基于Panel Data模型的出口贸易对大气环境影响分析

赵杨秋

（安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001）

我国出口贸易正经历着日新月异的变化。2004年，中国进出口总额为95 539.09亿元，2019年达到315505.00亿元，是2004年的3.3倍，可见中国外贸形势一片大好。近年来，我国雾霾天气频繁出现，给企业生产和居民生活带来了严重的负面影响。2019年3月，习近平主席参加十三届全国人大二次会议内蒙古代表团审议时强调，要保持攻坚力度和势头，坚决治理“散乱污”企业，继续推进重点区域大气环境综合整治[1]。影响大气污染的因素众多，只有准确识别大气污染影响因素和作用程度，才能制定出行之有效的对策。

1 相关研究与问题提出

在研究出口贸易与大气污染关系上，国外学者纷纷发表自己的看法。Copeland等[2]考虑到贸易模式对EKC的影响，提出了著名的“污染避难所”的假说，基于环境效应分析的三个方面，得出出口贸易有益于缓解发达国家的环境污染，但会增加对发展中国家的环境破坏的结论；Grossman[3]基于对北美自由贸易区的大气环境的研究，发现一开始贸易对环境的负面影响明显，但是当收入到达某一点时，结构效应和技术效应有利于环境改善，作用力度大于规模效应带来的污染程度，这符合环境库兹涅茨曲线的规律。因此，扩大出口贸易有利于改善环境质量。

国内学者对出口贸易与大气污染的关系研究较少。环境保护论者认为国际贸易的过快发展会对环境造成负面影响。李璠等[4]基于环境投入产出模型，测算京津翼地区进出口排放三大污染物的强度，得出出口贸易对大气环境造成了负面影响的结论；唐剑等[5]基于环境效应的实证模型，运用29个省市的动态面板数据进行分析，发现出口贸易规模的扩大导致了工业污染物排放的增加。出口贸易支持者认为自由贸易的发展有利于地区经济水平的发展，从而地区政府会更重视环境保护。林伯强等[6]通过搜集联合国贸易统计数据建立包含Tobit模型的连联立程组，对贸易与能源环境效率的关系进行实证研究，发现能源效率提高的一个重大影响因素为扩大出口贸易，通过测算中国工业行业能源发现，效率高的行业对贸易的参与度十分重视；官楚楚[7]基于贸易、经济与大气污染之间的关系，建立一个联立方程，运用面板数据进行最小二乘法实证分析，分析结果表明，出口贸易改善了山东省的大气环境。中立者认为出口贸易对环境的影响主要取决于学者的实证研究。

综合上述文献研究可知，国内外学者主要从环境保护、贸易支持和中立三方面对贸易和大气环境的关系进行研究，多以省、国为单位进行研究，对工业地区研究较少。鉴于此，本研究以中国四大工业基地所在地区的8个地区为研究对象，搜集2003—2018年的相关数据进行实证分析，基于Panel Data模型就出口贸易对大气环境的影响进行定量分析，针对影响大气环境的主要因素提出合理的建议以促进地区对外经济贸易发展。

2 模型设定

2.1 环境效应的理论方法

根据大量文献研究得知，学者主要通过规模效应、结构效应和技术效应环境质量的三大效应进行研究[8]。

2.1.1 规模效应

规模效应是指某一地区的产业结构和经济福利不变的情况下，国际贸易通过影响经济活动的规模进而影响环境污染排放量的渠道。一方面，出口贸易带来经济规模的扩大，可能导致自然资源的过度使用，造成自然资源匮乏、生态环境破坏等问题；另一方面，国民收入增大时，人民对生活质量要求更高，国家通过税收等方式控制企业对污染的排放量，对污染进行投资治理。

2.1.2 结构效应

结构效应是指在其他因素不变的前提下，通过影响企业的生产结构，衡量企业对环境造成的污染程度。根据大卫·李嘉图的比较优势学说，结构效应可以通过两种方式表现出来：一方面从环境角度讲，促使资源从污染严重的部门向相对清洁的部门流动；另一方面从经济角度讲，出口贸易拉动了地区的经济发展，使得地区的福利水平提高，开始增加环境投资。

