产业集聚能否改善中国环境污染

　　摘要：借鉴Copeland-Taylor模型，构建一个产业集聚影响环境污染的理论模型，在此基础上，利用2004－2011年我国30个省市自治区)的面板数据，采用门槛面板回归方法，实证分析产业集聚与环境污染之间的关系。实证结果表明，产业集聚与环境污染之间关系并非简单的线性关系，产业集聚对环境污染的影响具有显著的门槛特征，在产业集聚水平低于门槛值时，产业集聚将加剧环境污染;而在产业集聚水平高于门槛值时，产业集聚将有利于改善环境污染。此外，外商直接投资和科技创新在一定程度上改善我国环境污染，“污染天堂假说”在我国并不成立，而环境规制并没有改善我国环境污染，且能源消费不是环境污染加剧的主要因素。因此，应客观看待产业集聚在环境污染中的作用，动态处理产业集聚与环境污染的关系，在产业集聚水平发展过程中，应针对不同地区制定差异化的政策。对于产业集聚水平较低的地区，应在采取有效措施提高产业集聚水平的同时，选择引进外商直接投资和更加严厉的环境规制等政策组合，以改善环境污染，避免“先污染再治理”;在产业集聚水平较高的地区，积极鼓励产业科技创新，优化产业集聚方向，引导向高端研发与设计等高附加值产业集聚发展;同时，在积极引资过程中，引导外资向清洁产业转移，注重引进具有环保技术优势的外资企业，运用国外先进技术和环保标准，实现引资与环保的双重目标。

　　关键词：产业集聚;环境污染;门槛效应;集聚水平

　　改革开放以来，在我国经济取得快速发展的同时，我国工业在总量上取得了巨大的成就，2011年我国制造业总量占全球的19．8%，位居世界第一，并已形成大量的产业集聚，且集聚水平在不断提高，与此同时，我国环境污染问题日益严重，例如水土流失严重、沙尘暴频发、耕地土壤退化加剧、雾霾天气剧增等。面对一系列严重的环境污染问题，我国各级政府相继出台一系列政策措施环境保护，但是形势依然严峻。近年来，我国各种污染物排放量在持续增加，2011年，我国成为全球温室气体排放量最大的国家，工业废气排放量达到674509．3亿标m3，比2004年增加了1．84倍，工业废水排放量为230．87亿t，比2004年增加了4.4%，工业固体废物产生量为32．28亿t，比2004年增加了1．69倍。但是，与全国层面不同的是，有些地区随着产业集聚水平提高，各种污染物排放量却在下降，例如，重庆市在产业集聚水平提高的时期，工业二氧化硫排放量由2004年的64．1万t下降到2011年的53．1万t，工业废水则由2004年的83031万t下降到2011年的33954万。从逻辑上看，由于污染物排放是产业发展过程中的必然产物，产业集聚发展与环境污染之间存在一定的关联，而上述两个不同的现象却提供一个很好的研究视角，即产业集聚是加剧还是改善环境污染呢?基于此，本文将探究这一问题，并进一步探讨产业集聚对环境污染影响的理论模型，为正确认识产业集聚与环境污染的关系提供理论支持，同时，利用我国2004－2011年30个省市(自治区)数据，实证分析产业集聚对我国环境污染的影响，客观评价产业集聚对环境污染的作用，这将有利于我国节能减排目标的实现，为改善我国环境污染这一系统工程提供一个新的视角和思路。

　　文献综述

　　世纪90年代以来，国内外学者主要从经济发展以及外商直接投资的角度研究环境污染问题，已取得较为丰富的成果。Grossman和Krueger于1991年提出著名的环境库兹涅茨曲线(EKC)，即随着经济的发展，环境污染将逐渐加剧，当经济发展突破某一“转折点”时，环境污染状况将得到改善，这一观点得到许多学者的支持，如Chichilnisky等学者就外商直接投资与环境污染之间关系提出了“污染天堂假说”，这之后许多学者从不同的角度进行分析和验证这一假说是否成立，如List和Co、Eskeland和Harrison。而环境污染作为产业集聚的一种负外部性效应，由于其效应小于产业集聚的正外部性效应，使得学术界对产业集聚与环境污染关系关注较少，而近些年来国内外一些学者开始研究产业集聚与环境污染之间的关系，并逐渐成为资源与环境经济学和产业经济学关注的热点问题，目前已取得一定的研究进展，但研究结论存在较大差异，主要有以下三个方面观点一是产业集聚将加剧地区环境污染。Virkanen实证分析认为芬兰南部产业集聚是导致芬兰空气污染和水污染的重要因素;Frank运用欧盟200个城市的数据分析，认为产业集聚与空气污染具有显著的相关性;Verhoef和采用空间均衡模型进行研究，结果发现工业分布引起集聚区的环境污染;Ｒen等运用上海1947－年数据分析，结果发现产业集聚导致上海水体总体质量下降;张可和豆建民认为产业集聚通过产出规模、结构以及效率等效应作用于环境污染，产出规模是导致环境污染的主要原因，且我国集聚水平较高的东部沿海城市，其污染总量也更高。张可和汪东芳运用空间联立方程模型实证分析我国经济集聚与环境污染之间的关系，结果发现经济集聚将加剧环境污染，且环境污染将反向抑制经济集聚。

