河北省产业结构对雾霾天气影响的实证研究

回莹，戴宏伟

（中央财经大学 经济学院，北京 110000）

河北省产业结构对雾霾天气影响的实证研究

回莹，戴宏伟

（中央财经大学 经济学院，北京 110000）

近年来，中国从华北到中部乃至黄淮、江南、东北地区，雾霾天气频发，河北省尤其严重。在环境库茨涅茨曲线等理论假说的基础上，从河北省雾霾和产业结构的现状出发，采取主成分分析方法和区位商方法，得出河北省雾霾污染综合指数和河北省主导产业。通过选取2006—2014年河北省产业结构等相关数据进行实证研究发现，产业结构、人均gdp、FDI、对外贸易依存度、工业污染治理投资等因素对雾霾污染都有显著影响，河北省产业结构和雾霾污染综合指数呈倒U型曲线关系，与经济增长、对外直接投资等呈现出正相关关系。必须通过加大产业结构调整、发展新能源产业、加大雾霾污染治理的投资和引进外资力度等措施缓解河北省雾霾污染，进行产业结构优化升级。

雾霾；河北省产业结构；主成分分析；区位商；实证研究

一、引言

近年来，雾霾天气频发。这种雾霾天气，从华北到中部乃至黄淮、江南、东北地区，笼罩了大半个中国，并且持续不断。各地空气质量指数频频报警，多次启动空气重污染红色预警。河北省尤其严重，全国十大雾霾最为严重的城市中，河北省占据七个：石家庄、邢台、唐山、保定、衡水、邯郸、廊坊，石家庄曾多次排在第一，河北省成为中国雾霾污染重灾区。

针对日益严峻的雾霾形势，国家高度重视，把环境治理明确列入“十三五规划纲要”。为加快改善京津冀地区空气质量，北京、天津、河北三地采取多项措施联合治污，并投入多项资金用来治理雾霾，京津冀三地共同出台《京津冀及周边地区大气污染防治中长期规划》，北京、天津分别与河北签订大气污染联防联控合作协议，提供专项资金用于河北省雾霾治理，这些举措在一定程度上缓解了京津冀地区的雾霾，并出现了短暂的“APEC蓝”“阅兵蓝”，但都没有从根本上消除雾霾天气。而河北省产业结构失衡，并集中在钢铁、建材、石化、电力等“两高”行业，排放量多，能源消耗多，是河北省批量产生污染城市的原因之一。在京津冀雾霾联合防治的新形势下研究河北省产业结构对雾霾天气的影响以及河北省产业结构调整的具体路径具有十分重要的理论和现实意义。

二、文献综述

环境质量与经济发展之间的关系是近年来学术界争论的焦点，并提出了环境库茨涅茨曲线等一系列理论，相关的文献主要有：D．梅多斯在《增长的极限》一书中认为工业发展与污染、资源消耗之间存在着相互反馈环路结构[1]；库兹涅茨提出人均收入与经济增长之间存在着“倒U型”关系，Panayotou借用库兹涅茨曲线认为环境质量与人均收入之间存在着“倒U型”关系，被称为环境库兹涅茨曲线（EKC）[2]；包群等基于1996—2000年中国30个省（市、自治区）六类环境指标的面板数据进行实证研究，认为大部分污染指标符合库兹涅茨倒U型曲线关系，产业结构变化也是影响污染排放的重要因素[3]。但有些学者对待环境质量与经济增长的关系提出了不同观点，Selden et al．认为消费支出和环境支出之间存在着“J曲线”效应[4]；Brajer et al．认为产业结构与环境污染不一定呈现出“倒U型”关系[5]；张悦等使用面板数据对我国经济增长与环境污染指标之间的关系进行了实证研究，认为我国经济增长与环境污染之间呈现出倒N型关系，否认了倒U型的环境库茨涅茨曲线[6]。这些文献着重阐述了环境质量与经济发展、经济质量之间的关系。

