我國煤炭消費(fèi)與區(qū)域大氣污染的關(guān)系研究

李 丹，郭丕斌，齊曉燕，周喜君，3

（1.忻州師范學(xué)院經(jīng)管系，山西忻州034000；2.忻州師范學(xué)院會計系，山西忻州034000；3.山西財經(jīng)大學(xué)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型研究院，山西太原030006）

綠色礦業(yè)

我國煤炭消費(fèi)與區(qū)域大氣污染的關(guān)系研究

李 丹1，郭丕斌1，齊曉燕2，周喜君1，3

（1.忻州師范學(xué)院經(jīng)管系，山西忻州034000；2.忻州師范學(xué)院會計系，山西忻州034000；3.山西財經(jīng)大學(xué)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型研究院，山西太原030006）

針對我國以煤炭為主要能源且大氣污染嚴(yán)重的局面，本文采用面板單位根檢驗(yàn)、面板協(xié)整檢驗(yàn)、模型估計方法對我國東部、中部和西部三大區(qū)域2003～2014年之間煤炭消費(fèi)與大氣污染的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：煤炭消費(fèi)引致的污染氣體排放強(qiáng)度各不相同，煙粉塵排放強(qiáng)度最大、廢氣排放強(qiáng)度次之、二氧化硫排放強(qiáng)度最??；同一污染氣體在各區(qū)域的排放強(qiáng)度也各不相同，東部地區(qū)二氧化硫和煙粉塵的排放強(qiáng)度相對較大，這與近年來東部地區(qū)霧霾較為嚴(yán)重相吻合。

煤炭消費(fèi)；大氣污染；面板單位根檢驗(yàn)；面板協(xié)整檢驗(yàn)

作為主要能源的煤炭對我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長起到了非常重要的作用。然而，煤炭在燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫、煙粉塵等廢氣，如果不及時處理就會造成大氣污染。尤其是近年來我國大片區(qū)域出現(xiàn)的霧霾天氣，大眾及多數(shù)媒體認(rèn)為是煤炭利用導(dǎo)致了霧霾的形成。于是關(guān)于減少煤炭消費(fèi)的呼聲越來越高，國家也在《大氣污染防治行動計劃》和《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014～2020年）》體現(xiàn)了這一政策趨勢。然而，煤炭利用對區(qū)域大氣污染的影響究竟如何衡量，還需要有確切數(shù)據(jù)來說明。因此，研究煤炭消費(fèi)與區(qū)域大氣污染的關(guān)系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)于煤炭消費(fèi)與環(huán)境污染的關(guān)系研究中，部分學(xué)者從單個省份或城市的角度進(jìn)行研究。如胡紅安等［1］運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對陜西省的煤炭消費(fèi)與

環(huán)境污染的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)工業(yè)廢氣與煤炭消費(fèi)的關(guān)聯(lián)度最大，關(guān)聯(lián)度達(dá)到0.96，二氧化硫與煤炭消費(fèi)的關(guān)聯(lián)度大于煙塵與煤炭消費(fèi)的關(guān)聯(lián)度，二者關(guān)聯(lián)度分別是0.9、0.8942。杜亞魯?shù)龋?］對山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境空氣污染的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)二者呈倒“N”型趨勢，即隨著煤炭消費(fèi)的不斷增加，二氧化硫排放量和煙塵排放量先降低，再逐步升高，達(dá)到峰值后又逐漸降低，并且認(rèn)為在2005年左右大氣污染排放量達(dá)到峰值，濟(jì)南市已度過了隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展空氣環(huán)境不斷惡化的庫茨涅茲環(huán)境曲線的初期階段。路云霞等［3］對南京市空氣污染的現(xiàn)狀、特征、問題進(jìn)行分析，并提出要加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、控制能源消費(fèi)總量、防治工業(yè)污染和機(jī)動車尾氣污染的對策。謝元博、李巍［4］基于能源-環(huán)境模型評估不同情景下大氣污染物暴露水平對居民健康的潛在風(fēng)險，并提出北京市應(yīng)實(shí)施更加嚴(yán)格的包括能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控制的節(jié)能措施，降低煤炭在能源消費(fèi)中的比重，不斷提高清潔能源的比重等措施。部分學(xué)者從全國的角度進(jìn)行研究，如郝新東、劉菲［5］對我國煤炭消費(fèi)與PM2.5的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)煤炭消費(fèi)是PM2.5的主要成因。韓明霞、李華民［6］對我國煤炭消費(fèi)與大氣污染排放的現(xiàn)狀進(jìn)行描述。齊曉燕、郭丕斌［7］以山西省為例研究我國煤炭生產(chǎn)與環(huán)境污染之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)對山西廢氣、二氧化硫、固體廢物存在單向的因果關(guān)系。另外，也有學(xué)者研究經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，如張明分別從我國東部地區(qū)［8］、東北地區(qū)［9］的視角，田柳和趙軍［10］從收入分配視角研究二者關(guān)系，杜穎等［11］從河北省的視角對經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境污染的關(guān)系進(jìn)行研究。可以看出，很少有學(xué)者從三大區(qū)域的角度對我國煤炭消費(fèi)與大氣污染的關(guān)系進(jìn)行研究。鑒于此，本文利用2003～2014年我國煤炭消費(fèi)與廢氣總量、二氧化硫、煙粉塵的數(shù)據(jù)，通過面板單位根檢驗(yàn)、面板協(xié)整檢驗(yàn)、模型估計對我國煤炭消費(fèi)與區(qū)域大氣污染的關(guān)系進(jìn)行研究。