　　二是产业集聚将改善地区环境污染。陈建军和胡晨光运用长三角地区数据实证分析，认为产业集聚将促进技术进步，从而优化区域发展环境;Zeng和Zhao通过构建2×2空间经济增长模型，认为产业集聚将有利于“污染避难所”效应减小。李勇刚和张通过建立联立方程模型实证分析产业集聚对环境污染的影响，研究发现产业集聚将有利于改善环境污染，但存在区域差异性，产业集聚对环境污染的改善作用在东部地区好于中西部地区。李顺毅和王双进实证分析认为产业集聚水平的提高将降低我国工业污染的排放，使得工业发展与生态环境之间的矛盾得到缓解。此外，还有部分学者在研究FDI对环境污染的影响时发现，FDI将促进地区产业集聚水平，进而将改善东道国的环境污染。

　　三是产业集聚与环境污染的关系不确定。李伟娜等运用我国30个制造业细分行业面板数据进行分析，结果认为我国制造业集聚与大气污染之间的关系为“N”型，目前我国处于大气污染随制造业集聚水平提高而增加阶段，但是污染强度逐渐下降。闫逢柱等运用面板修正误差模型对我国制造业两位码行业进行分析，认为产业集聚短期内将降低环境污染，而在长期内则没有因果关系。

　　从以上研究可以看出，产业集聚与环境污染的关系较为复杂，产业集聚对环境的外部性效应不确定。在以往的研究中，对于产业集聚与环境污染的关系缺乏理论模型的支持，且研究基本上是以线性模型进行的，基于此，本文在以下三方面有所进展:首先，在理论上，本文借鉴—Taylor模型，构建一个产业集聚影响环境污染理论模型，从而深入分析产业集聚与环境污染之间的关系;其次，在视角上，考察产业集聚对环境污染的门槛效应，且基于产业集聚门槛角度，分析门槛效应的存在性和区间;最后，在方法上，与以往线性或采用交叉项回归的非线性方法不同，本文采用门槛面板模型进行分析，并与线性方法进行比较，从而更客观地分析我国产业集聚对环境污染的影响。

　　理论模型

　　借鉴Copeland-Taylor模型，构建一个产业集聚影响环境污染理论模型。

　　1生产函数

　　假设一个社会生产清洁产品Y和资本密集型污染产品X两种产品，同时污染产品X生产将产生环境污染物，这将带来负的外部性效应，产生社会成本，在清晰界定相关产权下，企业排放污染物则须支付相应的费用，现实中表现为环境税，或排污费，或排污许可权费。企业以追求利润最大化为目标，则任意排放污染物不是一个最优选择，而是将一部分生产要素用于减少污染物排放。

　　2生产决策

　　假设企业生产X追求利润最大化，这时的决策可以分为两个独立的环节进行，一方面，在给定资本成本为r和劳动力工资为w的情况下，企业将选择一个最优的资本———劳动比，以实现单位潜在产出的生产成本最小另一方面，则要求在既定的单位潜在生产成本和污染排放成本λ的条件下，将选择潜在产出F和污染排放量的最优组合，从而实现单位产品X的生产成本最小化，

　　3排污决策

　　产业集聚将影响产业规模以及通过产业间溢出效应影响技术进步，还将影响地区经济结构，这样，产业集聚对产业规模、技术进步以及经济结构的影响可以表述为产业集聚通过对三个方面影响污染物排放程度，则产业集聚(aggl)与环境污染具有较为复杂的关系，其影响效应大小取决于其对S、A以及μ效应大小，且作用为非线性。

