中国城镇化对环境质量的影响及其机理检验——基于中国2005—2015年省际面板数据的实证研究*

程承坪，陈 志

(武汉大学 经济与管理学院，湖北 武汉 430072)

一、引言

城镇化(1)鉴于相关文献与政府文件均未对城镇化与城市化含义作区分，本文将二者视作相同概念。是任何一个实现了现代化的国家都必须经历的过程，中国要实现现代化也必然要推进城镇化。当前，一方面，我国虽然GDP位居世界第二，但截至2016年底我国人均GDP却只有8 866美元，属于发展中国家，正如习近平总书记在十九大报告中所指出的，我国仍处于并将长期处于社会主义初级阶段的基本国情没有变，还需要大力发展生产力；另一方面，我国正处于城镇化加速期和工业化中期两期叠加的发展阶段，在未来的发展中，加快城镇化进程依旧是我国经济发展的不二选择。因此，我国既要加速推进城镇化，促进经济发展，又要提高环境质量，以满足人民日益增长的美好生活需要。

要实现上述目的，我们必须弄明城镇化对环境质量的影响，揭示这种影响的机理，在此基础上才能制定切实可行的应对之策。为此，本文基于中国2005—2015年省际面板数据，采用中介效应模型，进行实证研究。文章的最后，我们将根据实证研究的结果，提出政策建议。

二、文献综述

国内外现有文献在进行城镇化与环境质量研究时，大多借鉴Grossman和Krueger(1991)研究EKC的做法[1]1-39，研究城镇化与环境污染之间的关系。具体而言，结论可以分为三类。第一，城镇化造成了环境质量恶化。York(2007)以能源消费为被解释变量，以城市化率为主要解释变量对14个欧盟成员国1960—2000年的数据进行面板回归，结果显示城市化率的一次项结果显著为正，但二次项回归系数不显著，得出城市化的发展加速了能源消费，进而加剧了城市工业污染[2]855-872。第二，城镇化促进了环境质量的改善。章泉(2009)利用中国城市级别的面板数据得出，我国人口城镇化促进了环境质量的改善[3]32-38。第三，城镇化对环境质量存在阶段性影响。Ferlaino(2014)通过跨国面板数据验证了城市化水平与城市环境污染之间存在先上升后下降的倒“U”型关系[4]1-18；罗能生等(2013)从生态效率的角度出发，基于超效率DEA测度了我国各省1999—2011年的生态效率，发现我国三大区域城镇化水平与区域生态效率均呈“U”型曲线关系，其中，东部地区部分省份已进入“U”型曲线的上升阶段，中西部地区均处在“U”型曲线的下降部分[5]53-60；穆怀中和范洪敏(2016)运用1990—2012年27个国家的面板数据，得出城市化水平与环境污染水平存在先上升后下降的倒“U”型曲线关系[6]73-79。

通过上述文献可知，国内外现有文献对城镇化与环境污染之间的关系并没有达成共识，实证结果存在较大的差异。究其原因，我们认为主要有两点。第一，这类研究仅停留在对二者关系的识别、验证上，缺乏深入研究城镇化对环境质量作用的内在机制。第二，现有文献在实证研究过程中，学者们往往采用单一指标来量化环境质量，得到城镇化水平与某类污染物水平的相关关系。

针对第一个问题，国内外部分学者尝试通过理论研究和实证研究，探寻城镇化影响环境质量的作用机制。理论研究方面，Dinda(2014)分析了城镇化对环境质量的影响机制，他认为主要有两点：第一，产业结构的升级，从低污染的农业经济到高污染的工业经济再到低污染的服务业经济；第二，伴随收入的升高，城市居民对于环境质量的偏好不断增强[7]431-455。张京详和孙浩(2010)结合我国实际情况，认为我国城市化进一步发展的能源资源环境承载空间受到极大的压缩，为应对这一现状，我国的城市规划部门应转变定位为“主动公共政策”，促进多规融合、城乡联动规划体系的实现，务实生态城市的建设举措[8]10-21。总的来看，国内外学者从理论上总结了城镇化对环境质量影响的相关机制，但这些研究仅仅停留在定性层面，没有对各种机制的效应进行量化，所得出的结论难免缺乏说服力。实证研究方面，刘超和林晓乐(2015)使用系统动力学方法研究了城镇化与生态环境的交互机制[9]49-58，但系统动力学的仿真模拟实验需要以大样本的数据为前提，他们仅仅使用了5年的时间序列数据进行实验，因此实验结果缺乏代表性。

