城市化與環(huán)境污染中國省際面板數(shù)據(jù)的實證研究

學(xué)術(shù)界對城市化的研究由來已久，由于各個學(xué)科關(guān)注重點和理解的差異，關(guān)于城市化的概念還沒有一個完整統(tǒng)一的解釋。簡單地說，城市化是指人口向城市地區(qū)集中和農(nóng)村地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械貐^(qū)的過程。城市化的本質(zhì)含義是：二、三產(chǎn)業(yè)向城市集中，農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移與聚集，城市人口比重加大，城市數(shù)量增加、規(guī)模擴大，城市物質(zhì)文明與生產(chǎn)、生活方式向農(nóng)村逐漸擴散的過程。城市化涵蓋社會、經(jīng)濟、文化等多個方面，有著豐富而深刻的內(nèi)涵。城市化發(fā)展的輻射作用推動了一國的經(jīng)濟增長，其在國民經(jīng)濟中的地位舉足輕重。但是，大規(guī)模的城市化可能對環(huán)境產(chǎn)生重大影響。一方面，城市化發(fā)展、城市規(guī)模的擴大可能導(dǎo)致環(huán)境的進一步惡化。城市化的直接表現(xiàn)是人口增長、經(jīng)濟擴張與地域擴展。產(chǎn)業(yè)高度集中于城市，在經(jīng)濟活動過程中通過資源利用和能源消耗不斷排放出污染物，從而產(chǎn)生了很大的環(huán)境壓力，而經(jīng)濟活動聚集所導(dǎo)致的人口集中又會加大環(huán)境質(zhì)量破壞所帶來的損失。另一方面，城市化促進了經(jīng)濟增長與技術(shù)進步，隨著法律、法規(guī)措施與管理體制的不斷完善，城市化的發(fā)展又有可能改善環(huán)境污染狀況。Pearce(1990)曾根據(jù)城市發(fā)展的不同階段(起飛、膨脹、頂峰、下降和低谷等)分析了所出現(xiàn)的主要資源環(huán)境問題(土地的過量使用、大氣污染、噪音污染、水資源的過量消耗和交通堵塞等)，由此提出了著名的城市發(fā)展階段環(huán)境對策模型，認為城市發(fā)展與資源環(huán)境之間存在著一種相互作用的時序特征[1]。本文通過實證分析，主要回答3個問題：①中國城市化水平與各類環(huán)境污染指標的關(guān)系曲線是否符合環(huán)境庫茲涅茨曲線(簡稱EKC)的特征；②控制變量是否是造成環(huán)境污染的重要因素；③控制變量的引入是否對城市化與環(huán)境之間的關(guān)系產(chǎn)生影響。1文獻分析城市化對促進中國的經(jīng)濟增長發(fā)揮了巨大作用：2004年，中國國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的65.5％、第二產(chǎn)業(yè)增加值的64％和第三產(chǎn)業(yè)增加值的86％來自于城市，高等教育和科研力量的90％以上集中在城市[2]。根據(jù)世界各國城市化的發(fā)展規(guī)律，當(dāng)城市化水平超過30％的時候，城市化將進入加速發(fā)展時期，此時需要大量的資金、資源及人口轉(zhuǎn)移為支撐，由此帶來的生態(tài)環(huán)境壓力更大。1996-2005年中國城市化水平由30.48％上升到42.99％，年均增長1.39％①，表明中國總體上已進入加速發(fā)展階段，研究城市化與環(huán)境之間的關(guān)系將是中國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)之一。筆者認為中國學(xué)者主要從兩個思路來研究城市化與環(huán)境之間的關(guān)系：第一種思路，基于經(jīng)典的EKC假說來驗證其在中國是否存在。如吳玉萍等發(fā)現(xiàn)北京經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間存在顯著的倒U形曲線特征[3]。田曉四等發(fā)現(xiàn)南京市工業(yè)廢水排放量與人均GDP之間呈N形關(guān)系，工業(yè)廢氣排放量和固體廢物的產(chǎn)生量符合倒U形關(guān)系，這兩類指標都提前實現(xiàn)了轉(zhuǎn)折點[4]。王宜虎等也發(fā)現(xiàn)南京市各環(huán)境指標與人均GDP演替軌跡呈現(xiàn)一定的EKC特征；20世紀90年代以來，南京環(huán)境惡化程度得到遏制，逐漸進入經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的高級階段[5]。