　　计量模型、变量及数据

　　1计量模型设定与方法

　　分析将依据Hansen［19］的门槛面板模型进行，该模型门槛值以及数量完全由样本数据内生决定。

　　2变量选取和数据说明

　　污染排放(P):现实中，污染排放主要包括大气污染、水污染、废物污染、噪声污染等方面，从现有的研究来看，对于如何构建一个综合污染指数用于反映一个地区整体污染状况没有达成共识，因此，更多的研究采用具体的污染指标，例如涂正革。目前我国是二氧化硫排放最多的国家，也是大气污染物的主要成分，且数据具有更高的可靠性，借鉴盛斌和吕越等做法，本文使用工业二氧化硫排放总量作为污染排放衡量指标。

　　产业集聚水平(aggl):产业集聚的衡量指标主要有Hoover指数、E—G指数、Gini系数、区位熵等，这些指标均有一定的优缺点，但由于区位熵能够较为真实地反映地理要素的空间分布，消除地区规模差异因素，被国内外多数学者所采用，例如Keeble等、杨仁发。工业总产值计算区位熵，以衡量地区产业集聚水平。

　　其它控制变量。①外商直接投资(fdi):国内外研究均认为外商直接投资主要通过规模效应、结构效应以及技术进步效应影响东道国环境质量，一些学者认为外商直接投资加剧了我国的环境污染，同时，也有一些学者认为外商直接投资改善了我国环境污染，基于此，本文将考察外商直接投资对环境的影响，采用各地历年实际利用外商直接投资额进行衡量，并根据各年度汇率中间价调整为人民币计价。②环境规制(pr):随着社会对环境质量的关注越来越多，以及政府考核中环境所占权重加大，政府对环境的治理和保护投入将加大，且环境规制也越来越严厉，企业排污成本加大，促使企业进行技术创新，这将有利于降低环境污染程度，借鉴Jing等的做法，本文采用各地治理工业污染投资总额考察环境规制因素对环境污染的影响。③能源消费(ener):随着我国城市化以及工业化进程加快，我国能源消耗也在不断增长，而且我国能源消耗结构中煤炭占绝对比重，同时，我国工业发展的主要特征是高能耗和高排放，这必然对我国环境污染造成较大的压力。本文采用各地能源消费总量进行衡量。④科技创新(sr):科技创新将促进技术进步，技术进步将有利于企业生产方式转变和结构优化，从而减少污染物排放，改善地区环境污染。本文采用各地规模以上工业企业Ｒ＆D经费支出总额进行衡量。

　　由于数据的可获得性，选取2004－2011年我国除西藏外的30个省市(自治区)为样本进行分析。所需数据来源于历年《中国环境统计年鉴》、《中国工业经济统计年鉴》、《中国统计年鉴》以及各省市(自治区)统计年鉴。

　　实证分析

　　1门槛效应检验

　　在确定模型的形式之前需要确定门槛数目的个数。

　　借鉴Hansen的做法，以产业集聚水平(aggl)作为门槛变量，依次假定存在1、2、3个门槛值，相对应的F值和P值见表1。结果显示单一门槛的F值检验为高度显著，对应的P值为0．017，而双重和三重门槛对应的F值检验不显著，对应的P值均大于0．10，这说明以产业集聚水平为门槛变量拒绝线性关系的原假设，存在单一门槛效应，说明产业集聚和环境污染的关系为非线性关系。

　　2门槛模型估计

　　产业集聚与环境污染的门槛估计结果所示。从估计结果看，产业集聚对环境污染的影响具有显著的门槛特征，在产业集聚水平低于0．534时，产业集聚对环境污染的影响为正，系数为0．2761，而在产业集聚水平高于0．534时，产业集聚对环境污染的影响发生实质性改变，变为负值，为－0．5024，这说明产业集聚与环境污染之间存在一个拐点，即门槛值，产业集聚与环境污染之间关系并非简单的线性关系，这不同于以往绝大多数的研究结论。在产业集聚水平低于门槛值时，产业集聚将加剧环境污染，这主要是由于产业集聚规模效应占主导作用，导致产能扩张，而产业集聚的技术溢出效应不明显，导致资源消耗速度超过资源再生速度和环境的承载能力，最终引起环境污染增加;在产业集聚水平超过门槛值时，产业集聚将转而改善环境污染，表明产业集聚对环境产生正的外部性效应，这主要是由于:一是产业集聚水平提高至一定程度后，产业的集聚效应将大于拥挤效应，将促进市场规模扩大，有利于增强规模经济效应，促进产业内生产效率和管理水平提高，从而使得单位产出的污染排放量降低;二是产业集聚水平的提高，将促进区域经济发展和提高区域人均收入水平，根据环境库兹涅茨曲线，当经济发展突破某一特定转折点后，将有利于改善环境污染;三是产业集聚水平提高至一定程度后，技术溢出效应明显，技术溢出效应将有利于推动产业内企业技术进步，技术进步将通过直接效应和间接效应降低单位产出的污染排放量，从而改善环境污染。

