经济集聚与城市环境污染排放的非线性效应研究

杨敏

摘要：以经济集聚的负外部性为切入点，基于2005～2012年276个城市的数据，运用面板平滑转换模型，对经济集聚与城市环境污染排放之间的关系进行了研究。结果表明：经济集聚与城市环境污染排放之间存在着平滑转换机制效应，两者因转换机制的不同而呈现非线性关系。特别是当城市经济结构中第二产业比重较低时，经济集聚显著降低了城市环境污染排放，减排效应明显；而当城市经济结构中第二产业比重超过一定值时，经济集聚对城市环境污染排放的减排效应受到抑制而减弱。

关键词：经济集聚；产业结构；环境污染排放；面板平滑转换模型

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.09.26

中图分类号：F291.1；F290

文献标识码：A

文章编号：1001-8409（2016）09-0117-06

在新一轮新型城镇化背景下，人口、产业等生产要素纷纷流入城市空间载体，城市的集聚程度进一步提高，促进城市产业结构优化，提升居民生活质量的同时，也带来了城市环境污染、能源消耗等一系列问题，特别是城市环境污染问题。从表象来看，似乎显示经济集聚与城市环境污染排放之间呈现出一种正相关的关系。事实上并非如此，从经济集聚的正外部性而言，经济集聚可以促进劳动生产率的提高、经济效率的提高、技术进步以及创新等，新经济地理理论以及全国各地如火如荼的工业园区建设分别从理论和实践进行了证实。但是，經济集聚过度会引发生产率的下降，产生“拥挤效应”，带来诸如环境污染、交通拥挤等一系列负外部性。若经济集聚所导致的负外部性（环境污染）超过了其所带来的正外部性，那么经济集聚这种发展模式就需要重新审视。经济集聚与城市环境污染之间的关系到底如何，是加剧还是抑制了污染排放？需要我们进一步的研究。

现有研究主要集中在集聚与环境污染排放二者之间的关系上，并且存在较大分歧。第一种观点认为经济集聚加剧了环境污染排放。如Virkanen通过对芬兰南部的工业集聚进行实证分析，得出了工业集聚造成了当地水污染和大气污染的结论；Verhoef等认为工业的分布导致了产业集聚区的环境污染。第二种观点认为集聚改善了环境污染。陆铭等研究发现，人口和经济活动的集聚度提高有利于降低单位工业增加值的污染物质的排放强度。第三种观点认为经济集聚与污染排放之间呈现非线性关系或不确定。一是认为经济集聚有一个最佳的规模，超过这一规模就会产生集聚不经济现象，即加剧环境污染排放，反之，则减缓污染排放；二是认为两者关系为倒u型；三是认为两者之间的关系与中介变量有关，随着中介变量（市场化水平等）的改变而改变；四是认为两者之间关系不确定。

上述文献从区域层面、行业层面对这一议题进行了广泛研究，但很显然，经济集聚到底是增加了污染排放还是降低了污染排放？目前学界尚未达成共识。因此，有必要对这一问题进行研究。基于此，本文将从以下几个方面对已有研究进行推进。第一，本文以城市集聚为研究对象，这与以往的关注点不同。以往的研究要么集中于产业、制造业或工业等集聚，要么选择以城市规模作为代理变量。很显然，与研究城市规模相比，结合我国实际情况，研究城市密度更有意义。第二，在研究方法上，以往研究主要是基于线性假设，或者是门槛回归模型的非线性假设。相比较于线性假设，非线性的门槛回归更符合实际情况，但门槛回归往往是基于一个离散的跳跃点。而实际经济活动中，经济活动的转换并不是离散跳跃的，而是一个连续平滑的渐变过程。因此，本文采用面板平滑转换模型（Panel SmoothingTransition Regression，PSTR）来分析城市经济集聚对环境污染排放的影响效应。与其他模型相比，该模型能比较好地刻画出截面异质性及非线性性。第三，与传统的省域数据相比，研究城市数据能够更加深入到微观地理单元，对现有研究是个有益的补充。第四，人口和产业集聚于城市空间往往伴随着城市经济结构的变化，其经济结构到底偏“轻”还是偏“重”，都会对城市污染排放产生重要影响，忽视这一变量来研究经济集聚与环境污染的关系有失偏颇。

1.理论假设、方法及数据

1.1研究假设

经济集聚对城市环境污染物排放影响的基本逻辑为：基于外部性理论，经济集聚主要通过规模经济效应、技术经济效应以及知识共享及创新溢出等作用于城市环境污染排放。从正外部性来看，经济集聚有助于深化劳动分工，提升人员素质，降低企业的交易成本和共享技术进步及知识溢出。在提高劳动生产率的同时，也带动了技术进步的加快以及创新效用的溢出，特别是环保技术的改进和治污技术的提高，降低了单个企业的排放总量和排放强度，聚集于城市的企业和各部门可以共同承担污染治理成本，从而降低单个企业的治污成本，提高企业治理污染的积极性，进而达到降低污染排放物的目的。更进一步可以促进产业结构不断升级及优化，促使城市经济结构向“低能耗、低污染、低排放”的经济结构转变，从而促进城市污染减排，改善城市环境质量。伴随着劳动生产率的提高及产业结构的优化升级，居民的生活水平也随之提高，随之而来的是民众对环境质量的关注和环保意识的增强，这也会促使企业增强社会责任，努力减排，改善城市环境质量。

