高鐵網(wǎng)絡對城市環(huán)境污染的影響效應及作用機制研究

潘麗群

（廣州大學，廣東 廣州 510006）

一、問題的提出

黨的二十大報告指出，要深入推進環(huán)境污染防治，堅持精準治污、科學治污、依法治污，持續(xù)深入打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，促進人與自然和諧共生。高鐵是我國經(jīng)濟建設的巨大成就之一，我國已成功建設了世界上規(guī)模最大、現(xiàn)代化水平最高的高速鐵路網(wǎng)，高鐵商業(yè)運營速度最快、運營網(wǎng)絡通達水平最高、運營里程最長。2016年7月，國家發(fā)展改革委、交通運輸部、中國鐵路總公司聯(lián)合發(fā)布了《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，勾畫新時期“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的宏偉藍圖。2022 年，我國高鐵營業(yè)里程已達4.2 萬公里，超過全國鐵路總運營里程的四分之一，預計到2025 年，我國高鐵通車里程將達4.9 萬公里，逐漸形成巨大而稠密的網(wǎng)狀結構。從城市是否接入高鐵網(wǎng)絡來看，相較于非高鐵城市（即沒有接入高鐵網(wǎng)絡未開通高鐵的城市），高鐵城市（即接入高鐵網(wǎng)絡開通高鐵的城市）在高鐵開通后與其他城市的可達性顯著提升。高鐵開通方便了人們的外出旅游、探親等，同時也降低了出行成本。因此，城市接入高鐵網(wǎng)絡后，會顯著增加城市內(nèi)部的人口流量。高鐵是一種重要的綠色交通基礎設施，其對城市環(huán)境污染的影響效應及作用機制值得深入研究。現(xiàn)有研究認為，高鐵網(wǎng)絡產(chǎn)生了顯著的以縮短運輸時間和拉近空間距離為主要表現(xiàn)的時空壓縮效應，極大地提高了區(qū)域可達性，可有效降低要素在不同區(qū)域間流動的成本，對航空、汽車等高能耗交通運輸方式具有較強的替代作用，因高鐵綠色出行比重的提升，直接降低了城市環(huán)境污染水平。與此同時，可達性的提升促進了要素的流動，提高了資源配置效率，改變了區(qū)域經(jīng)濟分布格局，有利于產(chǎn)生集聚效應，進而提高城市綠色創(chuàng)新能力，轉變粗放型發(fā)展方式，減少城市環(huán)境污染［1-4］。

網(wǎng)絡效應是高鐵網(wǎng)絡影響城市發(fā)展的重要作用機制。社會經(jīng)濟活動在空間上的組織方式可以從分布和連接兩個角度進行分析。分布是指經(jīng)濟活動在空間上的不同密集度狀態(tài)，主要體現(xiàn)為生產(chǎn)或消費的集聚，通過集聚效應影響城市發(fā)展；連接是集聚點之間相互作用的方式與狀態(tài)，主要體現(xiàn)為網(wǎng)絡連接的中心性和所在不同類別網(wǎng)絡的規(guī)模，通過網(wǎng)絡效應影響城市發(fā)展。城市間相互作用、各種功能相互聯(lián)系可以產(chǎn)生城市網(wǎng)絡效應，城市間功能網(wǎng)絡可以產(chǎn)生協(xié)同效應和互補效應［5］。通過城市網(wǎng)絡的相互作用，中小城市可以通過更好地嵌入城市網(wǎng)絡獲得大城市的優(yōu)勢，大城市也不必承受因經(jīng)濟密集度過大而帶來的集聚不經(jīng)濟［6］。高鐵城市網(wǎng)絡通過高速鐵路將城市連接在一起，對社會經(jīng)濟活動的空間組織方式產(chǎn)生了時空壓縮效應和網(wǎng)絡效應。高鐵網(wǎng)絡重塑了我國城市之間的連接，隨著高鐵網(wǎng)絡的持續(xù)建設，高鐵網(wǎng)絡規(guī)模及其效應也會進一步擴大和提升，而城市在高鐵網(wǎng)絡中的位置，也會影響高鐵網(wǎng)絡效應的發(fā)揮。那么，城市在高鐵網(wǎng)絡中的屬性將會如何影響其環(huán)境污染水平？影響機制又是如何？這些問題需要從空間網(wǎng)絡連接的視角展開研究。

既有研究主要集中在高鐵開通與否對城市環(huán)境污染的影響等方面［3，7-12］，且學界關于高鐵對城市環(huán)境的影響效應并無一致結論。少量與高鐵網(wǎng)絡相關的研究，也未基于高鐵網(wǎng)絡效應展開較為全面的機制探討。本文使用2003—2019 年我國285 個城市的面板數(shù)據(jù)，分析高鐵對城市環(huán)境污染的影響，從是否接入高鐵網(wǎng)絡進行考察，同時計算高鐵網(wǎng)絡中心度，分析高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量對環(huán)境污染的影響及作用機制。本文可能的邊際貢獻主要在于兩個方面：其一，相較于以往文獻聚焦高鐵開通的研究，本文從是否接入高鐵網(wǎng)絡和高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量雙重視角考察高鐵網(wǎng)絡對城市環(huán)境的影響效應。其二，基于高鐵網(wǎng)絡，從網(wǎng)絡中心度出發(fā)，探討高鐵網(wǎng)絡形成的創(chuàng)新效應和集聚效應對城市環(huán)境污染的作用機制。

