我國城市空氣質(zhì)量影響因素的實證研究——基于中國31個主要城市面板數(shù)據(jù)的分析

我國城市空氣質(zhì)量影響因素的實證研究——基于中國31個主要城市面板數(shù)據(jù)的分析

王斌會1, 王術(shù)2

(1.暨南大學(xué)管理學(xué)院，廣東 廣州 510632; 2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，廣東 廣州 510642)

[摘要]根據(jù)2006-2012年我國31個主要城市面板數(shù)據(jù)，對我國城市空氣質(zhì)量的影響因素進行實證研究。結(jié)果表明，PM10與城市空氣質(zhì)量之間存在顯著負相關(guān)關(guān)系，SO2和NO2對城市空氣質(zhì)量的影響不顯著；經(jīng)濟發(fā)展和公共交通發(fā)展與城市空氣質(zhì)量大部分呈正比；城市綠化的發(fā)展對城市空氣質(zhì)量的影響不顯著。另外，從三大經(jīng)濟區(qū)域來看，不同的大氣污染物對城市空氣質(zhì)量的影響不同。因此,多途徑的減排減污，發(fā)展公共交通將會顯著地改善城市空氣質(zhì)量，且城市綠地發(fā)展的整體性亟待提高。

[關(guān)鍵詞]城市空氣質(zhì)量；面板數(shù)據(jù)；隨機效應(yīng)模型

[中圖分類號]F205

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-6922(2015)06-0029-05

DOI[]10.13322/j.cnki.fjsk.2015.06.007

Abstract：By using the panel data of 31 major cities between 2006 and 2012, the factors affecting China′s urban air quality are investigated. It is illustrated that there are negative correlation between urban air quality and PM10 and not evident correlation about SO2 and NO2 to urban air quality. On the other hand, there is positive correlation in economy development and public transport but not significant correlation in urban greenery. In three major economic zones, different air pollutants have different impacts on urban air quality. In order to improve the urban air quality, the cities should adapt multi-functional methods in decreasing pollution and develop public transport. The layout of greenery in urban areas should be considered in the whole scheme.

[收稿日期]2015-08-19

[作者簡介]游碧蓉(1971-)，女，副教授，博士，碩導(dǎo)。研究方向：金融。

通訊作者`*為。

Empirical study on factors affecting China′s urban air quality

——Evidence from the panel data of China′s 31 major cities

WANG Bin-hui1, WANG Shu2

(1.CollegeofManagement,JinanUniversity,Guangzhou,Guangdong510632,China; 2.CollegeofEconomics

andManagement,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,Guangdong510642,China)

Key words： urban air quality; panel data; random effects model

空氣質(zhì)量的好壞反映了空氣的污染程度。當一個地區(qū)的空氣質(zhì)量較差，空氣污染比較嚴重時，會影響植物的生長，嚴重影響城市居民的生活，甚至?xí)乐匚：θ祟惖慕】礫1]。隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，人民群眾對城市空氣質(zhì)量的要求也逐步提升。黨的十八大提出，建設(shè)生態(tài)文明，是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的長遠大計，改善城市空氣質(zhì)量刻不容緩[2]。同時，黨的十八大也對改善城市空氣質(zhì)量提出了完善環(huán)境監(jiān)測，優(yōu)先解決重點區(qū)域空氣質(zhì)量問題，及時做好觀念與管理方式轉(zhuǎn)變的要求[2]。在這樣的背景下，分析城市空氣質(zhì)量的影響因素就越發(fā)顯得重要。

