环境污染对城市网络结构的影响研究

张 可



环境污染对城市网络结构的影响研究

张 可

根据2003—2013年中国主要城市的数据，基于引力模型、铁路网络和人口流动构建的中国城市间的经济联系矩阵，考虑了环境污染、城市网络结构的空间相关性以及内生性，运用空间联立方程模型对环境污染与城市网络结构进行了实证研究。研究发现，环境污染显著降低了城市在整个城市网络结构中的控制力和影响力，并显著加剧了城市网络结构的非对称性。环境污染与城市网络结构存在明显的空间溢出和地区交互影响。改善环境质量可作为提升城市网络结构控制力的重要途径，城市发展与污染治理均不可独善其身，应尽快建立城市间共生互利发展和污染治理协同机制。

环境污染；城市网络；空间相关

一、 引言及文献综述

改革开放以来，中国的城镇化快速推进的同时，城市环境污染问题日益突出。环境污染的社会关注度空前,各类环保法律法规陆续颁布和实施，绿色发展理念和生态文明建设已成为“十三五”规划中的重要发展目标。环境污染作为一种负外部性，不仅对居民的身体健康造成危害，同时也会对经济活动和人口居住的空间分布产生影响，如雾霾天气已影响了北京吸引境外投资和旅游人数*马丽梅、张晓 ：《中国雾霾的空间效应及经济、能源结构影响》，《中国工业经济》2014年第4期。。从微观上看，环境污染会对企业的选址决定和投资决策产生影响，同时会对人口的居住地决策产生影响。因此，环境污染会影响城市经济活动的集聚水平*张可、汪东芳 ：《经济集聚与环境污染的交互影响及空间溢出》，《中国工业经济》2014年第6期。。当环境污染达到一定的阀值后，污染负外部性会形成较强的集聚离心力，各类经济活动向区域外扩散。城市作为各类要素的空间集聚体，集聚经济的共享、匹配、学习和各类溢出有利于提高劳动生产率，而环境污染会影响人力资本供给和人力资本质量(如身体健康)。环境污染会影响集聚经济的主要收益和劳动生产率*Hanna R, Oliva P.,“The Effect of Pollution on Labor Supply:Evidence from a Nature Experiment in Mexico City”, Journal of Public Economics, 122(10), 2011, pp.68-79;杨俊、盛鹏飞 ：《环境污染对劳动生产率的影响研究》，《中国人口科学》2012年第5期。。环境污染通过影响微观企业、居民的选址、劳动者的劳动效率等途径影响城市经济活动的空间疏密度和空间布局。从宏观上看，环境污染将最终影响城市经济活动的空间分布和城市之间的空间结构，国内外罕有学者研究环境污染对集聚空间结构的影响。

城市竞争力的核心已由传统的经济规模、增长优势等转向集聚各类高端要素、规则制定、战略性通道等的控制力上，中心城市的竞争力主要体现在对整个城市网络体系的控制力上。城市间的经济联系越来越紧密，城市网络化发展趋势明显，环境污染与城市网络结构间可能存在某种内在联系。那么，环境污染是否影响了中国的城市网络结构？这是一个值得探讨的新议题。环境质量已成为城市吸引国际投资和人才的重要影响因素。随着中国综合国力的提升，中国需要培育若干在全球城市网络体系中处于核心地位的全球城市，以强化大国崛起的全球影响力。显然，研判环境污染对中国城市网络结构的影响具有重大理论和现实意义：首先，厘清环境污染与城市空间结构、网络体系的关系和影响机制，有助于重新审视生态环境对城市发展的价值，为创建符合可持续和环保型的城市网络空间结构提供了理论基础，有利于提升中国城市网络体系和国际竞争力。其次，有助于优化国内城市体系，树立新型城市发展理念，促进新型城镇化与生态环境的协调发展以及提升城市综合承载力。

遗憾的是国内外罕有直接考察环境污染与城市网络结构关系的研究，相近的研究主要集中于探讨城市内部空间结构和形态对城市环境质量和可持续发展的影响上。土地功能多样化的紧凑型城市相对于低密度的分散型城市更加有利于空气质量的改善*Borrego C., Martins H., Tchepel O., Salmim L., Montteiro A., Miranda A I.,“How Urban Structure Can Affect City Sustainability From an Air Quality Perspective”, Environmental Modelling & Software, 21(4), 2006, pp.461-467.。Rodriguez等的研究表明城市空间结构对环境污染的空间分布产生了显著影响。人口密度高的地区容易成为二氧化硫的排放的集中区域。城市土地功能及空间格局直接影响经济活动的分布，紧凑型城市有利于城市内部和外部的各种经济社会联系，缩短通勤时间和距离，减少了交通工具所导致的污染*Rodriguez M C., Dupont-Courtade L., Oueslat W., “Air Pollution and Urban Structure Linkage Evidence from European Cities”, Working Paper, 2015.。连续型和紧凑型空间结构有利于提高能源使用效率，降低运输费用，本地服务和就业可促进基础设施投资，提高居民生活质量*OECD,Compact City Policies :A Comparative Assessment, OECD Green Studies, 2012.。

