我國工業(yè)集聚與環(huán)境質量的互動關系
——基于280個地級市面板數(shù)據(jù)的分析

紀玉俊，邵泓增

（1．3．中國海洋大學經濟學院，山東青島，266100；2．教育部人文社會科學重點研究基地中國海洋大學海洋發(fā)展研究院，山東青島，266100）

一、研究背景與文獻綜述

中共十九大報告指出，要“加快生態(tài)文明體制改革，建設美麗中國”，對環(huán)境質量提出了更高的要求。作為產業(yè)空間布局的一種重要經濟現(xiàn)象，產業(yè)集聚指具有經濟技術聯(lián)系的相關企業(yè)在某個區(qū)域內的高度集中，是各種資源要素在某個空間范圍內的集聚過程，是區(qū)域產業(yè)競爭力提高和經濟增長的重要途徑，有助于推動市場化和工業(yè)化的進程。然而，集聚除了對經濟產生影響以外，也會帶來不可忽視的環(huán)境效應。從經濟學角度來看，這是集聚的環(huán)境外部性。工業(yè)集聚是集聚經濟中重要和突出的表現(xiàn)形式，工業(yè)污染物則是影響環(huán)境質量狀況的主要原因。21世紀以來，我國多種污染物的排放量呈現(xiàn)出不同的態(tài)勢，如工業(yè)廢氣和廢水排放總量基本一直呈現(xiàn)上升趨勢，工業(yè)二氧化硫排放總量大體經歷了先上升后下降的“倒U”型趨勢，工業(yè)固體廢棄物排放量則一直呈現(xiàn)下降的趨勢。①信息來源于《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》。國內外學者已對產業(yè)集聚和環(huán)境質量之間的關系進行了長期研究，并取得許多成果。

一方面，集聚對環(huán)境的單向影響。部分學者認為產業(yè)集聚會加劇環(huán)境污染。Frank、張可、尚海洋等學者從不同視角實證檢驗了產業(yè)集聚對環(huán)境具有負向影響。[1-3]Walter和Ugelow提出“污染避難所”假說，認為發(fā)達經濟體為適應產業(yè)升級的要求，將高耗能、高排放、高污染的產業(yè)轉移到環(huán)境規(guī)制較低的發(fā)展中經濟體，會大量消耗當?shù)刭Y源，引起當?shù)丨h(huán)境質量惡化。[4]Chichilnisky、郭建萬、Matthew、高宏霞等學者都在各自的相關研究中論證了該理論假說的合理性。[5-8]然而，Porter、劉習平、李順毅、徐夢雨等學者則持相反觀點，認為產業(yè)集聚能通過提高資源利用率、促進技術進步等改善環(huán)境質量。還有一部分學者認為產業(yè)集聚對環(huán)境質量的影響不是簡單的正負向線性關系，而是動態(tài)變化發(fā)展的。[9-12]許和連、李筱樂、張可、郭然等學者認為，集聚與污染呈現(xiàn)“倒U”型的非線性關系，即集聚先污染環(huán)境，后改善環(huán)境狀況。[13-16]而李勇剛的研究表明，集聚與污染呈現(xiàn)“正U”型的非線性關系，即集聚先改善環(huán)境質量，后破壞環(huán)境。[17]李偉娜、劉小鐵等則認為產業(yè)集聚和環(huán)境污染之間呈現(xiàn)“N”型關系，并提出要保持合理的產業(yè)集聚度。[18,19]林云、余昀霞等學者則提出兩者之間具有“倒N”型關系。[20,21]此外還存在一種觀點，閆逢柱、譚嘉殷等學者運用面板誤差修正模型和向量誤差修正模型（VEC）來研究產業(yè)集聚對環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)兩者在長期內沒有必然的因果關系。[22,23]