目前，研究空氣質(zhì)量影響因素主要從污染和治理這2個方向出發(fā)。(1)大氣污染是空氣質(zhì)量首要的也是最直接的影響因素。國務(wù)院2007年12月31日在全國范圍內(nèi)開展了第一次污染源普查，普查歷時2年多，2010正式公布數(shù)據(jù)。第一次污染源普查的主要大氣污染物為SO2、煙塵、氮氧化物和粉塵[3]，這些污染源對城市的大氣環(huán)境造成潛在威脅。(2)空氣污染的治理是改善城市空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。經(jīng)濟增長對空氣質(zhì)量有顯著影響。解釋經(jīng)濟增長與環(huán)境污染最出名的理論是環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)，認為經(jīng)濟增長與部分環(huán)境污染物排放量之間的關(guān)系呈倒 “U” 形曲線的關(guān)系，即環(huán)境質(zhì)量隨著經(jīng)濟增長呈現(xiàn)先惡化后改善的趨勢[4]?？諝馕廴镜闹卫硎歉纳瞥鞘锌諝赓|(zhì)量的關(guān)鍵，城市綠地的建設(shè)對城市生態(tài)環(huán)境與空氣質(zhì)量的改善起著重要作用[5]，且發(fā)展公共交通事業(yè)，減少私家車使用也能顯著減少車輛廢氣的排放。

盡管對空氣質(zhì)量這一主題的相關(guān)研究比以往豐富不少，然而值得注意的是學(xué)者們主要采用單維方式來分析影響空氣質(zhì)量的因素，如“空氣質(zhì)量-大氣污染”“空氣質(zhì)量-經(jīng)濟增長”“空氣質(zhì)量-公共交通”和“空氣質(zhì)量-城市綠化”等，綜合分析空氣質(zhì)量影響因素的文獻較少。事實上城市空氣環(huán)境的影響因素比較復(fù)雜，很難只用一個變量或一類變量來解釋，需要多個解釋變量，如果僅僅從單一指標出發(fā)難免會犯模型設(shè)定誤差中遺漏相關(guān)變量的錯誤。這并不是以往學(xué)者考慮不周的問題，而是由于地方政府之前較關(guān)注經(jīng)濟發(fā)展，一定程度上對環(huán)境保護和空氣質(zhì)量的關(guān)注較少。因此，囿于相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏，許多研究無法展開和深入。隨著統(tǒng)計事業(yè)的發(fā)展和我國政府對環(huán)境保護的日益重視，收集空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)十分便利，因此，將空氣污染與空氣治理兩大類指標與數(shù)據(jù)結(jié)合起來，分析二者對改善空氣質(zhì)量所起的作用富有現(xiàn)實意義。

基于以上認識，本文分析的獨特之處在于：(1)將大氣污染、經(jīng)濟增長、公共交通發(fā)展和城市綠化建設(shè)同時納入研究模型之中，避免單一指標帶來模型遺漏相關(guān)變量的錯誤。同時，在變量的選擇上，部分文獻將“PM10、SO2和NO2”作為空氣質(zhì)量的因變量，而本文將“空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)”作為空氣質(zhì)量的因變量，因為二級的天數(shù)能直接反應(yīng)城市空氣質(zhì)量的好壞，使研究結(jié)論更加科學(xué)合理。(2)結(jié)合我國31個主要城市2006-2012年的面板數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)規(guī)模大，得出的結(jié)果更具代表性。(3)基于我國東部、中部和西部3個地區(qū)研究四類指標對空氣質(zhì)量的影響程度，發(fā)現(xiàn)四類指標對不同地區(qū)城市空氣質(zhì)量的影響不一樣，因此，改善城市空氣質(zhì)量需要因地制宜采取策略。

一、文獻回顧和研究假設(shè)

