长江经济带城市产业结构与空气质量互动关系研究

曾 浩，吴文静，涂发祥

(1.东华理工大学 经济与管理学院，江西 南昌 330013；2.河北经贸大学 财政税务学院，河北 石家庄 130100；3.中南财经政法大学 财政税务学院，湖北 武汉 420100)

1 引言

随着城镇化和工业化的不断推进，区域性空气污染问题不断凸显，严重影响了人民生活和生产活动的正常开展。长江经济带在持续推进经济发展的同时，长期面临环境质量恶化的问题，其中雾霾污染更是对居民生命健康构成巨大危害，2013年区域内110个地级市中有83个PM2.5平均浓度在35 μg/m3以上，雾霾污染状况严峻。近年来随着长江经济带产业结构优化调整，产业结构合理化和高级化水平不断提升，产业升级的环境改善效应不断凸显，2020年11省市的空气治理指数(AQI)平均优良率为90.8%，高出全国平均水平3.8%，而PM2.5平均浓度为31 μg/m3，较2015年下降了37%。可以看出，当城市空气质量趋于恶化时将倒逼产业转型升级，而产业结构优化调整能够改善城市空气质量，两者存在积极相互作用关系。

产业结构与空气质量的互动关系是学术界研究的热点问题。从产业结构调整对空气质量的影响来看，常明[1]基于2015～2017年74个城市面板数据，发现产业结构服务化有助于改善城市空气质量，严太华[2]借助2004～2017年省市面板数据发现技术创新和产业结构升级对环境改善具有直接效应，得出相似结论的还有蔡濛萌[3]发现产业结构调整对环境质量改善有正向影响，且东部地区的效果优于中西部地区，也有研究得出不同结论，陶伟良[4]运用固定效应模型对安徽省16个地级市的分析发现产业结构升级降低了环境质量。从产业结构对空气质量影响机制看，孙哲远[5]基于双重差分模型研究认为产业政策通过产业协调、技术创新和资源配置3种途径改善了城市空气质量，但是技术创新在不同产业部门应用的差异可能制约空气质量的改善[6]，付薛刚[7]认为产业转移对长江经济带上中下地区产生了不同的环境压力，郭炳南[8]采用准自然实验方法发现产业数字化转型对降低周边城市的空气污染具有激励效应。区域内空气质量的变化也会影响产业结构调整，李小帆[9]基于脉冲响应函数发现工业SO2对产业结构合理化冲击始终为负，SO2的减排在一定程度上倒逼产业结构升级，陈芳[10]运用固定效应模型发现正式及非正式的环境规制及其协同作用能显著提高产业生态化水平，但资本偏向程度不同将导致环境规制对产业结构合理化和高级化影响效果的差异[11]。从空气质量对产业结构作用机理看，环境污染通过抑制技术创新强度对产业结构优化产生负面效应[12]，环境污染加剧了地方政府环保压力，可能倒逼产业结构升级以取得环境改善效果[13]。

围绕产业结构和空气质量互动关系，现有研究取得丰富成果，深刻揭示了产业结构调整对于城市空气质量的作用效果及其影响机制，同时深入分析了空气质量变化对于产业结构升级的倒逼效应及其作用机理，并进一步结合经济发展、技术进步和环境政策等因素对产业结构和空气质量互动关系进行讨论，极大拓展了这一领域的研究广度和深度，为本文提供经验借鉴和有益启发。但就长江经济带城市产业结构与空气质量相互影响的研究仍然较少，当城市空气质量趋于恶化时，是否会倒逼产业结构转型升级？产业结构调整是否能改善城市空气质量？如果是，那这种相互作用关系在长期内是否均衡稳定？针对这些问题的探究不仅能揭示产业结构升级的环境改善效应，还能为制定合理的环境政策提供有力依据。基于以上分析，本文选取2010～2020年长江经济带所辖110座城市产业结构和空气质量相关数据，构建面板VAR模型，研究长江经济带城市产业结构和空气质量长期互动效应，以期从政策层面为进一步改善城市空气质量提供合理建议。

2 模型构建与数据来源

本文通过构建向量自回归模型反映长江经济带城市产业结构与空气质量相互作用关系，该模型的一般形式为：

Yt=AtYt-1+A2Yt-2+…+ApYt-p+Ut

(1)

式(1)中，Y表示内生变量的向量，P为滞后阶数，A为向量系数矩阵，t为样本数量，U代表误差向量。基于数据的可获得性和真实性，本文采用PM2.5年均浓度表征城市空气质量状况，用产业结构合理化和高级化水平综合反映产业结构优化程度，时间跨度为2010～2020年。参考已有研究的做法[14]，产业结构合理化以泰尔指数的倒数表示，产业结构高级化以第三产业与第二产业比重表示，计算公式如下：

