經(jīng)濟集聚對環(huán)境污染空間溢出效應(yīng)研究

石思文

(廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 商學(xué)院，廣東 廣州 510507)

0 引言

近年來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展，生態(tài)環(huán)境持續(xù)顯著改善。在經(jīng)濟發(fā)展方面，總量上我國依然是世界經(jīng)濟增長的最重要引擎。國內(nèi)生產(chǎn)總值從1952年的679.1億元增長至2018年的90.03萬億元，實際增長174倍；人均GDP從119元提高到6.46萬元，實際增長70倍；經(jīng)濟總量占世界的份額也由1978年的1.8%提高到2018年的近16.0%。在區(qū)域發(fā)展方面，各地區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚集群集約式發(fā)展成為主要趨勢。目前已逐步形成深圳電子信息產(chǎn)業(yè)集群、合肥智能語音集群、西安航空產(chǎn)業(yè)集群、上海張江生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)集群等，經(jīng)濟集聚效應(yīng)不斷凸顯。同時，在生態(tài)環(huán)境保護方面，我國經(jīng)歷了從粗放式發(fā)展到可持續(xù)發(fā)展，從環(huán)境保護基本國策到全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)理念，從控制主要污染物總量到改善生態(tài)環(huán)境，基本建立了適應(yīng)生態(tài)文明和“美麗中國”建設(shè)的環(huán)境戰(zhàn)略政策體系，生態(tài)環(huán)境也逐步得到明顯改善。據(jù)官方數(shù)據(jù)報告顯示，中國已成為維持全球森林覆蓋面積基本平衡的主要貢獻(xiàn)者。2019年我國優(yōu)良天數(shù)比率達(dá)82%，重污染天氣影響得到明顯緩解。在地表水評估部分，劣V類水質(zhì)已降到3.4%，約占2018年的一半；全國農(nóng)用地土壤環(huán)境狀況保持穩(wěn)定，充分表明我國生態(tài)環(huán)境正逐步得到明顯改善。本文從區(qū)域經(jīng)濟集聚集群集約發(fā)展方向著手，探討經(jīng)濟集聚對生態(tài)環(huán)境的影響機制。

1 文獻(xiàn)綜述

目前，學(xué)術(shù)界對經(jīng)濟集聚的環(huán)境外部性問題開展了諸多討論，但結(jié)論并不一致。一方面，有學(xué)者認(rèn)為經(jīng)濟活動集聚有利于提高集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)效率并使其規(guī)模得到擴張，該過程會伴隨大量的生產(chǎn)要素及能源需求，同時由于產(chǎn)量提升帶來更多污染物排放，導(dǎo)致一定時期內(nèi)資源開采量及污染物排放量顯著增加，為生態(tài)環(huán)境帶來治理壓力[1-3]；另一方面，經(jīng)濟活動集聚有利于不同企業(yè)共享生產(chǎn)中間投入，促進(jìn)深入實現(xiàn)集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)分工與專業(yè)化，并通過知識溢出效應(yīng)促使其加快持續(xù)創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)品及服務(wù)更新升級，提高能源利用效率，優(yōu)化污染物治理技術(shù)，降低企業(yè)治理污染的邊際成本，為改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來正外部性。[4-5]。但是，這種正外部性并不一定會長期存在。從短期來看，經(jīng)濟集聚有利于促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，激勵企業(yè)綠色生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)品升級更新，降低環(huán)境治理壓力。但從長遠(yuǎn)來看，二者的關(guān)系很難定義，甚至發(fā)生逆轉(zhuǎn)[6-8]。經(jīng)濟集聚對生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化效應(yīng)在一定范圍內(nèi)具有區(qū)域異質(zhì)性：城市規(guī)模越大，功能越完善，越有利于提高資源及能源利用效率，從而降低單位產(chǎn)出能耗，改善生態(tài)環(huán)境[9]?？傮w來看，我國各地區(qū)環(huán)境污染效應(yīng)呈現(xiàn)空間分異趨勢。東部沿海城市經(jīng)濟高度集聚，然而產(chǎn)生的污染卻相對較??；中西部地區(qū)則相反，經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)集聚度不高，帶來的環(huán)境污染卻相對嚴(yán)重[10]。此外，有學(xué)者認(rèn)為經(jīng)濟集聚與環(huán)境污染程度之間存在非線性關(guān)系。市場化促進(jìn)經(jīng)濟活動持續(xù)趨于集中，而集中產(chǎn)生生產(chǎn)負(fù)外部性。但是隨著不斷提高市場化水平，這種負(fù)外部性逐漸減弱。當(dāng)市場化水平跨越更高門檻值時，經(jīng)濟集聚會由其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化帶來的正效應(yīng)發(fā)揮作用而反哺環(huán)境質(zhì)量，整體呈倒“U” 型關(guān)系[11-12]。目前，我國不同區(qū)域之間存在顯著差異，大多數(shù)地區(qū)還未跨過“U”形曲線的拐點。技術(shù)及創(chuàng)新水平在確定每個區(qū)域倒“ U”形拐點時起著重要作用[13-14]。