(一)大氣污染與城市空氣質(zhì)量

大氣污染是城市空氣質(zhì)量最直接的影響因素，城市空氣質(zhì)量日報是了解城市空氣質(zhì)量變化的最直接途徑。管華等根據(jù)《河南省主要城市空氣質(zhì)量日報》的數(shù)據(jù)分析指出，TSP和SO2是城市空氣環(huán)境的主要污染物，且城市空氣質(zhì)量的年際變化幅度不大[6]。朱玉周等通過監(jiān)測數(shù)據(jù)探討了鄭州市空氣質(zhì)量狀況，指出鄭州以煤煙型污染為主，近年來SO2超標的天數(shù)稍有增長[7]。張大元分析了重慶空氣質(zhì)量變化趨勢，指出重慶的空氣污染與能源結(jié)構(gòu)、污染源排放和氣象條件等因素密切相關(guān)[8]。通過整理相關(guān)文獻可以看出，污染物排放能有效解釋城市空氣質(zhì)量的變化，故本文提出如下假設(shè)，即H1：大氣污染與城市空氣質(zhì)量具有相關(guān)性。

(二)經(jīng)濟增長與城市空氣質(zhì)量

盡管環(huán)境庫茲涅茨曲線能夠反映經(jīng)濟增長與環(huán)境之間的關(guān)系，但是直接研究經(jīng)濟增長與城市空氣質(zhì)量關(guān)系的文獻并不多。張喆等通過對全國46個環(huán)境保護重點城市1990-2003年空氣質(zhì)量與人均GDP的數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，PM10依然是影響城市空氣質(zhì)量的首要污染物，我國重點城市經(jīng)濟發(fā)展在一定程度上仍然是建立在環(huán)境污染的基礎(chǔ)上[9]。張娟等建立人均GDP和主要大氣污染物排放量計量模型，得出河南省的空氣質(zhì)量狀況和經(jīng)濟增長之間存在較為顯著的“三次曲線”關(guān)系的結(jié)論[10]。池建宇等基于我國31個主要城市的面板數(shù)據(jù)指出城市的經(jīng)濟發(fā)展水平并不決定其空氣質(zhì)量水平，影響城市空氣質(zhì)量最主要的因素是城市工業(yè)排放物[11]。那么，經(jīng)濟增長是否與城市空氣質(zhì)量存在相關(guān)性有待驗證，因此本文提出如下假設(shè)，即H2：經(jīng)濟增長與城市空氣質(zhì)量具有相關(guān)性。

(三)公共交通與城市空氣質(zhì)量

公共交通的發(fā)展可以視為減少機動車尾氣污染的替代措施，美國于1991年實施的《聯(lián)運地面交通效率法案》(ISTEA) 強調(diào)公共交通系統(tǒng)對改善空氣質(zhì)量的重大政策意義，卡斯滕·戈茨等指出《聯(lián)運地面交通效率法案》與《清潔空氣法》的結(jié)合將會使交通部門更多地承擔(dān)起改善空氣質(zhì)量的責(zé)任[12]。李東序認為城市優(yōu)先發(fā)展公共交通是一項重要戰(zhàn)略，對改善城市的生活環(huán)境與空氣環(huán)境, 提高人民群眾的生活質(zhì)量有重要戰(zhàn)略意義[13]。胡賽陽認為低碳公共交通可以盡可能減少能源消耗以及溫室氣體排放，從而有助于改善城市空氣質(zhì)量[14]。因此本文提出如下假設(shè)，即H3：公共交通發(fā)展與城市空氣質(zhì)量具有相關(guān)性。

(四)城市綠化與城市空氣質(zhì)量

綠化建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，在空氣質(zhì)量的改善中發(fā)揮著重要作用。孫淑萍等通過研究北京城市綠化覆蓋情況發(fā)現(xiàn)提高總體綠化覆蓋率和營造合理的綠地類型能夠在一定程度上降低城區(qū)空氣中PM10的濃度，從而提高空氣質(zhì)量[15]。彭新德等研究長沙市綠地與空氣清潔度的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量與綠地植被面積不存在明顯的相關(guān)性[16]。俞書傲等分析了北京市綠化對空氣質(zhì)量的貢獻程度，得出城市綠化覆蓋率與人均公園綠地面積對改善空氣質(zhì)量有較大的影響作用[17]。因此本文提出如下假設(shè)，即H4：城市綠化發(fā)展與城市空氣質(zhì)量具有相關(guān)性。