(2)

SRATION=1/TL

(3)

SHIGH=TG/SG

(4)

式(2)～式(4)中，Y和L分别表示产值和就业人口，i表示产业部门，n表示产业部门数目，TG、SG分别表示第三产业增加值与第二产业增加值，TL、SRATION、SHIGH分别表示泰尔指数、产业结构合理化和产业结构高级化。泰尔指数反映各产业部门均衡配置状况，TL越趋向0均衡程度越高，对TL取倒数以保持指标正向性。上述数据主要从《中国城市建设统计年鉴》《中国城市统计年鉴》以及各省(直辖市)统计年鉴获取，为消除指标量纲不同的影响，对各指标取自然对数，数据的描述性分析如表1所示。

表1 数据描述性分析

3 实证分析

3.1 ADF检验

为避免单位根过程导致的伪回归问题，对各变量进行ADF检验，检验结果如表2所示。

经过ADF检验，LnPM2.5、LnSRATION、LnSHIGH的数据序列是不平稳的，但取一阶差分后都通过检验，数据序列变为平稳，分别用上述变量的一阶差分构建VAR模型。模型需要确定最优滞后期数，依据LR、FPE、AIC、SC、HQ 5个检验标准，并采取少数服从多数的原则确定最优滞后阶数，如表3所示，当期数为2时，上述检验值均最小，故选取模型滞后期数为2。

表2 ADF检验

表3 最优滞后期

3.2 稳定性检验

利用AR根对模型进行稳定性检验，检验结果如图1所示，估计点都落在单位圆以内，各单位根的模都小于1，说明模型稳定性较好。

3.3 协整检验

为了观察变量间是否存在长期均衡关系，进行JOHANSEN协整检验，得到检验结果如表4所示。根据检验结果，在5%的显著性水平下拒绝不存在协整关系的原假设，因而变量间存在长期协整关系。

3.4 格兰杰因果关系检验

为了分析各变量之间是否存在长期因果关系，检验某变量的历史变化是否对其他变量产生滞后影响，对选取变量做格兰杰因果关系检验，得到检验结果如表5所示。

图1 稳定性检验

表4 协整检验

表5 格兰杰因果关系检验

产业结构调整与PM2.5存在相互的格兰杰因果关系，即产业结构高级化是引起PM2.5变动的格兰杰原因，而PM2.5又是引起产业结构合理化变动的格兰杰原因，说明产业结构与PM2.5之间存在相互影响的关系。

3.5 脉冲响应函数

为了观察内生变量一个单位标准差的冲击对其他变量产生的当期及滞后影响，从而反映产业结构与空气质量的相互作用关系，作脉冲响应分析，设置观测期为10期，得到如图2和图3所示结果。

图2 PM2.5对产业结构的脉冲响应

图2反映产业结构合理化与产业结构高级化一个单位标准差冲击对PM2.5的影响。首先产业结构合理化对PM2.5的冲击在前两期为正，第三期由正转负，说明产业结构合理化在初期提高了PM2.5浓度，但随着产业结构合理化水平的提高，对PM2.5的抑制效果逐渐显现，降低了雾霾污染。其次，产业结构高级化对PM2.5的冲击在前三期为正，且经历了由增强到减弱的过程，第四期以后冲击值变为负且不断增大，说明产业结构高级化在初期未能使PM2.5降低，随着第三产业比重的不断提升，对PM2.5的抑制作用逐渐增强。上述结果说明产业结构升级在一定程度上能抑制PM2.5从而减少雾霾污染，但是存在时滞效应，即产业结构优化的初期会加剧雾霾污染，可能原因是短期内产业结构的调整影响劳动力和人口的流动，城镇化与人口集中增加了私人交通与能源消耗活动从而加剧了环境负外部性[15]，但从长期来看，产业结构优化改善空气质量的效应逐渐显现且不断增强，这与常明[1]及严太华[2]的研究结论相似，后者还分别强调了环境规制与技术创新在产业升级对空气质量影响中发挥的重要作用。

