产业集聚、生态环境治理与空间差异化策略

韩 坚 邹力子

(1.苏州大学 东吴商学院，江苏 苏州 215021；2.苏州大学 东吴智库，江苏 苏州 215021)

一、引言

改革开放四十多年来我国经济快速发展，与此同时环境污染与治理问题也逐渐突出：2007年太湖爆发严重蓝藻污染，造成无锡市自来水污染；2013年中国中东部雾霾严重，天津、河北、河南、山东、江苏、安徽、浙江、上海等地空气质量指数达到六级严重污染级别，京津冀与长三角雾霾连成片；2018年福建泉州发生碳九泄露事故，造成大气污染与水污染。种种现象表明，我国的环境污染问题不容乐观，环境治理刻不容缓。同时，生态环境问题也受到党和国家领导人的高度重视，习总书记在2018年全国生态环境保护大会上再次强调，生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。由此可见，我国的生态环境问题备受关注。

环境污染伴随着经济发展而生，如何在经济发展的同时降低环境污染一直是学术研究的热点课题。经济发展离不开产业，而产业集聚将众多具备同一特征或关联的企业高度集中于特定区域中，形成“块状经济”，进一步促进企业间的分工与协作，提高生产效率。产业集聚的环境外部性有正有负，其正外部性为集聚区内的企业对污染物采取集中排放集中处理的方式，通过规模效应来降低单位治污成本；负外部性为污染物排放集中于集聚区内造成当地环境污染。因此，产业集聚与环境治理间具有何种关系？如何发挥产业集聚的环境正外部性来实现环境治理？在我国的不同区域产业集聚与环境治理间具有怎样的差异？

本文通过对我国2007—2016年地级及以上城市面板数据实证研究，旨在得出产业集聚与环境治理二者间相互影响关系，并进一步分区域研究，从我国东部、中部、西部和东北四个区域着手分别探讨产业集聚与生态环境治理的关系，制定相应的产业政策，实现产业集聚与生态文明的共同发展。

二、文献综述与研究假说

20世纪90年代以来，国内外学者对经济发展与环境污染二者间的关系已有许多研究。Grossman和Krueger[1]实证研究了环境质量与人均收入之间的关系，指出了污染与人均收入间的关系为“污染在低收入水平上随人均GDP增加而上升，高收入水平上随GDP增长而下降”。Panayotou[2]借用库兹涅茨界定的“倒U型”曲线，首次将环境质量与人均收入间的关系称为环境库兹涅茨曲线(EKC)，即随着经济的发展，环境污染将逐渐加剧，当经济发展突破某一“转折点”时，环境污染状况将得到改善。这一观点得到许多学者的支持。Arrow[3]、Jalil and Mahmud[4]、Fosten[5]等运用不同数据和理论方法，证明了环境质量与人均收入之间的“倒U型”曲线关系的存在。

关于产业集聚与环境治理的关系，国内外学者对此也进行研究，但结论并不统一，主要表现为三种意见：有的学者认为产业集聚有助于环境治理，有的学者认为产业集聚无法改善环境反而会恶化环境，还有一部分学者认为产业集聚与环境治理间不是单纯的线性关系，而是存在非线性或不确定关系。

产业集聚有助于环境治理的研究。新经济地理学认为，产业集聚的主要动力是协同创新环境下企业间技术溢出[6]，清洁技术的扩散能够促进区域内污染减排。[7]师博等[8]考虑规模经济与专业化分工，集聚区企业可以通过治污的规模效应来降低单位治污成本。从循环经济角度[9]，集聚内部可以产生资源循环利用，从而减少污染排放。陈建军和胡晨光[10]利用中国长三角地区数据发现，产业集聚能够促进技术进步从而优化集聚区环境。Zeng等[11]以Dixit-Stiglitz垄断竞争模型为基础，通过构建包含两个国家和两个部门的空间经济增长模型发现，制造业集聚有助于减轻“污染避难所”效应。李勇刚和张鹏[12]基于中国各省的面板数据，得出产业集聚能够降低环境污染程度的结论。陆铭和冯皓[13]利用中国省级面板数据同样发现，人口和经济活动的空间集聚有利于降低单位GDP工业排放。