另一方面，集聚與環(huán)境的交互影響。隨著研究的不斷深入，部分學者認識到產業(yè)集聚與環(huán)境之間的關系不是單向的，兩者相互影響，相互制約。張可分析集聚和環(huán)境之間的雙向作用機制，發(fā)現(xiàn)集聚加劇了對環(huán)境的污染，而環(huán)境污染對經濟集聚存在反向的抑制作用，且兩者間的影響作用機制均與勞動生產率有密切的聯(lián)系。[24]Cheng利用空間聯(lián)立方程模型（SEE）分析制造業(yè)集聚與環(huán)境質量之間的相互作用，發(fā)現(xiàn)兩者處于相互制約狀態(tài)。[25]付京燕、趙宵偉等學者認為環(huán)境規(guī)制限制了工業(yè)企業(yè)的轉移，進而抑制了地區(qū)的工業(yè)集聚水平提高，然而環(huán)境的改善可以優(yōu)化投資環(huán)境，吸引更多要素的集聚，從而有利于提高集聚水平。[26,27]

綜上所述，產業(yè)集聚的環(huán)境外部效應有正有負，環(huán)境質量狀況對工業(yè)集聚的發(fā)展的影響也未呈現(xiàn)出收斂現(xiàn)象，這些使得工業(yè)集聚與環(huán)境質量之間的互動關系呈現(xiàn)出復雜性和不確定性。因此，本文在借鑒以往研究成果的基礎上，利用相關數(shù)據(jù)，構建計量模型來實證檢驗我國及各區(qū)域工業(yè)集聚與環(huán)境質量之間的互動關系，以期為實現(xiàn)經濟增長和環(huán)境保護的協(xié)調提供參考。

二、計量模型的構建

數(shù)據(jù)主要來源于2004—2016年的《中國城市統(tǒng)計年鑒》。由于個別地級市的相關數(shù)據(jù)缺失比較嚴重，為了保證數(shù)據(jù)的完整性、連續(xù)性，最終選取280個地級市的相關面板數(shù)據(jù)進行實證分析。

（一）指標構建

1.工業(yè)集聚的指標

產業(yè)集聚的測度指標有空間基尼系數(shù)、赫芬達爾指數(shù)、區(qū)位商、Ellison-Glaser指數(shù)等。區(qū)位商通常用于表示制造業(yè)的集聚程度，可以消除區(qū)域規(guī)模差異的影響，真實反映地理因素的空間分布。因此，在保證數(shù)據(jù)可獲得性的前提下，使用區(qū)位商來衡量工業(yè)集聚。由于工業(yè)集聚與工業(yè)產值有很密切的聯(lián)系，據(jù)此可用工業(yè)產值來測度區(qū)位商，具體計算公式為：

2.環(huán)境質量指標

自然環(huán)境質量是個復雜綜合的系統(tǒng)，僅使用單一污染物來衡量環(huán)境質量是不準確的。熵值法作為一種客觀賦權法，比主觀賦值法更具可信度和精確度，因此利用極差熵值法構建環(huán)境質量綜合指數(shù)（eq）來衡量環(huán)境狀況。環(huán)境質量主要由污染物的產生量及其治理情況綜合決定，而污染物的排放量是兩者綜合的結果，因此選取工業(yè)廢水排放量、工業(yè)二氧化硫（SO2）排放量和工業(yè)煙（粉）塵排放量這3種有代表性、對環(huán)境有重大影響的污染物作為構建環(huán)境質量指數(shù)的基礎。計算過程如下：

（1）進行數(shù)據(jù)標準化處理：通過極值處理法將相關數(shù)據(jù)轉換為無綱量的數(shù)據(jù)。為了能夠實現(xiàn)不同年份的比較，加入時間變量，使分析的結果更加合理化：

其中，i代表地級市，t代表年份，j代表指標，代表i地級市的j指標在t年份的數(shù)據(jù)，的最大值，的最小值，經過標準化處理后的結果。地級市的樣本個數(shù)n=280，年份的樣本個數(shù)m=13，指標的個數(shù)r=3。式（2）為正向指標，數(shù)值越大越好。式（3）為負向指標，數(shù)值越小越好。本文所用的指標全都為污染物排放量，為負向指標，因此選用式（3）進行數(shù)據(jù)標準化的計算。

（2）確定t年i城市j指標的指標比重：

其中，1為指標的平移幅度，是為了防止在信息熵的計算中出現(xiàn)無意義的情況。

（3）計算指標的的信息熵值：

其中，k為玻爾茲曼常數(shù)，一個信息完全無序的系統(tǒng)有序度為0，信息熵值e為1。

（4）計算指標j的信息效用值、指標權重和系統(tǒng)綜合得分：

3.控制變量的指標

其他變量的遺漏可能造成統(tǒng)計結果的偏差。為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生，增加影響環(huán)境方程和集聚方程的其他控制變量。