随着雾霾污染的加剧，雾霾与经济之间关系的文献开始增多。郭俊华等分析了雾霾与产业结构、能源结构的关系，并提出如何从根本上缓解或消除雾霾天气污染[7]；冷艳丽等基于2001—2010年中国省际面板数据，研究表明产业结构与雾霾污染呈正相关关系，城市化进程的推进对雾霾污染具有正向影响[8]；何枫等应用TOBIT模型进行雾霾与工业化发展之间的实证分析，认为中国雾霾与工业化发展度之间存在着较强的相关关系[9]；李鹏以我国第三产业的相关数据研究了产业结构调整与环境污染之间的关系[10]；何小钢从中美能源结构对比、产业结构等方面的数据分析了我国雾霾天气形成的原因，提出要从结构转型的角度推动环境治理，消除雾霾[11]。

2013年前后，京津冀尤其是河北省成为雾霾污染重灾区[12]，郑重基于资源环境及生态容量约束，认为京津冀区域的核心城市需积极发展生产性服务业，通过产业转移实现区域开发功能分区[13]；王家庭等从政府、市场、社会三个角度分析了京津冀生态治理的现实困境，提出京津冀必须走生态协同治理的道路[14]；卢华等通过分析我国2003—2011年雾霾污染的空间特征，认为雾霾污染在不同地区间存在显著的空间依赖，尤其是省会城市，并认为“经济-环境”呈现出“倒N型”曲线关系[15]；杜颖等使用五个环境指标验证了河北省环境库兹涅茨曲线，通过运用脉冲响应分析和方差分解方法实证分析了河北省经济增长与环境污染之间的动态关系[16]；王露等运用产业、用电量、能源消费等方面的数据分析了河北省产业结构对雾霾天气的影响[17]。

综上所述，国内外的文献主要集中在：一是环境与经济增长之间的关系；二是雾霾与产业之间的关系；三是京津冀产业问题或者生态问题的研究或者是在资源环境制约下的产业问题研究；而针对雾霾污染衡量指标及河北省雾霾与产业结构的文献相对比较少，实证方面主要集中在研究河北省经济增长与环境之间的关系，产业结构对于雾霾的影响则主要通过定量的方法来研究，目前使用实证的文献较少。本文将采用主成分分析法和实证的分析方法研究河北省雾霾综合指数及河北省产业结构对其的影响。

三、河北省雾霾和产业结构状况

（一）雾霾现状及衡量标准

雾霾①的主要组成成分为二氧化硫、可吸入颗粒、氮氧化物。河北省二氧化硫和氮氧化物排放量在2010年以后迅速增加，随着雾霾治理措施的实施，有下降趋势。烟（粉）排放量在2013年之后迅速增多，这也是造成2013年以后河北省各地雾霾天气增多的主要因素（见图1）。随着雾霾形势的严峻，河北省污染治理的投资量不断增加，尤其是2013年雾霾大范围爆发以后，增速比较快（见图2）。

图1 2009—2014年河北省三废排放量

图2 2006—2014年河北省工业污染治理完成投资

（二）雾霾下的河北省产业结构现状

河北省是用煤和产钢大省、水泥大省，第二产业比重远远超过第一产业和第三产业（见表1），占河北省总产值的50%以上，第一产业比重连续几年都集中在12%左右，比重变化不大，第三产业比重则稳步上升。

表1 2006—2014年河北省三大产业比重（%）

根据区域经济学中的区位商理论，区位商②主要反映某一产业在该地区的优势，区位商值越大，说明优势越明显。在产业结构研究中，我们借助该概念来分析区域的主导产业或优势产业，由于河北省第二产业比重高达50%以上，因此本文选取2010—2015年河北省第二产业中主要行业利用区位商公式计算出各个行业的区位商值（见表2），由此可以看出河北省占主导地位的工业行业主要有煤炭开采和洗选业、黑色金属矿采选业、纺织业和医药制造业、石油加工、炼焦和核燃料加工业、黑色金属冶炼和压延加工业、金属制品业、电力、热力生产和供应业等（区位商值＞1）。而这些行业均为高污染行业，是二氧化硫、可吸入颗粒、氮氧化物等污染物排放的主要来源。由此可见，这种产业结构是影响河北省持续雾霾天气的最主要因素。