二、文獻綜述

（一）高鐵效應

既有研究中，學者主要關注高鐵與經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構升級和科技創(chuàng)新之間的關系。在經(jīng)濟發(fā)展方面：王雨飛［13］運用空間計量模型和超制圖學檢驗了高鐵開通對經(jīng)濟發(fā)展的增長效應和結構效應；Martín［14］研究了1990—2025年高速鐵路到達西班牙所產(chǎn)生的跨地區(qū)變化分布，指出這期間城市可達性將逐步提高，空間分布會在全境范圍內(nèi)發(fā)生變化。此外，董艷梅［15］采用PSM-DID 方法對高鐵建設的就業(yè)效應進行了實證研究，結果表明，高鐵建設提高了第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的就業(yè)水平，且高鐵建設對我國東中部地區(qū)和大城市的就業(yè)影響尤為顯著。在產(chǎn)業(yè)結構升級方面：張夢婷［16］選取1999—2011 年的城市數(shù)據(jù)，驗證了高鐵開通產(chǎn)生的虹吸效應會對外圍城市企業(yè)生產(chǎn)率帶來負向影響，進而導致地區(qū)間發(fā)展不平衡。在科技創(chuàng)新方面：易?。?7］考察了我國高校知識在城市間的流動情況，從交通設施角度，論證了高鐵帶來的時空壓縮效應，進而提出引導知識從學術領域應用到生產(chǎn)領域、拓寬科技服務和技術轉讓渠道、加強學術交流、促進科學技術創(chuàng)新發(fā)展等建議；王春楊［18］論證了高鐵建設可通過降低人力資本遷移成本影響人力資源跨區(qū)域流動，進而帶動區(qū)域創(chuàng)新空間結構演變，最終促進我國區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展。

（二）環(huán)境污染的影響因素

既有研究主要從外商直接投資（FDI）、人力資本、技術創(chuàng)新等角度探討城市環(huán)境污染的影響因素。如：龔夢琪［19］從雙向FDI協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構演進視角進行的研究表明，我國雙向FDI協(xié)調(diào)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結構高度化水平的提升有利于抑制環(huán)境污染。楊小東［20］運用動態(tài)空間杜賓模型，論證了城市創(chuàng)新行為和財政分權對環(huán)境污染有抑制作用。逯進［21］從人力資本和技術創(chuàng)新兩方面對環(huán)境污染進行了實證研究，結果表明，人力資本和技術創(chuàng)新對環(huán)境污染有顯著的負效應，同時兩者存在協(xié)同效應，當跨越各自門檻值之后，隨著協(xié)同效應的增強，其對環(huán)境污染的抑制效應更強。

（三）高鐵與環(huán)境污染

目前學界關于高鐵對環(huán)境污染的影響研究結論并不一致。部分研究表明，高鐵開通加重了城市環(huán)境污染。如：Chen［10］分析了低成本航空公司擴張和高鐵網(wǎng)絡擴張的二氧化碳排放情況，研究結果表明，雖然高鐵以乘客-公里衡量的排放效率更高，但相較于低成本航空公司網(wǎng)絡擴張，高鐵網(wǎng)絡擴張會導致更多的二氧化碳排放總量。只有當小城市高鐵擴張更接近現(xiàn)有的高鐵網(wǎng)絡，居民有相當大的出行需求時，高鐵網(wǎng)絡擴張才能帶來更少的二氧化碳總排放。Bueno［9］采用簡化的生命周期評價方法，分析了西班牙巴斯克地區(qū)高速鐵路項目對降低能源消耗和減緩氣候變化的影響，計算了基礎設施服役年限（60年）的二氧化碳排放量和能耗削減量，結果表明，即使在最樂觀的情況下，也無法補償該基礎設施建設和維護期間的二氧化碳排放量。羅能生［8］將社會網(wǎng)絡分析和空間杜賓模型結合起來進行的研究表明，高鐵網(wǎng)絡會在一定程度上加劇城市生態(tài)不平衡、不協(xié)調(diào)發(fā)展的狀況。