綜上所述，經(jīng)濟集聚對生態(tài)環(huán)境具有外部性。但到底是正外部性、負(fù)外部性還是非線性關(guān)系，目前尚無統(tǒng)一結(jié)論。大多數(shù)學(xué)者試圖從各種角度探討集聚對生態(tài)環(huán)境的影響，但很多忽略了環(huán)境污染的空間異質(zhì)性?；诖?，本文在考慮工業(yè)生產(chǎn)活動所產(chǎn)生的各種污染物排放，刻畫環(huán)境污染程度的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了描述空間計量模型，解決了環(huán)境污染的空間異質(zhì)性問題，探討經(jīng)濟集聚對環(huán)境污染的影響機制。

2 模型設(shè)計與變量選取

2.1 模型設(shè)計

首先，文章就經(jīng)濟集聚與生態(tài)環(huán)境可能存在的影響機制提出以下兩條假說，如圖1所示：

圖1 經(jīng)濟集聚與環(huán)境污染的影響機制

假說一：經(jīng)濟集聚一方面會帶來企業(yè)布局集中，使得集聚區(qū)企業(yè)享受更多規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢。這種規(guī)模經(jīng)濟使得企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，因此需要耗費更多生產(chǎn)資料及資源，帶來一定的環(huán)境負(fù)外部性；同時，集聚區(qū)企業(yè)又會通過企業(yè)間相互共享知識、技術(shù)及管理等促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)趨向高級化發(fā)展，帶來一定的環(huán)境正外部性。整體上，經(jīng)濟集聚的環(huán)境外部性由上述正負(fù)外部性的相對大小決定。

假說二：由于環(huán)境污染物特殊的物理性質(zhì)，當(dāng)一個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭受破壞時，周邊地區(qū)也會受到影響。因此本文在探討生態(tài)環(huán)境問題時，需要通過構(gòu)建空間計量模型反映環(huán)境污染的空間異質(zhì)性。

基于以上兩條假說，構(gòu)建如下模型框架：

在上述分析框架的基礎(chǔ)上，文章使用空間計量模型探討經(jīng)濟集聚對區(qū)域環(huán)境污染的空間影響，反映其可能存在的空間相互作用。一般地，空間計量模型主要包括空間滯后模型與空間誤差模型。其中，空間滯后模型的表達(dá)式為：

Yt=ρWYt+Xtβ+εt

空間誤差模型的表達(dá)式為：

Yt=Xtβ+εtεt=λWεt+etet=u+vt

上述式中：W為空間權(quán)重矩陣，β是系數(shù)向量，εt是隨機誤差向量，ρ、λ是空間自相關(guān)系數(shù)。

一般在模型中，假定隨機誤差向量符合條件期望：E(ε|X,W)=0

其固定效應(yīng)下條件方差：

B=(IN-ρW)

隨機效應(yīng)下條件方差：

B=(IN-ρW)

其中，σ2是方差，? 為克羅內(nèi)克積。

由于空間計量模型中存在空間交互效應(yīng)及變量內(nèi)生問題，使用最小二乘估計通常會產(chǎn)生嚴(yán)重偏差。為保證實證結(jié)果有效，學(xué)術(shù)界一般使用工具變量方法(IV)，最大似然估計(ML)或廣義矩估計(GMM)進(jìn)行估計。Anselin[15]建議使用極大似然法估計。其中，似然函數(shù)形式如下：

其中，A=(IN-λW) ，B=(IN-ρW)