（1）環(huán)境方程的控制變量：

對外開放水平（op）：隨著經濟全球化的發(fā)展以及各國之間貿易的不斷加強，大量資本和跨國公司的進入，對我國經濟和環(huán)境造成不可忽視的影響。對外開放程度越高，外資越容易進入。一方面，根據(jù)“污染天堂假說”，其可能帶來更多的資源消耗和環(huán)境破壞。另一方面，國外企業(yè)的進入帶來先進的管理經驗和科學技術，從而改善環(huán)境。因此，使用各地級市的當年實際使用外資金額來衡量對外開放水平。

地區(qū)經濟發(fā)展水平（el）：一個地區(qū)的經濟發(fā)展水平越高，往往意味著該地有更多的企業(yè)和人口數(shù)量，也意味著更高的生產能力和消費水平，從而造成更多的環(huán)境問題。然而，這些地區(qū)的基礎設施通常比較完善，有更多的稅收、人才資源和優(yōu)惠政策，這些都是改善環(huán)境質量不可缺少的因素。因此，以各地區(qū)的人均GDP作為衡量該地經濟發(fā)展水平的指標。

環(huán)境規(guī)制（rei）：環(huán)境規(guī)制水平越高，通常意味著企業(yè)面臨的環(huán)境成本越大。他們或者會進行技術創(chuàng)新，提高能源利用效率；或者將污染嚴重的生產流程外包給其他企業(yè)甚至停產以減輕環(huán)境污染。目前，通常從政策、污染排放量變化和治污設施等方面度量環(huán)境規(guī)制?？紤]到數(shù)據(jù)的完善性和可利用性，借鑒劉習平和盛三化測度環(huán)境規(guī)制的方法[28]，構建工業(yè)廢水、工業(yè)二氧化硫和工業(yè)煙（粉）塵的相對排放指標來衡量環(huán)境規(guī)制水平。

定義i城市在t年份的各種污染物的相對排放水平為：

（2）集聚方程的控制變量：

對外開放水平（op）：除了對環(huán)境狀況造成影響外，一個地區(qū)的對外開放水平將影響著外資進入的規(guī)模、速度和結構，進而影響該地的集聚水平。對外開放水平的提高有利于為產業(yè)集聚提供所需的資金、技術、生產設備和生產經驗，促使企業(yè)擴大生產規(guī)模和市場規(guī)模，增強與周圍其他企業(yè)和產業(yè)的經濟聯(lián)系，吸引更多企業(yè)的進入，促進該地的集聚發(fā)展。因此，仍然使用各地級市的當年實際使用外資金額來衡量該地對外開放水平。

資本投入（fi）：資本要素是工業(yè)集聚的一個重要影響因素。固定資產投資是企業(yè)生產經營的主要資產，包括與生產經營有關的設備、工具等，通常能夠反映投入資金的力度。投資規(guī)模越大，往往越有利于集聚的形成。因此，采用地級市的固定資產投資來衡量地級市的資本投入水平。

交通情況（ar）：便利的交通有利于降低企業(yè)的運輸成本，促進區(qū)域內的經濟信息交流和資源要素的流通，吸引更多的投資，有利于集聚的形成和發(fā)展。因此，利用各地級市的人均道路面積來衡量交通狀況。

（二）計量模型設定

現(xiàn)有研究多采用單一方程探究工業(yè)集聚對環(huán)境的影響，忽視了環(huán)境問題對集聚的反饋作用。蘇振東和周煒慶的研究表明，上一年工業(yè)污染排放與當期的工業(yè)污染排放具有正相關性，即當期的環(huán)境質量狀況會受到上一年環(huán)境狀況的影響。[29]徐駿也指出，產業(yè)集聚的動態(tài)發(fā)展過程中也有正向反饋效應。[30]因此，在建立環(huán)境方程和集聚方程時，引入這2個變量的滯后一期項。通過構建工業(yè)集聚與環(huán)境質量的動態(tài)面板聯(lián)立方程模型來消除內生性和模型誤設等問題，保證計量結果的有效性。對數(shù)據(jù)進行對數(shù)化處理，最終的計量模型如下：