還有部分研究表明，高鐵開通可降低城市環(huán)境污染水平。如：祝樹金［3］運用雙重差分模型分析了城市開通高鐵可以有效降低環(huán)境污染程度。Guo［11］利用圖論構造了一個反映城市高鐵網(wǎng)絡可達性不斷演化的數(shù)據(jù)集，研究表明高鐵網(wǎng)絡中心度較高的城市工業(yè)水污染更少，高技能勞動力的再配置導致技術密集型產(chǎn)業(yè)和清潔型產(chǎn)業(yè)在高鐵中心度較高的城市集聚，開通高鐵有利于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。Rungskunroch［12］從生命周期角度探討高鐵網(wǎng)絡對經(jīng)濟發(fā)展的影響，通過分析5個國家的高鐵網(wǎng)絡，利用生命周期評價方法和生命周期成本模型，得出高鐵網(wǎng)絡對環(huán)境污染有抑制作用的結論，并認為這與環(huán)境友好型鐵路車輛設計、可持續(xù)發(fā)展和綠色能源網(wǎng)格相關的扶持政策有關。王群勇［7］將高鐵開通的經(jīng)濟效應和環(huán)境效應相結合，將污染排放及能源效率作為被解釋變量，驗證了高鐵開通既能在環(huán)保層面實現(xiàn)污染減排，又能在經(jīng)濟層面實現(xiàn)提質(zhì)增效。

綜上，目前學界對于高鐵開通對城市環(huán)境污染的影響尚無一致結論，且既有文獻多聚焦于高鐵開通與否的效應考察，缺少對接入高鐵網(wǎng)絡的網(wǎng)絡質(zhì)量效應評估，亦缺少對高鐵網(wǎng)絡影響城市環(huán)境的作用機制探討。本文使用2003—2019年我國285個地級市的城市面板數(shù)據(jù)，分析接入高鐵網(wǎng)絡及高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量對城市環(huán)境污染的影響，并進一步探討高鐵網(wǎng)絡影響城市環(huán)境污染的作用機制。

三、理論分析

首先，高鐵通車能夠提高我國城市客運能力，改變居民出行方式。高鐵作為一種新型交通運輸方式，其最大的特點是綠色、環(huán)保、高效。高鐵網(wǎng)絡的不斷擴展將拓展居民交通出行方式的選擇范圍，同時降低使用傳統(tǒng)交通工具所造成的化石能源依賴程度［20］。例如，高速鐵路機車運行能夠取代傳統(tǒng)的燃油發(fā)動機，顯著減少二氧化硫等污染型尾氣排放。高鐵的便捷性還可以降低居民對傳統(tǒng)車輛等常規(guī)出行方式的依賴度，將出行方式從以化石能源為燃料的車輛轉換為以低碳、安全和舒適為主要特征的高鐵，進而有利于達到節(jié)能減排目標［21］。其次，高鐵建成通車將會對城市經(jīng)濟結構帶來一定沖擊，改變城市原有的能源消費結構。高鐵開通所產(chǎn)生的客流量集聚效應，有利于增強當?shù)匕l(fā)展高端服務業(yè)的比較優(yōu)勢，特別是對當?shù)芈糜萎a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模和品質(zhì)產(chǎn)生積極影響，促進與之相關聯(lián)的居民生活性服務業(yè)發(fā)展。而上述新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將會“擠出”城市中原有的高污染行業(yè)，使產(chǎn)業(yè)層面上的“去污染化”現(xiàn)象更加突出［22］。旅游產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，需要依托良好的自然環(huán)境，這將促使各地“關停并轉”高污染產(chǎn)業(yè)，促進高排放行業(yè)綠色轉型。最后，高鐵網(wǎng)絡建設將進一步提高城市開放程度，為城市吸引高質(zhì)量投資創(chuàng)造有利條件。高鐵作為居民中長途旅行的主要方式，可以加快人口流動速度，從而有助于增強城市吸引人口流入能力［23］。這一過程通常會出現(xiàn)高端服務業(yè)的聚集，有利于提升城市知名度。因此，高鐵網(wǎng)絡的形成對提高國內(nèi)城市環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

此外，一些學者通過研究發(fā)現(xiàn)，綠色技術創(chuàng)新在推動經(jīng)濟增長的同時，能夠持續(xù)提高城市環(huán)境質(zhì)量。而高鐵的開通，在為企業(yè)科技創(chuàng)新活動和創(chuàng)新要素流入創(chuàng)造良好環(huán)境的同時，還有助于改善城市營商環(huán)境，進而帶動城市綠色技術創(chuàng)新和節(jié)能減排能力的增強［24］。密集的高鐵網(wǎng)絡，有助于城市有效促進城市間開放式創(chuàng)新模式的形成。具體來說，各類城市借助高鐵網(wǎng)絡效應，能夠有效推動城市間創(chuàng)新要素流動，增強城市創(chuàng)新效應［25-26］。同時，創(chuàng)新型人才的居留意愿，通常會受城市交通基礎設施完善程度的影響，而高鐵開通會為城市進一步產(chǎn)生人才集聚效應提供便利條件，特別是有利于吸引高素質(zhì)產(chǎn)業(yè)工人和高端科技研發(fā)人員流入［18，27］，進而會對區(qū)域內(nèi)綠色、低碳技術的產(chǎn)生和應用發(fā)揮正向作用。由此可見，高鐵開通能夠通過增強城市創(chuàng)新效應和集聚效應，帶動城市實現(xiàn)綠色轉型，進而抑制城市環(huán)境污染。