1 模型與數(shù)據(jù)

1.1 模型構(gòu)建

為了研究煤炭消費(fèi)與大氣污染的關(guān)系，本文將指標(biāo)體系分為兩部分：一部分是煤炭消費(fèi)指標(biāo)，用煤炭消費(fèi)量表示；另一部分是大氣污染指標(biāo)，用反映總體排放水平的廢氣總量和反映危害程度的二氧化硫、煙粉塵表示。利用面板數(shù)據(jù)模型估計分析我國東部、中部、西部三大區(qū)域煤炭消費(fèi)與大氣污染的關(guān)系。面板數(shù)據(jù)模型分為混合效應(yīng)模型、固定效應(yīng)模型和隨機(jī)效應(yīng)模型，本文假設(shè)的面板數(shù)據(jù)模型，如式（1）所示。

i代表各個省份；t代表時間。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文的數(shù)據(jù)來源于歷年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境年鑒》、《中國統(tǒng)計年鑒》和各省份的統(tǒng)計年鑒，數(shù)據(jù)跨度是2003～2014年。我國有34個省級行政區(qū)，本文沒有包括臺灣省、香港、澳門的數(shù)據(jù)，西藏地區(qū)對大氣污染數(shù)據(jù)的統(tǒng)計不夠全面，也對其進(jìn)行排除。因此，本文選取了30個省級行政區(qū)，參考吳巧生等［12］的做法將其劃分為三大區(qū)域，其中：東部地區(qū)包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、廣西、海南共12個省級行政區(qū)；中部地區(qū)包括山西、內(nèi)蒙古、吉林、黑龍

江、安徽、江西、河南、湖北、湖南共9個省級行政區(qū)；西部地區(qū)包括重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆共9個省級行政區(qū)。另外，為了消除樣本數(shù)據(jù)的異方差性，本文將所有數(shù)據(jù)取對數(shù)，取對數(shù)后的變量分別記作LCC、LFQ、LSO2、LYFC，檢驗(yàn)和回歸過程借助軟件Eviews8.0完成。

2 實(shí)證分析

2.1 面板單位根檢驗(yàn)

面板單位根檢驗(yàn)是指將面板數(shù)據(jù)中變量的各橫截面序列作為一個整體進(jìn)行單位根檢驗(yàn)。本文借鑒吳巧生等［12］的研究方法，采用了IPS檢驗(yàn)和Fisher檢驗(yàn)（包括ADF和PP檢驗(yàn)），煤炭消費(fèi)、廢氣總量、二氧化硫、煙粉塵的一階差分面板單位根檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 一階差分面板單位根檢驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除PP-Fisher檢驗(yàn)結(jié)果顯示部分原數(shù)據(jù)平穩(wěn)以外，煤炭消費(fèi)指標(biāo)、大氣污染指標(biāo)的一階差分均拒絕存在單位根的假設(shè)。因此，在10%的顯著性水平下，三大區(qū)域煤炭消費(fèi)、廢氣總量、二氧化硫、煙粉塵均為平穩(wěn)的一階單整序列。

苦木性寒，味苦。歸肺、大腸二經(jīng)?？嗄揪哂星鍩峤舛荆顫裰π?。臨床用于治療畜禽風(fēng)熱感冒、咽喉腫痛、濕熱瀉痢、化膿性感染、外傷感染、

2.2 面板協(xié)整檢驗(yàn)

如果變量滿足同階單整過程，則可以進(jìn)行面板協(xié)整檢驗(yàn)，考查變量之間是否有長期均衡關(guān)系。面板協(xié)整檢驗(yàn)可以分為兩種：一種是基于面板數(shù)據(jù)的協(xié)整回歸方程，需要對其殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行單位根檢驗(yàn)［］，包括Kao檢驗(yàn)、Pedroni檢驗(yàn)和Westerlund檢驗(yàn)等；另一種是由Johansen跡檢驗(yàn)方法推廣發(fā)展的面板數(shù)據(jù)協(xié)整檢驗(yàn)，包括Johansen-Fisher面板協(xié)整檢驗(yàn)、Larsson檢驗(yàn)和Banerjee檢驗(yàn)等［14］。本文采用Kao檢驗(yàn)和Johansen-Fisher面板協(xié)整檢驗(yàn)，具體的檢驗(yàn)結(jié)果見表2～4。

