人口集聚视角下环境规制对碳排放的影响研究——基于京津冀13个城市面板数据

李 健，张嘉怡

（1.天津理工大学 管理学院，天津 300384；2.天津大学 管理与经济学部，天津 300371）

一、引 言

近年来全球气候不断变暖，随之而来的海平面上升与恶劣天气频发等问题使世界各国付出了沉重的代价，碳排放引发的全球变暖与环境污染不可忽视，碳减排行动迫在眉睫。2006年中国成为世界第一碳排放大国，名义碳排放总量超60 亿吨（徐建中等，2019）[1]。2020 年全球二氧化碳排放总量为322.84亿吨，在新冠疫情影响下许多国家碳排放量大幅下降，由于防疫政策的及时颁布，我国受疫情影响较小，因此二氧化碳排放量反增长0.6%，达9899.3百万吨，处于世界第一①数据来源：2020年全球二氧化碳排放量排行榜：中国人均二氧化碳排放量为6.9吨/人_经济_能源_排名（sohu.com）。。

2020年9月22日习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中指出，我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和①习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话：减碳，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，中国法院网（chinacourt.org）。。而根据中国生态环境状况公报数据显示，2017年全国338个地级市中有239个城市空气质量不达标，占比0.7%；自2013年开始，我国城市空气质量的后10名中，超过半数均为京津冀地区城市。原因在于京津冀地区重工业集聚，其中包括钢铁、化工、建材、汽车等，因此，京津冀成为我国能源消耗强度最大、大气污染最严重区域之一（张伟等，2017）[2]。京津冀是中国经济增长的重要引擎（冯斐等，2020）[3]，若持续处于经济发展和资源环境矛盾极为尖锐的情况下，会严重制约区域高质量发展和“双碳”目标的实现。

第七次人口普查显示，由于疏解北京非首都功能等政策的实施，京津冀人口增长明显放缓，但由于过去40年来城市人口的大规模涌入，雄安新区的高速发展，京津冀人口规模依然庞大，北京市、天津市均属于人口超大城市，人口集聚所带来的不仅仅是劳动力与产业的集聚，更会对碳排放有深刻影响，因此以人口集聚为切入点剖析环境规制对碳排放的作用效果，对京津冀“双碳”目标的发展具有重要意义。且第七次人口普查显示，超大城市有7个，特大城市有14个，表明许多城市已然存在集聚效应。以京津冀作为典型案例，通过适当把握人口密度，利用环境规制的政策效应降低碳排放，对于全国范围内解决人口集聚与实现“双碳”目标具有深远意义。

二、文献综述与研究假说

（一）文献综述

1.关于环境规制与碳排放的研究

科学合理地降低碳排放强度，实现碳达峰、碳中和依旧是各国的难题以及学术热点。目前关于环境规制和碳排放的研究集中于“绿色悖论”效应、“倒逼减排”效应和动态关系三方面。Sinn（2008）[4]首次提出“绿色悖论效应”，其观点为环境规制会对碳排放起促进作用而非抑制作用。而近些年来，越来越多的学者倾向于“倒逼减排效应”，Zhanget al（.2020）[5]发现中国实施的环境规制政策与碳排放之间呈倒“U”型关系，随着环境规制强度由弱变强，影响效应由“绿色悖论”效应转变为“倒逼减排”效应，Lu等（2022）[6]学者研究表明环境规制政策协同对碳排放的影响在低五分位数处呈现倒“U”型趋势，在高五分位数上呈现显著的“N”型趋势。近些年来越来越多的学者更加支持二者存在动态关系，非正式环境规制的影响作用也逐渐显现，并存在门槛效应。李菁等（2021）[7]认为在中、低技术创新水平区时，双重环境规制的“绿色悖论效应”均占主导地位，但在高技术创新水平区时，环境规制的“倒逼减排效应”开始凸显，逐渐抵消环境规制的“绿色悖论效应”负面影响，正式与非正式环境规制之间的相互作用对碳排放强度的影响逐渐增大，表现出强制减排效应，呈现出倒“V”型单一门槛特征。