四、模型構建與變量說明

（一）模型構建

為研究高鐵網(wǎng)絡對城市環(huán)境污染的影響，本文將高鐵開通視為準自然實驗，使用多期DID 模型進行實證研究，模型基本形式如下：

其中：Yit表示城市i 在年份t 的環(huán)境污染綜合指數(shù)；HSRit表示城市i 在年份t 的高鐵開通情況，并且HSRit= treati×postit，若i城市開通高鐵則treati取值為1，否則取值為0（即將高鐵開通城市作為處理組，將高鐵未開通城市作為對照組），若i城市在t年開通高鐵，則t年之前年份postit取值為0，t年及之后年份postit取值為1；Xit表示一系列控制變量，控制其他因素對環(huán)境污染的影響；μi表示個體固定效應，νt表示時間固定效應，εit表示隨機干擾項。

為進一步檢驗高鐵網(wǎng)絡對城市環(huán)境污染的影響，本文使用度數(shù)中心度和中間中心度來衡量高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量，構建雙向固定效應模型，模型基本形式如下：其中：Yit表示環(huán)境污染綜合指數(shù)；DCit表示高鐵的度數(shù)中心度；BCit表示高鐵的中間中心度；Xit表示一系列控制變量，控制其他因素對環(huán)境污染的影響；μi表示個體固定效應，νt表示時間固定效應，εit表示隨機干擾項。

（二）變量選取與說明

1.被解釋變量。本文的被解釋變量為環(huán)境污染綜合指數(shù)。污染物排放量能夠較好地衡量城市的環(huán)境污染水平，且相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)較為完整。既有研究中，部分學者使用單一的污染物排放量指標來衡量污染水平，使用較多的是工業(yè)二氧化硫排放量，也有部分學者使用綜合指數(shù)來衡量城市環(huán)境污染程度。本文使用工業(yè)廢水排放量、工業(yè)二氧化硫排放量和工業(yè)煙粉塵排放量測度城市污染水平，并將通過熵值法計算得出的環(huán)境污染綜合指數(shù)作為被解釋變量。計算方法如下：一是對指標進行標準化處理，公式為二是計算城市i在t年時在第s項指標中的比重pist，其中0 ≤l'ist≤1；三是計算第s項指標的熵權四是計算第s項指標的權重；五是計算環(huán)境污染綜合指數(shù)

2.解釋變量。本文的解釋變量為高鐵開通和高鐵網(wǎng)絡。一是高鐵開通（HSRit=treati×postit，其中treati和postit的取值如前所述）。考慮到高鐵開通如果接近年末，則其帶來的效益和對環(huán)境污染的影響在當年不能得到充分體現(xiàn)，故本文將在上半年開通高鐵的城市視為高鐵在當年開通，而將在下半年開通高鐵的城市視為滯后一年開通高鐵。二是高鐵網(wǎng)絡。本文使用Ucinet 軟件計算得到度數(shù)中心度和中間中心度，并以此衡量高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量。國家規(guī)劃了“八縱八橫”的高速鐵路發(fā)展藍圖，學界需更加具體地從網(wǎng)絡角度研究不同城市的高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量對城市環(huán)境污染產(chǎn)生的不同影響。通過使用社會網(wǎng)絡分析方法能夠測度不同城市在高鐵網(wǎng)絡中的重要性，豐富城市開通高鐵對其環(huán)境污染的相關研究。

度數(shù)中心度常被用來測度網(wǎng)絡中與某一節(jié)點直接相連的節(jié)點數(shù)量。在高鐵網(wǎng)絡中，節(jié)點城市的度數(shù)中心度越大，表明與它有高鐵相連的城市越多，其在高鐵網(wǎng)絡中的地位就越重要，獲取和整合網(wǎng)絡資源的能力就越強，越能獲得重要的資源來提升城市發(fā)展水平，有效減少環(huán)境污染。度數(shù)中心度DCi的具體計算公式為其中kij代表i城市與其他節(jié)點城市j直接相連的個數(shù)，n為節(jié)點城市數(shù)量。

中間中心度測度的是在網(wǎng)絡中，某一節(jié)點在多大程度位于其他節(jié)點相互可達的“捷徑”上，其常被用于衡量某一節(jié)點在多大程度上在網(wǎng)絡中作為“中間者”。如果一個城市在高鐵網(wǎng)絡中具有較高的中間中心度，則從某種意義上表明其處于信息和知識流動的中心位置，在控制其他節(jié)點城市之間信息交流和資源流動等方面具有更多優(yōu)勢，有助于促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，減少城市環(huán)境污染。中間中心度BCi的計算公式為其中gjk表示從節(jié)點城市j到k的最短路徑總條數(shù)，gijk表示在所有最短路徑中城市j經(jīng)過i到達k的路徑數(shù)，n為節(jié)點城市數(shù)量。