从负外部性来看，随着人口、产业等生产要素集聚于城市内，使得城市人口规模扩大、生产活动增加，这都将导致更多资源和能源的消耗，从而释放出更多的污染物，造成地区环境污染物的增加。经济集聚在发挥技术溢出效应时，若生产技术进步或创新仅是为了提高产出效率，而并没有治污技术的提高和环保技术的创新，由此带来的结果仅仅是增加了产品单位时间产出，但加重了环境污染，导致城市环境质量进一步恶化。

基于此，本文构建的假设为：经济集聚对城市污染排放的影响并不是线性的，而是非线性的，取决于其正负外部性共同作用的结果，并且因各城市经济发展水平、对外开放度及经济结构的不同呈现出异质性。

1.3数据和变量说明

本文选择2005～2012年中国286个地级市及以上作为样本，数据主要来源于《中国城市统计年鉴》（2006-2013）、《中国区域统计年鉴》（2006～2013）以及中经网数据库中的地级市数据资料，缺失数据通过各城市历年《国民经济和社会发展公报》进行补充。最终进入实证分析的样本为276个，总计2208个观察值。

yit为环境污染排放变量。选择人均工业废水（pwa-ter）、人均工业二氧化硫（pso2）、人均工业烟尘（psoot）来表示，相比较二氧化碳等全球性气体，其能更好地反映本地的污染状况。pgdp为经济发展水平代理变量，选择以2000年为基期的城市居民消费价格指数折算的实际人均GDP表示。agg代表城市经济集聚变量，反映的是经济活动在单位空间内的集中程度。本文采用单位面积的非农就业密度，即用市辖区内非农就业人口除以市区建成区面积。str代表经济结构，用第二产业产值占地区生产总值的比重表示。open为对外开放程度的代理變量，用各地级市的进出口总额与地级市国内生产总值的比值来衡量。

其中，核心解释变量为经济集聚，将经济发展水平、对外开放度、产业结构分别作为转换变量，结合被解释变量的不同，构建3×3=9个单因素PSTR模型。在现实经济运行情况下，经济集聚对城市环境污染物排放的影响同时受到多种经济因素的影响，在这里，以产业结构作为转换变量，因为一个城市到底以何种产业结构来提升集聚水平，对环境污染排放的影响意义重大。有研究表明，假如城市以第二产业为主尤其是工业产业产值比较高，则与环境污染排放正相关；而以第三产业为主特别是生产服务业产值比较高，则与环境污染排放负相关。将经济发展水平和对外开放度纳入到解释变量，构建多变量的PsTR模型。设定如下：

4.结论

本文从经济集聚的负外部性出发，运用PSTR回归模型，探讨了经济集聚对城市环境污染排放的影响。结果显示：

（1）经济集聚显著降低了城市的环境污染排放，具有明显的减排作用。在单因素和多因素模型中，经济集聚与城市三类人均污染物排放（工业废水、工业二氧化硫、工业烟尘）均为非线性关系。经济集聚对城市人均环境污染物的排放具有明显的减排作用，意即经济集聚不会造成城市环境质量的恶化。

（2）经济集聚与城市环境污染排放存在显著的非线性关系。在单因素PSTR模型中，随着转换变量经济发展水平、对外开放程度和经济结构的不同，经济集聚对城市环境污染物排放的影响也存在明显的异质性。经济集聚因经济发展水平影响，对城市人均工业废水和人均工业二氧化硫的排放均存在一个门槛值的影响，而对城市人均工业烟尘的排放存在双门槛特征的影响。经济集聚因经济结构、对外开放程度影响，对城市三类人均污染物的排放均存在一个门槛值的影响。当经济结构中第二产业的比重不断上升时，经济集聚对城市环境污染排放的减排逐渐减弱。随着对外开放程度的不断提高，经济集聚对城市人均工业二氧化硫、人均工业烟尘排放的减排逐渐增强，而对城市人均工业废水排放的减排则逐渐减弱。

（3）在以经济结构为转换变量的多因素PSTR回归模型中，经济集聚对城市环境污染排放具有明显的减排效应。经济集聚显著降低了城市三类人均污染物的排放，但是随着经济结构中第二产业比重的不断上升，经济集聚对城市环境污染排放的减排受到不同程度的抑制，减排效应减弱。

上述实证结果显示，经济集聚并未造成城市污染排放的加剧，相反，经济集聚对城市污染排放具有显著的减排效用。为此，本文认为，改善城市经济结构，推动城市中经济结构的优化升级是降低城市污染排放的一个很重要的因素；对于经济发展水平的衡量不仅仅只关注GDP的规模和速度，更重要的是关注绿色GDP，关注经济发展的质量，这样才能实现经济发展和环境友好协调的共赢；各城市不仅要关注自身内部的发展，还要重视对外开放，合理利用外商直接投资，积极引进新技术，优化产业布局，适时实施走出去战略，淘汰落后产业。