根據(jù)具體的研究問題，可以通過變換ρ和λ等參數(shù)的設(shè)定來衍生出不同的分析模型。本文將通過具體的LM檢驗與LR檢驗最終確定文章采用空間滯后模型還是空間誤差模型。

2.2 變量選取

鑒于統(tǒng)計數(shù)據(jù)可獲得性及口徑一致性，本文最終選取我國31個省(市、自治區(qū))2003-2015年的面板數(shù)據(jù)共計403個樣本作為實證對象。使用面板數(shù)據(jù)可以更好地控制無法觀測的個體異質(zhì)性，并且較大的樣本更易于控制變量之間共性的可能性，從而保證實證結(jié)果更加有效。所有產(chǎn)出數(shù)據(jù)均調(diào)整為2002年不變價格，以消除因不同年份價格因素帶來的計量誤差。

內(nèi)生變量：經(jīng)濟集聚(agg)，用單位陸地面積實際工業(yè)總產(chǎn)值描述經(jīng)濟活動的空間集中程度。環(huán)境污染(pol)，用環(huán)境污染綜合指數(shù)描述。本文綜合考慮工業(yè)污染污染物的物理形態(tài)，分別從水污染、大氣污染及固廢污染3個角度選擇6種污染物作為三級指標(biāo)(見表1)，并借助熵值法思想構(gòu)建環(huán)境污染綜合指數(shù)。采用該指數(shù)能同時考慮多種污染排放物，更好地反應(yīng)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。

表1 環(huán)境污染綜合指數(shù)

控制變量：對外開放程度(open)，用地區(qū)FDI占GDP比重測度。對外開放程度越高，國際間企業(yè)交流越通暢，越有利于吸引更多優(yōu)質(zhì)企業(yè)進(jìn)駐中國市場，促進(jìn)更高程度的經(jīng)濟集聚；其次，F(xiàn)DI也會通過規(guī)模、結(jié)構(gòu)和技術(shù)三種效應(yīng)疊加作用于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境[16]。交通便利程度(tran)，用各地區(qū)人均城市道路面積測度。交通便利是一把雙刃劍：一方面通過提升區(qū)域間生產(chǎn)要素的流動來促進(jìn)形成規(guī)模經(jīng)濟，帶來集約發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境；另外一方面，交通越便利，就越會加劇市場間競爭，造成更多能耗，惡化生態(tài)環(huán)境。最終影響由兩種效應(yīng)的相對大小決定。環(huán)境規(guī)制(reg)，用各地區(qū)單位面積環(huán)境污染治理投資總額測度。政府是環(huán)保政策的制定者，是環(huán)保意識的普及者，是公共產(chǎn)品的提供者以及生態(tài)責(zé)任的主要承擔(dān)者。因此，地方政府對生態(tài)環(huán)境的支出越大，對生態(tài)環(huán)境的重視程度就越大。

3 實證分析及結(jié)果

3.1 數(shù)據(jù)處理

為了減少由異方差和相關(guān)誤差引起的不確定性，文章首先將所有變量取自然對數(shù)，表2給出了描述性統(tǒng)計結(jié)果。然后對變量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示：大多變量之間的相關(guān)系數(shù)均保持在[-0.6，0.6]之間，各變量之間沒有明顯的多重共線性。其次，為保證實證結(jié)果有效，文章對各變量進(jìn)行序列平穩(wěn)性檢驗。結(jié)果如表3所示：各變量均為I(1)同階單整，即序列平穩(wěn)，不存在偽回歸。

表2 變量說明與描述統(tǒng)計

表3 面板單位根檢驗

3.2 環(huán)境污染程度的空間相關(guān)性檢驗

文章考慮生態(tài)環(huán)境污染的空間效應(yīng)，首先需要借助統(tǒng)計學(xué)方法判斷其在空間上是否具有顯著的空間相關(guān)性。基于此，文章采用Moran’s I指數(shù)判斷整體的空間相關(guān)性檢驗，計算公式如下：