從表2可以看到，在10%的顯著性水平下，三大區(qū)域的煤炭消費(fèi)和廢氣總量之間均存在長期均衡關(guān)系。

從表3可以看到，在10%的顯著性水平下，三大區(qū)域的煤炭消費(fèi)與二氧化硫之間均存在長期均衡關(guān)系。

表2 煤炭消費(fèi)與廢氣的面板協(xié)整檢驗(yàn)

表3 煤炭消費(fèi)與二氧化硫的面板協(xié)整檢驗(yàn)

從表4可以看到，在10%的顯著性水平下，東部地區(qū)、中部地區(qū)的煤炭消費(fèi)和煙粉塵之間均存在長期均衡關(guān)系。西部地區(qū)的Kao檢驗(yàn)結(jié)果為0.2431，未通過檢驗(yàn)，即煤炭消費(fèi)與煙粉塵之間不存在同質(zhì)協(xié)整關(guān)系，而Johansen-Fisher面板協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果表明存在一個方程的協(xié)整關(guān)系，結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中煤炭消費(fèi)會產(chǎn)生煙粉塵等有害顆粒。所以，綜合考慮認(rèn)為西部地區(qū)的煤炭消費(fèi)與煙粉塵之間存在長期均衡關(guān)系。2.3 模型估計

表4 煤炭消費(fèi)與煙粉塵的面板協(xié)整檢驗(yàn)

面板協(xié)整檢驗(yàn)的結(jié)果表明煤炭消費(fèi)與大氣污染之間存在長期均衡關(guān)系，但變量之間的影響程度如何需要通過模型估計進(jìn)行判斷。因此，本部分通過模型估計，分析變量之間的具體數(shù)量關(guān)系。以東部地區(qū)煤炭消費(fèi)與廢氣的關(guān)系為例，具體的分析過程如下所示。

第一步，設(shè)煤炭消費(fèi)為自變量，廢氣為因變量，估計混合模型見式（2）。

第二步，估計截面時期固定效應(yīng)模型見式（3）。

根據(jù)Redundant Fixed Effects檢驗(yàn)的結(jié)果P值為0，可知煤炭消費(fèi)與廢氣總量之間的關(guān)系應(yīng)選擇固定效應(yīng)模型而不是混合效應(yīng)模型。

第三步，估計隨機(jī)效應(yīng)模型，根據(jù)Hausman檢驗(yàn)的結(jié)果P值為0，可知煤炭消費(fèi)與廢氣之間的關(guān)系應(yīng)選擇固定效應(yīng)模型而不是隨機(jī)效應(yīng)模型。

第四步，確定固定效應(yīng)模型。固定效應(yīng)模型可以分為截面固定效應(yīng)模型、時期固定效應(yīng)模型、截面時期固定效應(yīng)模型。一般認(rèn)為R2的值越接近于1說明方程的擬合度越好，DW值越接近于2說明方程自相關(guān)的概率越小。綜合考慮，本文選擇截面時期固定效應(yīng)模型，即東部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1個單位，廢氣總量增加0.70個單位。同時，我們將

這一數(shù)據(jù)定義為煤炭消費(fèi)引致的污染物排放強(qiáng)度，簡稱排放強(qiáng)度。

三大區(qū)域煤炭消費(fèi)與廢氣、煤炭消費(fèi)與二氧化硫、煤炭消費(fèi)與煙粉塵的關(guān)系模型分別見表5～7。

表5 煤炭消費(fèi)與廢氣的關(guān)系模型

表6 煤炭消費(fèi)與二氧化硫的關(guān)系模型

表7 煤炭消費(fèi)與煙粉塵的關(guān)系模型

通過Redundant Fixed Effects檢驗(yàn)和Hausman檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在10%的顯著性水平下，東部地區(qū)、中部地區(qū)、西部地區(qū)煤炭消費(fèi)與廢氣總量之間的關(guān)系均應(yīng)選擇固定效應(yīng)模型。東部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，廢氣總量增加0.70單位，中部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，廢氣總量增加1.44單位，西部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，廢氣總量增加0.53單位。

通過Redundant Fixed Effects檢驗(yàn)和Hausman檢驗(yàn)，可知在10%的顯著性水平下，東部地區(qū)、中部地區(qū)、西部地區(qū)煤炭消費(fèi)與二氧化硫之間的關(guān)系均適合固定效應(yīng)模型。東部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，二氧化硫增加1.03單位，中部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，二氧化硫增加0.16單位，西部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，二氧化硫增加0.19單位。