城市的空间形态和内部结构可由经济活动的密度、人口密度、产业集中度等得到反映，紧凑型城市的基本特征是高经济密度和人口密度，城市内部经济活动的不同集中程度会引起不同的环境污染程度。国内外一些学者研究了城市内部空间集聚与环境污染间的关系，实证结果并未达成一致。经济集聚具有规模污染效应，集聚促进了产出增长，产出规模的增加会导致污染总量增加。这类研究强调了城市内部空间集聚对环境所产生的负面影响。如Verhoef and Nijkamp、Frank等人认为工业集聚是产生环境污染的重要原因*Verhoef E T, Nijkamp P., “Externalities in Urban Sustainability: Environmental Versus Localization-type Agglomeration Externalities in a General Spatial Equilibrium Model of a Single-Sector Monocentric Industrial City”, Ecological Economics, 40(2), 2002, pp.157-179; Frank A., “Urban Air Quality in Larger Conurbations in the European Union”, Environmental Modeling and Software, 14(4), 2001, pp.399-414.。另一方面，经济集聚对环境也具有积极的一面，如集聚经济的规模经济效应、共享及技术溢出效应等*He J., “Pollution Haven Hypothesis and Environmental Impacts of Foreign Direct Investment: The Case of Industrial Emission of Sulfur Dioxide (SO2) in Chinese Provinces”, Ecological Economics, 14(4), 2006, pp.228-245;许和连、邓玉萍 ：《外商直接投资导致了中国的环境污染吗》，《管理世界》2012年第2期；张可、豆建民 ：《集聚对环境污染的作用机制研究》，《中国人口科学》2013年第5期。。Glaser认为集聚可降低了通勤距离而有利于减排*Glaser E. L., Kahn M. E., “The Greenness of Cites: Carbon Dioxide Emissions and Urban Development”, Journal of Urban Economics, 67, 2010, pp.404-418.。陆铭和冯浩发现人口和经济活动的空间集中是污染排放强度下降的重要因素*陆铭、冯浩 ：《集聚与减排：城市规模差距影响工业污染强度的经验分析》，《世界经济》2014年第7期。。城市内部空间结构对环境污染的影响可能同时由上述两种效应所决定，故一些实证研究发现两者的关系呈现非线性。如李伟娜等发现制造业集聚与大气污染间呈现“N”型关系*李伟娜、杨永福、王珍珍 ：《制造业集聚、大气污染与节能减排》，《经济管理》2010年第9期。；沈能、李筱乐、豆建民和张可、杨仁发、原毅军和谢荣辉等人认为工业集聚与环境污染呈现“倒U”型关系*沈能 ：《工业集聚能改善环境效率吗？》，《管理工程学报》2014年第3期；李筱乐 ：《市场化、工业集聚和环境污染的实证分析》，《统计研究》2014年第1期；豆建民、张可 ：《空间依赖性、经济集聚与城市环境污染》，《经济管理》2015年第10期；杨仁发 ：《产业集聚、外商直接投资与环境污染》，《经济管理》2015年第2期；原毅军、谢荣辉 ：《产业集聚、技术创新与环境污染的内在联系》，《科学学研究》2015年第5期。；闫逢柱则认为产业集聚对环境污染的影响存在短期和长期的差异*闫逢柱、苏李、乔娟 ：《产业集聚发展与环境污染关系的考察》，《科学学研究》2011年第1期。。

目前罕有环境污染对城市网络结构影响的研究。既有文献主要集中于考察城市内部土地结构、经济活动空间分布疏密程度对环境污染的影响，而忽略了环境污染对城市空间结构的反向影响，且罕有从城市经济联系和整个城市网络结构的宏观角度去审视这一问题。当前经济全球化、区域一体化、城市群经济日益明显，城市间的经济往来日益密切，城市间的经济发展呈现出较强的空间相关*潘文卿 ：《中国的区域关联与经济增长的空间溢出效应》，《经济研究》2012年第1期；张可 ：《污染排放增长存在内生收敛吗》，《统计研究》2015年第6期。。同时，城市作为经济活动集中的区域，污染也相对集中。污染本身具有地理跨界特征，城市间的环境也呈现出显著的空间相关。基于以上不足和中国的现实，本文将在空间视角下考察环境污染对城市网络结构的影响，充分考虑城市网络结构和环境污染之间的内生性。