产业集聚无法实现环境治理的研究。Virkanen[14]使用芬兰数据实证分析发现，芬兰南部产业集聚会造成芬兰空气污染和水污染。Walter 等[15]提出“污染天堂”假说和Dua等[16]提出“竞次理论”，认为外资企业的进入会加剧某地区的环境污染。Frank[17]运用欧盟中200个城市的数据分析，认为产业集聚与空气污染二者显著相关。Verhoef和Nijkamp[18]运用空间均衡模型发现，工业分布会造成集聚区的环境污染。Ren等[19]运用上海市1947—1996年的数据分析认为，产业集聚导致了城市土地的过度开发利用，不同程度上降低了上海市的水体质量。Duc[20]研究越南河流周边的工业排放数据发现，工业集聚是造成河流污染的重要原因。张可和豆建民[21]构建了集聚的污染外部性作用机制理论框架，采用结构方程模型进行验证，结果表明产业集聚通过产出规模、结构以及效率等效应作用于环境污染，集聚所引起的产出效率和成本的提高反而加重了环境污染，我国城市的集聚水平与集聚的污染效应在空间上呈现分异趋势。张可和汪东芳[22]通过构建经济集聚与环境污染的交互影响理论模型分析中国经济集聚与环境污染之间的关系，发现经济集聚与环境污染之间存在双向作用机制，经济集聚加重环境污染，环境污染反向抑制经济集聚。

产业集聚与环境治理间呈现非线性或者不确定关系的研究。李筱乐[23]利用中国省级面板数据研究发现，工业集聚与环境污染呈“倒U型”关系，并且认为市场化是其中重要的决定因素。张可和汪东芳[22]利用中国地级市数据研究了经济集聚与环境污染的关系，认为二者呈现交互影响且与劳动生产率密切相关。李伟娜等[24]分析了中国30个制造业面板数据，认为中国制造业集聚与大气污染之间的关系为“N”型，目前中国正处于大气污染随制造业集聚水平提高而增加的阶段，但排放强度逐渐下降。闫逢柱等[25]运用中国制造业数据和面板修正误差模型进行研究，结果表明产业集聚在短期内对降低污染排放有效，但在长期内二者没有因果关系。谭嘉殷和张耀辉[26]利用广东省的面板数据和VEC模型发现，短期内产业集聚对环境改善具有负外部性效应，但在长期产业集聚与环境污染不具有必然的因果关系。

通过文献综述可以发现研究尚需完善：现有文献使用的数据还需进一步细化；产业集聚对环境治理的空间差异方面的研究较少。因此，本文选取中国286个地级及以上城市的面板数据进行实证检验，同时注重环境治理的空间差异研究。

综上所述，提出研究假说1：产业集聚与环境污染间呈“倒U型”关系。在初期，产业集聚的提高会加剧环境污染，在到达“倒U型”曲线拐点位置后，产业集聚的提高会降低环境污染，有利于环境治理。

研究假说2：产业集聚与环境治理间存在空间差异化，在我国东部、中部、西部和东北地区有所不同。由于我国国土面积辽阔，不同地区的经济发展、环境污染具有差异性，“污染光环”效应(1)“污染光环”效应指受母国国内环境标准严格的影响,具备先进环保或污染处理技术的跨国公司在向东道国投资的过程中,通过技术外溢、知识扩散等方式来解决东道国本土企业生产过程中的环境污染问题,改善了东道国资源的使用效率。与“污染天堂”假说(2)“污染天堂”假说主要指污染密集产业的企业倾向于建立在环境标准相对较低的国家或地区。在不同区域并存，并且东部地区的环境库兹涅茨曲线与中西部地区也有较大差异性[27]，所以提出环境治理的空间差异性假说。