由表2可知，汽车制造业、交通运输设备、铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业、计算机、通信和其他电子设备制造业等行业区位商值有上升的趋势，这些行业在产业结构中比重的上升有利于缓解河北省雾霾天气，但目前由于这些行业的区位商值偏低，还没有成为河北省的主导行业，因此对缓解河北省雾霾天气的影响较小。

表2 2010—2015年河北省主要工业行业的区位商

四、河北省产业结构与雾霾天气关系的实证研究

（一）变量选取及数据来源

1．雾霾污染综合指数（W）。在现有文献中主要采取污染排放量、污染集中度、污染浓度等指标来衡量环境质量。江笑云等使用环境污染中所有污染物（废水、废气、固体污染物）的去除量和排放量的总和作为环境污染排放指标，用来衡量环境污染的程度[18]；杜颖等使用工业“三废”的排放量指标反映一地区的环境污染程度[16]；张悦等直接使用二氧化硫的排放量衡量一地区的环境污染程度[6]；卢华等使用环境污染浓度和与省会城市的空间距离计算的“莫兰指数I”来衡量雾霾的严重程度[15]。这些指标均为衡量整个环境的污染程度或者是仅仅使用某一单一指标，无法体现出大气污染的状况。

对于雾霾的测量，目前一般均采用PM2．5和PM10，但由于河北省从2012年才全面开展PM2．5监测，数据较少，因此本文选取大气污染中的二氧化硫、烟（粉）尘、氮氧化物的排放量，采用主成分分析法，将这三个指标综合为一个指标，即雾霾污染综合指数，从而实现数据的降维，方便模型的构建，并能很好地体现出河北省雾霾污染的状况。

雾霾污染综合指数作为被解释变量，用来衡量河北省雾霾的严重程度，本文选取二氧化硫、烟（粉）尘、氮氧化物这三个主成分（分别标为pc1、pc2、pc3）2006—2014年的排放总量数据，综合指数用W来表示，Xi表示雾霾污染指标，则W=αi*Xi，为了消除原始变量量纲的影响，先对雾霾污染数据进行标准化处理，然后用Eviews8．0软件进行主成分分析，得出主成分分析矩阵（见表3）。

其中，SO21、NO1、FC1分别代表标准化后的二氧化硫、氮氧化物、烟（粉）尘的排放量。根据累积解释比例可知，第一、二、三主成分分别占总方差的50．8%、33．3%、15．9%，根据系数值，方程转化为：

表3 雾霾污染综合指数主成分分析矩阵

再根据每个主成分的贡献度，即每个主成分的特征值占所有主成分特征值之和的比重作为权重，即：λi/（λ1+λ2+λ3），根据W=0．508PC1+0．33PC2+PC3，利用Eviews8．0软件最后求得河北省雾霾污染综合指数，由于大气污染排放量不可能为负数，为消除指数中的负数，本文进一步利用Eviews8．0软件对数据进行离差标准化，得到最终的雾霾污染综合指数。河北省的雾霾污染状况在2010年以前有转好的趋势，2010年以后大气污染开始大幅度增加，环境状况恶化，2011年以后增势比较平稳（见图3）。

图3 河北省雾霾污染综合指数

2．产业结构。利用Eviews8．0对河北省三大产业比重进行相关性分析（见表4）。

表4 河北省三大产业相关性

由此可知，第一产业、第二产业分别和第三产业具有显著相关性，把第三产业因素剔除，选取第一产业、第二产业来代表河北省产业结构，分别用cy1和cy表示，进一步利用Eviews8．0对W和cy1、cy进行线性回归，发现W与cy1之间不显著，说明河北省产业结构中第一产业对雾霾的影响很小，因此把cy1剔除，仅留cy作为解释变量，分析河北省产业结构与雾霾污染指数之间的关系。本文选取原始数据来自2007—2015年《河北经济年鉴》，计算整理得到cy1和cy值。