2.关于人口集聚与碳排放的研究

一些实证研究认为人口集聚与碳排放间存在着非线性关系，人口流动也可以减缓碳排放（Wuet al.，2021）[8]，关于非线性关系研究结果主要分为两类，其一是以城镇化程度作为人口集聚度的表征，认为二者间存在“倒U”型关系，如Wanget al（.2020）[9]人通过对2005～2015年中国166个城市的空间面板模型测试发现城镇化与碳排放之间存在一条“倒U”型曲线，而孙猛和费不凡（2022）[10]认为人口集聚与人均碳排放之间呈现“倒N”型曲线关系。但城镇化水平所赋予的内涵较为广阔，以此表征并不十分严谨，因此第二种是以人口密度表征研究二者间的非线性关系，何文举等（2019）[11]采用中国省份面板数据估计了人口密度集聚效应和拥挤效应的阶段性特征，发现省域范围的人口集聚与碳排放之间呈“N”型曲线关系。Yiet al（.2022）[12]针对人口密度较大城市的面板数据研究表明集聚显著增加了城市碳排放，技术创新的降碳力度无法抵消产业结构和交通运输效应带来的碳排放增长。

现有研究对环境规制与碳排放、人口集聚与碳排放的研究已取得一定进展，但仍有不足，本文主要贡献体现在：（1）理论层面，虽已有大量学者对三个变量的相互影响进行深入研究，但并未将三者纳入统一框架中进行深入探讨，本文将在此基础上进一步拓展研究。（2）区域层面，大量研究都基于中国省级、地级市数据层面上的研究，较少以京津冀城市群的视角切入，针对于京津冀13个城市绿色发展影响的实证研究，本文对京津冀的绿色发展研究进行深入剖析。（3）实践层面，本文将人口集聚程度划分为三个阶段，剖析不同阶段环境规制对碳排放的作用效果，对于城市低碳发展具有启示作用。

（二）理论框架与研究假设提出

1.研究区域及数据来源

选取北京市、天津市和河北省内共13个城市作为研究对象，原因在于京津冀同时存在人口集聚问题和碳排放量较大问题，又地处于北方核心位置，具有典型性。各变量所需的基础指标数据获取自2006～2020年《中国城市统计年鉴》《中国城市建设统计年鉴》以及各地级市统计年鉴等，个别缺失数据采用线性插值法。另外，本文对涉及价格因素的指标全部按照相关价格指数平减至 2006年，以消除通货膨胀因素的影响，开放水平的变量计算过程中将美元按照每年汇率折算成人民币，所有变量均为对数形式，模型回归所用软件为Stata16。

2.提出研究假设

根据以往研究认为环境规制对碳排放存在着各类门槛效应，易艳春等（2019）[13]的研究也证实产业集聚在人口适中型城市减排效果最佳，因此将环境规制、人口聚集程度与碳排放纳入统一框架有必然的理论意义。首先，在基础发展水平较低的情况下，人口集聚所带来的共享节约效应并未显现，而规模扩张所带来了巨大能源消耗，更容易展现环境规制的“绿色悖论”，从而在低人口密度阶段时的环境规制不能展现显著的促降效应；而随着人口聚集程度的加深，经济体迈入高质量发展阶段，规模经济、技术溢出的减排成效发挥得更加切实充分，环境规制会跳出“绿色悖论”从而实现强制的减排效应。因此提出本文第一个研究假设：

假设1：正式环境规制对碳排放强度的作用因人口集聚度的不同存在“门槛效应”，且由“绿色悖论”变为强制减排。

当前针对非正式环境规制的研究较少，张华等（2020）[14]通过信息公开证实非正式环境具有减排效果，但并未有学者针对不同程度人口集聚下非正式环境规制的降碳效果进行探析，基于此本文推测随着人口数量的增加，人才集聚效应显现，绿色意识传播得更为广泛，通过知识溢出使得群众的环保意识增强，非正式环境规制的减排效应也得以显现。因此提出本文第二个研究假设：

假设2：非正式环境规制对碳排放强度的作用因人口集聚度的不同也存在“门槛效应”和负向作用。

正式环境规制与非正式环境规制始终并存，密切联系且相互补充，如李健、武敏（2022）[15]认为两类环境规制可协调配合从而提高绿色全要素生产率。基于此，提出本文第三个研究假设：

假设3：两类环境规制的交互项影响碳排放强度的效果存在“门槛效应”，并起到显著抑制作用。

三、实证模型构建与指标选择

（一）模型设定

1.基准回归模型

本文以区域碳排放强度ci作为被解释变量，正式环境规制er和非正式环境规制ier为核心解释变量，并加入人口集聚及其二次项，构建以下基准回归模型：

其中，ω0为常数项，t和i分别代表时间和地区，lner和lnier分别为正式环境规制和非正式环境规制工具，二者的交互项记为lnenv，lndop和lndop2分别代表人口集聚和人口集聚的二次项变量，β和θ分别表示不同区段自变量的影响系数和控制变量影响系数，μi和γt代表地区和年份固定效应，εit为残差。