对于第二个问题，由于我国统计部门并没有直接公布环境质量方面的综合指标数据，也没有单项指标可以很好地度量环境质量。因此，国内部分学者通过参考环境质量的相关定义，构建了环境质量综合指标。例如，董直庆等(2014)通过熵值法加权[10]111-124，对描述环境质量不同方面的多个指标进行加权处理得到环境质量综合指数。虽然他们的研究主题与城镇化无关，但环境质量综合指标的构建方法值得我们借鉴。

综上所述，本文采用2005—2015年中国省级面板数据，借鉴董直庆等(2014)评价环境质量的指标体系[10]111-124，构建环境质量综合指数，使用Hayes(2009)检验中介效应的计量方法[11]408-420，构建递归方程检验中国城镇化影响环境质量的作用机制，并判断其影响效应的大小，根据实证研究的结果，从提高环境质量的角度指出未来城镇化发展中应重点注意的问题，并提出相应的政策建议。

三、模型构建与数据说明

(一)模型构建

结合Dinda(2014)[7]431-455与张京详和孙浩(2010)[8]10-21的相关理论，城镇化会通过居民素质效应、产业结构升级效应、自然资源效应这三种渠道影响环境质量。其中，预期前两者为积极影响，最后一个为消极影响。为了实证验证这些机制是否存在，本文借鉴Hayes(2009)检验中介效应的方法[11]408-420，构建递归方程检验城镇化影响环境质量的作用机制：

lnENVit=αit+β1lnURBANit+δlnXit+εit

(1)

lnWit=αit+ρlnURBANit+τlnXit+εit

(2)

lnENVit=αit+β2lnURBANit+θlnWit+φlnXit+εit

(3)

式(1)(2)(3)中，i和t分别表示地区和年份；ENV代表环境质量；URBAN代表城镇化水平；W代表中介变量，本文选取的中介变量包括：居民素质、产业结构和自然资源；X代表控制变量；ε表示随机扰动项。

根据Hayes(2009)提出的中介效应检验方法[11]408-420，首先，对方程(1)进行回归，检验城镇化对环境质量的总效应是否显著；其次，对方程(2)进行估计，考察城镇化与中介变量之间的关系，此时分两种情况：当中介变量为居民素质效应和产业结构效应时，预期系数估计值ρ为正，当中介变量为自然资源效应时，预期系数估计值ρ为负；最后，对方程(3)进行估计，在β1和ρ均为正的情况下，若β2小于β1，则说明存在正向中介效应，若ρ为负，且β2大于β1，则说明存在负向中介效应。此外，检验中介效应还需检验相关的系数是否显著，具体思路见图1：

(二)环境质量综合指标的构建

由于我国统计部门并未公布环境质量方面的综合指标，也没有单项指标可以很好地度量环境质量。因此，本文借鉴董直庆等(2014)使用的方法[10] 111-124，对描述环境质量不同方面的指标进行处理得到环境质量综合指标。具体指标包括：1.废水排放总量；2.森林覆盖率；3.省会城市空气质量达到以及好于二级的天数；4.省会城市区域环境噪声等效声级；5.工业污染治理当年投资总额。对各指标标准化以统一量纲，通过熵值法计算综合得分，得到我国2005—2015年的环境质量综合指标。

(三)数据说明

环境质量：采用本文构建的环境质量综合指标对其进行量化。

城镇化水平：现有文献常以人口城镇化率(城镇人口占地区总人口的比例)或土地城镇化率表示，但高明等(2016)的实证结果显示人口城市化对环境污染的解释能力更强[12]110-117，因此本文采用常住人口城镇化率量化城镇化水平。

表1 中国2005—2015年环境质量综合指标

注：表中所得结果由2006—2016年《中国统计年鉴》以及Wind数据库原始数据整理、计算得出。西藏地区因数据缺失严重没有纳入计算。

中介变量：1.居民素质，采用高校在校生比例量化居民素质，高校在校生比例是衡量人口素质的重要指标，且作为高素质劳动力，其从事低污染型第三产业或技术密集型第二产业的比例较高；2.产业结构升级，借鉴汪伟等(2015)的方法[13] 47-61，构造产业结构升级指数：

(4)

式(4)中，xi表示第i产业占社会总产值的比重，这一指数反映了三次产业间的结构状况；3.自然资源效应，采用人均水资源量来量化自然资源状况，水资源既是城市经济发展中使用最为广泛的自然资源，也是城市居民日常生活中最不可或缺的自然资源，采用人均水资源量来量化自然资源状况具有代表性。