其中，n為地區(qū)總數(shù)，YI表示第i個地區(qū)的觀測值，Wij為二進(jìn)制的鄰近空間權(quán)重矩陣，Moran’s I 統(tǒng)計量服從正態(tài)分布，如果其Z值顯著，就表明各省域環(huán)境污染指數(shù)在整體上具有顯著的空間相關(guān)關(guān)系。此外，由于Moran’s I無法對空間計量模型的具體形式進(jìn)行判斷，學(xué)術(shù)界通常借助拉格朗日乘數(shù)(Lagrange Multiplier)形式LM(Error)、LM(Lag)檢驗及其穩(wěn)健的R-LM(Error)、R-LM(Lag)檢驗來判斷。檢驗結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明： Moran’s I 統(tǒng)計量為0.218，在1%顯著性水平上通過檢驗，即各省域環(huán)境污染綜合指數(shù)存在顯著的正向空間相關(guān)性。另外，LM(Error)和LM(Lag)統(tǒng)計量及P值均表明空間滯后和空間誤差模型兩種效益比較明顯，而且滯后效應(yīng)更加顯著。但是，穩(wěn)健性檢驗R-LM(Error)結(jié)果顯示在1%的顯著性水平下，R-LM(Lag)統(tǒng)計量值相對更大，其顯著效應(yīng)更加明顯。因此，文章最終選擇空間滯后模型開展實證分析。

表4 地區(qū)環(huán)境污染指數(shù)的空間相關(guān)性檢驗

3.3 實證分析

(1)計量模型估計。在大多文獻(xiàn)中，通常采用面板數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析，忽視了被解釋變量即地區(qū)環(huán)境污染綜合指數(shù)的空間相關(guān)性。為得到比較全面的分析，本文分別對面板模型與空間滯后模型進(jìn)行估計。面板模型的估計首先需要進(jìn)行Hausman檢驗。結(jié)果顯示：檢驗統(tǒng)計量為1411.66，伴隨概率P為0.000，表明在1%顯著性水平下拒絕存在隨機效應(yīng)的原假設(shè)，即面板數(shù)據(jù)存在固定效應(yīng)。具體模型形式如下：lnpolit=β0+β1lnaggit+β2lnopenit+β3lntranit+β4lnregit+εit

其中，εit是隨機誤差向量。為避免面板數(shù)據(jù)的變量相關(guān)性和異方差對實證結(jié)果的影響，文章采用廣義矩估計方法(GLS)對面板模型進(jìn)行估計。

對于空間計量模型，由上述相關(guān)檢驗可知，各省域環(huán)境污染綜合指數(shù)存在明顯的空間溢出作用，并且應(yīng)該構(gòu)建空間滯后模型(Spatial Lag Model，SLM)對其估計，具體模型形式如下：

lnpolit=β0+β1Wlnpolit+β2lnaggit+β3lnopenit+β4lntranit+β5lnregit+εit，εit=u+vit

其中，εit是隨機誤差向量，W是基于地理距離的空間權(quán)重矩陣，本文采用各省份中心距離的倒數(shù)空間權(quán)重。為避免變量的內(nèi)生性問題，空間滯后模型采用極大似然法估計，所有計量模型估計結(jié)果匯總見表5。

表5 PDM及SLM模型估計參數(shù)

(2)估計結(jié)果分析。普通面板模型(PDM)與空間滯后模型(SLM)估計結(jié)果均顯示：除空間滯后模型中政府規(guī)制以外，其他變量均全部通過顯著性檢驗。

