城市化提高了新疆碳排放水平吗——兼论PHH与EKC假说

冯朝阳

（新疆财经大学 经济学院，新疆 乌鲁木齐 830012）

城市化提高了新疆碳排放水平吗
——兼论PHH与EKC假说

冯朝阳

（新疆财经大学 经济学院，新疆 乌鲁木齐 830012）

本文在测算新疆碳排放水平的基础上，利用拓展STIRPAT模型，测算了城市化对新疆碳排放的影响作用，同时还测算了新疆城市化过程中是否存在“污染天堂”、环境库茨涅兹曲线及相关U型特征。结果表明：城市化对新疆高收入地区碳排放有直接的缓解作用，而城市化却加剧了低收入地区碳排放水平。新疆不存在环境库茨涅兹曲线，然而高收入地区与碳排放存在U型特征，而低收入地区与碳排放存在倒U型结构。间接效应显示，城市化过程中，人口、收入对碳排放有促进作用，“退二进三”的产业结构政策在新疆对节能减排是适合的，不论是对外贸易还是FDI高收入地区均存在“污染天堂假说”，而低收入地区却显著不存在。

城市化；碳排放；污染天堂假说；环境库茨涅茨曲线

一、问题提出

大量文献表明，人口增长与经济发展是造成煤、石油及天然气等一次化石能源使用和CO2排放量增加的主要动因，同时世界范围内城市化率不断提升也被认为是影响各类能源利用和碳排放的重要因素。新疆正处于城市化、工业化的起初阶段，未来一段时间城市化、工业化必定会有较快发展，进而城市化进程中伴随的能源消耗、碳排放增加等问题必定成为新疆承担的我国减排目标的障碍。正是基于城市化率的不断提高及城市化在节能减排和促进经济增长可持续发展的不可替代作用，这一相关研究领域便成为了国内外专家学者探讨的重要课题。然而现有研究文献鲜有一点：即城市化对碳排放的影响会因为经济发展的不同阶段而存在差异，而对于新疆这方面的研究还未曾涉及。与此同时，影响碳排放水平的因素比较多，本文在探讨城市化是否提高了新疆碳排放水平的基础上，还引入了其他限制性因素，进而来探讨在新疆“污染天堂假说”（PHH）与环境库兹涅茨曲线假说（EKC）是否存在，进而谋求为新疆的节能减排工作提供建设性意见。

二、城市化对碳排放影响机理分析

在世界范围内，城市的产生与兴起以及城市化的不断推进是经济社会发展到一定阶段的产物，然而随着工业化、城市化进程的不断推进，生态失衡以及环境污染问题已经严重威胁到了人们的生产生活。从已有研究来看，探讨城市化与能源消耗及碳排放之间相互关系的研究在不断增多，已有的研究存在着诸多冲突。

（一）国外研究现状

部分国外学者都认为城市化与碳排放之间是存在正向关系的。如Poumanyvong等就认为城市化并不能降低较低的能源消耗，反而会增加对能源的需求以至于促进了CO2排放量的增加，甚至排放水平有趋于提高的势头[1]；Holtedahl等根据时间序列研究数据，基于台湾1955—1995年的样本数据，利用动态的协整分析方法得出了在考察期内城市化是能够促进人均能源消费的正向促进关系，进而能够提高碳排放水平[2]；Cole等对全球86个国家的城市化与碳排放之间的关系进行了深入研究，也验证了这种正向的促进关系。[3]少数学者则认为城市化与碳排放之间并不是正向促进关系，而是相反的负向关系。Liddle通过研究认为，城市化率的不断提高，能够节约人均交通能源，进而高度的城市化又能反过来减少碳排放水平[4]；Sharma通过对69个国家经验数据的研究，通过从碳排放的决定因素的角度，发现城市化的发展与碳排放也是存在显著的负向作用的。[5]还有一部分学者认为城市化与碳排放之间并不是正向或负向的关系。Martinez-Zarzoso等利用发展中国家的研究数据得出了城市化与碳排放之间并非是正向或负向的影响关系，而是倒U型关系。[6]Ozturk则认为由于城市化以及经济发展所造成的能源消耗与碳排放之间的因果关系是与样本选择的不同而有所差异。[7]