控制变量的选择，本文借鉴杜雯翠和冯科(2013)[14]91-99、焦若静(2015)[15]8-14所引用的控制变量体系，具体包括：1.环境技术水平：采用单位GDP能耗量化环境技术水平；2.人口规模：采用地区年末常住总人口量化人口规模；3.开放水平：采用FDI占GDP的比例来量化开放水平；4.政府干预力度：采用工业污染治理投资总额占GDP的比例来量化政府对环境保护的干预力度。

截至2018年3月，Wind数据库中，本文使用的部分指标仍未更新2016年相关数据，因此原始数据均来自于2006—2016年《中国统计年鉴》及Wind数据库，包括2005—2015年中国30个省份的面板数据，其中西藏地区因缺失数据严重未纳入样本；上海市实际利用外商投资额(FDI)指标由于统计口径的不一致出现数据缺失，本文使用组内均值对缺失值进行替换。

四、实证分析

(一)城镇化对环境质量的总效应

首先对方程(1)进行回归，得到城镇化对环境质量作用的总效应β1。通过表2的回归结果可以看出，城镇化对环境质量作用的总效应β1显著为正，系数值为0.190，表明多种机制共同作用下，城镇化对环境质量的总效应为正。人口规模系数在1%水平下显著为正，表明人口规模的扩大对环境质量存在正向的影响。人口规模的扩大为环保知识和技能的交流提供了扩散渠道，同时也提高了污染处理设施的使用效率，有助于改善环境质量，但前提是人口规模不能超出资源承载范围。环境技术水平系数在5%水平下显著为正，表明单位GDP能耗的提高改善了环境质量。这与我们直观经验相违背。本文认为原因在于样本中部分能源消费大省影响了整体的回归结果。开放水平系数10%水平下显著为负，表明开放水平的提高对环境质量存在负向的影响。污染天堂假说认为，污染密集型产业一般由发达国家向发展中国家转移，或环境管制较强的国家向环境管制较弱的国家转移。改革开放以来，我国为寻求经济快速增长，在引进国外资本和先进技术时，长期施行宽松的环境管制，致使境外污染密集型产业大量转移到国内，因此开放水平的提升对我国环境质量存在着负效应。政府干预系数在10%水平下显著为正，表明我国政府近年来的工业污染治理投资取得了一定的成果，显著地改善了地方环境质量。

表2 城镇化对环境质量的总效应

注：*、**、***分别表示在10%、5%、1%水平下显著，括号内为t值，常数项未报告在表中。

(二)城镇化对环境质量的中介效应检验

本节使用中介效应模型，检验城镇化通过居民素质、产业结构、自然资源这三种中介效应对环境质量的影响。上一节中我们根据方程(1)的回归结果得到了城镇化对环境质量的总效应，现分别对三种中介效应变量进行方程(2)和方程(3)的回归。其中，模型2、模型4、模型6根据方程(2)回归，因变量为相关中介变量；模型3、模型5、模型7根据方程(3)回归，因变量为环境质量综合指标。回归结果见表3。

表3 城镇化对环境质量的中介效应检验

注：*、**、***分别表示在10%、5%、1%水平下显著，括号内为t值，常数项未报告在表中。

模型2中因变量为高校在校生比例，城镇化率的回归系数显著为正，表明城镇化的推进确实会提升整体居民素质。模型3中因变量为环境质量综合指数，加入中介变量高校在校生比例后，城镇化率的回归系数为0.186，小于模型1中城镇化率的回归系数0.190，同时Sobel检验拒绝原假设，表明居民素质正向中介效应显著，居民素质的提升是城镇化改善环境的正向机制。

模型4中因变量为产业结构升级指数，城镇化率的回归系数为正，表明城镇化的推进能够促进产业结构升级。模型5中因变量为环境质量综合指数，加入中介变量产业结构升级指数后，城镇化率的回归系数为0.186，小于模型1中城镇化率的回归系数0.190，同时Sobel检验拒绝原假设，表明产业结构升级正向中介效应显著，产业结构升级是城镇化改善环境的正向机制。

模型6中因变量为人均水资源量，城镇化率的回归系数为负，表明城镇化的推进会减少自然资源存量，增加自然资源的压力。模型7中因变量为环境质量，加入中介变量人均水资源量后，城镇化率的回归系数为0.194，大于模型1中城镇化率的回归系数0.190，同时Sobel检验拒绝原假设，表明自然资源负向中介效应显著，自然资源压力是城镇化恶化环境质量的负向机制。