2.1.3 技术效应

技术效应是指在其他因素不变的情况下，通过引进环保设备和生产清洁技术，使企业在生产运营中产生的污染较低，从而降低对环境的负面影响，即企业污染强度下降或者单位能耗降低。从另一种角度，也可以认为贸易提高了地区的收入水平，人们对环境质量的要求增加，对于购买何种产品，偏向于选择花费更多的货币购买清洁型产品。因此，地区愈加重视环境质量，出台多方面的环境法律法规并严格实施，促使企业单位减少污染物的排放，改善环境质量。

2.2 理论模型及构建

为了更直接地表达出大气污染的影响因素，可以将这种关系用一个模型表示出来。大气污染主要来源于工业污染，所以工业污染排放量作为大气污染强度一个标准。用X表示各行业的产值，用Y来表示单位产值的排放污染量，那么工业污染排放总量可以表示为：

如果工业的总产量为Z，且各行业占比份额为H，那么工业污染排放总量也可以表示为：

对于这一模型进行一阶差分，得：上述表达式就可以表示出口贸易与大气污染的关系。dF——工业污染排放量指标，等式（3）的右边第一个代表的是规模效应，中间这一项代表结构效应，最后一项代表技术效应，可简单表示为：

基于Taylor、Antweiler对贸易的环境效应模型的影响研究，改进此模型增加外贸依存度和工业污染治理强度两个影响因素，综合建立如下模型：

经过自然对数处理，在不改变原序列特征的前提下，消除了异方差的影响和数据的剧烈波动，变量回归结果的系数值是指相应指标的弹性。

2.3 指标选取

由于衡量中国四大工业基地污染的方式较多，为全面了解四大工业基地各方面的大气污染情况，将四大工业基地以省市为单位进行划分，京津唐工业基地包括北京市、天津市、河北省3个衡量单位，沪宁杭工业基地包括上海市、江苏省、浙江省3个衡量单位，辽中南工业基地以辽宁省作为衡量单位，珠江三角洲工业基地以广东省作为衡量单位，共计8个衡量单位。本研究选择8个单位2003—2018年6个变量的面板数据进行研究，以下是6个变量说明。

2.3.1 二氧化硫排放总量(se)

本研究选取二氧化硫排放总量为大气污染指标。二氧化硫的数据比较全面，与其他大气污染物如粉尘、二氧化碳等都有联系，因此采用二氧化硫排放总量代表大气污染程度。

2.3.2 地区生产总值(rgdp)

本研究采用地区生产总值衡量规模效应。地区生产总值代表了一个地区经济发达的程度，地区生产总值的大小反映经济发展状况，体现了当地发展速度。由于地区生产总值存在资金时间价值，用GDP平减指数法将2004—2018年数据调整至2003年的不变价格水平，得到真实的rgdp。

2.3.3 资本劳动比(k)

采用资本劳动比衡量结构效应。代表结构效应的资本劳动比用各地区物质资本与劳动力的比值来表示；劳动力用各地区就业人员来表示。由于各地区统计年鉴没有物质资本存量数据，选择全社会固定资本投资代替物质资本存量。因为存在资本时间价值，故用永续盘存法进行折旧，折旧率为10%。

2.3.4 城镇人均可支配收入(b)

为了区分规模效应和技术效应，采用城镇人均可支配收入来衡量技术效应。预期城镇人均可支配收入与大气环境污染程度呈反比例关系。

2.3.5 外贸依存度(w)

选择外贸依存度表示贸易开放水平的指标。外贸依存度没有具体数值表示，用各地区进出口总额与生产总值比重来表示，数据来源于《中国统计年鉴》 （2003—2018年）。

2.3.6 工业污染治理强度(z)

选择工业污染治理强度衡量四大工业基地的污染排放量，由于不能用具体数据表示，故用各地区工业治理项目投资额与生产总值比值表示。

2.4 数据说明

由于本研究需要分析四大工业基地一定时间出口贸易与大气环境之间的关系，因此采用面板数据模型进行分析。本研究搜集2003—2018年的8个地区出口贸易额和大气污染工业来源的相关数据：地区生产总值（亿元）、资本劳动比（万元/人）、城镇人均可支配收入（元）、外贸依存度（%）、工业污染治理强度（%） 和二氧化硫排放总量（万t），为了更加清晰地测量出口贸易对8个地区大气环境的影响，用外贸依存度来表示开放程度，数据通过《中国统计年鉴》（2003—2018年） 和各省市统计年鉴整理所得，见表1。

