經(jīng)濟(jì)集聚、科技創(chuàng)新與霧霾污染

易瑩瑩 余肖肖

摘? ?要：以2003—2018年272個地級及以上城市的面板數(shù)據(jù)為樣本，采用空間計量模型和門檻模型探究經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾污染的影響。結(jié)果表明，霧霾污染具有顯著的空間溢出特征，經(jīng)濟(jì)集聚與霧霾污染之間存在典型的“倒U”型曲線關(guān)系，霧霾水平除了與本地經(jīng)濟(jì)生活有關(guān)，很大程度上還會受到鄰近城市霧霾和相關(guān)經(jīng)濟(jì)活動的影響；門檻效應(yīng)顯示，隨著科技創(chuàng)新水平的提高，經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾的影響表現(xiàn)出顯著的負(fù)向且邊際效率遞增的非線性規(guī)律。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)集聚；科技創(chuàng)新；霧霾污染；空間杜賓模型；門檻模型

中圖分類號：F062.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2023）09-0041-05

引言

《2019年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2019年以PM2.5為首要污染物的天數(shù)占重度污染及以上污染天數(shù)的78.8%。霧霾污染是環(huán)境問題的縮影，環(huán)境問題不僅關(guān)系到人民群眾的健康和幸福，也是決定中國經(jīng)濟(jì)能否邁向高質(zhì)量發(fā)展的重要一環(huán)。黨的十九大明確提出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計?！弊?013年重度霾爆發(fā)以來，黨中央政府采取各種措施“鐵腕治霾”，大范圍的煤改氣、煤改電，實行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度。盡管大氣污染從指標(biāo)上來看有所改善，但實際霧霾治理效果卻并不理想。2020年春節(jié)期間，即使在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動幾乎處于全面停頓狀態(tài)的情況下，重度霧霾現(xiàn)象仍然頻繁出現(xiàn)。

目前，中國經(jīng)濟(jì)已步入新常態(tài)階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展正面臨由追求增長速度的粗放式模式向追求結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境效率的模式轉(zhuǎn)變。經(jīng)濟(jì)集聚和“綠水青山”無疑已成為中國經(jīng)濟(jì)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中的兩大“主旋律”，二者分別作為中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要推力和目標(biāo)，存在著不容忽視的內(nèi)在聯(lián)系。從事實特征來看，我國經(jīng)濟(jì)最集中的京津冀、長三角和珠三角，同時也是霧霾較為頻發(fā)的區(qū)域。長江經(jīng)濟(jì)帶、雄安新區(qū)和“一帶一路”等區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的實施，可能通過經(jīng)濟(jì)要素的再配置產(chǎn)生集聚效應(yīng)，進(jìn)而通過推動科技創(chuàng)新和提高要素利用效率，對環(huán)境產(chǎn)生積極影響，或者因產(chǎn)出規(guī)模的擴(kuò)大，加速能源消耗和污染排放，對環(huán)境產(chǎn)生消極影響。因此，我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中所必然經(jīng)歷的經(jīng)濟(jì)集聚現(xiàn)象，對“綠水青山”這一可持續(xù)發(fā)展所提出的時代要求而言，是利還是弊，是一個十分值得探究的現(xiàn)實問題。

一、文獻(xiàn)綜述

經(jīng)濟(jì)集聚作為經(jīng)濟(jì)活動空間布局的體現(xiàn)，一方面，對環(huán)境污染產(chǎn)生消極作用。經(jīng)濟(jì)活動集聚所引起的產(chǎn)出規(guī)模擴(kuò)大是加重環(huán)境污染的主要原因，過度集聚會產(chǎn)生“擁擠效應(yīng)”，造成環(huán)境惡化。另一方面，經(jīng)濟(jì)集聚對環(huán)境污染存在抑制作用。集聚通過優(yōu)化區(qū)域內(nèi)競爭機(jī)制，倒逼企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，從而正向作用于環(huán)境。此外，集聚有助于實現(xiàn)企業(yè)間共享生產(chǎn)中間品投入，促進(jìn)企業(yè)分工和專業(yè)化，進(jìn)而降低污染排放。事實上，經(jīng)濟(jì)集聚和環(huán)境污染的關(guān)系取決于以上集聚正負(fù)外部性的綜合效果，因此，還有一些學(xué)者認(rèn)為二者之間存在著非線性或不確定關(guān)系[1]。