　　在其它控制变量中，外商直接投资对环境污染的回归系数为负的显著性，这说明外商直接投资在一定程度上有利于促进我国环境污染的改善，“污染天堂假说”在我国并不成立，这与许多学者的研究结论一致。环境规制对环境污染的影响系数为正的显著性，这说明环境规制并没有改善我国环境污染，这与理论分析预期不一致，怎么理解这一结果呢?在实际中，地方政府考核中，环境因素所占比重逐渐增加，地方政府将更注重环境污染问题，在环境污染严重地区增加治理投资，这样，地方政府增加环境污染治理投资则是环境污染加重的表现，在一定程度上，投资治理污染越多，说明需治理的环境污染越严重，引起这一结果可能的原因是目前我国环保补助与环保贷款都是针对企业的污染物治理，这对企业的激励作用有限，导致治理环境污染的投资效率不高。能源消费的回归系数为正，但未通过显著性检验，说明能源消费对环境污染作用有限，并不是环境污染加剧的主要因素。科技创新能有效改善我国环境污染，这说明科技创新将促进环保新技术的研发和运用，有利于改造传统产业和发展新兴产业，从而改善环境质量。

　　为便于比较，本文对产业集聚与环境污染关系进行线性模型估计，分别采用固定效应和系统广义矩方法进行，具体结果。从估计结果可以看出，产业集聚将导致环境污染，且系数均高于门槛估计结果，这是由于线性模型中没有考虑产业集聚水平高低差异，产业集聚水平不同将导致溢出效应和集聚效应的不同，从而引起对环境污染的作用不同，因此，产业集聚与环境污染之间应为非线性关系。如仅以线性模型进行估计，很可能导致遗漏重要的解释。

　　结论与启示

　　借鉴Copeland－Taylor模型，推导一个理论模型来表示产业集聚对环境污染的影响机制，在此基础上，利用2004－2011年我国30个省市(自治区)的面板数据，采用门槛回归方法，实证分析产业集聚与环境污染之间的关系。研究发现，产业集聚与环境污染之间关系并非简单的线性关系，产业集聚对环境污染的影响具有显著的门槛特征，在产业集聚水平低于门槛值时，产业集聚将加剧我国环境污染，而在产业集聚水平高于门槛值时，产业集聚将有利于改善环境污染。此外，外商直接投资和科技创新在一定程度上改善我国环境污染，“污染天堂假说”在我国并不成立，而环境规制并没有改善我国环境污染，且能源消费不是环境污染加剧的主要因素。

　　本文研究结论的政策启示为:①应动态处理产业集聚与环境污染的关系。由于在产业集聚水平较低时将加剧环境污染，则应采取有效措施提高产业集聚水平至门槛值;而一旦提高到门槛值，则可以通过产业集聚的门槛效应改善环境污染，因此，促进产业集聚水平提高是改善我国环境污染的主要途径。②客观看待产业集聚在环境污染中的作用，在产业集聚水平发展过程中，应针对不同地区制定差异化政策。对于产业集聚水平较低的地区，应在采取措施提高产业集聚水平的同时，选择引进外商直接投资和更加严厉的环境规制等政策组合，以改善环境污染，避免“先污染再治理”;在产业集聚水平较高的地区，积极鼓励产业科技创新，优化产业集聚方向，引导向高端研发与设计等高附加值产业集聚发展。③积极鼓励引进外资，针对不同地区的环境污染情况以及产业集聚发展水平制定相应的政策导向，引导外资向清洁产业转移，注重引进具有环保技术优势的外资企业，从而运用国外的先进技术和环保标准，实现引资与环保的双重目标。

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