3．人均GDP。一个地区的经济增长与大气污染之间有密切联系，人均GDP是衡量一地区经济增长状况的标志性指标之一，本文选取人均GDP作为解释变量，由于人均GDP为非平稳的时间序列，本文采取人均GDP的对数形式，lngdp为一阶单整序列。本文选取原始数据来自2007—2015年《河北经济年鉴》。

其他控制变量。除了以上变量之外，本文还选取了对外贸易依存度、工业污染治理投资、FDI等指标作为其他控制变量，模型中分别以ddf、iv、fdi来表示。ddf、fdi数据来源于2007—2015年《河北经济年鉴》，iv数据来源于2007—2015年《中国环境统计年鉴》。

（二）模型确定与数据处理

其中，α、ω、φ分别代表模型（1）、（2）、（3）的常数项，β1、β2、β3、γ1、γ2、γ3、γ4、φ1、φ2、φ3、φ4、φ5分别代表各模型各变量的系数，用来衡量各变量对雾霾污染综合指数的影响程度，（cy）2代表cy的二次项，由于cy与（cy）2的相关系数为0．999 9，因此本文采取的cy均值的平方来替代cy的二次项，cy*gdp代表cy和gdp交互项，φ4是cy为0时gdp对雾霾污染综合指数的偏效应，在本文中没有意义，因此在模型处理时采取其均值形式，Xt代表其他控制变量，εμ、ψ为随机扰动项。

（三）实证结果与分析

模型（1）为线性回归形式，模型（2）为带二次项的多元非线性回归形式，模型（3）在模型（2）的基础上又增加了一个交互项的多元非线性回归，三个模型各变量的回归系数均通过了显著性水平检验（见表5）。

1．模型（1）的实证分析。变量cy、gdp的系数均为正值，与W正相关，说明随着河北省工业产值比重的增加、经济的增长，雾霾污染会加重；变量fdi、ddf的系数为负数，与W负相关，说明河北省对外直接投资和对外贸易依存度的提高会缓解雾霾污染；变量iv的系数为正值，与W成正相关，从理论上讲，随着工业污染治理投资的增加会缓解雾霾污染，即iv系数与W成负相关，但回归结果显示与理论不相符，说明河北省工业污染治理投资的增加并没有带来环境治理状况的改善，也说明河北省雾霾污染治理投资的效率还很低下，需要进一步加大投资幅度，提高治理效率。拟合优度为0．939 9，说明拟合度较好。

表5 模型回归结果

2．模型（2）的实证分析。模型（2）中变量cy的二次项数据经过均值化处理后通过了1%的显著性水平检验，系数=-0．064 4＜0，cy一次项的系数=40．14＞0，说明二次项为抛物线形态，河北省产业结构与雾霾污染之间先呈现出正向变化，当经济增长到一定程度河北省产业结构与雾霾污染二者之间就会呈现出负向变化，即产业结构与雾霾污染之间存在着倒U型曲线关系。其他变量的回归结果与模型（1）一致，拟合优度为0．9894，调整之后的拟合优度为0．957 7，模型（2）的拟合度优于模型（1）。

3．模型（3）的实证分析。模型（3）各变量全部通过了1%的显著性水平检验，对变量cy的二次项和交互项数据进行均值化处理之后回归，系数φ1=0．718 3＞0，φ2=-0．069 2＜0，说明产业结构与雾霾污染之间的倒U型曲线关系依然存在，φ4=2．05E-05＞0，说明随着经济的增长，产业结构即第二产业比重的增加会使得雾霾污染恶化，其他变量的回归结果均与模型（1）、（2）保持一致，拟合优度为0．999 999，调整之后的拟合优度为0．999 999，说明模型（3）的拟合优度非常好，模型（3）说明当不考虑经济增长因素时，河北省产业结构与雾霾污染指数之间呈现出正向关系，即随着工业产值比重的增加雾霾污染会恶化；当考虑经济增长因素，随着经济的增长河北省产业结构与雾霾污染之间先呈现出正向变化，当经济增长到一定程度河北省产业结构与雾霾污染之间就会呈正相关关系，即倒U型曲线关系。