3.其他變量。為控制其他變量對環(huán)境污染的影響，本文參考既有文獻選取以下幾個控制變量：一是產(chǎn)業(yè)結構，第三產(chǎn)業(yè)作為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，通過經(jīng)濟效應影響城市環(huán)境污染，本文使用第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重衡量產(chǎn)業(yè)結構；二是對外開放度，發(fā)展中國家可能為發(fā)展經(jīng)濟而主動降低環(huán)境規(guī)制標準以吸引外資，外商直接投資提供的新技術有利于改善環(huán)境，本文使用進出口貿(mào)易總額占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重衡量對外開放度；三是財政分權，政府增加投入對城市環(huán)境污染進行整治，環(huán)境污染便會得到較大改善，本文以財政收入占財政支出的比重表征財政政策所代表的政府行為，并采用對數(shù)形式；四是科教支出，科學技術可為減少環(huán)境污染提供技術支持，教育可為環(huán)境污染治理提供人才支持，加大科教投入力度有利于減少環(huán)境污染，本文使用科技支出和教育支出占財政支出的比重衡量科教支出水平。本文使用城市平均坡度與年份虛擬變量的交乘項作為工具變量，用各地區(qū)專利授權數(shù)作為中介變量，以此衡量創(chuàng)新效應。高鐵打破了城市的邊界，加速了人才、商品與信息的跨區(qū)域流動，有利于科技創(chuàng)新，進而減少污染物排放。此外，本文使用第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)測度集聚效應，高鐵開通帶來了產(chǎn)業(yè)集聚，規(guī)模經(jīng)濟帶來成本降低，減少單位產(chǎn)品能耗，有利于減少環(huán)境污染。

（三）數(shù)據(jù)來源與變量的描述性統(tǒng)計分析

基于數(shù)據(jù)的可得性，本文選取2003—2019 年我國285 個城市的面板數(shù)據(jù)，其中高鐵數(shù)據(jù)來自國家鐵路局、鐵路客貨運輸專刊及相關統(tǒng)計，其余變量所需數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》、《中國統(tǒng)計年鑒》和EPS數(shù)據(jù)庫。表1是變量的描述性統(tǒng)計結果。

表1 變量的描述性統(tǒng)計結果

五、實證分析

（一）基準回歸分析

本文使用多期DID 模型估計高鐵開通對城市環(huán)境污染的影響，表2 報告了高鐵開通對環(huán)境污染的影響?；貧w結果表明，高鐵開通對環(huán)境污染的影響在1%水平上顯著為負，即高鐵開通對城市環(huán)境污染具有顯著的負效應。從估計系數(shù)來看，高鐵開通使得城市環(huán)境污染綜合指數(shù)下降，表明高鐵開通能夠減少城市環(huán)境污染，發(fā)揮綠色高鐵的作用。

表2 高鐵開通對環(huán)境污染的基準回歸結果

表3 報告了高鐵網(wǎng)絡度數(shù)中心度和中間中心度對環(huán)境污染的影響。由表3 可知：度數(shù)中心度通過了1%水平的顯著性檢驗，度數(shù)中心度每增加1個單位，環(huán)境污染綜合指數(shù)將減少0.027個單位，說明越多的城市開通高鐵，高鐵網(wǎng)絡越完善，環(huán)境污染減少越多。中間中心度對環(huán)境污染的負效應在5%水平上顯著，中間中心度每增加1個單位，環(huán)境污染綜合指數(shù)減少0.002個單位，產(chǎn)生的效應相對較小，可能是因中間中心度高表示城市更多作為連接其他城市的中介，得到高鐵帶來的資源較少，進而對環(huán)境污染的影響也較小。

表3 高鐵網(wǎng)絡中心度基準回歸結果

運用多時點DID 模型需要進行平行趨勢假定，即如果沒有高鐵開通這一事件的外部沖擊，處理組和對照組環(huán)境污染的發(fā)展趨勢是平行的，除了固有差異外，沒有結構上的差異，變化趨勢相同。對此，參考既有文獻，本研究繪制了處理組和對照組城市環(huán)境污染綜合指數(shù)在高鐵開通前后的平行趨勢圖。由平行趨勢圖①限于篇幅，文中未列示平行趨勢檢驗結果、內(nèi)生性檢驗結果和穩(wěn)健性檢驗結果，結果留存?zhèn)渌鳌？芍涸谡邔嵤┣埃邉討B(tài)經(jīng)濟效應圍繞0 上下波動，可以表明在高鐵開通前處理組和對照組城市環(huán)境污染的變化趨勢基本一致；在政策實施后，政策動態(tài)經(jīng)濟效應具有向下的趨勢，表明高鐵開通會對城市環(huán)境污染產(chǎn)生負效應。