三、产业集聚与环境治理模型设定

1.实证模型设定

(1)线性模型设定

Dietz和Rosa提出的STIRPAT模型[28]:

Ii=α0Pα1·Aα2·Tα3ei

(1)

方程(1)中：I表示环境压力，P表示人口因素，A表示富裕度，T表示技术水平，α0、α1、α2、α3为模型的待估计参数，ei为随机误差项。

在方程(1)的基础上加入产业集聚进行扩展[29]，扩展后方程为：

Ii= Pα1·Aα2· Tα3·aggα4ei

(2)

对方程(2)取对数得：

ln Ii=α0+ α1ln P + α2ln A + α3ln T + α4ln agg + ei

(3)

在方程(3)的基础上，加入控制变量变量，对环境污染、产业集聚等变量构建线性模型：

lnpoli,t=β0+β1lnaggi,t+β2lnopeni,t+β3lnstrui,t+β4lngdpi,t+β5lnpopi,t+β6lnregi,t+β7lntrani,t+ β8lntechi,t+β9lneduI,t+εi,t

(4)

模型(4)中i表示地区，下标t表示当期时间。poli,t表示环境污染水平，aggi,t表示产业集聚，openi,t表示对外开放水平，strui,t表示产业结构，gdpi,t表示各地区人均GDP水平，用以衡量地区经济发展水平，popi,t表示地区人口规模，regi,t表示地区环境规制水平，techi,t表示技术创新，edui,t表示教育投入，trani,t表示交通便利程度。β0为常数项，β1—β9分别表示各变量的系数；εi,t为随机误差项。

(2)非线性模型设定

国内外学者研究表明，经济增长与环境污染间存在“倒U型”，“N型”等多种关系，因此为了研究经济增长与环境污染间的非线性关系，本文引入GDP的平方项，构建模型：

(5)

为了进一步研究产业集聚与环境污染间的非线性关系，本文引入产业集聚的平方项，构建模型：

(6)

2.数据选取

本文数据来源于2008—2017年《中国城市统计年鉴》，考虑到数据可得性和有效性，剔除了三沙市、儋州市、毕节市、铜仁市、日喀则市、昌都市、林芝市、山南市、吐鲁番市、哈密市、海东市等11个缺失数据的城市，共收集我国286个地级及以上城市的面板数据。

3.变量选取

(1)内生变量

环境污染(pol)，从现有的研究来看，学术界没有一个统一的反映地区整体污染状况的综合污染指数。因此，更多的研究采用具体的污染指标来代替综合污染指数。本文借鉴盛斌和吕越[31]的做法，选取工业二氧化硫排放总量作为衡量污染排放的指标。产业集聚(agg)：现有研究中，衡量产业集聚的指标有空间基尼系数、赫芬达尔指数、泰尔指数、Ellison-Glaser指数等，本文选取区位商指数作为衡量产业集聚的指标，其计算公式如下：

(7)

方程(7)中xij表示第j个城市第i(i=1，2，3……n)个行业就业人数，Xi是全国第i(i=1，2，3……n)个行业的就业人数，本文选取工业就业人数计算。计算出的区位商值越大，说明其集聚程度越高。

2)控制变量

对外开放水平(open)，采用当年实际使用外资金额占GDP比重来测算。产业结构(stru)，采用第二产业就业人口占总就业人口的比重来测度。地区经济发展水平(gdp)：选取各地级及以上城市人均GDP作为衡量该地区经济发展水平的指标。地区人口规模(pop)，用地级及以上城市常住人口密度测算。环境规制(reg):借鉴刘习平和盛三化[32]的做法，用地级及以上城市选取工业废水、工业二氧化硫和工业烟尘的排放指标进行加权测算得到，计算公式如下：

(8)

(9)

技术创新(tech)，用地级及以上城市科学技术支出测算。教育投入(edu)用地级及以上城市教育支出测算。交通便利程度(tran)，借鉴张可和汪东芳[22]的做法，采用各地级市的人均道路面积测算。