城市化与经济增长之间具有极强的协调一致性，而碳排放作为环境污染之一，自然而然也会涉及到关于“污染天堂假说”（Pollution Haven Hypothesis,PHH）与环境库兹涅茨曲线假说（EKC）的讨论。由于环境规制力度较弱的国家或地区的环境补偿成本较小，会吸引环境规制较高的国家或地区将其污染密集型企业进行转移，进而使得环境规制较低的国家或地区成为了“污染的天堂”。这一学说由Walter等提出[8]，也被成为“环境避难所”假说。PHH认为一国或地区的比较优势的地位会随着贸易条件及产业区位条件的变化而变化，环境规制政策在一国或地区的差异会导致污染密集型产业从环境规制严格的国家或地区向宽松规制的国家或地区进行转移，形成“污染避难所”；Copeland等认为在某种特定的环境制度下，“污染天堂”将会从发达国家向发展中国家转移，毕竟发展中国家的环境成本要比发达国家低很多[9]；Abay利用欧洲13个样本国家的16个制造业的相关数据，研究了样本国家的产业布局与环境规制之间的相互关系，证明了PHH的存在。[10]而环境库兹涅茨曲线假说（EKC）则认为一国或地区的人均收入水平与环境只将是呈倒U型关系，而且是否存在这一假说学术界也是一直处于争论之中。

（二）国内研究现状

国内学者对碳排放的研究较多，而且也比较成熟，但是研究城市化问题的文献却是近些年才较多出现，如林伯强等认为中国低碳经济实现的前提应当是必须得保证我国未来经济增长和城市化进程的稳步发展[11]，同时，他还指出中国现在所处的阶段必须得发展城市化，而此时城市化的发展阶段不可避免地增加碳排放；关海玲等研究认为我国城市化与碳排放之间存在着一种长期稳定的关系，且我国城市化率每提高一个百分点，我国总体CO2排放量将增加1.643%，同时通过格兰杰因果检验认为，我国城市化是碳排放水平提高的原因，而碳排放水平的上升却不是城市化率提高的原因，存在一种单向关系[12]；赵红等通过格兰杰因果检验以及协整分析，发现城市化在长期内对CO2排放存在负向作用，在短期内对CO2排放存在较强的负向影响，并且城市化与CO2排放的关系存在滞后特征，并且致使单向影响。[13]

关于PPH在我国是否成立，众多学者用不同的方法、从不同的角度进行了论证。应瑞瑶等通过计量实证研究认为，我国各省域的污染投资成本与外商直接投资（FDI）经济意义显著，证明了PPH在我国是成立的[14]；赵忠秀等在利用中国贸易隐含CO2排放的前提下，用PPH对EKC假说理论进行了再解释，并认为中国正在变成美国高碳排放行业的“污染天堂”[15]；林季红等利用固定效应模型和随机效应模型对中国2000—2008年36个工业行业进行估计，并从技术上克服了环境规制的内生性问题，其研究认为，环境变量严格外生时，我国不存在PPH，而如果环境规制内生化后，PPH在我国是显著成立的。[16]

同时我国学术界对我国是否存在EKC假说也颇有争论，例如胡宗义等并没有事先假定存在库兹涅茨曲线（EKC），而是利用非参数模型，使用CO2排放作为污染物的代替量来检验是否存在EKC曲线，结果表明我国并不存在倒U型的EKC曲线[17]；包群等以国际投资资本作为背景，探讨了作为东道国的环境质量与FDI之间的关系，结果表明在满足正常商品假设的前提下，FDI对该国的环境影响存在倒U型的EKC[18]；许广月等研究了我国1990—2007年省域面板数据，利用单位根和协整方法对我国CO2排放的EKC进行检验，其研究结果显示，我国东部和中部存在人均的EKC曲线，但是西部不存在。[19]