關(guān)于經(jīng)濟(jì)集聚和科技創(chuàng)新的關(guān)系，已有文獻(xiàn)證實經(jīng)濟(jì)集聚可以通過各種溢出效應(yīng)、競爭效應(yīng)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，提高創(chuàng)新能力。Joseph Alois Schumpeter首次提出創(chuàng)新理論并指出，知識的溢出效應(yīng)可以加強(qiáng)企業(yè)之間的合作，進(jìn)而推動區(qū)域內(nèi)科技創(chuàng)新體系的形成。因此，經(jīng)濟(jì)集聚對科技創(chuàng)新具有顯著影響[2]。集群內(nèi)企業(yè)間穩(wěn)定的合作關(guān)系和各種非正式的、面對面的交流方式，可以獲取更多隱性知識，有利于促進(jìn)相關(guān)技術(shù)資源的擴(kuò)散和傳播。

科技創(chuàng)新和環(huán)境污染的研究顯示，科技創(chuàng)新是改善污染的關(guān)鍵。Liu發(fā)現(xiàn)基于技術(shù)創(chuàng)新的R&D 投入強(qiáng)度不僅可以降低PM10 濃度，且可以通過知識溢出效應(yīng)間接減少鄰近地區(qū)的PM10排放[3]。辛?xí)匀A等人采用中國285個城市數(shù)據(jù)，借助空間自相關(guān)模型，發(fā)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與環(huán)境污染均存在顯著的空間集聚性，并且所有城市的技術(shù)創(chuàng)新對環(huán)境污染均存在負(fù)向影響[4]。但白俊紅和聶亮等基于生產(chǎn)率指數(shù)法測算了技術(shù)進(jìn)步指數(shù)，發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步與綜合環(huán)境污染排放強(qiáng)度之間存在倒“U”型關(guān)系[5]。

回顧已有文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)于集聚與環(huán)境污染研究較多，一部分是基于省級或城市群層面，圍繞制造業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)等單一產(chǎn)業(yè)層面的集聚與碳排放、二氧化硫的關(guān)系進(jìn)行展開，但事實上集聚并非只是單一產(chǎn)業(yè)的集聚，從綜合性的經(jīng)濟(jì)集聚角度研究更貼合現(xiàn)實；另一部分是圍繞城市化等其他視角與霧霾的關(guān)系進(jìn)行研究。從全國性城市層面，以經(jīng)濟(jì)集聚的視角探討集聚與霧霾關(guān)系的研究還較少，同時，將科技創(chuàng)新作為門檻變量納入此研究框架的文獻(xiàn)更為少見。此外，區(qū)域間霧霾污染具有強(qiáng)烈的傳遞性，諸如通過氣流、交通和經(jīng)濟(jì)等因素導(dǎo)致污染擴(kuò)散。所以，本文以我國地級及以上城市為研究對象，用霧霾表征污染指標(biāo)，從空間溢出視角，通過構(gòu)建空間計量模型和門檻模型全面探究經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾污染的影響就更加具有現(xiàn)實意義。

二、理論假設(shè)

不同地區(qū)間的霧霾污染存在著強(qiáng)烈的空間關(guān)聯(lián)性，霧霾污染不是單一受到局部環(huán)境的影響，而會借助大氣化學(xué)作用和空氣流通程度等自然條件，以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、工業(yè)集聚、交通暢通度和污染泄漏等機(jī)制轉(zhuǎn)移到附近城市。因此，提出如下假設(shè)：

H1：霧霾污染具有空間溢出特征。

在集聚初期，區(qū)域內(nèi)資源協(xié)調(diào)利用度較差，集聚產(chǎn)生的規(guī)模效應(yīng)可能會超過技術(shù)效應(yīng)，導(dǎo)致霧霾加劇。隨著集聚趨于成熟，經(jīng)濟(jì)集聚憑借較近的空間距離和便捷的商業(yè)信息優(yōu)勢產(chǎn)生的溢出效應(yīng)，會降低企業(yè)運(yùn)輸成本和交易，改善地區(qū)總體經(jīng)濟(jì)效率。此外，經(jīng)濟(jì)集聚可以通過發(fā)揮知識溢出和共享經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合與調(diào)整，形成企業(yè)間競爭與互補(bǔ)、知識共享與成本分?jǐn)?，提高資源利用效率，進(jìn)而達(dá)到降污作用。并且，多樣性經(jīng)濟(jì)活動的空間集聚具有高效的匹配機(jī)制，也可以促進(jìn)生產(chǎn)要素間的銜接配合，推動資源優(yōu)化配置。最后，治污防污產(chǎn)業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，可以提高治污防污效率和降低治污成本，進(jìn)而降低霧霾污染。因此，提出如下假設(shè)：

