技術進步指數，發現技術進步與綜合環境污染排放強度之間存在倒“U”型關系[5]。

回顧已有文獻可以發現，關于集聚與環境污染研究較多，一部分是基于省級或城市群層面，圍繞制造業和生產性服務業等單一產業層面的集聚與碳排放、二氧化硫的關系進行展開，但事實上集聚并非只是單一產業的集聚，從綜合性的經濟集聚角度研究更貼合現實；另一部分是圍繞城市化等其他視角與霧霾的關系進行研究。從全國性城市層面，以經濟集聚的視角探討集聚與霧霾關系的研究還較少，同時，將科技創新作為門檻變量納入此研究框架的文獻更為少見。此外，區域間霧霾污染具有強烈的傳遞性，諸如通過氣流、交通和經濟等因素導致污染擴散。所以，本文以我國地級及以上城市為研究對象，用霧霾表征污染指標，從空間溢出視角，通過構建空間計量模型和門檻模型全面探究經濟集聚對霧霾污染的影響就更加具有現實意義。

二、理論假設

不同地區間的霧霾污染存在著強烈的空間關聯性，霧霾污染不是單一受到局部環境的影響，而會借助大氣化學作用和空氣流通程度等自然條件，以及產業轉移、工業集聚、交通暢通度和污染泄漏等機制轉移到附近城市。因此，提出如下假設：

H1：霧霾污染具有空間溢出特征。

在集聚初期，區域內資源協調利用度較差，集聚產生的規模效應可能會超過技術效應，導致霧霾加劇。隨著集聚趨于成熟，經濟集聚憑借較近的空間距離和便捷的商業信息優勢產生的溢出效應，會降低企業運輸成本和交易，改善地區總體經濟效率。此外，經濟集聚可以通過發揮知識溢出和共享經濟優勢，促進產業融合與調整，形成企業間競爭與互補、知識共享與成本分攤，提高資源利用效率，進而達到降污作用。并且，多樣性經濟活動的空間集聚具有高效的匹配機制，也可以促進生產要素間的銜接配合，推動資源優化配置。最后，治污防污產業的規模經濟效應，可以提高治污防污效率和降低治污成本，進而降低霧霾污染。因此，提出如下假設：

H2：經濟集聚對霧霾呈先促進、后抑制的“倒U”型影響。

技術因素是EKC出現拐點的關鍵，從企業層面，科技創新可以通過提升生產效率和降低能耗減少霧霾污染，即能源節約效應；從產業層面，科技創新可以優化產業結構，淘汰低端產業的比重，抑制霧霾污染，即產業升級效應；科技創新對霧霾的影響強度不單取決于科技創新水平，還和科技創新的實施運用情況密切相關。在經濟規模擴張初期，創新主體會更多地關注經濟收益，其技術創新的生態偏好型技術外溢效應強度較低，同時，創新技術在投入使用中，也存在一定的磨合期，對產業結構升級的帶動比較有限，隨著經濟規模發展，科技創新進入成熟期，創新主體會逐漸完善科技創新生態體系，在應用層面也更成熟，通過節能效應、產業結構升級效應和人口集聚效應促進經濟集聚的降霾效果。因此，本文提出假設：

H3：在控制其他影響因素的條件下，經濟集聚對霧霾污染的影響存在科技創新的門檻特征。

三、研究設計

（一）變量選取與數據說明

本文使用2003—2018年城市層面數據，主要指標如下：

1.被解釋變量：采用濃度（單位：微克/立方米）的對數表示霧霾污染。

2.核心解釋變量：借鑒邵帥（2019）[5]的做法，采用單位面積的非農產出表示經濟集聚水平，為經濟集聚的平方。

3.控制變量。人口規模：用人口密度來表示。經濟發展：采用人均GDP表示。產業結構：以第二產業產值和GDP的比值來表征。財政支出：用財政支出和GDP比值表征。外商投資：用實際利用外資額表示，并使用平均匯率將萬美元換算為人民幣元。人力資本：使用教育投入與GDP的比值表征。投資水平：以固定資產投資比上GDP的值來表征。城鎮化：采用城鎮人口和總人口的比值來衡量。科技創新：以授權專利數表征。