胡明秀等的研究結(jié)果說明武漢市工業(yè)“三廢”污染物除固體廢物產(chǎn)生與排放量在EKC曲線的左邊外，其余的曲線已過或正處于EKC轉(zhuǎn)折點，工業(yè)“三廢”污染狀況開始向良性化方向發(fā)展[6]。另外，也有學(xué)者[7，8]發(fā)現(xiàn)環(huán)境指標和城市化之間出現(xiàn)U形、倒U或N形規(guī)律。第二種思路，從系統(tǒng)角度，通過計算城市化與生態(tài)環(huán)境指數(shù)來研究城市化與生態(tài)環(huán)境之間的耦合關(guān)系，認為兩者是城市化各方面與生態(tài)環(huán)境的諸要素之間所具有的各種非線性關(guān)系的總和[9、10]。基于經(jīng)典EKC研究的學(xué)者們大多運用時間序列數(shù)據(jù)，從城市經(jīng)濟發(fā)展的角度出發(fā)，驗證中國或國內(nèi)個別城市的經(jīng)濟指標(如人均收入、人均GDP)同各環(huán)境污染指標之間的關(guān)系，沒有從城市規(guī)模的角度來進行定量研究；而且，運用總體時間序列數(shù)據(jù)進行估計的方法沒有考慮省際差別，估算結(jié)果不夠準確。有別于已有研究，本文分析環(huán)境同城市化水平和其他影響環(huán)境的各因素間的關(guān)系，考慮到城市化水平的省際差異極為顯著是中國城市化進程的主要特征之一(東部地區(qū)②發(fā)展迅速，中部地區(qū)次之，西部地區(qū)則相當(dāng)緩慢)，采用1998-2005年30個省(市、自治區(qū)，以下簡稱省，西藏除外)的面板數(shù)據(jù)進行實證分析，相對于采用全國的城市化水平來說，此方法更加準確。2指標選取與數(shù)據(jù)來源EKC形狀不僅具有時序特征，同時也具有截面特征[11]；而且，就樣本數(shù)據(jù)量而言，面板數(shù)據(jù)包含較多數(shù)據(jù)點，從而帶來較大的自由度，因此本文采用面板數(shù)據(jù)進行實證分析。2.1指標選取根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲取性，選取如下各類指標：(2)城市化水平指標目前，學(xué)術(shù)界對于測量城市化水平的方法沒有定論，本文用城市人口占總?cè)丝诘谋戎貋砗饬砍鞘谢?％，u)，雖然該指標存在一定的不足和缺陷，但并不影響本文研究的精神實質(zhì)。(3)控制變量①貿(mào)易開放?！拔廴咎焯谩奔僬f認為國際貿(mào)易對環(huán)境污染活動具有“替代效應(yīng)”：將污染密集型產(chǎn)業(yè)由發(fā)達國家轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家，或是由環(huán)境管制較強的國家轉(zhuǎn)移到管制較弱的國家[12]。本文用各地進出口貿(mào)易總額與GDP總值之比來表示貿(mào)易開放度(o，％)。②產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。Dasgupts等認為一國工業(yè)化初期對自然資源的過度采伐導(dǎo)致廢棄排放物的迅速增加；隨著經(jīng)濟增長，工業(yè)比重逐漸減少，經(jīng)濟發(fā)展將更多依靠生產(chǎn)率的提高、管理與組織形式的創(chuàng)新，大大緩解了工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保壓力[13]。本文用農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比重(Sa，％)和工業(yè)產(chǎn)值占GDP的比重(Si，％)來表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況。③技術(shù)水平。能源消耗所產(chǎn)生的污染物會污染環(huán)境，而能源消耗水平與技術(shù)水平密切相關(guān)。本文選取地區(qū)單位GDP能耗量(en，萬t標準煤/億元)表示技術(shù)水平。④經(jīng)濟增長。經(jīng)濟增長速度的快慢同樣會對環(huán)境產(chǎn)生不同的影響。本文用各地年均GDP增長率(rg，％)來表示經(jīng)濟增長速度。2.2數(shù)據(jù)來源所需數(shù)據(jù)根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》、《新中國55年統(tǒng)計匯編：1949-2004》、《中國環(huán)境年鑒》、《中國能源年鑒》、中國環(huán)境統(tǒng)計公報以及各地統(tǒng)計年鑒相應(yīng)各期計算整理得到，并且，考慮到通貨膨脹的影響，GDP均按照不變價格計算。