（二）內(nèi)生性檢驗

現(xiàn)實中，高鐵開通和環(huán)境污染均受多種因素影響，回歸分析中盡管可以采用不同的方法來規(guī)避可觀測因素帶來的內(nèi)生性問題，但不可觀測因素仍可能影響回歸結果。為克服潛在的內(nèi)生性問題，本文使用平均坡度這一工具變量進行回歸檢驗。高鐵開通需要建設鐵路，地形的高低起伏成為了重要的影響因素，平均坡度能夠反映地形的起伏變化，與高鐵開通密切相關，坡度越大，鐵路建設難度越大，高鐵開通越不容易，因而高鐵開通與平均坡度滿足相關性要求。同時，坡度是一個固有的地理信息變量，其可反映城市自然特征，一般不受經(jīng)濟因素影響，具有較強的外生性。平均坡度同時滿足相關性和外生性要求，因而是較為合適的工具變量。研究中，測度平均坡度需選取城市截面數(shù)據(jù)，而高鐵開通和環(huán)境污染都需選取面板數(shù)據(jù)，為解決不同類型數(shù)據(jù)的問題，本文將城市平均坡度和年份虛擬變量的交乘項作為工具變量。工具變量檢驗結果顯示：在第一階段的回歸結果中，平均坡度與年份虛擬變量的交乘項估計系數(shù)多顯著為負，坡度越大高鐵建設難度越大，高鐵開通的可能性越小。同時Cragg-Donald Wald F 統(tǒng)計值大于經(jīng)驗值10，表明模型不存在弱工具變量的問題。在第二階段的回歸結果中，估計系數(shù)顯著為負，表明高鐵開通對環(huán)境污染具有顯著的抑制作用。

（三）穩(wěn)健性檢驗

1.更換被解釋變量。對于被解釋變量環(huán)境污染綜合指數(shù)，本文使用變異系數(shù)法重新計算工業(yè)廢水排放量、工業(yè)二氧化硫排放量和工業(yè)煙粉塵排放量三者的環(huán)境污染綜合指數(shù)。更換被解釋變量的回歸結果表明，高鐵開通和度數(shù)中心度都在1%的顯著性水平上對環(huán)境污染表現(xiàn)出了抑制作用，而中間中心度則通過了10%的顯著性檢驗。相較于基準回歸結果，雖然回歸系數(shù)有所減小，但總體上與基準回歸得到的結論一致。

2.剔除省會城市。省會城市是各省區(qū)重要的政治、經(jīng)濟、文化中心，與一般城市相比，經(jīng)濟發(fā)展水平相對更高，受到上級政府的關注更多，交通便利程度也更高，這些都會影響高鐵開通以及高鐵網(wǎng)絡的質(zhì)量，使省會城市和一般城市表現(xiàn)出一定的差異性，因而本文剔除省會城市重新進行回歸?；貧w結果表明，高鐵開通、度數(shù)中心度和中間中心度都在5%的顯著性水平上對環(huán)境污染表現(xiàn)出負效應，估計結果與基準回歸結果基本一致，高鐵網(wǎng)絡對環(huán)境污染的抑制作用是穩(wěn)健的。

六、作用機制分析

上文分析結果表明，高鐵網(wǎng)絡對環(huán)境污染有顯著的負效應，那么高鐵網(wǎng)絡通過何種途徑減少環(huán)境污染呢？一方面，高鐵開通縮短了人們的出行時間，居民跨城市以及跨省出行效率大大提高，不同區(qū)域可以共用高素質(zhì)人才，進而可提升人才的創(chuàng)新效應。同時，有些信息只能依靠人才的空間流動才能進行交流，網(wǎng)絡科技再發(fā)達也不能代替現(xiàn)場交流，高鐵幫助人才實現(xiàn)物理移動，增強了知識溢出，促進了技術創(chuàng)新。另一方面，高鐵開通壓縮了時間和空間，帶來人口集聚和產(chǎn)業(yè)集聚。人口集聚可通過充分發(fā)揮人的主觀能動性開發(fā)生產(chǎn)資源，提高資源利用效率；產(chǎn)業(yè)集聚可通過共用基礎設施，減少資源浪費，推動城市走生態(tài)可持續(xù)發(fā)展道路。因此，本文認為，高鐵網(wǎng)絡可能通過創(chuàng)新效應和集聚效應影響城市環(huán)境污染，并以專利授權數(shù)衡量創(chuàng)新效應，以第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)衡量集聚效應，構建中介效應模型進行檢驗。本文構建的中介效應模型形式如下：

其中：Yit為被解釋變量，Mit為中介變量，HSR'it為解釋變量，Xit為控制變量，μi表示個體固定效應，νt表示時間固定效應，εit為隨機干擾項，i為城市，t為年份。若δ1、β1、φ2通過顯著性檢驗，則表明存在中介效應。

表4 報告了高鐵開通對環(huán)境污染的中介效應檢驗結果，可知中介變量通過了檢驗，創(chuàng)新效應和集聚效應都是高鐵開通對環(huán)境污染的中介變量。高鐵開通能夠促進技術交流和知識傳播，推動創(chuàng)新發(fā)展，提高資源利用效率，吸引人員集聚和產(chǎn)業(yè)集聚，發(fā)揮規(guī)模效應，有效減少城市環(huán)境污染。