二、 理论机制分析：环境污染如何影响城市网络结构？

(一) 环境污染对城市经济活动空间分布的影响机制

环境经济学中一般将环境污染作为一种非期望产出，经济活动会引起包括环境污染在内的负外部性，污染负外部性会引起私人效用损失。新经济地理学认为引力和分散力是经济集聚的两种基本动力，当经济活动大量集中于有限空间内时，拥挤效应会引起负外部性，经济活动由中心地区向外围地区扩散，环境污染成为集聚的分散力之一。污染伴随工业经济活动，工业污染会直接影响农业部门的产出进而降低农业部门的收入水平，农业部门收入水平的下降将直接减少对工业品的需求*Zeng D., Zhao L., “Pollution Havens and Industrial Agglomeration”, Journal of Environmental Economics and Management, 58, 2009, pp.141-153.，从而降低区域内部经济活动的密度和企业的空间分布。经济活动的集聚会引起规模污染，导致人口和经济活动向外扩散，引起集聚水平变化，即引起经济活动在不同地区的疏密度发生改变。

污染会影响劳动力市场供给，导致工资变化进而影响企业劳动成本和企业的选址决定，从而影响地区经济活动的空间分布。污染会直接影响集聚的收益：劳动生产率。环境污染会直接影响劳动者的身体健康并降低人力资本质量和劳动生产率*Zivin J. A., Neidell M, “The Impact of Pollution on Worker Productivity”, American Economic Review, 102(7), 2012, pp.3652-3673.，同时降低劳动者的劳动供给*Hanna R., Oliva P.,“The Effect of Pollution on Labor Supply:Evidence from a Nature Experiment in Mexico City”, Journal of Public Economics, 122(10), 2011, pp.68-79.。环境作为一种公共品，当居民收入水平达到一定水平后，居民对环境质量的要求不断提高。当环境污染超过一定的阀值后，将直接引起居民购置房产和居住地的重新选择，从而引起人口在空间上的移动，进而影响人口在整个空间上的分布。具体来看，环境污染将会引起人口在城市间的迁移，引起人口对各类产品和服务的需求变动和生产活动的空间重新分布。人口居住地的变动会直接影响中心市场的地理位置，企业也会由于产品需求变动和中心市场位置的变动从而改变生产线的选址。同时，由于环境污染对居民身体和经济活动的负面影响，政府会对企业的污染排放行为进行限制，如征收环境税等。企业获得污染排放权需要付出一定的成本，当环境规制较高时，一些污染型企业会考虑重新选址，企业可能会选择环境规制较低的地区，从而造成“污染天堂”现象。大量企业靠近中心城市为了获得本地市场效应，当环境污染的处理费用和成本超过国内市场效应获得的集聚正外部性和规模经济收益时，会引起企业和资本的空间迁移。

(二) 经济活动空间分布对城市网络结构的影响机制

据前文分析可看出环境污染会影响城市内部经济空间分布。从微观上看环境污染直接影响居民的居住地选择和企业的选址；从宏观上看环境污染会影响经济密度，污染会导致经济活动向外围地区扩散，如城市间人口、产业的转移。同时，城市作为经济集聚体和经济活动的载体，以经济联系为基础的城市网络结构直接反应了经济活动在不同城市空间单元的分布情况。单个城市内部经济活动密度越高，经济规模和市场规模越大，表明经济活动在该城市的分布的比重越大，在本地市场效应的驱动下形成大量企业集聚，该城市在整个区域空间经济中的影响力越大，因而该城市在整个城市网络结构中的控制力和影响力也越大。经济全球化和区域一体化趋势下，城市间的经济联系日益密切。城市的竞争力也越来越体现在对整个城市网络关系的控制力上，核心城市的控制力主要表现在吸引整个区域经济活动向该城市集中，吸引各类要素、对要素资源和产业的配置和定价、规则标准制定、总部和平台经济等，掌控重要的战略性通道。城市网络结构中处于核心地位的中心城市将吸引更多的人口、资本和产业，对次级城市形成辐射和带动作用。城市间的经济联系主要由城市间的人口迁移、产品和资本流动、社会交往等关系形成。人口、资本、产业、社会文化交往集中的城市也是城市网络中控制力较强的城市。环境污染会引起人口和企业的迁移、宏观上产业的迁移和经济活动空间分布，而城市间人口、企业、资本、产业的迁移和流动正是构成城市经济联系和城市网络结构的基础，因此环境污染可通过影响经济活动的空间分布、各种要素及产品的流动进而影响单个城市在整个城市空间网络结构中的地位变化，最终影响整个城市网络的结构。