H2：經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾呈先促進(jìn)、后抑制的“倒U”型影響。

技術(shù)因素是EKC出現(xiàn)拐點(diǎn)的關(guān)鍵，從企業(yè)層面，科技創(chuàng)新可以通過提升生產(chǎn)效率和降低能耗減少霧霾污染，即能源節(jié)約效應(yīng)；從產(chǎn)業(yè)層面，科技創(chuàng)新可以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰低端產(chǎn)業(yè)的比重，抑制霧霾污染，即產(chǎn)業(yè)升級效應(yīng)；科技創(chuàng)新對霧霾的影響強(qiáng)度不單取決于科技創(chuàng)新水平，還和科技創(chuàng)新的實施運(yùn)用情況密切相關(guān)。在經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張初期，創(chuàng)新主體會更多地關(guān)注經(jīng)濟(jì)收益，其技術(shù)創(chuàng)新的生態(tài)偏好型技術(shù)外溢效應(yīng)強(qiáng)度較低，同時，創(chuàng)新技術(shù)在投入使用中，也存在一定的磨合期，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的帶動比較有限，隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模發(fā)展，科技創(chuàng)新進(jìn)入成熟期，創(chuàng)新主體會逐漸完善科技創(chuàng)新生態(tài)體系，在應(yīng)用層面也更成熟，通過節(jié)能效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級效應(yīng)和人口集聚效應(yīng)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)集聚的降霾效果。因此，本文提出假設(shè)：

H3：在控制其他影響因素的條件下，經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾污染的影響存在科技創(chuàng)新的門檻特征。

三、研究設(shè)計

（一）變量選取與數(shù)據(jù)說明

本文使用2003—2018年城市層面數(shù)據(jù)，主要指標(biāo)如下：

1.被解釋變量：采用濃度（單位：微克/立方米）的對數(shù)表示霧霾污染。

2.核心解釋變量：借鑒邵帥（2019）[5]的做法，采用單位面積的非農(nóng)產(chǎn)出表示經(jīng)濟(jì)集聚水平，為經(jīng)濟(jì)集聚的平方。

3.控制變量。人口規(guī)模：用人口密度來表示。經(jīng)濟(jì)發(fā)展：采用人均GDP表示。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)：以第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和GDP的比值來表征。財政支出：用財政支出和GDP比值表征。外商投資：用實際利用外資額表示，并使用平均匯率將萬美元換算為人民幣元。人力資本：使用教育投入與GDP的比值表征。投資水平：以固定資產(chǎn)投資比上GDP的值來表征。城鎮(zhèn)化：采用城鎮(zhèn)人口和總?cè)丝诘谋戎祦砗饬??？萍紕?chuàng)新：以授權(quán)專利數(shù)表征。

本文剔除了行政區(qū)調(diào)整和數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重的城市，最終選擇的樣本為2003—2018年272個地級及以上城市。霧霾PM2.5的數(shù)據(jù)來源于哥倫比亞大學(xué)國際地球科學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)中心，其他數(shù)據(jù)均來源于國家統(tǒng)計局、《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城建設(shè)統(tǒng)計年鑒》、ESP數(shù)據(jù)庫和中經(jīng)網(wǎng)，采用插補(bǔ)法補(bǔ)全部分缺失值。相關(guān)變量的描述如表1所示。

（二）模型構(gòu)建

1.空間計量模型。為分析霧霾污染的空間特征，構(gòu)成如下空間面板模型：

LnPM2.5g=ρWLnPM2.5g+β0+β1ecoit2+β3X+a1Wecoit+a2Wecoit2+a3WX+μit（1）

其中，i、t分別表示城市和年份，β1、β2、β3分別為經(jīng)濟(jì)集聚、經(jīng)濟(jì)集聚平方和控制變量對霧霾污染的影響程度，X表示控制變量，ρ、a1、a2、a3分別表示周邊城市的霧霾污染、經(jīng)濟(jì)集聚、經(jīng)濟(jì)集聚平方及控制變量對本區(qū)域霧霾污染的影響水平，λ表示空間誤差系數(shù)，W表示空間權(quán)重矩陣，采用距離平方的倒數(shù)計算。當(dāng)a1、a2、a3、λ均為0時，式（1）為SAR; 當(dāng)a1、a2、a3均為0時候，式（1）為SEM；當(dāng)λ為0時，式（1）則為SDM。除比值外，其他變量均取對數(shù)。