二、模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

(一)模型構(gòu)建

考慮到我國城市空氣質(zhì)量受到多種因素影響，筆者在借鑒池建宇等做法的基礎(chǔ)上[11]，添加了公共交通與城市綠化等因素，構(gòu)建模型如下：

Dit=α0+α1Pit+α2Sit+α3Nit+α4ln(GDP)it+α5lnTit+α6lnGit

其中，下標i和t表示第i個城市第t年的數(shù)據(jù)。自變量D為一年中空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)，它可以反映城市的空氣質(zhì)量程度，二級質(zhì)量天數(shù)越多，空氣質(zhì)量越好。Pit、Sit和Nit分別代表PM10含量、SO2和NO2的排放量，這3類污染物主要由工業(yè)生產(chǎn)或交通造成，這些因素是影響空氣質(zhì)量的主要原因。GDP為城市年人均國內(nèi)生產(chǎn)總值，反映了城市發(fā)展水平。T反映城市公共交通的狀況，本研究用年末實有公共(汽)電車營運車輛數(shù)的數(shù)據(jù)，一般認為，公共交通的使用有助于改善城市的空氣質(zhì)量。G為城市綠化程度，本研究用人均綠地面積來表示。

(二)數(shù)據(jù)來源

筆者選取的研究對象包括中國31個省會城市和直轄市，研究區(qū)間為2006-2012 年。以空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)表示空氣質(zhì)量，人均實際GDP表示經(jīng)濟發(fā)展水平，數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》?？諝庵蠳O2、SO2和PM含量的數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》。年末實有公共(汽)電車營運車輛數(shù)的數(shù)據(jù)來源于中國交通數(shù)據(jù)庫。人均綠地面積來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》。

三、實證結(jié)果分析

(一)模型的確定

在進行面板模型分析之前，需要確定具體模型類型才能進行分析，因此，需要根據(jù)Hausman test(豪斯曼檢驗)從隨機效應(yīng)模型和固定效應(yīng)模型中選出1種模型進行分析，其原假設(shè)H0為隨機效應(yīng)模型，檢驗結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，概率為0.3412，在10%的顯著性水平下拒絕原假設(shè)，因此選擇固定效應(yīng)面板模型進行研究。

表1　豪斯曼檢驗 Table 1　Hausman test

(二)實證結(jié)果

本研究分兩步對城市空氣質(zhì)量模型進行分析，首先是對全國31個省會城市和直轄市的面板數(shù)據(jù)進行分析，探討我國城市空氣質(zhì)量多種影響因素之間的關(guān)系，然后按東部、中部和西部3個區(qū)域進行分析，具體的全國面板數(shù)據(jù)的分析結(jié)果如表2所示。

表2　全國固定效應(yīng)面板模型的分析結(jié)果 Table 2　Analysis result of fixed effects panel model in China

從表2可知，6個解釋變量中PM10通過了顯著性水平為1%的檢驗，lnT和ln(GDP)通過了顯著性水平為5%的檢驗。在大氣污染中，只有PM10對城市空氣質(zhì)量的影響是顯著負相關(guān)，SO2和NO2雖然和城市空氣質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系，然而卻不顯著。這主要是因為，一方面，PM10主要反映了交通污染的狀況，近年來我國機動車數(shù)量迅速增長，城市交通尾氣排放成為城市大氣污染最大的污染源，因此PM10的排放會對城市空氣質(zhì)量造成嚴重影響；另一方面，近年來重化工業(yè)工廠的搬遷在主要省會城市十分普遍，這既解決了城市工業(yè)污染的問題，又提升了土地價值，因此主要反映工業(yè)污染的SO2和NO2并不顯著影響城市的空氣質(zhì)量。