综上可知，环境污染会通过影响经济活动的空间分布进而影响城市网络空间结构。经济活动走向空间集聚有利于发挥集聚经济的各类溢出效应、污染处理成本节约、环保技术溢出和环境集中监管等优势*豆建民、张可 ：《空间依赖性、经济集聚与城市环境污染》，《经济管理》2015年第10期。，形成一定的减排效应。新型城镇化犹如硬币的两面：一方面促使经济活动向城市集聚，有利于发挥减排效应；同时新型城镇化也会产生大量的能源和污染排放需求，可能会恶化环境。在经济活动继续走向空间集聚和各界对环境质量的诉求愈强烈的背景下，改善环境质量可能对提升城市的网络控制力和影响力具有积极的一面，而传统观念将经济发展与环境污染视为对立的两面，生态环境的价值被低估。然而，改善环境质量可能是双赢的：既能改善城市生态环境，提高居民福利，同时还能提升城市网络控制力。

(三) 理论假设

基于以上理论机制分析，提出两个理论假设：

理论假设1：环境污染会降低单个城市在整个城市网络中的点出度和核心度，即环境污染会降低单个城市在整个网络结构中的控制力和影响力。环境污染会引起单个城市内部经济活动密度的下降，各类要素和经济活动向次级城市扩散，降低单个城市对其他城市的控制力和辐射力，降低单个城市在整个城市网络结构中的等级。

理论假设2：环境污染会加剧整个城市网络的非对称性和非均衡性。即环境污染越严重，城市网络结构的非对称性和非均衡性越大。环境污染越严重，城市间的经济活动空间分布的调整越大，即由环境污染引起人口、企业、资本、产业的迁移和流动越频繁，整个城市网络结构越偏向集中，城市结构的不对称性越大。

本文从空间视角来考察环境污染对中国城市网络结构的影响，采用空间联立方程模型来纠正城市网络结构与环境污染间的内生性，以期为中国的绿色新型城镇化、城市网络结构优化和提升城市综合竞争力等提供理论和经验支持。

三、 中国城市环境污染和城市网络结构现状

中国的工业污染主要集中在直辖市、省会城市和计划单列市，这些城市的污染现状基本可反映中国城市的整体环境污染情况。这些城市也代表了中国经济最发达和城市网络中最重要的节点城市，它们之间的经济联系基本可反映整个城市网络结构的基本现状。考虑到数据的可得性，本文选取的样本为除港澳台外的直辖市、省会城市和计划单列市，共计36个城市。取二氧化硫年平均浓度(μg/m3)、可吸入颗粒年平均浓度(μg/m3)作为环境污染的测度。为了反映中国主要城市间的网络结构，首先要构建城市间的经济联系矩阵。经典的引力模型认为地区间的经济联系与经济总量和人口的乘积成正比，与地理距离的平方成反比。本文借鉴引力模型的思想来粗算城市间的经济联系。

(1)

F表示经济联系度，P和G分别表示人口规模和经济规模，考虑到城市间的经济影响并非完全对称，如上海对苏州的经济影响高于苏州对上海的经济影响，故采用经济总量的比重来修正这种不对称性，k表示经济规模权重，d表示城市间球面距离。同时采用经济规模加权修正的城市间的开行列车对数作为城市间经济联系的代理变量。铁路运输依然是中国最主要的运输方式之一，城市间的铁路客运年均开行对数基本可反映城市间的经济社会活动来往的情况。同时考虑到城市间的经济社会关联具有流量特征，特别是户籍制度的宽松，人口在空间上呈现出较高的分异趋势，人口的居住和就业侧面反映出了城市的人口吸引力，故采用人口流动来间接测度城市间的经济社会关联。由于无法获得城市间的人口流动数据，采用地区年度人口的净流入(出)量作为人口流动状况的测度。设定人口流入的计算方法为：人口流入量(pi)=年末常住人口数-上年末常住人口数-上年末常住人口数*人口自然增长率。城市间的人口流动关系矩阵的计算方法如下：

(2)

其中pi表示地区人口的流入量，y表示地区的年度职工工资水平，其他变量的定义与(1)式相同。(2)式考虑了地区间经济规模的差异、地区工资水平差异和空间距离(迁移成本)。

在经济联系矩阵的基础上运用社会网络分析法计算出各城市的点出度和点入度、核心度等反映城市网络结构的指标。城市间的经济联系错综复杂，社会网络分析可以清晰地描述城市间的联系强度和方向，以及城市间的整体经济联系程度和相对控制程度等。

中国主要城市的大气污染物浓度整体呈现出先下降后上升的趋势，2013年之后三种污染物的浓度明显出现上升，其中可吸入颗粒物浓度增幅最为明显，这也印证了自2013年以来长三角地区、京津冀地区均出现了持续性的雾霾天气。中西部地区城市的环境质量也不容乐观。2013年之后，中西部地区的城市如武汉、合肥、西安等也开始出现雾霾天气，雾霾天气不再是北上等一线城市的特有符号。环境污染已成为新型城镇化过程中的突出问题，并引起各级政府和公众的高度关注。如中共中央下发的2015《党政领导干部生态环境损害责任追究办法(试行)》明确规定将生态环境纳入领导干部考核、任用和提拔机制中，对领导干部实行环保“终身追究制”，各地方政府也制定了各自的环保政策法规，地方政府间也开始尝试环保联合治理。环境污染已成为中国经济发展过程中的另一新常态，污染治理任务十分艰巨。