（三）简要评述

基于以上的研究成果，我们发现：首先，在研究方法上都是基本上采用跨国或者全国的样本数据，都是比较宏观，对于某省域内部的城市化对碳排放的影响的研究还较少，因此探讨相对微观领域的二者之间的关系，更具有现实意义与实际价值；其次，大部分研究都是采用人均碳排放作为解释变量，然而，人口因素对于碳排放而言也是有很大影响力的，本文认为，将人口因素作为被解释变量纳入到模型中更为贴切；再次，研究文献很少有在讨论城市化对碳排放的同时能够兼论PHH与EKC假说的，本文力图能够基于简要解释；最后，国内大多数学者都没有考虑到收入差距会使得城市化对碳排放的效果产生变动，与此同时，国内学者都考虑到了城市化对碳排放的间接效果（如图1所示），而通过对城市化间接效果的研究，才更具有现实政策指导意义。

图1 城市化影响碳排放的间接效应

三、研究方法及数据处理

（一）研究方法与模型

本文将在STIRPAT模型与拓展STIRPAT模型基础上，来构建理论分析模型。STIRPAT分析模型是由IPAT发展演化而来的，IPAT的基本表达式为：I=PAT。这一理论模型最早是由Enrlich等提出来的[20]，作为分析人口与经济对环境影响的工具。但是这一模型存在着两个固有的不足之处：其一，仅仅是一个笼统的数学意义的模型，不能够定量地检验各种因素对环境的影响程度；其二，这一模型规定各种因素“同一弹性”的论调，使得其与很多学者提出的EKC理论假说相矛盾。为了弥补这一缺陷，Dietz等提出了STIRPAT模型[21]，这一模型具体表达式如下：

其中，I（Impact）表示环境影响，P（Population）表示人口因素，A（Affluence）表示某地区的富裕程度，T（Technology）表示技术水平表示影响系数，与此同时为了使得STIRPAT便于观察各影响因素对环境的作用情况，同时也为了排除异方差的影响，对其进行如下处理，处理后的表达式如下：

考虑到本文采用的是既有截面性质又有面板性质的数据，本文采用测度模型拟设定为：

其中，CO2表示碳排放总量指标，Pop表示各地区人口指标，GDP在此表示各地富裕程度指标，Urban表示城市化指标，i表示所涉及的样本地区，t为截取时间，eit为模型参数估计的随机误差项为模型估计常数项。因为（3）为对数式，因此又可以解释为解释变量对被解释变量的弹性。Ci与Dt分别为个体虚拟变量和时期虚拟变量，前者不随时间变化而产生变化，是除了Pop、GDP及Urban之外各地区的地理、气候等对碳排放的影响，后者则不随地区变动而产生变动，是刻画技术变动、价格等因素的冲击，并且这两者在模型中引入与否取决于变量的显著性。

虽然各个解释变量能够通过（3）式对解释变量进行诠释，但是这都是线性的，而EKC假说则认为存在倒U型关系，同时也为了验证城市化指标与碳排放之间是否存在U型关系，本文亦引入了富裕程度指标和城市化指标的二次项，进而可以简单地检验EKC假说与城市化是否存在U型或倒U型特征，如果二次项在模型中难以通过显著性检验，其将会被剔除。故（3）可以被拓展为（4）式，如下：

各项指标含义与（3）式相同。可以看到，（4）式仅仅是简单地探讨了城市化等指标对碳排放的影响，而我们知道，对碳排放影响较大的还有其他很多的限制性指标，如产业结构、能源消费结构等结构性变量，同时还有一些外生性变量，如对外依赖程度、外商投资力度等等。基于此，为了更为全面地探讨城市化过程对新疆碳排放的影响，本文拟引入产业结构指标、对外依赖程度指标、FDI指标，进而更为深入地揭示新疆城市化是否提升了碳排放水平。同时，通过引入这些限制性指标，本文拟对EKC假说与“污染天堂”假说进行检验，以探索二者在新疆是否成立，谋求为新疆节能减排政策提供更为有价值的建议。进而，本文将STIRPAT进一步拓展为（5）：