表1 变量的描述性统计

四、实证检验

(一)产业集聚与环境治理实证检验

1.线性检验

对于面板数据，一般采用固定效应模型或者随机效应模型。对数据进行hausman检验后，检验结果中p值为0.000 0，因此应该使用固定效应模型而非随机效应模型。

表2为线性回归结果，其中第二列数据是通过对全国286个城市进行回归所得，第三、四、五、六列数据是将全国286个城市按照东部、中部、西部和东北地区划分后分别进行回归所得。

表2第一列结果显示，产业集聚与环境污染呈负相关关系，并且在5%的水平下显著。说明产业集聚在一定程度上对环境治理起促进作用。 原因在于产业集聚使集聚区出现规模经济现象，这种规模经济表现为两个方面：第一，产业集聚 使集聚区的企业在治理污染上具有规模经济， 具体表现为集聚区企业通过使用共同的排污设施进而降低了单位排放的治理成本。第二，产业集聚有助于在生产上实现规模经济，具体为产业集聚提升了集聚区企业间的生产效率，进而降低企业生产成本，使企业可以将更多资金用于污染治理。

表2 模型(4)实证结果

(2)非线性检验

为了检验经济增长与环境污染间的非线性关系，我们引入GDP的平方项进行回归，回归结果见表3。结果显示，在全国城市数据中，GDP平方项与环境污染间具有负相关关系，且在1%的水平下通过了显著性检验。说明在全国层面经济增长与环境污染之间存在“倒U型”关系。

表4为引入产业集聚的平方项后的回归结果。结果表明，在全国城市数据中，产业集聚的平方项与环境污染间呈负相关关系，且在5%的水平下通过显著性检验，说明产业集聚与环境污染呈“倒U型”，研究假说1成立。

控制变量回归分析中可看出：产业结构与环境污染间有正相关关系，且在5%的水平下显著，说明产业结构会加剧环境污染。究其原因，第二产业的发展必然会产生“三废”，对环境造成污染，与第二产业相比，第三产业对环境污染的影响就较低。随着我国经济的不断发展，第三产业在国民经济中的比重不断提升，第二产业对环境的污染就会降低。因此，若要实现生态环境治理的目标，需要对目前的产业结构进行调整，通过进一步优化产业结构来减少二氧化硫的排放量，最终实现环境治理目标。地区经济发展水平与环境污染呈负相关关系，且在1%水平下显著，说明经济发展水平高对于环境治理有推动作用。其原因在于，第一，与经济发展水平低的地区相比，经济发展水平高的地区会投入更多资金用于治理污染，有助于当地环境治理。第二，经济发展水平高的地区人均收入水平相对较高，该地区的人们具有更高的环保意识，也有助于治理生态环境。因此，实现环境治理的目标，可通过发展经济，提升GDP总量来实现。环境规制与环境污染间呈正相关关系，且在1%的水平下通过了显著性检验，说明城市的工业废水、工业二氧化硫和工业烟尘排放量越高，城市的环境污染越严重，符合实际现状。交通便利程度与环境污染之间呈正相关关系，并且在1%的水平下通过了显著性检验，说明城市人均道路面积的增加不利于该地区的环境治理。究其原因在于人均道路面积增加直接导致道路的清扫成本增加，不利于环境治理；同时人均道路面积的增加也使得该地区的污染物扩散现象加剧，如增加汽车尾气的扩散范围，也不利于环境治理。

表3 模型(5)回归结果

(二) 进一步讨论：产业集聚、生态环境治理与空间差异化

1.线性检验

表2中后4列数据可以看出，东部、中部、西部产业集聚的回归系数都为负，东北地区产业集聚的回归系数为正，存在差异，因此假说2成立。我国东北地区的产业集聚与环境污染之间存在正向关系，即东北地区的产业集聚加剧该地区的环境污染，其原因在于东北地区的产业集聚的对象主要为资源型企业，资源型企业具有较强的地域性特征，分工细化程度低对煤、铁、石油等矿产资源使用量大且污染排放严重，所以东北地区的产业集聚加剧了环境污染。