五、实证研究结论及解释

(一)研究结论

本文从三个方面研究了城镇化影响环境质量的作用机制，通过构建环境质量综合指标并运用中国2005—2015年省级面板数据进行了实证研究。得出以下结论：城镇化的推进总体上促进了中国环境质量的改善。城镇化主要通过居民素质提升与产业结构升级促进环境质量改善，同时也因为自然资源消耗对环境质量造成了一定的恶化。

(二)对研究结论的解释

1.城镇化通过提高居民素质从而提高环境质量

城镇的教育水平高于农村，流向城市的人口有条件享有更好的教育，有利于提高整体居民素质。居民素质的提高会从以下三个方面提高环境质量。第一，人力资本的积累。人口素质的提高将促进人力资本的积累，人力资本可以作为资源型生产要素的有效替代品，改变生产活动中的要素结构。第二，环保意识的扩散。通过提高居民整体素质，有助于环保意识的扩散，使得诸如垃圾分类处理与选择公共交通出行等环保行为得到推广，绿色节约的消费模式和生活方式深入人心。第三，对污染密集型企业有效的外部监督。居民环保意识的提高促使人们对于环境质量的偏好不断增强，这将有助于其加强对居住地附近工业企业污染排放的外部监督，提高政府环境保护效率。

2.城镇化通过促进产业结构升级从而提高环境质量

城镇化带来的人口向城市流动与集聚，一方面使得大量农村剩余劳动力转化为可以投入到第二、三产业劳动力的生产要素，另一方面也催生了对城市公共服务和个性化服务的需求，为生态环境污染程度小的第三产业的产生和发展提供了市场空间。中国当前阶段的产业结构升级有利于提高环境质量。在城市化发展的开始阶段，产业结构由农业为主的第一产业向工业为主的第二产业升级，这一过程伴随着环境污染的加重；当城市化发展到一定阶段，伴随产业结构的升级，第三产业占比逐渐增大，第二产业也由资源密集型重工业向技术密集型转变，这一过程将促进环境质量的改善。考虑到目前我国绝大部分地区已经度过了上述的第一个阶段，因此我们认为中国产业结构升级有利于提高环境质量。

3.城镇化加大了自然资源的消耗从而恶化了环境质量

在我国，由于“土地财政”的存在，土地城镇化带来的城市规模扩张极大地增加了自然资源的压力。一方面，城市规模的扩张会侵占森林、湿地等宝贵的自然资源；另一方面，城市规模扩张往往伴随着大规模的基础设施建设和房地产投资，对相关自然资源的需求量极大。自然资源的过度消耗往往会带来环境质量的恶化。过去半个世纪，据联合国粮农组织统计，全世界已经损失了一大半森林资源，随之而来的是水土流失、土地沙化、物种减少、沙尘暴频发等一系列环境问题，导致人类生活环境的恶化。

六、政策建议

为提高我国环境质量，根据本文得出的研究结论，结合我国实际情况提出以下三点政策建议。

第一，完善教育体制，提高居民素质。为实现城镇化与生态环境的协调发展，全面提高城市居民环保意识，政府应完善现有教育体制，将城镇化进程中数量庞大的农民工转变为市民，有效地将人口资源转变为人力资本。具体而言，应从加强基础教育投入、建立职业技术教育体系、鼓励高校和社会资本合作等方面出发，建立多层次、多渠道的教育体制，全面提高居民素质。

第二，发展战略性新兴产业，促进产业结构优化升级。政府在推动产业结构优化升级时，应将有限资源集中到具有核心竞争力的新兴行业，积极推动人工智能、物联网等新兴产业发展，降低我国经济发展对资源环境的依赖性。

第三，加大对于环保技术研发的财政支持力度，提高自然资源利用效率。我国土地城镇化带来的城市规模扩张极大地增加了自然资源的压力，当下“土地财政”问题暂时无法有效解决，通过科技创新和技术进步提高资源使用效率，是实现资源和环境可持续发展的必经之路。城镇化不仅能汇聚各种物质要素，还能促进先进思想、先进技术的交流，为环保技术的创新提供条件。政府应当采取相应措施，吸引相关产业高端人才就业，同时鼓励清洁技术的研发、应用与推广，提高自然资源利用效率。