2.門檻模型。為進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾污染的非線性關(guān)系，建立以下模型：

LnPM2.5g=β1ecoit.I（lntech≤γ1）+β2ecoit.I（lntech<γ2）+...+βnecoit.I（γn-1γn）+θXit+εit（2）

其中，門檻變量為科技創(chuàng)新，γ1、γ2...、γn為門檻值，I（·）為示性函數(shù)，為控制變量。

四、實證結(jié)果與分析

（一）空間自相關(guān)性檢驗與模型選擇

首先采用全局空間自相關(guān)性檢驗，發(fā)現(xiàn)我國2003—2018年經(jīng)濟(jì)集聚和霧霾污染的均在1%的水平下顯著為正，說明我國經(jīng)濟(jì)集聚、霧霾污染均具有較強(qiáng)的空間正相關(guān)性。且 也均在1%的水平下顯著為正，表明這種空間相關(guān)性具有穩(wěn)健性。因此，初步判定使用空間計量模型具有合理性。

進(jìn)一步采用LM檢驗，結(jié)果LM-Error、Robust Error均通過1%的顯著性，但LM-Lag不顯著，因此，二者相比，SEM模型更合適。還需進(jìn)行LR檢驗，結(jié)果SAR模型和SEM模型系數(shù)均在1%水平下顯著，說明SDM不會退化為SAR和SEM模型，更進(jìn)一步，采用Wald檢驗，得出相似結(jié)論，應(yīng)選擇SDM模型。結(jié)合Hausman檢驗結(jié)果，最終選擇時空雙固定的空間杜賓模型，為進(jìn)一步檢驗各變量系數(shù)估計的穩(wěn)健性，將另外兩種模型結(jié)果一并列出。

（二）空間模型回歸結(jié)果

表2是經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾污染的估計結(jié)果。SDM模型中的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)分別對應(yīng)本地和鄰近城市的解釋變量對本地被解釋變量的影響?？梢钥闯?，在第（3）列的SDM模型中，空間自回歸系數(shù)ρ為0.110，在1%水平下顯著，說明城市間的霧霾污染具有強(qiáng)烈的空間正相關(guān)關(guān)系，即周圍地區(qū)較高的霧霾污染，會導(dǎo)致本地區(qū)霧霾增加，與前面的空間自相關(guān)性檢驗結(jié)果一致，驗證了假說1。

核心解釋變量方面，經(jīng)濟(jì)集聚及其平方的系數(shù)分別為0.206、-0.010，均在1%的水平下顯著，說明經(jīng)濟(jì)集聚和霧霾污染呈“倒U”型關(guān)系，即霧霾污染隨著經(jīng)濟(jì)集聚的增加先上升后下降。對比SAR和SEM模型，得到同樣結(jié)果，說明經(jīng)濟(jì)集聚和霧霾污染的“倒U”型關(guān)系具有穩(wěn)健性，驗證了假說2。加入空間權(quán)重W之后，經(jīng)濟(jì)集聚引致的溢出效應(yīng)對霧霾污染也存在倒U型關(guān)系，但不具有顯著性，說明經(jīng)濟(jì)集聚對鄰近城市霧霾污染的影響極為有限。

控制變量方面，城鎮(zhèn)化、外商投資和財政支出的系數(shù)依次為0.049、0.969、0.304，分別對應(yīng)5%、1%、1%的顯著性，說明城鎮(zhèn)化發(fā)展、外商投資和財政支出的增加都會加劇霧霾污染，可能是城鎮(zhèn)化帶來了大量能源消耗和生活污染排放，外商投資產(chǎn)生了污染轉(zhuǎn)移，財政支出在粗放型產(chǎn)業(yè)中占比過大。而人口規(guī)模、人力資本、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、投資水平和科技創(chuàng)新的系數(shù)都在1%水平下顯著為負(fù)，說明人口增加、人力資本提升、第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、投資擴(kuò)大及科技創(chuàng)新均有利于改善霧霾污染，可能是第二產(chǎn)業(yè)中高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)占比較多，人力資本水平的提升促進(jìn)了生產(chǎn)率的提高，擴(kuò)大投資使得企業(yè)優(yōu)化了生產(chǎn)規(guī)模。將這幾個變量的數(shù)值進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，人力資本的系數(shù)絕對值最大，說明人力資本的發(fā)展對抑制霧霾污染的作用更強(qiáng)，所以提高教育質(zhì)量和勞動力素質(zhì)對綠色可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