本文首先進行初步估計，僅選擇城市化水平的一次及二次項進入方程，然后再將控制變量加入方程重新進行估計，并對兩種結(jié)果進行比較。3EKC的初步估計估計模型為：本文采用變截距模型③，并根據(jù)Hausman檢驗來判斷采用固定效應(yīng)還是隨機效應(yīng)形式。由于數(shù)據(jù)橫截面單位較多而時期較少，對此類數(shù)據(jù)進行估計的問題就集中于橫截面的變化，或者是異方差上[14]。因此采用截面加權(quán)估計法(cross-equationweighting)進行估計，以減少或消除截面的異方差問題。由表1知，粉塵、煙塵排放與城市化水平之間存在正U形曲線關(guān)系，其他4類環(huán)境指標與城市化水平之間是倒U形曲線關(guān)系，估計結(jié)果非常顯著。以廢水排放方程為例分析曲線轉(zhuǎn)折點，其最終方程為④：轉(zhuǎn)折點對應(yīng)的城市化水平(％)為u=exp(5.0489/1.3584)=41.1325。符合倒U形曲線的4類污染物轉(zhuǎn)折點在城市化水平為42％左右時達到，符合正U形曲線的2類污染物轉(zhuǎn)折點在城市化水平為36％左右達到。2005年中國的城市化水平為42.99％，可以大致判斷：基于所選指標，中國環(huán)境污染狀況已經(jīng)越過了轉(zhuǎn)折點而位于U形曲線的右半段，隨著城市化的發(fā)展，廢水、廢物、廢氣與二氧化硫污染狀況將會逐漸好轉(zhuǎn)，而粉塵與煙塵污染狀況將會進一步惡化。由于中國各地區(qū)城市化發(fā)展水平不同(2005年最高的上海已經(jīng)達到了89.09％，而最低的西藏只有26.81％)，其污染狀況也表現(xiàn)出不同的特征：東部地區(qū)城市化發(fā)展水平高，已經(jīng)全部進入了U形曲線的右半段；而西部地區(qū)(青海、寧夏、新疆、內(nèi)蒙除外)和中部的安徽、河南均處于曲線的左半段。隨著城市化發(fā)展，廢水、廢物、廢氣與二氧化硫污染狀況將會進一步惡化，而粉塵與煙塵污染狀況將會逐漸好轉(zhuǎn)。4EKC的進一步估計4.1估計結(jié)果加入控制變量后的估計模型為：4.2控制變量的環(huán)境效應(yīng)(1)貿(mào)易開放根據(jù)前述“污染天堂”假說，貿(mào)易開放度越高，其產(chǎn)生的污染越嚴重。由表2可知，4個環(huán)境方程中的系數(shù)為正，而在環(huán)境方程中的系數(shù)為負，表明貿(mào)易開放度的提高有助于減少廢水排放，其主要原因可能是貿(mào)易開放的技術(shù)外溢作用。實際上，已有文獻指出貿(mào)易開放對東道國企業(yè)的技術(shù)外溢作用[15]，而對中國進出口貿(mào)易的實證分析也證實了這一點[16]。貿(mào)易開放的技術(shù)外溢效應(yīng)提高了發(fā)展中國家的要素生產(chǎn)率和技術(shù)水平，從而間接地通過影響技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整而作用于污染排放?？梢?，貿(mào)易開放對中國環(huán)境的影響是兩方面的：有惡化環(huán)境的態(tài)勢，也有改善環(huán)境的趨勢與潛力。(2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化估計結(jié)果顯示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化是影響污染排放的重要因素。lnSi的系數(shù)在各方程中均顯著為正，說明工業(yè)產(chǎn)值占GDP比重下降能降低環(huán)境污染程度。方程中的系數(shù)為正，而在方程中的系數(shù)為負，說明農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重的下降對各污染物排放產(chǎn)生了不同的影響。(3)技術(shù)進步與經(jīng)濟增長單位GDP能耗反映技術(shù)進步對污染排放的影響，系數(shù)在各方程中均顯著為正，說明單位GDP能耗越高，所產(chǎn)生的污染物越多。技術(shù)進步引致的單位GDP能耗下降能減少污染物的排放。經(jīng)濟增長率的系數(shù)在各方程中均顯著為正，說明經(jīng)濟增長越快，污染物排放越多，環(huán)境污染越嚴重。