表4 高鐵開通中介機制檢驗結果

表5和表6分別報告了度數(shù)中心度和中間中心度對環(huán)境污染的中介效應檢驗結果。創(chuàng)新效應和集聚效應都是中心度的有效中介變量，度數(shù)中心度和中間中心度越高，高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量越高，越能發(fā)揮高鐵的運輸功能，有利于提升城市技術創(chuàng)新水平，促進人力資源集聚，推動產(chǎn)業(yè)轉型升級和環(huán)境污染治理。

表6 高鐵網(wǎng)絡中間中心度中介機制檢驗結果

七、異質(zhì)性分析

城市是一個具有有限區(qū)域、各種市場相互交織的網(wǎng)絡系統(tǒng)。每一座城市都有自己獨特的自然環(huán)境、要素稟賦和歷史文化，這使得城市與城市之間存在較大差異。高鐵開通對環(huán)境污染的影響需要結合地區(qū)要素資源進行分析，中心城市可能依托先天優(yōu)勢，充分發(fā)揮高鐵開通的效應從而對城市環(huán)境污染產(chǎn)生較大的抑制作用。但若中心城市集聚程度超過了城市承受限度，如人口密度過大會使住宅空間擠占城市綠化空間，城市機動車數(shù)量和尾氣排放量也會增加，這反過來會加重城市環(huán)境污染。另外，對于一些相對落后的城市而言，高鐵開通是一個發(fā)展契機，可以幫助其發(fā)掘自身獨特優(yōu)勢，推動產(chǎn)業(yè)結構轉型升級，加速生態(tài)城市建設，減少城市環(huán)境污染。但高鐵開通在方便人員和要素流動的同時，對某些地區(qū)來說也會加劇人力和其他資源流失，使得高鐵網(wǎng)絡通過產(chǎn)業(yè)集聚所帶來的環(huán)境污染抑制效應弱于高鐵建設、運營和維護所帶來的污染效應，那么此時高鐵網(wǎng)絡就不能有效減少城市環(huán)境污染。由此可見，多種因素影響著高鐵開通對城市環(huán)境污染的外部性，需要根據(jù)城市實際情況進行具體分析?；诖耍疚膶牡乩砦恢煤统鞘幸?guī)模兩方面進行城市異質(zhì)性分析。

（一）東中西部城市異質(zhì)性

我國幅員遼闊，地形地貌復雜，氣候多種多樣，不同城市的自然條件和資源稟賦各不相同。各城市歷史文化具有獨特性，國家的政策安排也不相同，經(jīng)濟發(fā)展狀況存在一定差異。高鐵作為交通基礎設施，同時受自然條件、經(jīng)濟發(fā)展條件等影響，高鐵網(wǎng)絡對城市環(huán)境污染的影響可能存在異質(zhì)性。前文的基準回歸只分析了高鐵網(wǎng)絡對環(huán)境污染的整體影響，未能反映不同城市的差異。為進一步分析高鐵網(wǎng)絡對環(huán)境污染的異質(zhì)性，本文依據(jù)地理位置將285個城市分為東中西部①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、海南，中部地區(qū)包括山西、吉林、黑龍江、河南、湖北、湖南、安徽、江西，西部地區(qū)包括內(nèi)蒙古、重慶、四川、廣西、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆?？紤]到數(shù)據(jù)的完整性及可得性，所選取的285個城市中，沒有屬于港澳臺地區(qū)以及西藏自治區(qū)的城市。城市進行回歸分析。表7匯報了回歸結果。由表7可知：東部城市和西部城市高鐵開通、度數(shù)中心度、中間中心度都對環(huán)境污染有顯著的抑制作用，且西部城市估計系數(shù)的絕對值比東部城市大。東部城市經(jīng)濟發(fā)展水平相對較高，人口相對集中，高鐵開通產(chǎn)生的規(guī)模效應較大，能夠減少其他高能耗交通工具的使用，帶來較強的環(huán)境污染抑制作用。西部城市發(fā)展水平相對較低，高鐵開通打破了空間限制帶來更多的創(chuàng)新人才和先進技術，有利于提高城市生產(chǎn)效率，改變原來高能耗高污染生產(chǎn)方式，減少污染排放，保護生態(tài)環(huán)境，因而相較于東部城市可能表現(xiàn)出更強的抑制環(huán)境污染的作用。中部城市回歸結果不顯著，可能的原因是，作為東西部城市連接的交通樞紐，高鐵開通帶來的創(chuàng)新效應、集聚效應等在中部城市不明顯；此外，高鐵建設本身也會產(chǎn)生一定的環(huán)境污染，這也使得高鐵開通對中部城市環(huán)境污染的抑制效應表現(xiàn)不明顯。