三、工業(yè)集聚與環(huán)境質量互動關系的實證分析

（一）模型估計方法與實證結果

聯(lián)立方程計量模型的估計方法有單方程估計方法和系統(tǒng)估計方法兩種。由于計量模型引入了內生變量的滯后項而可能引發(fā)內生性問題，如果采用單一方程估計法，會使估計結果有偏或無效。相對于單一方程估計法，系統(tǒng)估計方法考慮到方程之間的相關性對參數(shù)估計的影響，且將所有方程作為一個整體更有效率。因此，采用系統(tǒng)估計法中的三階段最小二乘法（3SLS）對方程進行整體估計，該法既考慮了內生變量的潛在相關性，同時還考慮了各方程隨機誤差項之間可能存在的相關性，能克服模型可能存在的異方差性，估計結果比較準確。利用EViews 8.0軟件對計量模型進行估計，結果如表1所示：

表1 全國地級市面板數(shù)據(jù)回歸結果

由表中可知，調整的可決系數(shù)接近于1，說明模型擬合效果好；D-W統(tǒng)計量接近于2，說明不存在自相關性問題。因此，從整體來看聯(lián)立方程模型的回歸質量較好，可以較為準確地說明我國工業(yè)集聚與環(huán)境質量之間的互動影響和作用。

從環(huán)境方程計量結果來看，目前我國整體的工業(yè)集聚對環(huán)境質量的影響方向顯著為負，說明我國處于工業(yè)集聚加劇環(huán)境污染的階段。隨著改革開放和綜合國力的不斷提高，我國的工業(yè)化進程也不斷加快?！吨袊I(yè)統(tǒng)計年鑒》的相關資料顯示：我國工業(yè)企業(yè)的數(shù)量從2003年的19.62萬個增長到2015年的38.31萬個，工業(yè)總資產由2003年的168807.70億元上升到2015年的1023398.12億元，工業(yè)平均用工人數(shù)從2003年5748.57萬人增加到2015的9775.02萬人。這表明我國的工業(yè)生產力不斷增強的同時也對環(huán)境造成了沉重的壓力，工業(yè)集聚不利于環(huán)境質量的提升。可能的原因主要有：第一，不合理的能源結構。如圖1所示，我國的能源消費總量一直呈上升趨勢，雖然煤炭能源消費占比有所下降，但仍然占據(jù)主導地位，加劇了我國經濟發(fā)展與環(huán)境之間的矛盾。能源結構的不合理性一定程度上說明我國工業(yè)科技生產水平較低，工業(yè)結構有待進一步優(yōu)化。隨著工業(yè)生產規(guī)模的擴大，單位產品或產出的污染程度加劇，對環(huán)境質量造成的負面影響也就越大。第二，我國工業(yè)集聚經濟效益不明顯，規(guī)模經濟不顯著。一方面，投資和出口長期是我國經濟增長的重要動因。市場規(guī)模的擴大和投資的增長，雖然有利于工業(yè)集聚度的提升，但是由于我國許多地區(qū)缺乏相關經驗，難免出現(xiàn)投資不經濟、不合理以及重復建設等問題，嚴重降低資源要素配置的效率。工業(yè)在空間布局上的不合理，阻礙了企業(yè)之間的協(xié)作，不利于完整產業(yè)鏈條的形成。另一方面，我國工業(yè)技術自主研發(fā)和創(chuàng)新能力還不夠?，F(xiàn)階段，我國的技術與國外相比，還有一定差距，工業(yè)創(chuàng)新體系的不足阻礙了工業(yè)環(huán)保技術和產品的研發(fā)與創(chuàng)新。第三，粗放的工業(yè)發(fā)展模式。在過去“先污染，后治理”的發(fā)展理念下，各地政府以犧牲環(huán)境為代價追求經濟增長和政績，盲目追求經濟規(guī)模和總量，而忽視環(huán)境質量的改善。