五、研究结论与建议

本文通过区位商理论和主成分分析法得出河北省主要工业行业的区位商值和河北省雾霾污染综合指数，并对2006—2014年河北省雾霾污染综合指数和河北省产业结构数据进行了实证分析，得出以下结论：

1．河北省第二产业比重偏大，以煤炭开采和洗选业，金属矿采冶炼加工，纺织业和医药制造业，石油加工，电、热力生产和供应业等为主导行业，而这些行业均为高污染行业，是二氧化硫等污染物的主要来源，也是造成河北省持续雾霾天气的主要原因。同时随着雾霾治理力度的加大，一些新兴行业的区位商值也在不断提高，说明河北省产业结构开始逐渐优化调整。

2．河北省产业结构与雾霾污染之间存在着倒U型曲线关系，伴随着经济的增长、产业结构的优化调整，雾霾污染出现先恶化后改善的变化趋势。

3．人均gdp与雾霾污染之间呈现出正向关系，当人均gdp增加时会使得雾霾污染恶化。

4．随着对外直接投资、对外贸易依存度的增加，会缓解河北省的雾霾污染。而河北省工业污染治理投资与雾霾污染的正向关系与理论不相符，说明河北省工业污染治理投资的增加并没有带来环境治理状况的改善，也说明河北省雾霾污染治理投资的效率还很低下，需要进一步加大投资幅度，提高治理效率。

根据以上结论，提出在雾霾污染下河北省产业结构优化调整的政策建议如下：

加大产业结构调整力度，不断降低第二产业比重，加快传统产业的改造升级，引进新技术减少污染排放量，淘汰落后产能，节能减排，关停高污染高耗能产业，尽快完成脱硫脱硝除尘改造，加大汽车制造业、交通运输设备、计算机、通信和其他电子设备制造业等新兴产业和第三产业比重，优化河北省产业结构，以产业结构调整优化推动雾霾治理。

提高污染行业的准入门槛，加大雾霾污染治理的投资力度，完善各项污染排放标准，深化空气污染监测预警、应急和联合减排等措施，注重投资的效率和效果，在河北省自身治污治霾的同时加强与北京、天津的区域合作，实现三地联防联控，协同治理。

发展新能源产业，构建以清洁能源产业和节能环保产业为主的现代能源产业体系，大力发展和支持环保产业，充分利用雾霾所带来的商机，发展“绿色经济”，而不是一味地补贴污染产业。

加大力度引进外资，发展河北省对外贸易，借助跨国公司的环保、污染控制技术优势促进河北省产业结构的优化，进一步改善雾霾污染状况，同时强化对外资企业和外贸企业的环境监管水平。

在京津等地的产业转移和产业承接时河北省要有选择地转移和承接，并依托北京、天津等地的优秀资源进一步优化自身产业结构，建立健全相应的区域补偿机制，实现京津冀三地的区域产业协同发展。

注释：

①《中国气象报》中对于雾霾的权威定义为：雾是大气中悬浮的由小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，水平能见度小于1．0km；霾，也称灰霾（烟霞），是指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒，水平能见度小于10．0km，两者混合称为雾霾。

②区位商公式：LQij=（qij/qj）/（qi/q），其中，LQij为j地区i产业在全国的区位商，qij为j地区的i产业的主营业务收入；qj为j地区所有产业的主营业务收入，qi在全国范围内i产业的主营业务收入；q为全国所有产业的主营业务收入。

［1］D．梅多斯等．增长的极限［M］．北京：商务印书馆，1984．

［2］PANAYOUTOU T．Conservation of biodiversity and economic development：the concept of transferable development rights［J］．Environmental and resource economics，1994（4）：91-110．