图3反映了PM2.5对产业结构合理化与产业结构高级化一个单位标准差的冲击影响。首先，PM2.5对产业结构合理化的冲击在初期为负，第二期由负转正且不断提高，说明PM2.5在初期倒逼产业结构合理化，但第二期之后产生相反效果，降低了产业结构合理化水平，可能原因是环境污染通过抑制技术创新强度进而对产业结构合理化产生负面影响[16]。其次，PM2.5对产业结构高级化的冲击在观测期内始终为负且逐渐增强，说明PM2.5对产业结构起到了环境约束效应，在长期内提升了产业结构高级化水平。通过脉冲响应分析，可以看出产业结构和PM2.5存在长期互动效应，一方面产业结构调整在长期内能显著抑制PM2.5从而降低雾霾污染，另一方面PM2.5在短期内提升了产业结构合理化水平，在长期也提升了产业结构高级化水平，最终促进产业结构转型升级。

图3 产业结构对PM2.5的脉冲响应

3.6 方差分解

在脉冲响应分析的基础上，对产业结构和PM2.5作方差分解，从而反映产业结构和PM2.5冲击对变量方差的解释能力，选取观测期为30，结果如表6、表7所示。

表6 方差分解结果(一)

表7 方差分解结果(二)

从产业结构合理化与PM2.5的方差分解结果看，在第30期，产业结构合理化对自身方差解释度为93.38%，而对PM2.5方差贡献度为6.62%，同时PM2.5对自身方差贡献度高达99.47%，而产业结构合理化相对变动仅有0.53%由PM2.5解释，说明长期来看产业结构合理化对PM2.5的影响效果有所增强，但PM2.5对产业结构合理化倒逼效应并不显著，可能原因是长江经济带城市生态效率与产业结构处于中度失调与初级协调的状态[17]，空气质量改善的产业升级效应仍有待发挥。从产业结构高级化与PM2.5的方差分解结果看，在第30期，产业结构高级化解释了自身方差变动的99.96%，而对PM2.5相对解释度为0.04%，同时PM2.5解释了产业结构高级化方差的29.03%，而自身方差贡献度为70.97%，长期来看，PM2.5倒逼了产业结构升级，提升产业结构高级化水平，但产业结构高级化对PM2.5相对变动的影响仍不显著，可能原因是产业结构、城镇化与空气质量的互动关系仍处于较低水平，产业结构升级滞后影响空气质量的改善[18]。综上分析，从长期来看产业结构合理化对PM2.5的相对影响有所增强，而PM2.5显著提升了产业结构高级化水平，产业结构与PM2.5存在长期互动效应。

4 结论和建议

产业结构与空气质量的关系是学术界研究的热点问题，但是关于长江经济带城市产业结构与空气质量互动关系研究相对较少，且缺乏关于两者长期互促效应的讨论，本文进一步丰富关于长江经济带城市产业结构与空气质量互动效应的研究，从政策层面为改善城市空气质量提供合理建议。本文得出主要结论：(1)协整检验表明，产业结构与PM2.5存在长期均衡关系。格兰杰因果检验表明，产业结构高级化是引起PM2.5变动的格兰杰原因，而PM2.5又是引起产业结构合理化变动的格兰杰原因。(2)根据脉冲响应分析，产业结构合理化与高级化在前三期对PM2.5影响为正，从第四期开始由正转负，PM2.5在初期对产业结构合理化冲击为负，第二期开始转为正，而对产业结构高级化冲击始终为负，说明从长期看产业结构调整抑制了PM2.5，而PM2.5促进了产业结构升级。(3)方差分解结果显示，在第30期产业结构合理化对PM2.5方差贡献度为6.62%，同时PM2.5解释了产业结构高级化方差的29.0%，表明产业结构与PM2.5具有长期互动效应。

基于以上结论，为改善长江经济带城市空气质量提出合理建议：(1)重视产业结构与空气质量互动效应，树立经济增长、产业升级与环境保护的协同思维，从根本上革除经济转型与环境改善权衡取舍的固有思维，跳跃环境库兹涅茨曲线拐点，以环境规制和技术创新激发产业升级所带来的环境改善效应[19]。(2)持续推进产业结构转型升级，充分利用产业生态化和绿色化潜在生态溢价，激励行业开展技术创新和资源循环利用，淘汰高污染高耗能企业，切实提高第三产业质量，朝着新型化、高科技化和绿色化方向发展。(3)注重空气质量对产业结构和经济增长的反哺效应，生态环境优良地区应利用生态比较优势大力发展绿色清洁产业，树立“绿水青山就是金山银山”的价值观念[20]，生态环境较差地区应摒弃“唯GDP论”的陈旧思想，因地制宜推进大气污染防治行动，促进区域间协调联动治理雾霾，以生态环境保护为契机实现产业升级和经济发展[21]。