①因考虑到新疆各地州的外商直接投资（FDI）有些地区为零，为了模型对数化方便，本文将新疆各地州的FDI进行自然底数指数化处理。

同时，为了探讨城市化对新疆碳排放的间接效应，本文构建了城市化指标与人口规模、富裕度指标、对外依存度、FDI及产业结构的交互项作为CO2的解释变量，具体构建模型如下：

其中，lnU×lnPop表示城市化与人口规模的交互项，lnU×lnGDP表示城市化与富裕程度指标的交互项，lnU×lnTrade表示城市化指标与对外依存度的交互项，lnU×FDI表示城市化指标与外商直接投资的交互项，lnU×lnIndustry表示城市化指标与产业结构的交叉项，其余指标与（3）式相同。

（二）数据来源及指标说明

1.样本与数据

鉴于数据的可得性与可操作性，本文选用了2000—2011年的新疆14地州的数据。②由于米泉县在2007年划归乌鲁木齐，变作米东区，因此考虑到数据的连续性，本文将2007年以前米泉县的数据汇总至乌鲁木齐市，不再加总至昌吉回族自治州。其中，本文考虑到不同的收入水平下，城市化对碳排放以及EKC假说及PHH会产生影响，因此本文将新疆14地州进行了较为简单的收入水平分组，依据2011年数据，本文将人均实际GDP高于20000元的地州选作为较高收入地区，包含有乌鲁木齐市、克拉玛依市、吐鲁番地区、哈密地区、昌吉回族自治州、塔城地区及巴音郭楞蒙古自治州7个市、地、州；将人均实际GDP低于20000元的地州选作为较低收入地区，包含有伊犁直属县（市）、阿勒泰地区、博尔塔拉蒙古自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区及和田地区。这样分组更能够依据各地州的实际经济发展现状，并且从分组结果来看，各地州与分组结果基本也都符合各地州的实际发展情况。

本文的数据主要来源于《新疆统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》以及新疆各地州的统计年鉴和统计公报。

2.指标说明

（1）碳排放指标。由于我国统计机构以及新疆的相关统计机构都没有统计我国及新疆各地州的碳排放量，因此，如何对CO2进行合理的估计一直就是学术界讨论的重点。考虑到CO2排放不仅仅与各类能源消费有关，还与水泥生产有莫大关联[22]，因此本文不仅估算了新疆各地州的能源所导致的碳排放，同时还估计了因水泥生产所产生的CO2排放。这样更为精确地测算了新疆各地州的碳排放情况，所得结果才可能更贴合实际。本文采用IPCC的方法来估计新疆各地州的由能源消费所造成的碳排放总量。其中，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2006年提供了CO2的估计方法：

其中C为CO2排放量，Ei为各地区能源消费量或水泥生产量，Ai为可以直接使用的能源i的CO2排放系数，而水泥的碳排放系数本文采用美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心（Carbon Dioxide Information Analysis,CDIAC）的数据，即每生产1吨水泥就会产生0.496吨CO2。本文选择新疆各地区16种能源来测算各地区CO2排放量，包括原煤、洗精煤、其他洗煤、焦炭、焦炉煤气、高炉煤气、天然气、原油、汽油、煤油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、炼厂干气、其他石油制品及其他燃料（标煤）。i为能源种类，取上述13类。其中，ai为《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中提供的能源i的缺省排放系数，Hi为各类能源的净发热值，44/12为碳与二氧化碳分子式的比值，即CO2气化系数。

（2）解释变量指标。城市化指标，城市化的测度指标主要有三个，其一是城镇人口数占人口总数的比例，其二是非农人口占总人口的比重，其三是建筑区面积。考虑到城市化主要是人口的城市化，再加上户籍制度的种种弊端，本文不采用基于户籍制度的非农人口占比，而是采用城镇人口占比来表征城市化程度。

（3）控制变量指标。本文用各地州实际人均GDP来表示各地州的富裕程度，其中，GDP平减是以2000年为基期进行平减；人口指标，本文采用各地州的人口总数来表示，由于各地州的人口总数是年底人口总人数，本文采用上一期年底人口数与当期年底人口数的平均数来表示当期的人口数；对外依存度采用各地州的进出口与各地州GDP之比来表示，与此同时各地外商直接投资本文直接采用实际利用的合同金额来考虑。考虑到第二产业与第三产业对模型的不同影响，本文产业结构采用新疆各地州第二产业与第三产业所占各地州GDP的比重进行测度，来检验“退二进三”及观察二、三产业发展情况。