表7 東中西部城市回歸結果

（二）城市規(guī)模異質(zhì)性

高鐵載動人流、物流高速運轉，規(guī)模大的城市具有更大的運輸需求，有利于高鐵發(fā)揮更大的規(guī)模效應，降低單位運輸能耗，提高資源利用效率，但大城市因人口集聚和產(chǎn)業(yè)集聚，污染排放水平相對較高，容易出現(xiàn)環(huán)境問題。為進一步分析高鐵開通對城市環(huán)境污染的影響，本文依據(jù)《國務院關于調(diào)整城市規(guī)模劃分標準的通知》，以城區(qū)常住人口為統(tǒng)計口徑，將常住人口在100 萬人以上的城市劃分為大城市，50 萬以上100 萬以下的城市劃分為中等城市，50 萬人以下的城市劃分為小城市。表8 匯報了大中小城市估計結果。由表8 可知，大城市和中等城市高鐵開通對環(huán)境污染都有顯著的抑制作用，度數(shù)中心度和中間中心度僅在大城市對環(huán)境污染表現(xiàn)出了顯著的負效應。大城市高鐵對其他運輸工具有很強的替代作用，運輸成本低吸引了更多資源流入，發(fā)揮的經(jīng)濟效應大，能有效減少環(huán)境污染，同時吸引的優(yōu)質(zhì)資源有利于產(chǎn)生創(chuàng)新效應，減少環(huán)境污染。中等城市通過高鐵引入更多先進技術替代原有技術，能夠降低生產(chǎn)能耗，減少環(huán)境污染。中等城市度數(shù)中心度和中間中心度對環(huán)境污染的負效應不顯著，可能是因度數(shù)中心度主要衡量所在城市與周邊城市的連接程度，周邊城市經(jīng)濟狀況類似，沒有發(fā)揮出規(guī)模效應；中間中心度主要衡量城市中介效應，城市并沒有成為資源流入地，因而高鐵開通對環(huán)境污染的抑制作用有限。在小城市中，高鐵網(wǎng)絡沒有顯著影響城市環(huán)境污染，可能是因小城市更多作為資源流出地，沒有形成明顯的人口集聚和產(chǎn)業(yè)集聚。對于人口較少和產(chǎn)業(yè)不發(fā)達的小城市而言，高鐵建設運營帶來的環(huán)境污染甚至可能超過高鐵網(wǎng)絡帶來的效益。中等城市高鐵開通對環(huán)境污染的負效應大于大城市，可能是因中等城市人口較少，污染排放較少，使得高鐵開通對環(huán)境污染的影響程度更大。

表8 大中小城市回歸結果

八、結論

高速鐵路是中國城市化、現(xiàn)代化進程中的重要交通方式，本文基于2003—2019 年我國285 個城市的面板數(shù)據(jù)，采用多時點DID 檢驗接入高鐵網(wǎng)絡的城市開通高鐵對環(huán)境污染的影響，同時使用社會網(wǎng)絡分析方法，測算高鐵網(wǎng)絡的度數(shù)中心度和中間中心度，進一步檢驗高鐵網(wǎng)絡對環(huán)境污染的影響。主要研究結論如下：第一，總體來說，高鐵開通對環(huán)境污染具有顯著的抑制作用，高鐵開通能夠降低環(huán)境污染綜合指數(shù)，衡量高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量的度數(shù)中心度和中間中心度每增加1 個單位，環(huán)境污染綜合指數(shù)分別下降0.027和0.002個單位。第二，高鐵開通以及衡量高鐵質(zhì)量的度數(shù)中心度和中間中心度都通過創(chuàng)新效應和集聚效應抑制城市環(huán)境污染，降低城市污染水平。第三，高鐵開通對環(huán)境污染的影響存在異質(zhì)性。東西部城市高鐵開通和高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量對環(huán)境污染有顯著的抑制作用，但中部城市抑制作用不顯著；大城市高鐵開通和高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量對環(huán)境污染有顯著的抑制作用，中等城市只有高鐵開通對環(huán)境污染有顯著的抑制作用，小城市高鐵開通和高鐵網(wǎng)絡質(zhì)量對環(huán)境污染的抑制作用均不顯著。

新時期，在進行公共產(chǎn)品投資建設時，不能僅將公共設施建設作為短期拉動經(jīng)濟增長的手段，還應充分考慮其長遠影響。未來需繼續(xù)加強高鐵建設，不斷完善高鐵網(wǎng)絡，提高高鐵覆蓋率，破除制度性牽制和束縛，加快智力資源流動與共享，為綠色發(fā)展提供更多的人力和技術支持。運用現(xiàn)代科學技術，合理調(diào)配高鐵車次與價格，動態(tài)調(diào)整可達性，與城市發(fā)展需要進行有效銜接，提高不同類型城市在高鐵網(wǎng)絡中的中心度，進一步加速資源流動，優(yōu)化資源配置。同時，還應不斷完善配套措施，讓高鐵服務更加人性化、便捷化，因地制宜建設高鐵，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)公共產(chǎn)品的作用，推動城市走綠色可持續(xù)發(fā)展道路。