图1 中国主要城市历年大气污染排放物浓度均值变化趋势注：根据国家统计局公布的历年数据整理计算得到，2005年的数据缺失。

中国主要城市间的经济联系越来越紧密，但整体网络结构存在较大的非对称性和非均衡性。北京、上海、深圳、广州是中国城市网络结构中的核心城市，其他城市受到这四大城市不同程度的辐射影响。城市间的网络联系密度越大，说明城市间的经济联系越紧密，城市间的经济联系渠道和合作行为越多。计算结果显示中国城市网络结构的密度在不断地增大，表明中国城市间的经济往来越来越密切，整个城市网络结构趋于稳定。点出度中心势和点入度中心势分别反映了城市网络体系中的中心城市和其他城市对整个网络的控制力和被控制的总体差异程度。中国城市网络结构的点出度中心势和点入度中心势均在增大，点出度中心势明显大于点入度中心势。且两者间的差也呈现出增大趋势，表明中国城市网络结构的不对称性和不均衡性在不断扩大，中心城市对整个网络结构的影响力在增大。从侧面反映出近年来中国城市发展的不均衡性，北京、上海、广州、深圳等城市集聚了全国最优质的要素资源，网络影响力和地位也相对较高。

四、 实证研究

(一) 研究设计、数据及指标

采用复杂社会网络分析法和空间计量模型来研究环境污染对城市网络结构的影响，考虑到城市网络结构也会对环境污染具有反向影响，故建立空间联立方程以纠正这种内生性偏误。实证模型设定如下：

(城市网络结构方程)

(污染方程)

Y为反映城市网络结构的变量，包括城市的点出度、核心度、点不对称性，其中点出度用来测度单个城市对其他城市的控制力，核心度用来测度单个城市在整个城市网络结构中所处的相对地位和影响力。点不对称性采用单个城市点出度与点入度的差测度，用来表示单个城市对其他城市的净控制力，主要衡量单个城市对整个网络结构不对称性的贡献，该值越大代表城市网络结构越不对称。X表示测度环境污染程度的解释变量：年均二氧化硫浓度(so2)和年均可吸入颗粒物浓度(PM10)。考虑到城市在网络体系中的控制力和地位以及环境污染可能存在空间相关，故加入了相关变量的空间滞后项，ρ表示空间相关系数。w表示城市间的空间临近关系，考虑到多数样本城市间并非直接地理相邻，故采用地理距离阀值的二值空间权重矩阵。当两城市间的球面距离在一定的阀值d之内时，wij=1，否则取0，根据空间莫兰指数显著性变化来确定地理阀值。

表1 变量的定义及测定

变量类别符号含义度量指标及说明单位内生变量so2年均二氧化硫浓度单位体积空气中所含二氧化硫的质量毫克/立方米pm10年均可吸入颗粒物浓度单位体积空气中所含可吸入颗粒物的质量毫克/立方米out点出度单个城市对其他城市的控制力cor核心度处于网络结构中核心地位的程度de点非对称性城市点出度与点入度的差控制变量pop城市规模年末总人口万人rgdp地区收入水平人均GDP(2003年不变价格)万元/人ur城镇化率城镇人口占总人口比重百分比ei环境治理水平环保投入占GDP比重百分比ind产业结构第二产业增加值占GDP比重百分比pd人口密度单位面积的人口数量人/平方公里open对外开放度FDI占GDP比重百分比dum行政等级直辖市为1，非直辖市为0os市场化程度市场化指数①①采用城市所在省(市)的市场化指数测度，详见樊纲的市场化指数(2003—2009)，其中2010—2013年的指数根据1997—2009年的数据拟合得到。

Z为一组影响城市网络结构的其他控制变量：包括了城市行政等级、城市规模、城镇化率、地区收入水平、市场化程度、对外开放度。行政等级越高的城市获得有利于城市发展的政策越容易；城市规模越大，城市的集聚规模和市场越大，与其他城市发生经济联系时处于优势地位。故行政级别和城市规模均有利于提高城市在城市网络结构中的地位。城镇化水平越高的城市，越容易在城市网络结构中占据重要地位。地区经济发展水平越高，对外经济辐射能力越强，在城市网络结构中的地位越高。市场化程度会影响地区内部各类要素的流动，市场化水平越高，人口、资本、产业等的流动更频繁，从而影响要素资源在城市间的配置，进而影响城市的网络结构。良好的对外开放度意味着更高的对外经济联系，有利于城市参与并融入国际市场，提升在国内城市网络结构中的地位。