4.3加入控制變量前后兩類城市化—環(huán)境曲線對比控制變量的加入改變了城市化與環(huán)境之間的曲線關(guān)系。煙塵與二氧化硫排放同城市化水平之間的U形曲線關(guān)系不再顯著。廢水、廢物、廢氣、粉塵4類污染物同城市化水平之間的曲線關(guān)系沒有改變，但轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時間均有不同程度變化：廢水、廢物轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時間提前，廢氣、煙塵轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時間延后；轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)時間差距最大的為廢氣排放，前后相差0.8844個百分點，差距最小的為廢物排放，相差僅0.088個百分點。可見，控制變量的引入改變了煙塵與二氧化硫排放同城市化水平之間的曲線關(guān)系，但對其他4類污染物與城市化水平之間的曲線關(guān)系沒有產(chǎn)生明顯影響，僅改變了轉(zhuǎn)折點的出現(xiàn)時間，這4類污染物同城市化水平之間的曲線關(guān)系相對穩(wěn)定。5結(jié)論與啟示本文利用1998-2005年中國30個省的面板數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建了6類環(huán)境污染指標(廢水、廢氣、粉塵、煙塵、二氧化硫與廢物)同城市化水平和控制變量(貿(mào)易開放度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動、地區(qū)單位GDP能耗與經(jīng)濟增長率)間的模型，估計結(jié)果顯示：4類污染物(廢水、廢物、廢氣和二氧化硫)同城市化水平之間存在倒U形曲線關(guān)系，另2類污染物(煙塵和粉塵)同城市化水平之間存在正U形曲線關(guān)系；控制變量的加入改變了煙塵與二氧化硫排放同城市化水平之間的曲線關(guān)系，并沒有改變其他4類污染物同城市化水平之間的曲線關(guān)系，而僅僅改變了轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時間；貿(mào)易開放并不一定造成環(huán)境的惡化，“污染天堂”假說在中國不成立，這是因為受到貿(mào)易技術(shù)外溢作用和國家對環(huán)保型新技術(shù)的開發(fā)、采用的影響，而一系列旨在保護環(huán)境的政策措施的出臺也有效地減輕了對外貿(mào)易對環(huán)境的負面影響；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動是影響污染物排放的重要因素，工業(yè)產(chǎn)值占GDP總值的比重越高，產(chǎn)生的污染越嚴重，而農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占GDP總值比重變動對不同污染物排放產(chǎn)生不同的影響；單位GDP能耗越高，所產(chǎn)生的污染越嚴重，技術(shù)進步引致的單位GDP能耗下降能減少污染物的排放；經(jīng)濟增長速度越快，環(huán)境污染越嚴重。伴隨著經(jīng)濟增長，當(dāng)城市化發(fā)展達到并超過了曲線轉(zhuǎn)折點后，是不是環(huán)境就會自動得到改善(或者進一步惡化)？答案顯然是否定的。城市化發(fā)展并不僅僅是城市人口的增多、城市規(guī)模的擴大，與之相伴隨的是人民生活水平的提高、社會環(huán)保意識的增強、科技水平的高度發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化和法律體系更加完善等，眾多因素共同對環(huán)境質(zhì)量的變化產(chǎn)生影響。本文的實證分析也發(fā)現(xiàn)城市化與環(huán)境污染之間的關(guān)系受到其他因素的影響：控制變量的引入不僅改變了轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)的時間，甚至可以完全改變某些環(huán)境污染指標同城市化之間的U形曲線關(guān)系。這給了我們重要的啟示：可以通過加大科研投入、完善環(huán)境政策法規(guī)等措施來適當(dāng)改變城市化發(fā)展與環(huán)境之間的關(guān)系。鑒于提前達到轉(zhuǎn)折點可以減少環(huán)境惡化帶來的損失，對于目前還處于倒U形