本文剔除了行政區調整和數據缺失嚴重的城市，最終選擇的樣本為2003—2018年272個地級及以上城市。霧霾PM2.5的數據來源于哥倫比亞大學國際地球科學信息網絡中心，其他數據均來源于國家統計局、《中國城市統計年鑒》《中國統計年鑒》《中國城建設統計年鑒》、ESP數據庫和中經網，采用插補法補全部分缺失值。相關變量的描述如表1所示。

（二）模型構建

1.空間計量模型。為分析霧霾污染的空間特征，構成如下空間面板模型：

LnPM2.5g=ρWLnPM2.5g+β0+β1ecoit2+β3X+a1Wecoit+a2Wecoit2+a3WX+μit（1）

其中，i、t分別表示城市和年份，β1、β2、β3分別為經濟集聚、經濟集聚平方和控制變量對霧霾污染的影響程度，X表示控制變量，ρ、a1、a2、a3分別表示周邊城市的霧霾污染、經濟集聚、經濟集聚平方及控制變量對本區域霧霾污染的影響水平，λ表示空間誤差系數，W表示空間權重矩陣，采用距離平方的倒數計算。當a1、a2、a3、λ均為0時，式（1）為SAR; 當a1、a2、a3均為0時候，式（1）為SEM；當λ為0時，式（1）則為SDM。除比值外，其他變量均取對數。

2.門檻模型。為進一步研究經濟集聚對霧霾污染的非線性關系，建立以下模型：

LnPM2.5g=β1ecoit.I（lntech≤γ1）+β2ecoit.I（lntech<γ2）+...+βnecoit.I（γn-1γn）+θXit+εit（2）

其中，門檻變量為科技創新，γ1、γ2...、γn為門檻值，I（·）為示性函數，為控制變量。

四、實證結果與分析

（一）空間自相關性檢驗與模型選擇

首先采用全局空間自相關性檢驗，發現我國2003—2018年經濟集聚和霧霾污染的均在1%的水平下顯著為正，說明我國經濟集聚、霧霾污染均具有較強的空間正相關性。且 也均在1%的水平下顯著為正，表明這種空間相關性具有穩健性。因此，初步判定使用空間計量模型具有合理性。

進一步采用LM檢驗，結果LM-Error、Robust Error均通過1%的顯著性，但LM-Lag不顯著，因此，二者相比，SEM模型更合適。還需進行LR檢驗，結果SAR模型和SEM模型系數均在1%水平下顯著，說明SDM不會退化為SAR和SEM模型，更進一步，采用Wald檢驗，得出相似結論，應選擇SDM模型。結合Hausman檢驗結果，最終選擇時空雙固定的空間杜賓模型，為進一步檢驗各變量系數估計的穩健性，將另外兩種模型結果一并列出。

（二）空間模型回歸結果

表2是經濟集聚對霧霾污染的估計結果。SDM模型中的直接效應和間接效應分別對應本地和鄰近城市的解釋變量對本地被解釋變量的影響。可以看出，在第（3）列的SDM模型中，空間自回歸系數ρ為0.110，在1%水平下顯著，說明城市間的霧霾污染具有強烈的空間正相關關系，即周圍地區較高的霧霾污染，會導致本地區霧霾增加，與前面的空間自相關性檢驗結果一致，驗證了假說1。

核心解釋變量方面，經濟集聚及其平方的系數分別為0.206、-0.010，均在1%的水平下顯著，說明經濟集聚和霧霾污染呈“倒U”型關系，即霧霾污染隨著經濟集聚的增加先上升后下降。對比SAR和SEM模型，得到同樣結果，說明經濟集聚和霧霾污染的“倒U”型關系具有穩健性，驗證了假說2。加入空間權重W之后，經濟集聚引致的溢出效應對霧霾污染也存在倒U型關系，但不具有顯著性，說明經濟集聚對鄰近城市霧霾污染的影響極為有限。

控制變量方面，城鎮化、外商投資和財政支出的系數依次為0.049、0.969、0.304，分別對應5%、1%、1%的顯著性，說明城鎮化發展、外商投資和財政支出的增加都會加劇霧霾污染，可能是城鎮化帶來了大量能源消耗和生活污染排放，外商投資產生了污染轉移，財政支出在粗放型產業中占比過大。而人口規模、人力資本、產業結構、投資水平和科技創新的系數都在1%水平下顯著為負，說明人口增加、人力資本提升、第二產業結構調整、投資擴大及科技創新均有利于改善霧霾污染，可能是第二產業中高新技術產業占比較多，人力資本水平的提升促進了生產率的提高，擴大投資使得企業優化了生產規模。將這幾個變量的數值進行對比可以發現，人力資本的系數絕對值最大，說明人力資本的發展對抑制霧霾污染的作用更強，所以提高教育質量和勞動力素質對綠色可持續發展具有深遠的意義。