控制变量回归结果中，东部、中部、西部和东北地区在环境规制和交通便利程度上具有相似结果，且都在1%的水平下通过了显著性检验。其他变量具有差异化。

2.非线性检验

表3结果显示，东部、中部和西部城市的经济增长与环境污染同样存在“倒U型”关系，并且中部和西部城市数据在1%的水平下通过了显著性检验，说明随着经济不断增长，东部、中部和西部城市的环境污染水平先上升后下降。

东北的经济增长与环境污染呈“U型”，但回归结果不显著。说明随着经济不断增长，东北的环境污染水平先下降后上升。其原因在于东北具有与东部、中部和西部城市不同的产业特征，东北的经济增长主要依赖于重工业的发展，对于环境的破环程度高；此外近几年东北三省经济衰落，其GDP排名在全国垫底，甚至出现负增长现象，经济增长不利导致东北对环境污染的治理投资降低，也不利于环境治理。

表4结果显示，东部、中部、西部城市的产业集聚的平方项与环境污染间同样呈负相关，并且中部城市数据在10%的水平下通过显著性检验，西部城市在5%的水平下通过显著性检验，说明在东中西部城市中，产业集聚与环境污染呈“倒U型”。但在东北地区，产业集聚的平方项与环境污染呈正相关，说明东北的产业集聚与环境污染呈“U型”，但东北地区回归结果不显著。

表4 模型(6)回归结果

表2、表3、表4的结果显示，东部城市产业集聚系数与全国接近，都为负数，但产业集聚与环境污染之间不显著。东部地区对外开放水平与环境污染呈负相关关系，且在10%的水平下通过了显著性检验，说明利用外资金额高的东部地区对当地生态环境治理有积极作用。其原因在于，第一，外资企业在进入东部地区的同时也会带来较为先进的治污措施；第二，近年来我国东部地区引入的外资企业已逐渐由污染型的低端产业转变为技术型的高端产业，对环境污染的破坏减少。东部地区的科技投入与环境污染之间呈负相关关系，且在1%的水平下通过了显著性检验，说明东部地区的科技投入有助于生态环境治理，主要原因在于科技投入的增加降低了东部地区治污成本，提升环境治理水平。

中部城市产业集聚与环境污染呈负相关，在10%的水平下通过了显著性检验。中部城市产业结构与环境污染呈正相关，且在10%的水平下通过了显著性检验，说明中部城市的产业结构会加剧环境污染，不利于生态环境的治理。中部城市的地区经济发展水平与环境污染呈负相关关系，且在1%水平下显著，说明中部城市的经济发展水平的提升对于环境治理有推动作用。因此，实现环境治理的目标，要与中部崛起紧密联系。在现有的经济基础上提升产业层次，加强粮食生产基地建设，积极发展现代农业，推进大型煤矿建设，加快电力和电网建设，推进工业化与城市化进程。

西部城市产业集聚与环境污染呈负相关，在1%的水平下通过了显著性检验。西部城市的地区经济发展水平与环境污染呈负相关关系，且在1%的水平下显著，说明提升西部城市的经济发展水平能够改善西部地区的生态环境。因此，实现环境治理的目标，要紧密联系国家“西部大开发”政策，推动西部地区基础设施建设，发展现代农业、能源、矿产、旅游等特色产业，加快工业化与城镇化步伐，提升西部地区经济水平。

东北地区的产业集聚与环境污染呈正相关，与全国、东部、西部和中部城市呈负相关不同。东北地区的产业结构与环境污染呈负相关，也与全国、东部、西部和中部城市呈正相关不同。说明在东北地区，产业集聚不利于生态环境治理。其原因在于东北地区的产业结构较为单一，经济发展高度依赖资源产业和重工业，经济生产能耗高且排放大，因此东北地区的产业集聚对生态环境不利。