圖1 我國能源消費走勢及煤炭能源占比

從環(huán)境方程的其他控制變量來看，對外開放水平的提高對環(huán)境質量的影響作用是負向的，說明我國工業(yè)集聚的發(fā)展對國外企業(yè)和資本具有一定的依賴性，且對環(huán)境的管制標準比較低，“污染天堂假說”現(xiàn)階段在我國得到一定程度的印證。經濟發(fā)展水平對環(huán)境質量的改善具有顯著的正向作用，主要原因在于：一方面，隨著收入水平的提高，人們更加注重環(huán)境質量，對環(huán)保產品的需求增加，推動了環(huán)保技術方面的創(chuàng)新；同時，經濟高漲時期的企業(yè)也有相應的資金實力進行技術研發(fā)與創(chuàng)新。另一方面，政府的財政收入隨著經濟的發(fā)展增加，有更多資金進行環(huán)境治理。環(huán)境規(guī)制對環(huán)境質量狀況的影響系數(shù)為負且顯著。由于所選用的環(huán)境規(guī)制指標代表相反方向，說明環(huán)境規(guī)制的強度越低，環(huán)境質量水平越低，這與預期相符合。上一年的環(huán)境質量水平對本年的環(huán)境質量狀況具有顯著的正向作用，充分說明環(huán)境治理是個長期的系統(tǒng)工程，不能忽視前期的環(huán)境治理工作。

從集聚方程計量結果來看，目前我國環(huán)境狀況對工業(yè)集聚的作用方向為負?？赡艿脑蛑饕校菏紫?，我國已開始認識到環(huán)境保護的重要性，政府不斷提高環(huán)境規(guī)制強度。排污費用的上升提高了工業(yè)企業(yè)的生產成本，一些無法達到排污標準或無法通過技術革新提高效率的企業(yè)迫于壓力只能重新選址，導致集聚區(qū)內原有的產業(yè)鏈條斷裂。企業(yè)無法像以前一樣容易獲得相關的要素投入資源，集聚的關聯(lián)效應開始下降，不利于工業(yè)集聚水平的提升。其次，為優(yōu)化工業(yè)產業(yè)結構，國家開始注重發(fā)展高端智能制造、信息技術以及新材料、新能源等新興工業(yè)產業(yè)。一些工業(yè)載體和土地資源需要承接新興產業(yè)，同時對一些傳統(tǒng)的資源型或勞動型產業(yè)進行轉移。在新舊動能轉換期間，舊產業(yè)不斷遷出，新產業(yè)的配套設施卻無法立刻完善投入生產。此外，新產業(yè)的集聚發(fā)展模式需要較長時間的摸索，在營商環(huán)境未完善的情況下，通常很難迅速完成信息、資金等投入要素的重新集聚和積累，無法實現(xiàn)工業(yè)集聚的可持續(xù)發(fā)展，導致在這期間該地區(qū)的集聚程度可能出現(xiàn)下降。最后，勞動力作為重要的生產要素資源，是技術和知識創(chuàng)新的源泉，對工業(yè)的發(fā)展起到至關重要的作用，因此人才的流動對工業(yè)集聚有不可忽視的影響。隨著環(huán)保意識的增強，人們逐漸注重周圍生活環(huán)境的質量。工業(yè)集聚區(qū)由于前期忽視環(huán)境治理與保護，導致環(huán)境惡化，由此流失大量優(yōu)秀勞動力，使得勞動生產率下降。當勞動力要素無法滿足生產需求時，一些企業(yè)不得不進行外遷，最終制約工業(yè)集聚的進一步發(fā)展。

從集聚方程的其他控制變量來看，對外開放水平對工業(yè)集聚的影響顯著為正，推動市場規(guī)模擴大，促進我國工業(yè)集聚度的提高。資本投入對工業(yè)集聚的影響方向為負，這與預期不符，但沒有通過顯著性檢驗?？赡艿脑蚴俏覈I(yè)發(fā)展大多為粗放方式，缺乏先進的管理經驗和生產模式，且存在產業(yè)鏈條尚不完善、重復建設和過度競爭等問題，集聚水平沒有得到有效提高。交通便利性對集聚的影響系數(shù)為正，說明越發(fā)達的交通網絡，越有利于經濟的聯(lián)系和交流，促進資源要素的流通，從而推動集聚的發(fā)生和發(fā)展。上一期的工業(yè)集聚發(fā)展狀況對本期的集聚發(fā)展具有顯著的正向作用，這是因為工業(yè)集聚發(fā)展是個長期過程，前期的工業(yè)基礎設施建設、發(fā)展模式的探索經驗無疑對后來的工業(yè)集聚起到巨大的推動作用。