首先，經(jīng)濟集聚有助于形成更加良好的貿(mào)易市場，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)企業(yè)產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本與單位產(chǎn)出能耗，減少對生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)外部性。其次，隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，經(jīng)濟發(fā)展不斷提質(zhì)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷落實，國家對生態(tài)環(huán)境越來越重視。各企業(yè)在競爭收益的同時，也更多關(guān)注生產(chǎn)的環(huán)境外部性，通過改良企業(yè)自身生產(chǎn)技術(shù)等努力實現(xiàn)綠色生產(chǎn)與可持續(xù)生產(chǎn)，降低對生產(chǎn)環(huán)境的破壞。對外開放程度(open)對環(huán)境污染程度的估計系數(shù)為-0.120且在1%顯著性水平上通過檢驗，表明對外開放有助于降低環(huán)境污染綜合指數(shù)，帶來生態(tài)環(huán)境的改善。由于我國在引入外資時，不僅考慮外資企業(yè)的經(jīng)濟效益，也會考慮外資企業(yè)的技術(shù)水平及管理先進(jìn)程度。這對企業(yè)的綠色生產(chǎn)具有重大影響，減少了環(huán)境污染物的排放，總體上對維持良好的生態(tài)環(huán)境具有積極的外部性。交通便利程度(tran)的估計系數(shù)為0.198且在1%顯著性水平上通過檢驗，表明交通運輸越便利，環(huán)境污染綜合指數(shù)越高。這是因為交通運輸便利性的提高有助于加強各地區(qū)經(jīng)濟交流，降低交易成本，加劇企業(yè)競爭。而企業(yè)想要在競爭中拔得頭籌，就需要不斷探索嘗試，投入更多生產(chǎn)要素，而污染排放物作為經(jīng)濟活動的副產(chǎn)品之一也會隨之增加，帶來一定的環(huán)境負(fù)外部性。最后，環(huán)境規(guī)制力度(reg)的估計系數(shù)為2.578且在1%顯著性水平上通過檢驗，表明政府規(guī)制對改善生態(tài)環(huán)境的作用還比較有限。一方面，長期以來，我國在污染治理以及環(huán)境保護方面的投資始終處于較低水平。另一方面，隨著政府干預(yù)生態(tài)環(huán)境的同時，也興起了許多地下經(jīng)濟與隱性經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)群，削弱了政府干預(yù)生態(tài)環(huán)境的效果，從而使得環(huán)境規(guī)制對改善生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)不夠明顯。

引入空間距離矩陣后，SLM模型估計系數(shù)符號與PDM無很大差異，但R2有所提高，表明在評估環(huán)境質(zhì)量時，空間因素不能忽略。具體地，SLM模型中，經(jīng)濟集聚程度(agg)及對外開放程度(open)有助于降低環(huán)境污染指數(shù)，有利于維護良好的生態(tài)環(huán)境。交通便利程度(tran)帶來了一定的環(huán)境負(fù)外部性。環(huán)境規(guī)制力度(reg)的估計系數(shù)沒有通過檢驗，表明政府干預(yù)對改善環(huán)境質(zhì)量的作用還較為有限。再者，SLM模型將環(huán)境污染指數(shù)的滯后效應(yīng)0.506分離出來且在1%顯著性水平上通過檢驗，表明地區(qū)環(huán)境污染指數(shù)不僅受到本地區(qū)經(jīng)濟集聚等因素影響，同時還會受到周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況影響。周邊地區(qū)環(huán)境污染綜合指數(shù)每增加1%，本地區(qū)環(huán)境污染指數(shù)增加0.506%。這是因為環(huán)境污染是全球現(xiàn)象，一個地區(qū)的大氣污染會由于其污染物物理性質(zhì)擴散到周邊地區(qū)，從而對鄰近地區(qū)產(chǎn)生“一榮俱榮，一損俱損”的生態(tài)影響。

4 結(jié)論和政策建議

總體看來，地區(qū)經(jīng)濟集聚對改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境具有正外部性。同時，生態(tài)環(huán)境污染存在正的空間自相關(guān)。具體地，本文結(jié)論有：①經(jīng)濟集聚通過相互共享知識、技術(shù)及管理等促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)趨向高級化發(fā)展，帶來環(huán)境正外部性。②環(huán)境污染綜合指數(shù)存在正向空間自相關(guān)，地區(qū)間環(huán)境污染會產(chǎn)生“一榮俱榮，一損俱損”的影響。③對外開放有利于維護良好的生態(tài)環(huán)境；交通便利程度會加快地區(qū)間要素流動，有利于擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)生環(huán)境負(fù)外部性；我國現(xiàn)階段政府規(guī)制對改善環(huán)境質(zhì)量的作用尚不明顯。

以上結(jié)論對正確理解經(jīng)濟集聚對環(huán)境污染的影響機制具有重要意義。在工業(yè)化進(jìn)程中，各地區(qū)不應(yīng)只側(cè)重通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移減輕環(huán)境污染，而忽略經(jīng)濟集聚帶來的生態(tài)正外部性。政府應(yīng)辯證看待經(jīng)濟集聚對環(huán)境污染影響的兩面性，重視省際經(jīng)濟聯(lián)系，加強區(qū)域聯(lián)系和產(chǎn)業(yè)分工，主張合理集聚和適度擴散，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護雙贏。