表1 主要变量描述

3 实证结果与分析

本研究通过2003—2018年《中国统计年鉴》和各地区统计年鉴搜集了四大工业基地数据，并进行对数处理，对模型回归前进行检验以确保精确度。对选取的各变量作出单位根检验，以检验变量的平稳性；序列是同阶平稳的前提下，对各变量作出协整检验，若存在协整关系，就避免了“伪回归”现象[9]。

3.1 单位根检验

面板数据的单位根检验方法很多，为了避免检验方法导致检验结果不同，同时选择3种检验方法，具体方法如表2所示：其中，ADF检验和PP检验的单位根相同，LLC检验的单位根不同。表2直接进行各变量一阶差分的单位根检验，发现3种方法对应6个变量的P值均显著，因此不存在单位根且为同阶单整。

3.2 协整检验

协整检验通过考察非平稳变量之间数量关系，发现变量长期处于平稳均衡状态。协整检验方法包括Pedroni、Kao等方法，本研究选择Pedroni检验，Pedroni检验方法允许异质面板的存在，使结果更精准。由表3可知，除了PP-检验（组内统计量）和ρ-检验（组内和组间统计量）接受不存在协整关系的原假设，其余检验统计量均拒绝原假设。因此，认为出口贸易指标，即地区生产总值、资本劳动比、城镇人均可支配收入、外贸依存度、工业污染治理强度与大气污染的指标，即二氧化硫排放总量存在协整关系，表明变量间处于长期平稳状态，避免“伪回归”现象。因此，可以进行出口贸易对大气污染研究的面板数据模型设定回归分析。

表2 四大工业基地控制变量的单位根检验

表3 四大工业基地控制变量的协整检验

3.3 模型设定形式检验

Panel Date模型主要包括混合模型、固定效应模型和随机效应模型。混合模型的特点是任何一个截面的截距项和斜率项都相同，因此不适合本研究。在固定效应模型和随机效应模型中，通常选择用Hausman检验确定。本研究建立变系数随机效应模型，进行Hausman检验，检验结果见表4。表4 Hausman检验结果在1%的显著水平下拒绝原假设，因此选择固定效应模型进行回归分析。

表4 四大工业基地控制变量的Hausman检验结果

3.4 回归分析

经过协整检验避免“伪回归”，确定使用固定效应模型，因此该模型回归结果十分精准。表5中显示外贸依存度的相伴概率为0.16，没有通过10%的显著性检验，其余变量都通过模型检验。模型回归结果的各变量系数中，其中代表规模效应的地区生产总值和代表技术效应的城镇人均可支配收入以及工业污染治理强度的符号为负，表示有益于大气环境的改善，规模效应发挥的作用最大；代表结构效应的资本劳动比加大了对大气环境的污染。具体如下：

表5 固定效应回归结果

第一，用地区生产总值代表规模效应，回归系数为-1.673 9，表明生产单位规模越大，改善大气污染的能力越大，且改善污染力度很大，即四大工业基地规模每增加1%，二氧化硫排放总量减少1.6739%。

第二，从结构效应来看，资本劳动比的回归系数为0.600 8，物质资本存量与劳动力的比重每增加1%，大气污染物的排放量增加0.600 8%。

第三，用来表示技术效应的城镇人均可支配收入与大气污染程度的关系与预期一致，结果表明城镇人均可支配收入每增长1%，二氧化硫排放总量降低0.316 9%。

第四，对于外贸依存度这一变量，进出口总额占地区生产总值比重的弹性系数为正，即外贸依存度每增加1%，大气污染程度增加0.184 1%。然而，外贸依存度对大气污染治理影响的回归结果并不显著。

第五，用来衡量污染物治理能力的工业污染治理强度的弹性系数为-0.186 3，表明工业污染物治理的投资比例每增长1%，污染物降低0.186 3%，这与理论预期相符。