公共交通的發(fā)展能顯著改善空氣質(zhì)量，在其他變量不變的情況下，年末實有公共(汽)電車營運車輛數(shù)每增加1%，空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)將增加5.622天，這也是主要城市越來越重視發(fā)展公共交通的原因，也符合交通服務(wù)創(chuàng)新發(fā)展與提高人民健康水平的要求。

城市經(jīng)濟發(fā)展水平對城市空氣質(zhì)量有顯著的正向影響。在其他變量不變的情況下，人均實際GDP每增加1%，空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)將增加3.637天。這一點可以用環(huán)境庫茲涅茨曲線進行很好的解釋，初期的經(jīng)濟增長會帶來城市空氣質(zhì)量的惡化，當經(jīng)濟增長越過“峰值”之后經(jīng)濟增長將會帶來空氣質(zhì)量的改善，同時經(jīng)濟增長也會為城市帶來豐厚且穩(wěn)定的財政收入。因此，政府通過相關(guān)政策補貼環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，進一步促使高收入水平的城市提出更高的節(jié)能減排要求，且大多數(shù)情況下我國各個地區(qū)往往省會城市的經(jīng)濟最為發(fā)達，綜合因素影響下其城市的空氣質(zhì)量也較好。

然而人均綠地面積這一自變量在回歸結(jié)果中并不顯著，甚至與空氣質(zhì)量呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，因此可以認為，城市綠地的發(fā)展對空氣質(zhì)量的影響不顯著，這可能與地理環(huán)境和位置相關(guān)。另外，現(xiàn)階段關(guān)于城市綠化的研究主要著眼于“微觀”“個體”的研究，如研究某一綠化帶對空氣質(zhì)量的凈化能力，缺乏對整個城市綠化帶凈化能力的全局考慮，因此城市綠化建設(shè)可能存在“局部有效、整體不顯著”的現(xiàn)象。

按照我國經(jīng)濟區(qū)域的劃分，將全國31個省會城市(直轄市)劃分為東部、中部、西部等3個區(qū)域。東部地區(qū)城市包括北京、天津、石家莊、沈陽、上海、南京、杭州、福州、濟南、廣州和?？?；中部地區(qū)城市包括太原、長春、哈爾濱、合肥、南昌、鄭州、武漢和長沙；西部地區(qū)城市包括拉薩、呼和浩特、南寧、成都、重慶、貴陽、昆明、西安、蘭州、西寧、銀川和烏魯木齊。筆者仍采用固定效應(yīng)面板模型進行分析，結(jié)果如表3所示，得出以下結(jié)論。

1.PM10與城市空氣質(zhì)量之間存在顯著負相關(guān)關(guān)系。大氣污染物方面，PM10對3個地區(qū)城市的影響均通過1%水平的假設(shè)檢驗，呈現(xiàn)出非常顯著的負相關(guān)關(guān)系；東部和中部地區(qū)城市的空氣質(zhì)量受SO2的影響比較顯著，而受NO2的影響并不顯著，西部地區(qū)城市正好相反。這一情況需要結(jié)合這3個地區(qū)城市的工業(yè)結(jié)構(gòu)和工廠類型做進一步的分析，現(xiàn)階段可以認為由交通污染形成的PM10是影響城市空氣質(zhì)量的重要因素。

2.經(jīng)濟發(fā)展和公共交通發(fā)展與城市空氣質(zhì)量大部分呈正比。公共交通方面，發(fā)展公共交通可以顯著改善東部地區(qū)和西部地區(qū)城市的空氣質(zhì)量，對中部地區(qū)城市空氣質(zhì)量的改善影響并不顯著，這可能是因為公共(汽)電車營運車輛數(shù)并不能完全代表公共交通的情況，地鐵、渡輪等公共交通工具也發(fā)揮著重要作用。另外，在經(jīng)濟發(fā)展方面，中部地區(qū)城市經(jīng)濟發(fā)展與空氣質(zhì)量的關(guān)系未通過假設(shè)檢驗。其中，東部地區(qū)城市經(jīng)濟發(fā)展與空氣質(zhì)量呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，這可能是因為“東部地區(qū)城市”涵蓋的范圍過大，如?？诘瘸鞘写嬖诳諝赓|(zhì)量較好而經(jīng)濟發(fā)展較差的情況，這會極大影響統(tǒng)計分析結(jié)果；而西部地區(qū)城市經(jīng)濟發(fā)展與空氣質(zhì)量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，這主要是因為西部地區(qū)城市本身空氣質(zhì)量較好，如拉薩2006-2012年的6年間只有幾天空氣質(zhì)量低于二級，且由于西部大開發(fā)政策的實行經(jīng)濟發(fā)展較快，從而形成了正相關(guān)關(guān)系。