控制變量的溢出效應方面，只有人口規模、城鎮化、外商投資、投資水平和科技創新在不同程度上具有顯著性，其系數分別為-0.135、0.198、-1.562，-0.075、-0.001，說明人口規模的擴張、外商投資的增加和科技創新均有利于抑制鄰近城市的霧霾，而城鎮化發展卻會導致鄰近城市霧霾污染的加劇。

（三）門檻回歸結果與分析

進一步采用門檻效應分析經濟聚聚與霧霾的非線性關系。從表3可以看出，科技創新的單一門檻和雙重門檻的統計量均通過1%的顯著性檢驗，門檻值分別為6.342 1和9.718 6，而三重門檻沒有通過檢驗。因此采用雙重門檻模型分析。

表4的門檻回歸結果顯示，當科技創新水平低于門檻值6.342 1時，經濟集聚系數在1%的水平下為-0.061，說明在第一門檻區間內，經濟集聚對霧霾具有顯著的負向效應；當科技創新水平高于6.342 1，且低于等于9.716 8時，經濟集聚的系數由-0.061變為-0.068，且通過1%顯著性，表明在此區間內，經濟集聚對霧霾仍具有顯著的負向促進效應，且這種效應得到增強；當科技創新水平高于9.716 8時，回歸系數為-0.076，且在1%水平下顯著，對比前一個區間，該區間經濟集聚的系數絕對值增長得更多，說明經濟集聚的降霾效應進一步增強，且遠超上個區間增強的幅度。因此，經濟集聚與霧霾污染的關系受到科技創新的約束，隨著科技創新水平的發展，經濟集聚對霧霾的影響表現出顯著的負向且邊際效率遞增的非線性規律。由此，驗證了假說3。

五、結論與政策建議

基于2003—2018年全國272個地級及以上城市的面板數據，分別采用空間計量模型和門檻模型驗證經濟集聚對霧霾污染的影響。結論顯示：中國城市間的霧霾具有強烈的空間溢出效應；霧霾污染不僅取決于當地的生產活動，還顯著受到鄰近城市的霧霾污染、人口規模、城鎮化、外商投資、投資水平的影響；經濟集聚和霧霾污染呈“倒U”型曲線關系，但鄰近地區經濟集聚水平對本地霧霾污染的影響并不顯著；門檻效應回歸顯示，隨著科技創新水平的發展，經濟集聚對霧霾的影響表現出顯著的負向且邊際效率遞增的非線性規律。

基于上述結論提出以下建議：首先，打破行政區域壁壘，形成防污治理的協同聯動機制。霧霾污染具有較強的空間傳遞性，需加強各區域與鄰近城市的人才資源共享、信息和科技交流，讓資源在更廣泛的區域內優化配置，進而達到控制霧霾的目標。其次，優化經濟集聚水平，激發其對霧霾的改善作用。積極打造經濟集群，通過合理布局，推動我國經濟集聚深化發展，讓經濟集聚在倒U型的右側發揮作用。最后，充分發揮科技創新對經濟集聚的降霾效應。在經濟集聚水平低的城市，實施吸引人才的優惠政策，促進人才和資源向當地集中；促進清潔型技術發展，提高企業的環境準入門檻，倒逼企業轉型，從根源上抑制霧霾。

參考文獻：

[1]? ?邵帥，張可，豆建民.經濟集聚的節能減排效應：理論與中國經驗[J].管理世界，2019，（1）：36-60.

[2]? ?OOMS WARD，et al.Research Orientation and Agglomeration： Can Every Region Become a Silicon Valley？[J].Technovation，2015（4）：78-92．

[3]? ?LIU X. H.Dynamic Evolution，Spatial Spillover Effect of Technological Innovation and Haze Pollution in China[J].Energy & Environment，2018（6）：968-988.

[4]? ?辛曉華，呂拉昌.中國主要城市技術創新影響環境污染的空間分異與機理[J].地理科學，2021（1）：129-139.

[5]? ?白俊紅，聶亮.技術進步與環境污染的關系：個倒U型假說[J].研究與發展管理，2017（3）：131-140.

[責任編輯? ?白? ?雪]