Ω为一组影响城市环境污染的控制变量：包括了地区收入水平、产业结构、市场化程度、对外开放度、人口密度、城镇化率、环境治理水平。经典的环境库玆涅茨曲线认为地区收入与环境污染间存在倒“U”型关系，故加入了地区收入水平的二次项。产业结构决定了污染的排放结构，污染型产业占比越大的城市，环境污染可能越严重。市场化可促进各类要素的流通，资源环境领域和环保技术的市场化改革有利于提高能源的使用效率，促进节能减排。外企具有更高的环境理念和更环保的生产技术，提高对外开放度将有利于FDI的进入，改善环境质量。人口密度越高的城市，各类产品需求越大，产生的污染排放越多，从而加重环境污染。城镇化过程会产生大量的污染排放和能耗需求，同时城镇化有利于发挥经济集聚的减排效应。故城镇化对污染排放的影响取决于这两个方面的综合影响。环境治理水平将直接影响污染物向大自然的排放，同时影响企业的污染排放行为。环境治理水平越高，越有利于改善环境。ui、μit表示地区个体效应，εit、υit表示随机扰动项。

本文数据主要来源于2004—2014年《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》，其中城市经纬度数据来源于国家地理信息中心，铁路数据来自于历年《全国铁路列车运行时刻表》。

(二) 实证结果分析*考虑到篇幅，未报告可吸入颗粒物浓度的估计结果，有兴趣的读者可向作者索要。

首先对相应的OLS估计结果的残差进行空间相关性检验，结果显示城市网络结构方程和污染方程对应的OLS估计残差的Moran’s I指数均至少在10%的水平上显著，表明城市点出度、点入度、核心度和环境污染均存在显著的空间相关性。基于2003—2013年中国主要城市的混合截面数据，采用广义空间三阶段最小二乘法(GS3SLS)对联立方程进行整体估计，GS3SLS的显著优点是考虑了内生变量的潜在空间相关性，可以得到一致的、有效的估计结果*Kelejian H, Prucha I, “Estimation of Simultaneous Systems of Spatially Interrelated Cross Sectional Equations”, Journal of Econometrics, 118(1), 2004, pp.27-50.，同时可消除联立性导致的内生性问题。城市规模、人口密度、地区收入水平取对数，以减少多重共线的影响。

1. 城市网络结构方程的估计结果。城市网络结构方程中两种污染物浓度对城市点出度和核心度的影响系数均为负且通过了5%的显著性水平。以表2的联立方程1和联立方程2为例，年均二氧化硫浓度每增加1毫克，将会引起城市点出度和核心度分别下降0.144和0.137个单位，引起点非对称性增加0.170个单位。这表明环境污染会显著降低单个城市在整个城市网络结构中的控制力和地位。但两种污染物浓度对点非对称性的影响显著为正，说明环境污染会扩大城市网络结构的不均衡性。近年来中国主要城市间的经济联系越来越密切，城市间的人口、资本、产业的流动性明显增强，如东部沿海城市的不少产业不断向中西部地区转移。环境污染严重的城市对各类要素和企业的吸引力下降，各类要素和产业在城市间进行了重新配置，由此引起城市在城市网络结构中的控制力和地位的变化。环境污染已经成为影响人口、企业选址的重要因素之一，环境污染促进了城市网络不对称性，使得城市间的发展更加不均衡。具体来看环境污染会使得城市网络结构偏向控制力大的中心城市，容易出现一城独大的情形。两种污染物的空间滞后项对点出度和核心度的影响系数也显著为负，对点非对称性的影响显著为正。这表明临近城市的环境污染同样会对本地在城市网络中的控制力和地位产生负向影响，同时也会促进城市网络结构的不对称性。由于环境污染具有典型的跨界特征，临近城市的环境污染会影响本地，从而影响本地对外吸引各类要素和产业的能力。除此之外，城市点出度、核心度、点非对称性的空间滞后项估计系数均显著为正，表明城市间的网络控制力和地位均存在显著的空间相关性，单个城市在整个网络结构中的控制力和地位与网络中的临近城市显著正相关。区域一体化和同城化趋势凸显，城市间的发展密不可分，协同联动发展可产生双赢的局面，提升城市在整个网络结构中的控制力和影响力应加强与临近城市的经济联系。

表2 基于引力模型的广义空间三阶段估计结果

联立方程1联立方程2联立方程3变量so2outso2corso2deso2-0．144∗∗-0．137∗∗0．170∗∗(-2．47)(-2．17)(1．98)w．so20．104∗∗-0．042∗∗0．122∗∗-0．015∗∗0．177∗∗0．012∗∗(2．35)(-2．14)(2．03)(-2．09)(1．99)(2．25)