控制變量的溢出效應(yīng)方面，只有人口規(guī)模、城鎮(zhèn)化、外商投資、投資水平和科技創(chuàng)新在不同程度上具有顯著性，其系數(shù)分別為-0.135、0.198、-1.562，-0.075、-0.001，說明人口規(guī)模的擴(kuò)張、外商投資的增加和科技創(chuàng)新均有利于抑制鄰近城市的霧霾，而城鎮(zhèn)化發(fā)展卻會導(dǎo)致鄰近城市霧霾污染的加劇。

（三）門檻回歸結(jié)果與分析

進(jìn)一步采用門檻效應(yīng)分析經(jīng)濟(jì)聚聚與霧霾的非線性關(guān)系。從表3可以看出，科技創(chuàng)新的單一門檻和雙重門檻的統(tǒng)計量均通過1%的顯著性檢驗，門檻值分別為6.342 1和9.718 6，而三重門檻沒有通過檢驗。因此采用雙重門檻模型分析。

表4的門檻回歸結(jié)果顯示，當(dāng)科技創(chuàng)新水平低于門檻值6.342 1時，經(jīng)濟(jì)集聚系數(shù)在1%的水平下為-0.061，說明在第一門檻區(qū)間內(nèi)，經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾具有顯著的負(fù)向效應(yīng)；當(dāng)科技創(chuàng)新水平高于6.342 1，且低于等于9.716 8時，經(jīng)濟(jì)集聚的系數(shù)由-0.061變?yōu)?0.068，且通過1%顯著性，表明在此區(qū)間內(nèi)，經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾仍具有顯著的負(fù)向促進(jìn)效應(yīng)，且這種效應(yīng)得到增強(qiáng)；當(dāng)科技創(chuàng)新水平高于9.716 8時，回歸系數(shù)為-0.076，且在1%水平下顯著，對比前一個區(qū)間，該區(qū)間經(jīng)濟(jì)集聚的系數(shù)絕對值增長得更多，說明經(jīng)濟(jì)集聚的降霾效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，且遠(yuǎn)超上個區(qū)間增強(qiáng)的幅度。因此，經(jīng)濟(jì)集聚與霧霾污染的關(guān)系受到科技創(chuàng)新的約束，隨著科技創(chuàng)新水平的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾的影響表現(xiàn)出顯著的負(fù)向且邊際效率遞增的非線性規(guī)律。由此，驗證了假說3。

五、結(jié)論與政策建議

基于2003—2018年全國272個地級及以上城市的面板數(shù)據(jù)，分別采用空間計量模型和門檻模型驗證經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾污染的影響。結(jié)論顯示：中國城市間的霧霾具有強(qiáng)烈的空間溢出效應(yīng)；霧霾污染不僅取決于當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)活動，還顯著受到鄰近城市的霧霾污染、人口規(guī)模、城鎮(zhèn)化、外商投資、投資水平的影響；經(jīng)濟(jì)集聚和霧霾污染呈“倒U”型曲線關(guān)系，但鄰近地區(qū)經(jīng)濟(jì)集聚水平對本地霧霾污染的影響并不顯著；門檻效應(yīng)回歸顯示，隨著科技創(chuàng)新水平的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)集聚對霧霾的影響表現(xiàn)出顯著的負(fù)向且邊際效率遞增的非線性規(guī)律。

基于上述結(jié)論提出以下建議：首先，打破行政區(qū)域壁壘，形成防污治理的協(xié)同聯(lián)動機(jī)制。霧霾污染具有較強(qiáng)的空間傳遞性，需加強(qiáng)各區(qū)域與鄰近城市的人才資源共享、信息和科技交流，讓資源在更廣泛的區(qū)域內(nèi)優(yōu)化配置，進(jìn)而達(dá)到控制霧霾的目標(biāo)。其次，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)集聚水平，激發(fā)其對霧霾的改善作用。積極打造經(jīng)濟(jì)集群，通過合理布局，推動我國經(jīng)濟(jì)集聚深化發(fā)展，讓經(jīng)濟(jì)集聚在倒U型的右側(cè)發(fā)揮作用。最后，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新對經(jīng)濟(jì)集聚的降霾效應(yīng)。在經(jīng)濟(jì)集聚水平低的城市，實施吸引人才的優(yōu)惠政策，促進(jìn)人才和資源向當(dāng)?shù)丶?；促進(jìn)清潔型技術(shù)發(fā)展，提高企業(yè)的環(huán)境準(zhǔn)入門檻，倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)型，從根源上抑制霧霾。

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