通過Redundant Fixed Effects檢驗(yàn)和Hausman檢驗(yàn)，可知在10%的顯著性水平下，東部地區(qū)、中部地區(qū)、西部地區(qū)煤炭消費(fèi)與煙粉塵之間的關(guān)系均適合固定效應(yīng)模型。東部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，煙粉塵增加1.02單位，中部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，煙粉塵增加0.62單位，西部地區(qū)煤炭消費(fèi)每增加1單位，煙粉塵增加0.92單位。

3 結(jié)論與討論

本文采用2003～2014年的數(shù)據(jù)，通過面板單位根檢驗(yàn)、面板協(xié)整檢驗(yàn)、模型估計對我國煤炭消費(fèi)與大氣污染的關(guān)系進(jìn)行了研究，具體的結(jié)論如下所述。

1）從三大區(qū)域整體來看，煤炭消費(fèi)所帶來的污染氣體排放強(qiáng)度各不相同，即煤炭消費(fèi)引致的煙粉塵排放強(qiáng)度最大、廢氣排放強(qiáng)度次之、二氧化硫排放強(qiáng)度最小。數(shù)據(jù)分析表明，煤炭消費(fèi)每增加1單位，東部地區(qū)、中部地區(qū)、西部地區(qū)增加的煙粉塵為1.02單位、0.62單位、0.92單位，增加的廢氣總量為0.70單位、1.44單位、0.53單位，增加的二氧化硫?yàn)?.03單位、0.16單位、0.19單位。之所以出現(xiàn)這種情況，可能與污染氣體的末端治理有關(guān)。由于二氧化硫會氧化成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物，大氣中二氧化硫濃度在0.5ppm以上對人體已有潛在影響，所以各區(qū)域都特別重視二氧化硫的治理問題而忽視煙粉塵的治理，導(dǎo)致二氧化硫的排放強(qiáng)度相對較低，煙粉塵排放強(qiáng)度較高。

2）三大區(qū)域相比，同一污染氣體在各區(qū)域的排放強(qiáng)度也各不相同。從以上數(shù)據(jù)可以看出，東部地區(qū)的煙粉塵排放強(qiáng)度和二氧化硫排放強(qiáng)度都比中部地區(qū)和西部地區(qū)高，這也與近年來東部地區(qū)大面積發(fā)生霧霾天氣的情形相吻合。由于二氧化硫與大氣中的煙塵有協(xié)同作用，而東部地區(qū)這兩種污染物排放強(qiáng)度都比中西部高，從而形成霧霾天氣的可能性也就比中西部更大，這可在一定程度上解釋東部地區(qū)霧霾多發(fā)的原因。因此，加強(qiáng)清潔煤技術(shù)創(chuàng)新和末端治理，通過清潔利用煤炭，降低二氧化硫和煙粉塵排放強(qiáng)度是東部地區(qū)煤炭利用的重點(diǎn)工作。

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Research into the relationship between coal consumption and regional air pollution in China

LI Dan1，GUO Pi-bin1，QI Xiao-yan2，ZHOU Xi-jun1，3
（1.Department of Economics and Management，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，China；2.Department of Accounting，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，China；3.Resource-Based Economic Transformation Research Institute，Shanxi University of Finance&Economics，Taiyuan 030006，China）

Based on the conditions that air pollution is serious and coal is main energy in our country，this paper through the panel unit root test，panel cointegration test and model estimation conducted the research on the relationship between the coal consumption and the air pollution of China's eastern，central and western from 2003 to 2014.The results showed that：the coal consumption bringing about the emissions intensity of air pollution was various，the emission intensity of smoke dust was the biggest，followed by the exhaust gas and the emission intensity of the sulfur dioxide was the smallest；the emissions intensity of the same pollution gas in different regions was also various，emissions intensity of the sulfur dioxide and smoke dust was relatively large in the eastern，which coincides with the haze in the eastern region was more serious in recent years.

coal consumption；air pollution；panel unit roots test；panel cointegration test

F062.4

A

1004-4051（2016）09-0065-04

2016-01-20

山西省回國留學(xué)人員基金項(xiàng)目“山西省資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型評價”資助（編號：2015-097）；山西省回國留學(xué)人員基金項(xiàng)目“加快推進(jìn)山西“綜改區(qū)“建設(shè)步伐的政策研究”資助（編號：2014-077）；山西哲社規(guī)劃辦項(xiàng)目“煤炭清潔利用技術(shù)創(chuàng)新體系構(gòu)建的理論與實(shí)踐研究“資助

李丹（1964-），女，山西繁峙人，忻州師范學(xué)院經(jīng)管系教授，博士，研究方向?yàn)橹R管理與創(chuàng)新。E-mail：lidan8693@ 126.com。