续表

注：w.so2、w.out、w.cor和w.de分别表示年均二氧化硫浓度、点出度、核心度和点对称性的空间滞后项，*、**、***分别表示10%、5%和1%的显著性水平，下表相同。

从控制变量的估计结果来看。对外开放度、市场化程度、城镇化率对城市点出度和核心度的影响系数均在不同的统计水平下显著为正，表明提高对外开放度、市场化程度和城镇化率有利于促进城市在城市网络结构中的控制力和地位。经济全球化的今天，城市竞争力不仅体现在对国内城市的经济联系上，还体现对外的经济联系。提高对外经济联系有利于促进城市参与国际市场竞争，获得全球要素和资源，增强国内城市的控制力和影响力。如北京和上海具有相对更高的对外经济联系，有利于强化两城市国内城市网络结构中的控制力和地位。市场化有利于促进城市间人口、资本、技术等要素的流动，消除地区市场分割并优化资源配置，沿海城市率先市场化改革有利于提升在国内城市网络中的影响力。城镇化水平较高的城市更容易获得高的控制力，北京、上海、深圳、广州的城镇化率明显高于其他城市，城镇化提升了城市的网络结构控制力和影响力。同时，对外开放度、市场化程度、城镇化率对点不对称性的影响估计系数显著为负，表明提高开放程度、对外开放市场化程度、城镇化率有利于降低城市网络结构的不均衡性，暂处于网络结构中弱势地位的城市可通过对外经济交流、提高市场化和城镇化水平来提高城市控制力和地位，从而缩小与中心城市的发展差距，促进城市网络结构的均衡和扁平化。行政等级虚拟变量对点出度和核心度的影响估计系数显著为正，表明城市行政级别对城市网络结构的控制力和地位产生了促进作用，北京、上海、天津、重庆的直辖市优势促进了其城市控制力和地位。人口规模的估计系数均不显著，人口规模一定程度上代表着城市规模，表明城市规模对城市网络结构的控制力和地位的影响并不显著。

2. 污染方程的估计结果。污染联立方程中点出度和核心度对两种污染物的年均浓度的影响估计系数均显著为负。同样以表2的联立方程1和联立方程2为例，城市点出度和和核心度每提高1个单位，年均二氧化硫浓度将分别下降0.016毫克和0.019毫克。城市在整个城市网络结构中控制力和地位提升的重要途径是提高经济集聚度，已有研究表明经济活动的集中在一定程度上有利于减排，这种减排效应主要源自于集聚的各种外部性，如污染治理的成本节约、专业化分工、技术溢出效应和集中监管机制。同时城市控制力和地位的提升也表现为对要素资源及产业的配置能力上，城市控制力和地位的提升有利于本地的产业结构升级，如中心城市可凭借中心市场优势，将污染型产业转移至次一等级的城市，将生产过程中的污染留在其他地区，并大力发展干净型产业，从其他地区“进口”污染型和高耗能产品，从而改善本地的环境质量。点非对称性对两种污染物浓度的影响估计系数也显著为负，表明城市网络的不均衡会显著降低污染排放，城市网络结构向少数几个中心城市集聚时，中心城市配置要素资源的能力更高，有更高的环境规制、环保技术和充裕的环保投入资金、有利于减排。同时，经济活动向中心城市集聚有利于发挥集聚的减排效应。两种污染排放物浓度空间滞后项显著为正，表明城市间的环境污染显著空间相关，城市间的环境污染治理均不可独善其身，必须形成联防联治。除此之外点出度、核心度、点非对称性的空间滞后项估计系数均显著为负，表明城市网络中临近城市的网络控制力、地位也显著抑制了本地的污染排放。城市不仅应提高自身在城市网络结构中的控制力和影响力来抑制环境污染，同时还应加强与临近城市的经济联系，促进临近城市在网络结构中的控制力和影响力同样可以抑制本地的污染排放。如近年来京津冀地区尝试环保一体化，显然经济一体化可显著促进环保一体化，改善环境质量。

表3 基于城市间铁路联系广义空间三阶段估计结果

联立方程4联立方程5联立方程6变量so2outso2corso2deso2so2-0．138∗∗-0．139∗∗0．132∗∗(-2．05)(-2．44)(2．20)w．so20．155∗∗-0．037∗∗0．109∗∗-0．026∗∗0．114∗∗0．027∗∗∗(2．17)(-2．08)(2．20)(-2．11)(2．31)(3．90)out-0．011∗∗(-2．29)