2.面板门槛模型

通过以上对三变量的深入分析，推测碳排放强度与双重环境规制之间的联系可能因为各城市人口集聚异质性而呈现出不同的门槛效应。因此，从人口集聚切入，构建面板门槛模型，具体公式如下：

式（2）（3）代表以人口聚集度作为门槛变量时，正式环境规制及非正式环境规制的多门槛模型，I（·）是示性函数，用以区分不同门槛值下环境规制的作用效果，符合r1、r（2门槛值）运算规律时，取为1，反之则为0。在现实世界中，正式与非正式环境规制并存。因此，本文将二者交互项的对数作为自变量记为lnenv，继而纳入面板回归模型：

（二）变量介绍

1.被解释变量

碳排放强度（ci）：单位GDP 的CO2排放量，由于数据的可获得性与完整性，本文参考丁斐等（2020）[16]的计算方法，基于京津冀13个城市的市辖区天然气、液化石油气以及电力三种能源消耗，采用碳排放系数法进行测算（其中《中国城市统计年鉴中》并未更新2020年市辖区用电量，此用电量按规律预测），碳排放测算公式和碳排放系数表如下。

表1 三种能源碳排放系数表

其中，Qco2为CO2排放总量，ENi为第i种能源的能源消费量，SCOi为标准煤折算系数，EFi为第i种能源碳排放系数。碳排放强度计算公式如下：

其中，ci代表碳排放强度，Qco2为上述计算完成的各地区的碳排放总量，GDP为各个城市地区生产总值。

2.核心解释变量

本文将环境规制按正式环境规制和非正式环境规制分类：①正式环境规制，本文借鉴张倩等（2022）[17]和赵霄伟等（2018）[18]的做法，采用“三废”排放量与氮氧化物排放量之和与规模工业产值构建环境污染排放量综合指数并进行倒数化处理衡量正式环境规制；②非正式环境规制，借鉴Wheeler &Parga（l1996）[19]的研究，采用熵权法计算，以教育水平、人口密度、人均收入三个变量的综合指标衡量。

3.门槛变量

人口集聚为本文的门槛变量，为让人口集聚定量化更为严谨，采用《中国城市建设统计年鉴》统计的城区常住人口（城区人口与城区暂住人口之和）数据衡量人口密度，以此作为人口集聚（dop）的表征变量。

4.控制变量

碳排放强度不仅受环境规制的影响，信息化水平、开放程度、产业结构等多项因素都会影响京津冀地区碳排放强度。因此，本文选取以下控制变量：（1）信息化水平（il）。使用各地级市上网人数来代表。（2）开放水平（fdi）。开放程度越高的地区，接受外商直接投资越多，进而对碳排放产生一定影响，因此选取京津冀地区实际外商直接投资占GDP比重作为开放水平的表征。（3）产业结构（is）。选用第二产业增加值占GDP比重来表示。（4）城镇化水平（ur）。采用城镇年末单位从业人员数、城镇私营和个体从业人员数与年末城镇登记失业人员数之和除以年末总人口数作为替代指标。（5）科研投资（sc）。科研投资不仅反映了京津冀各地区科研投入所带来的地区增益，与碳排放息息相关，又间接反映政府对科研的支持，因此本文选取科研投入总额占GDP比重作为科研投资的指标。

（三）变量描述性统计

表2 描述性统计

四、实证结果分析

（一）基准回归分析

为了选定适当的回归模型，模型（1）～（3）分别采用了个体固定效应、时间固定效应、双固定效应模型，鉴于环境规制的滞后性与可能存在的内生性（苏涛永等，2022）[20]，（4）～（5）采用了滞后二期、三期的正式环境规制变量进行回归分析，本文通过对原始变量进行对数处理缓解异方差，使用Stata16进行数据处理。