表3　分地區(qū)的固定效應(yīng)面板模型的分析結(jié)果 Table 3　Analysis results of fixed effects panel model divided by regions

3.城市綠化的發(fā)展對城市空氣質(zhì)量的影響不顯著。城市綠化方面，3個地區(qū)城市的人均綠地面積與城市空氣質(zhì)量均無關(guān)。這主要是因為隨著經(jīng)濟的發(fā)展和政府的日益重視，主要城市的空氣質(zhì)量均有上升的趨勢，然而城市的人均綠地面積非但不增反而減少，如廣州空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)由2006年334天增加到2012年360天，然而人均綠地面積由2006年184.48 m2降到2012年158.75 m2。因此，若要發(fā)揮城市綠化提升城市空氣質(zhì)量的作用，提升人均綠地面積十分必要。

四、總結(jié)與展望

本研究對我國城市空氣質(zhì)量進行了系統(tǒng)分析，構(gòu)建了我國31個省會城市(直轄市)城市空氣質(zhì)量影響因素的實證分析模型，利用2006-2012年的面板數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：PM10與城市空氣質(zhì)量之間存在顯著負相關(guān)關(guān)系，SO2和NO2對城市空氣質(zhì)量的影響不顯著。經(jīng)濟發(fā)展和公共交通發(fā)展與城市空氣質(zhì)量大部分呈正比，年末實有公共(汽)電車營運車輛數(shù)每增加1%，則空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)將增加5.622天；人均實際GDP每增加1%，則空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)將增加3.637天。城市綠化的發(fā)展對城市空氣質(zhì)量的影響不顯著。

按照城市所屬的地區(qū)將全國31個省會城市(直轄市)劃分為東部、中部、西部等3個區(qū)域，交通污染對各個城市空氣質(zhì)量的危害普遍存在，而工業(yè)污染的影響情況存在差異。同時，經(jīng)濟發(fā)展和公共交通發(fā)展對3個區(qū)域的城市空氣質(zhì)量的影響不同，對東部地區(qū)和西部地區(qū)存在顯著影響，而對中部地區(qū)影響不顯著。各個地區(qū)的城市綠化發(fā)展對城市空氣質(zhì)量的影響也不顯著。

通過本文的研究揭示出控制和減少交通污染(PM10的排放)將顯著提升城市空氣質(zhì)量，這一結(jié)論為城市控制機動車數(shù)量，實施限牌、限號等政策提供了很好的支持。另外，不同地區(qū)的工業(yè)污染對城市空氣質(zhì)量的影響不同，因此只有因地制宜，根據(jù)地區(qū)的污染物情況實行減排減污政策才能實現(xiàn)更好的效果。城市經(jīng)濟發(fā)展的同時綠化發(fā)展也不能缺位，要宏觀系統(tǒng)地擴大城市綠化覆蓋率，發(fā)揮其整體性作用，只有這樣才能更好地實現(xiàn)改善城市空氣質(zhì)量以及提高人民健康水平的目標。

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(責(zé)任編輯： 林安紅)

福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)，2015,18(6):34-39

Journal of Fujian Agriculture and Forestry University (Philosophy and Social Sciences)

[基金項目]福建省教育廳項目(K8011011)。