(三)稳健性检验

为了进一步验证结论的有效性和准确性，本文进行稳健性检验。分别采取工业废水和工业烟尘的排放总量作为衡量污染排放的指标，沿用上文的模型(4)进行回归分析，表5和表6显示了稳健性检验结果。

表5 以工业废水排放量为环境污染指标的稳健性检验

表5数据是以工业废水排放量作为环境污染指标回归所得。结果显示，产业集聚与环境污染在全国城市与东、中、西部城市上仍然为负相关关系，即产业集聚有利于生态环境治理。与表2不同的是，表5中东北地区的产业集聚与环境污染呈负相关关系。此外，表5的第一列数据中，产业集聚与对外开放间具有很强的相关关系，说明在全国层面上工业废水排放造成的水污染比二氧化硫造成的大气污染更容易受到外商直接投资的影响。

表6 以工业烟尘排放量为环境污染指标的稳健性检验

表6数据是以工业烟尘排放量作为环境污染指标回归所得。结果显示，产业集聚与环境污染在全国城市与东、中、西城市上仍然为负相关关系，即产业集聚有利于生态环境治理。但与表2不同的是，表6中东北地区的产业集聚与环境污染呈负相关关系。此外，表6中产业集聚与教育投入之间具有很强的相关关系，说明工业烟尘排放造成的水污染比二氧化硫造成的大气污染受到教育投入的影响大，教育投入的增加在治理固体废弃物的排放中具有重要作用。

表5与表6的回归结果与表2基本一致，说明模型具有稳健性。

五、结论与政策建议

本文以产业集聚与环境治理为切入点，选取2007—2016年全国286个地级市面板数据，以城市二氧化硫排放量作为被解释变量，以产业集聚度作为核心解释变量，实证分析了产业集聚与环境治理二者间的关系。又从空间差异化角度入手，将全国286个地级市按照东部、中部、西部和东北划分，分别进行实证分析，得出产业集聚与生态环境治理的空间差异化结论。

本文的结论可概括如下：

第一，从全国层面上看，产业集聚与环境污染呈“倒U型”关系，在产业集聚初期，产业集聚不利于环境治理，在通过曲线拐点后，随着产业集聚水平的提高，环境污染水平下降，最终实现环境治理目标。

第二，我国东部、中部、西部和东北地区的产业集聚与生态环境治理具有空间差异化。在我国东部、中部和西部城市中，产业集聚与环境污染呈“倒U型”关系。在我国东北地区，产业集聚与环境污染呈“U型”关系。

基于以上研究，本文提出几点政策建议：

第一，合理引导产业集聚，充分发挥产业集聚的正外部性，实现生态环境治理目标。具体可从优化产业结构、提高经济发展水平与加强环境规制入手。首先，通过调整产业结构，降低环境污染来实现生态环境治理。其次，通过提升经济发展水平来降低污染，推进西部大开发，发挥优势推动中部地区崛起，率先实现东部地区发展。再者，加强环境规制力度也有助于治理环境污染。政府应制定相应的环境污染法律法规，加强监督，对违规企业实施处罚。企业也应自觉遵守法律法规，积极治污，按规定有序排放。

第二，在我国的东部、西部和中部城市，可以通过进一步优化产业政策、设立工业园区等措施促进产业集聚，发挥集聚经济的作用，加强集聚地企业间的合作与交流，促进集聚地企业资源优化配置，实现集聚地环境集中治理，加速发展循环经济。此外，也要通过提升经济发展水平，加大环境规制力度来降低污染。

第三，我国东部和中部城市可适度引进外资，提升外资引入质量，引进具有环保优势的外资企业，引导外资向清洁产业转移。此外，还可提升环境标准，避免走“先污染，后治理”的经济发展道路。在引进外资的同时，学习外资企业先进的治污技术，将有助于我国企业提高环境治理水平。