［3］包群，彭水军．经济增长与环境污染：基于面板数据的联立方程估计［J］．世界经济，2006（11）：48-58．

［4］SELDEN T M，SONG D Q．Neoclassical growth the J Curve for abatement，and the inverted-U Curve for pollution［J］．Journal of environmental economics and management，1995（29）：162-168．

［5］BRAJER V，MEAD R W，XIAO F．Searching for an environmental Kuznets Curve in China's air pollution［J］．China economic review，2011（22）：383-397．

［6］张悦，赵晓丹．中国经济增长与环境污染关系的研究——基于环境库兹涅茨曲线的实证分析［J］．经济研究导刊，2014（26）：13-16．

［7］郭俊华，刘奕玮．我国城市雾霾天气治理的产业结构调整［J］．西北大学学报（哲学社会科学版），2014（2）：85-89．

［8］冷艳丽，杜思正．产业结构、城市化与雾霾污染［J］．中国科技论坛，2015（9）：49-55．

［9］何枫，马栋栋．雾霾与工业化发展的关联研究——中国74个城市的实证研究［J］．软科学，2015（6）：110-114．

［10］李鹏．产业结构调整与环境污染之间存在倒U型曲线关系吗?［J］．经济问题探索，2015（12）：56-67．

［11］何小钢．结构转型与区际协调：对雾霾成因的经济观察［J］．改革，2015（5）：33-42．

［12］石敏俊，相楠，李娜．京津冀雾霾治理政策评估报告［R］．中国城市与区域实验室，北京：中国人民大学，2015．

［13］郑重．区域协调发展机制响应——资源环境制约下京津冀的产业转移研究［J］．中国人口·资源与环境，2009（19）：134-137．

［14］王家庭，曹清峰．京津冀区域生态协同治理：由政府行为与市场机制引申［J］．改革，2014（5）：116-123．

［15］卢华，孙华臣．雾霾污染的空间特征及其与经济增长的关联效应［J］．福建论坛（人文社会科学版），2015（9）：44-51．

［16］杜颖，肖荣阁，朱春华．河北经济增长与环境污染关系的检验［J］．中国矿业，2015（9）：62-68．

［17］王露，张素芳．雾霾天气引发的对河北省产业结构的分析［J］．企业导报，2015（3）：49-50．

［18］江笑云，汪冲．经济增长、城市化与环境污染排放的联立非线性关系［J］．经济经纬，2013（5）：1-6．

责任编辑：曹华青

Empirical Analysis on Impact of Hebei Province Industrial Structure on Fog Pollution

Hui Ying，Dai Hongwei
（School of Economics，Central University of Finance and Economics，Beijing 100081，China）

Fog weather frequently occurred in China，largely from north China to central not only in Huanghuai，Jiangnan，but in the northeast region，especially in the Hebei province．Based on the theory of environmental Kuznets curve，authors analyzed the fog and industrial structure of Hebei province in 2006-2014，and obtain the fog pollution index which used the Principal Component Analysis and location quotient methods．Results show that the factors of GDP per capita，FDI，ratio of dependence on foreign trade，industrial pollution control investment all have significant effects on fog pollution．The industrial structure and fog pollution index behave inverted U-curve characteristics，and there is a positive correlation with economic growth and FDI．In terms of these，we should optimize the industrial structure adjustment，develop new energy industry，increase the pollution control investment and foreign capital introduction to remit fog pollution in Hebei and proceed industrial structure optimization and upgrading．

fog，industrial structure of Hebei province，the Principal Component Analysis，location quotient，empirical analysis

F127；X22

A

1003-3890（2017）03-0087-06

2017-02-16

河北省教育厅高等学校人文社会科学研究项目（SQ141118）；中央财经大学研究生科研创新基金项目（201511）；河北省教育厅高等学校人文社会科学研究项目（SQ151113）

回莹（1982-），女，河北沧州人，中央财经大学经济学院博士研究生，廊坊师范学院讲师，研究方向为区域经济学；戴宏伟（1967-），男，河北定州人，中央财经大学经济学院教授，博士，研究方向为区域经济学、产业经济学。