四、实证检验与分析

(一)U型特征初探

在基本的计量模型中，本文通过（4）式对城市化是否提高了新疆碳排放水平以及对于不同收入地区来说这种影响是否一致均会作出初步的定量分析，相关结果见表1。

1.新疆各个地区的CO2排放总量随着人口的不断增加而增加，同时碳排放的人口弹性随着收入的增加而降低，并不等于常数1。具体而言，无论是全样本还是高收入或低收入样本，碳排放的人口弹性均大于零，就意味着人口的增加会导致CO2排放的增加，尤其是全样本与低收入样本的人口弹性均大于1，即CO2排放会随着人口的增加而成倍地增加。就两个收入分组来说，人口的碳排放弹性由高收入组的0.94%上升到了低收入组的1.54%，这就意味着，在其他条件不变条件下，在新疆高收入地区倾向于使用低碳产品以及使用能源效率较高，从而导致收入高反而CO2排放增长较低收入地区要少。

表1 STIRPAT模型实证结果

2.对于新疆与低收入地区而言，CO2排放量随着收入的增加而减少，即二者的碳排放的收入弹性为负，而高收入地区的情况却相反，即碳排放量随着收入增加而增加，具体而言，收入平均每增长1%，那么CO2的排放量将会减少1.73%；就分组而言，平均收入每增加1%，高收入地区将会增加1.15%，而低收入地区的碳排放量将会降低13.44%，可以看出全疆的碳排放收入弹性主要是由低收入地区左右。事实上，高收入地区在新疆的工业化程度较高，如克拉玛依、巴州等，而低收入地区是传统农牧业地区，工业化发展落后，相应收入的增长必然不会造成碳排放量的过快增长。

可以看出，不管是全样本还是各个收入组的样本，均不存在环境库兹涅兹曲线（EKC），即倒U型曲线，然而全样本与低收入组却存在U型曲线，这就说明，新疆及新疆低收入地区的碳排放正处于“拐点”之前的下降阶段，如何延缓拐点的到来，是一个值得深入讨论的问题，下文力图给予解释。

3.基本模型结果显示，城市化对不同收入组的CO2排放水平的作用是不同的。平均而言，新疆整体城镇化每提高1%，CO2排放量将会增加0.82%。就具体分组而言，城市化率每提高1%，高收入地区碳排放量将降低9.03%，而低收入地区的CO2排放量将会提高7.52%。就城市化的二次项来看，高收入与低收入地区也是截然相反：高收入地区CO2排放呈正U型，而低收入地区却呈现倒U型。这就说明就目前而言，新疆高收入地区城市化推进对于减排有促进作用，而低收入地区有抑制效果。本文认为，可能原因是高收入地区更多地使用一些清洁能源，如煤制气、煤改气，甚至是使用一些清洁能源，如风能、太阳能等，同时高收入地区由于技术条件成熟、设备完善，能源使用效率也会提高，因此城市化的进程中碳排放的幅度会放缓。而低收入地区，过多地使用一些一次能源，如煤，同时能源使用效率过低，没有相关除污排污设备，可能会加剧碳排放趋势。

（二）城市化对碳排放影响间接效应检验

为了更加透彻地剖析城市化对新疆碳排放水平的影响，解释城市化进程中碳排放的机制机理，本文通过引入城市化与各个限制变量的交互项，来进一步考察城市化对新疆CO2排放的间接效应。

在城市化的影响下，只有收入指标的弹性系数符号发生了变化，而人口指标、对外依存度指标、外商直接投资指标及产业结构指标基本没有变化。不论是全样本数据还是高收入地区或者是低收入地区，碳排放的收入弹性由直接影响的负值变为了间接影响的正值，这就说明了新疆城市化水平对新疆经济增长影响很大，进而可以通过影响新疆各个地区的收入水平来影响新疆碳排放量，即就目前新疆社会发展阶段而言，人均收入水平的提高有利于节能减排，但是如果人均收入水平的提高过多依赖城市化这一引擎来作为推动力的话，将不利于新疆减排目标的实现。这也体现了新疆城市化还没有走上低碳、可持续的新型城市化道路上来。