由表3的结果分析可知，双向固定模型更符合客观事实。回归结果表明，正式环境规制对当期碳排放强度的作用效果不显著，滞后二期的正式环境规制政策对碳排放强度的作用系数为-0.174，在10%水平下显著，而滞后三期的正式环境规制政策对碳排放强度的作用系数为-0.314，在1%水平下显著，说明京津冀城市群内的正式环境规制政策具有滞后性，并且随着滞后阶数的增加，正式环境规制抑制碳排放的作用效果越发显著，向着政策期望的方向发展，原因是京津冀工业发达，虽经济发展状态持续走高，但相关企业主动性不强，需政府在对相关污染物等实施高排放标准下，企业绿色发展的主动性才会更强，而科技发展水平的提升需要一定的时间缓冲，相较于非正式环境规制，正式环境规制能更显著地起到减污降碳的效果；而非正式环境规制对于碳排放强度的抑制作用并不显著，需要在门槛回归模型中进一步研究；正式环境规制与非正式环境规制交互项的回归系数为-0.131，在1%水平下显著为负，表明非正式环境规制能够对正式环境规制起到补充降碳作用；人口集聚一次项系数在1%水平下显著为正，二次项系数则在1%水平下显著为负，表明人口集聚对碳排放强度呈现倒“U”型动态演化特征，当集聚水平处于低水平区时，人口集聚对碳排放呈现增排效果，在此阶段随着人口增长带来了规模扩张，必然导致碳排放的增加，当人口集聚处于成熟发展阶段时，绿色技术的进步和节能减排的专业分工会得到充分发挥，因此会呈现显著的抑制作用。

表3 基准回归结果

（二）面板门槛结果分析

本文通过构建面板门槛模型对13个地级市进行非线性关系检验。以人口集聚程度划分，检验门槛效应的存在性并对门槛值进行检验，结果如表4所示：人口集聚度在模型2中不存在门槛特征，而在模型1和模型3中均为双重门槛效应，并均通过了10%的显著性水平。

表4 技术创新门槛效应检验结果

根据表4～表5回归结果分析，在模型1中，当人口聚集程度较低时，即未跨入第一门槛时，正式环境规制作为核心解释变量的估计系数为-0.002，并不显著，表明当城市内人口密度较低时，正式环境规制的抑制碳排放强度并未起到良好的效果；而当人口集聚程度处于中等水平时，正式环境规制的系数为-0.010，在5%水平下显著，在此类情形下正式环境规制抑制作用初见成效；随着人口聚集程度的加深，即跨越第二重门槛时，正式环境规制的作用系数变为-0.014，同样在5%水平下显著。综上所述可知，正式环境规制在人口集度程度较高的情况下，降碳减排的目的更容易实现。由模型2 的回归可知，非正式环境规制在人口集聚度作为门槛变量的回归中并未体现门槛效应。模型3是以正式环境规制与非正式环境规制的交互项作为核心解释变量的，同样呈现双重门槛效应，当人口聚集度在低水平区时，交互项的估计系数为-0.058，在5%水平上显著，因此可知正式环境规制与非正式环境规制并行实施时，对碳排放的抑制作用效果远远强于任何单一环境规制的作用效果；当人口集聚程度加深，跨越第一门槛时，双重环境规制的交互项的作用系数为-0.119，在5%的水平下显著，通过比较发现，降碳效果比第一阶段更为优异，这表明人口集聚度的加深确实促进碳减排；当人口集聚处于较高水平时，交互项的作用系数为0.047，在10%的水平下显著，表明人口密度过大，碳减排的红利会消失，会显著增加碳排放强度。

表5 技术创新门槛估计结果

（三）分区域分析

根据基准回归、面板门槛回归结果，本文针对京津冀13个城市人口密度情形进行深入剖析，各城市15年间人口密度波动如下图所示：

图1 五个城市人口密度趋势图

灰色区域为上述门槛效应回归中最佳人口密度区域，由上图可知仅有石家庄、邯郸、天津、张家口和秦皇岛5座城市在2016年后趋于稳定，并处于人口密度的第二门槛区间内，即两类环境规制的交互作用降碳效果最佳阶段；而北京市在2008 年后人口暴增，自2010 年至今人口密度持续走高；邢台在2011 年处于人口密度最高时期，随后逐年下降；承德虽在2017 年由于建成面积划分有所改变，导致人口密度有大幅度提升，但并不足以达到最佳降碳状态。综上所述，北京市应继续疏散北京非首都功能，降低人口密度，从而实现北京市的绿色发展，而石家庄、邯郸、天津、张家口和秦皇岛5 座城市应保持现有人口密度，其余7 座城市应加速城市发展，加大人才引进力度，同时因地制宜选择适合的环境规制政策。

（四）稳健性检验

为了进一步消除内生性的影响，保证回归结果的可靠性，本文还进行了以下两项稳健性检验：1.为规避外部政策体系变革冲击影响，改变了数据样本时间区间。以2012 年为分界点，将样本时间区间划分为2006～2012 年和2012～2020 年两个时间段。理由是2012 年党的十八大召开后，环境问题得到了空前的重视。两段回归与基准回归基本相符，具有稳健性。2.考虑直辖市的政策优势，剔除北京和天津两个直辖市进行稳健性检验，由表可知具有稳健性。