（二）穩(wěn)健性檢驗

廣義矩估計法（GMM）是將準則函數(shù)定義為工具變量與擾動項的相關函數(shù)，并使其最小化得到的參數(shù)估計值。該方法無需知道隨機誤差項的準確分布信息，且允許隨機誤差項存在異方差性，所得參數(shù)估計量比較穩(wěn)健。因此，用GMM方法來對我國工業(yè)集聚與環(huán)境質量之間的互動關系進行穩(wěn)健性檢驗。結果如表2所示：

表2 穩(wěn)健性檢驗回歸結果

續(xù)表：

表1和表2中工業(yè)集聚與環(huán)境質量相互作用的方向一致，只在系數(shù)大小和顯著性方面略有所變化，說明實證結果是有效和穩(wěn)健的。

四、結論與建議

由于我國粗放式的工業(yè)發(fā)展模式以及能源結構問題，工業(yè)集聚與環(huán)境質量之間整體上呈現(xiàn)相互制約的關系，處于失調的發(fā)展狀態(tài)，且工業(yè)集聚對環(huán)境質量的影響顯著性大于環(huán)境質量對工業(yè)集聚的影響。從其他影響因素看，對外開發(fā)水平和外資的進入雖然一定程度上加劇了我國的環(huán)境問題的惡化，但有利于提高我國工業(yè)集聚水平；經濟水平的提高有助于改善環(huán)境質量；資本投入對工業(yè)集聚的影響沒有達到預期效果；上期的工業(yè)集聚水平與環(huán)境質量狀況都對各自本期的水平和狀況有明顯的正向作用。

因此，要實現(xiàn)工業(yè)集聚與環(huán)境保護的協(xié)調發(fā)展需要從以下兩個方面做出努力：

一方面，要實現(xiàn)工業(yè)集聚對環(huán)境的改善作用。總體上，依靠工業(yè)結構的優(yōu)化升級來實現(xiàn)經濟發(fā)展方式的轉變，逐步建設附加值高、環(huán)境污染少、資源能耗少的新興工業(yè)。對傳統(tǒng)工業(yè)進行升級改造，實現(xiàn)以技術吸引為主的工業(yè)集聚擴張，在促進工業(yè)集聚發(fā)展的同時，降低單位產出對環(huán)境帶來的負面影響。同時，重視人才培養(yǎng)和引進，推動環(huán)保生產技術創(chuàng)新。政府要加強對創(chuàng)新企業(yè)財稅方面的支持激勵政策，對環(huán)保技術有重大突破的個體或企業(yè)進行表彰和獎勵，并提供良好的制度保障；支持創(chuàng)新平臺的建設，降低企業(yè)進行創(chuàng)業(yè)的門檻和風險，制定合適的人才引進機制。企業(yè)要增強與相關企業(yè)和研究機構的合作交流，促進產學研結合；培養(yǎng)環(huán)保技術研發(fā)人員，提高人力資本水平；推進創(chuàng)新成果的轉化，降低生產工藝流程對環(huán)境資源的依賴；多渠道創(chuàng)新開拓融資方式，為技術研發(fā)提供資金保障。

另一方面，增強環(huán)境對工業(yè)集聚的促進作用。政府要提高環(huán)境規(guī)制標準，增強環(huán)境治理力度，將環(huán)境優(yōu)勢轉變?yōu)榻洕鷥?yōu)勢，實現(xiàn)環(huán)境對工業(yè)集聚的促進作用。首先，建立嚴格的環(huán)保標準，完善環(huán)保法律體系建設，針對不同類型的工業(yè)企業(yè)，出臺不同的環(huán)保政策。其次，健全相關的環(huán)保機構，明確職責，強化政府在環(huán)境保護中的作用。最后，發(fā)揮市場的配置資源作用，實行排污收費制和累進環(huán)境稅率制，遏制企業(yè)的粗放生產方式，拓寬企業(yè)治理環(huán)境的籌資渠道。