表2 城市化间接影响实证结果

与此同时，在城市化进程的影响下，对于全样本与低收入样本地区而言，对外贸易依然有利于减排，而高收入地区却加剧了碳排放的增加，但经济意义不显著。而且，高收入地区在城市化进程中依然存在“污染天堂”效应，即城市化每推进1个百分点的同时，外商投资比重上升1%，那么新疆的碳排放水平就会有0.018%的提升。城市化进程中，不断加快产业结构调整对降低碳排放也是大有裨益的。平均而言，城市化率每推进1%的同时，二产结构每提升1个百分点，那么新疆总体的碳排放水平将会上升0.114%；按收入分，城市化率每推进1%的同时，二产结构每提升1个百分点，高收入地区将会升高0.228个百分点，而低收入地区将会有0.13%的增长。由此可见，高收入地区是碳排放的主要贡献力量。

五、结论

通过利用STIRPAT模型与拓展STIRPAT模型的验证，本文通过研究城市化与新疆不同收入程度地区的关系，从直接影响效应和间接影响效应两个方面分别验证了城市化对新疆碳排放水平的影响程度，结果表明：城市化水平的提高加剧了新疆CO2的排放。虽然在未考虑限制性变量时，高收入地区城市化的推进有利于缓解减排压力，但是考虑到城市化进程中影响碳排放的因素是多方面的，引入了限制性变量因素后，显示了城市化率的提高对新疆碳排放是不利的。

限制性变量因素对新疆碳排放影响较为复杂。其中，人口因素自始至终都是影响碳排放的一个重要因素，并且人口规模的扩张会对新疆碳减排产生压力。收入水平对碳排放的影响是错综繁杂的，其中，间接效应显示：加入城市化影响后，收入水平的提高反而会提高新疆CO2排放水平；对外贸易水平的提高有利于缓解新疆整体的减排势头，但是对于高收入和低收入地区的影响不显著，外商投资比重的提高，有利于新疆整体及低收入地区的减排，然而却不利于高收入地区节能减排，即“污染天堂假说”（PPH）存在于新疆高收入地区。加快产业结构调整的步伐，对于新疆减少碳排放也是有利的。本文验证了“退二进三”对于新疆及新疆高、低收入地区而言都是适用的，同时，研究还发现，就目前产业结构而言，新疆高收入地区通过适度加快第二产业转型、调整及升级，有选择地淘汰不符合新疆可持续发展的“三高一低”的第二产业，要比盲目发展一些低端第三产业更能够有效地促进节能减排的实施。与此同时，对于新疆低收入地区而言，发展第三产业远比发展第二产业更能够有效地促进节能减排，因此，新疆低收入地区应该在稳步推进现有第三产业格局的同时，不断提高本区域内高级化、深度化的第三产业，并不断推进新型工业化的发展，发展本区域经济，谋求“生态化、低碳化、城市化、工业化”四化一体发展。

新疆并不存在环境库兹涅茨曲线假说（EKC），而是存在人均收入与环境污染（碳排放）之间的U型曲线，而这种U形曲线关系仅仅在新疆和新疆低收入地区显著存在，在高收入地区不存在；同时，城市化与环境污染（碳排放）之间的关系也非线性关系，具体而言，城市化二次项与碳排放之间的关系不显著，但是，新疆高收入地区城市化与环境污染（碳排放）存在U型关系，而低收入地区却是倒U型关系。

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[责任编辑：辛晓莉]

F061.5

A

1674-3288（2014）04-0014-07

2014-04-17

新疆维吾尔自治区研究生科研创新项目（XJGRI2013135）；新疆财经大学中亚经贸研究院项目（2012ZY63C011）；新疆财经大学研究生科研创新项目

冯朝阳（1987-），男，河北宁晋人，新疆财经大学经济学院硕士研究生，研究方向：区域资源开发与可持续发展。