4 结论与相关建议

4.1 结论

通过大量文献调研选择用规模效应、结构效应和技术效应三大环境影响因素来衡量大气污染治理程度，搜集2003—2018年8个地区数据，运用Panel Data模型进行实证分析，发现出口贸易的规模效应和技术效应对大气环境治理有益，结构效应不利于大气环境治理。综合考虑，基于“两负一正”，可以得出总效应为负。由此可见，随着我国四大工业基地出口贸易的扩大反而有利于大气环境的治理。

第一，代表规模效应的地区生产总值的实证分析结果为负，说明对大气污染存在正面影响，产生这种现象的主要原因是四大工业基地规模扩大，导致生产总值高，所以有足够资本来引进先进的治理技术。更重要的是，政府有能力治理污染，比如治理投资，政策调控缓解污染。

第二，出口贸易对大气环境的结构效应为正，说明对大气污染治理存在消极影响。资本劳动比每增加1%，大气污染增加0.600 8%，即物质资本的增加导致了更多的污染，可以看出，资本密集型企业的相当一部分为污染密集型产业，从而导致结构效应对大气环境产生负面影响。由于2004—2018年来我国九成以上的出口商品为工业制成品，工业制成品是出口额的主要构成部分，但工业制成品中污染密集型产业占比比较大。另一方面，我国产业结构逐渐优化，向技术含量、效率更高更清洁的产品升级，但高耗能、污染重的企业较多导致推动力度没有显现出来，没有使环境污染得到缓解。

第三，代表技术效应的城镇人均可支配收入对大气环境的影响为负，即收入水平越高，四大工业基地污染程度随之降低。若四大工业基地符合环境库兹涅茨曲线[10]，即收入水平随经济发展的变化而变化，那么城镇人均可支配收入对大气环境的积极作用意味着四大工业基地收入水平已越过最高点，随着收入水平的提高，污染物排放量会逐渐减少。经过回归后技术效应的弹性系数为-0.316 9，但是显著性不高，说明随着企业收入水平的增加，生产过程对环境产生的负面影响减少，但影响不够明显，侧面表明企业减污工作进展缓慢。因此，四大工业基地技术效应的影响需进一步提高。

第四，根据“两负一正”原则，我国四大工业基地出口贸易的扩大有利于大气环境质量的改善。2004—2012年，四大工业基地呈现上下波动状态，总体比较平稳呈微弱上升态势。然而，2013年出现巨大转折，空气质量急剧变差，河北省环境空气质量优良率仅为39.7%，其余地区也均下降为2004—2018年的最低值。2014—2018年，环境空气质量优良率逐步改善向好，这可能是由于2013年国务院发布的《大气污染防治行动计划》中，明确提出关注空气质量，提高大气环境质量。因此，2004—2018年，四大工业基地环境空气质量优良率呈“V”字型，在2013年出现最低值，后持续改善。

4.2 相关建议

4.2.1 扩大出口贸易规模，加大大气污染治理力度

本研究选择二氧化硫作为大气污染强度指标，得出结论出口贸易对大气污染有所帮助。虽然扩大出口贸易规模，会加大资源的使用，增大污染程度。但是，规模变大，经济水平就会提高，治理力度会增大。由本研究结论可知，贸易规模扩大有利于改善大气环境污染程度。

4.2.2 优化产业结构，调整内部结构

中国是世界上最大的发展中国家，主要生产工业化产品为主，现在正处于发展中阶段。我国的经济主要是依靠第二产业。但是，作为以资源密集型为主的第二产业，工业污染严重影响大气环境。同时，我国也正在发展高技术产业。高技术产业资源消耗低，对环境产生的污染相对较少，这能促进我国产业结构的发展和产业内部结构的调整，中国应以扩大高技术产品的生产和出口为主，发展高新技术产业拉动其他产业发展，其他产业发展的过程又会带动高新技术产业发展。经过这样的环形发展，就会形成良性的产业发展循环。

4.2.3 继续扩大出口贸易力度，加强完善环境法律法规

我国应逐步完善环境产权规制，坚持“谁污染谁治理、谁开发谁保护”的原则，对企业收取排污费、排污配额来限制企业污染的排放。此外，国家还可以通过财政支出、税收等方式进行大气环境治理，增强环保力度的同时还能鼓励企业积极投入到排污治理的行列中来。最后，国家严格处置排污超标的工厂，加大环保宣传，企业也要积极提高技术创新能力，引进环保技术。