表6 稳健性检验

五、结论与启示

选取2006～2020年京津冀13个地级市面板数据，通过引入面板门槛效应模型，透过人口聚集视角对我国京津冀地区碳排放强度进行检验，主要得到以下结论和建议：

（一）研究结论

京津冀地区13个城市的环境规制水平与人口密度均存在显著差别。本文以京津冀地区面板数据为例，将环境规制分为正式环境规制和非正式环境规制两类工具，利用门槛效应模型对京津冀13个城市碳排放强度的影响进行实证分析。结果表明：1.京津冀人口集聚对碳排放呈倒“U”型关系，正式环境规制和非正式环境规制的单一作用均未显现对碳排放强度抑制效果，呈现“绿色悖论”现象，正式环境规制的滞后项对碳排放强度的抑制作用更为显著，表明环境规制工具存在滞后性，两类环境规制的交互项对碳排放强度有着较强的抑制作用。2.在人口密集程度处于低水平区时，正式环境规制的减排效果并不明显，仅在两类环境规制共同作用下，降碳效果才初步显现。当人口集聚程度处于中水平区，正式环境规制抑制碳排放强度的作用效果逐渐显著，两类环境规制的抑碳效果达到最佳状态。当人口密集度处于最高水平，正式环境规制依旧有着显著的降碳效果，但在两类环境规制的共同作用下，则出现显著负面影响，增加了碳排放强度。3.仅有石家庄、邯郸、天津、张家口和秦皇岛5个城市的人口集聚度处于降碳效果最佳阶段，除北京外，其他地区人口集聚程度较低，不足以发挥“集聚红利”。

（二）启示

综上所述，提出以下政策建议：

1.发挥双重环境规制降碳效能，释放绿色技术创新降碳潜力。在“双碳”目标的约束下，碳排放强度将被持续压缩，为实现京津冀地区“双碳”目标和绿色转型发展，始终要求政府履行其总体把控职责，因地制宜、因时而异地制定各地级市、各行业绿色标准、低碳政策及节能、减碳目标。一方面，对碳排放较为严重的地级市应适当加强正式环境规制，防止碳排放强度进一步加剧，同时加强对环境污染较低的地级市正式环境规制监管力度，以进一步抑制碳排放增加。同时也要注重采用非正式环境规制作为补充规制工具，构建一体化环境规制联合控制碳排放，妥善利用非正式环境规制的补充作用。

2.实施差异化人才引进政策，发挥人口集聚外部性。政府应因地制宜打造人才引进政策，使人口集聚处于适当水平区，并适配城市公共基础设施，优化城市布局，积极发挥当前经济发展和产业结构调整的优势，积极完善绿色制度，构建协调统一的绿色政策，完善环保税和碳排放市场制度，淘汰污染严重、技术落后的设备甚至企业，提升环境绿色型要素积累，巩固当前的优势成果。

3.打造绿色供应链，加快信息平台的搭建和使用。首先，政府应增强对绿色技术创新的关注度和支持力度，由政府牵头逐步打造一条京津冀绿色供应链，优先构建完善的绿色企业评价标准，对企业设定清洁化、节能化、减排化、循环化等绿色目标建立企业“绿名单”，并依法匹配相应奖励，在不断扩充“绿名单”的条件下，逐步培养打造绿色供应链，进行试点，以提升绿色技术创新水平。其次，政府也应积极引导市场和个体绿色消费，可以通过加大对绿色技术和产品的采购力度，加大与绿色企业的合作范围，加强对企业绿色技术引进和应用的支持与补贴水平，增强企业绿色转型的主动性，还可以对绿色技术及产品采用差异化财税、价格政策等提升消费者购买的绿色倾向。最后，信息时代下平台的搭建也至关重要。由政府牵头建立京津冀绿色技术交流平台，平台上动态更新“双碳”各项数据情况、政策颁布情况；搭建咨询交流平台，与专家双向互动，进行相关低碳咨询；汇聚央企、高校、院所优势资源，构建有效的技术创新链条，统筹布局。此外实施“抓大激小”战略，把握各大型国企、央企的绿色发展方向，设立为标杆企业，大力推动创新平台向中小企业扩展开放，激励中小型企业绿色发展。✿