续表

从控制变量的估计结果来看。人口密度和产业结构的估计系数显著为正，表明高人口密度会促进污染排放，产业结构中工业占比越高，污染越严重。适度控制城市人口规模和密度，合理促进人口居住空间的分布十分有必要。加快调整产业结构，提高干净型产业的比重可改善环境质量。环保治理投入和城镇化率的估计系数显著为负，表明近年来中国城市的环境治理起到了一定的成效。城镇化作为一种紧凑型空间发展模式有利于经济活动的集中，发挥集聚经济的各类外部性和溢出效应。地区收入水平及其二次项估计系数分别为正和负且多数不显著。市场化水平的估计系数均为负但多数不显著，这可能与近年来中国的市场化方向有关，特别是资源和能源要素市场化改革、环保技术市场、环保治理市场化等方面仍然有待提高。

表4 基于人口流动的广义空间三阶段估计结果

联立方程1联立方程2联立方程3变量so2outso2corso2deso2-0．096∗∗-0．125∗∗0．121∗∗(-2．10)(-2．33)(1．99)w．so20．116∗∗-0．036∗∗0．252∗∗∗-0．022∗∗0．166∗∗∗0．017∗∗(2．41)(-2．05)(3．29)(-2．23)(3．23)(2．30)out-0．024∗∗(-2．11)w．out-0．017∗∗∗0．112∗∗(-3．32)(2．13)cor-0．044∗(-1．75)

续表

(三) 稳健性检验

考虑到不同污染物的选取可能会对本文的实证结论造成一定的影响，本文还考察了年均二氧化氮浓度对城市网络结构的影响。同时还考虑了不同估计方法可能对实证结果引起的影响，本文采用了广义空间面板二阶段估计法进行了稳健性检验。考虑到空间权重矩阵的选取可能会对实证结果造成的影响，采用城市间的球面距离倒数作为城市空间关系强弱的测度，实证结果依然支持本文的主要结论。以上均表明本文的实证结果非常稳健。

五、 主要结论与政策启示

(一) 主要结论

首先，研究发现环境污染与城市网络结构间存在显著的内生双向影响。环境污染对单个城市在城市网络结构中的控制力和地位产生了显著的抑制作用，同时促进了城市网络结构的非对称性。城市网络结构也会影响城市的环境质量，城市点出度、核心度和非对称性的提高有利于降低污染排放，改善环境质量。其次，地区间的环境污染和城市网络结构均存在显著的空间交互影响，临近城市的环境污染会对本城市在整个城市网络结构中的控制力和地位产生负面影响，而临近城市在整个城市网络结构中的控制力和地位也与本城市的环境污染显著负相关。同时临近城市间的污染排放、城市网络控制力和地位也高度正相关。再次，提高市场化、城镇化和城市行政等级有利于提高城市的网络结构中的控制力和地位。提高对外开放度和城镇化率、促进产业结构优化有利于改善环境质量。

(二) 主要政策启示

1. 城市发展和规划应考虑环境污染对城市内部空间和城市网络结构的影响。城市规划对城市的中长期发展路径起着重要作用，不同的城市空间结构具有不同的环境效应,而环境污染也会对城市发展和城市网络结构产生影响。应科学合理谋划城市内部的空间结构，高效利用城市土地，促进经济集聚度的提高，发挥集聚经济的减排效应，提高城市的环境质量和资源环境承载力。同时，在城市发展和规划过程中应对当前和未来的城市空间结构所产生的环境效应进行预先评估，充分考虑环境污染对城市空间内部和整个城市网络结构的影响，如预先评估既有城市空间规划的环境污染会引起城市内部人口、资本和产业的流动情况，并评估既有城市空间结构的环境效应对整个城市网络结构的影响，提前研判城市在未来城市网络结构中的控制力和地位变化趋势，为城市的发展和功能定位提供决策基础，促进城市经济社会发展与生态环境的协调发展和城市间的协调发展。

2. 改善环境质量可作为提升城市网络地位和竞争力的重要途径。良好的城市生态环境既是吸引人口、资本和产业的重要软实力，同时也可作为提升城市在城市网络结构中地位的重要途径。传统发展观念认为环境与发展是对立关系，经济的发展需要牺牲一定的环境质量，环境质量对城市发展的价值被严重低估。本研究表明从提升城市网络结构控制力和环保的角度看，改善城市环境具有双赢政策含义。一方面，改善环境质量能为城市居民提供良好的生态居住空间，吸引各类人口、资本和产业，有利于城市的经济增长。另一方面，改善环境质量可提高城市在整个城市网络结构中的地位，有利于城市综合竞争力的提升。目前处于城市网络结构中非核心地位的城市，短期内与北京、上海等中心城市抢占战略性通道和各类高端要素的可能性较小，但随着城市发展过程中生态环境要素的稀缺性不断增强，生态环境的价值也将越来越高，生态环境将成为城市竞争力的重要因素。同时伴随国内市场一体化、城镇化水平的不断提高，城市网络结构中的次级城市可发挥城市环境这一重要优势，大力发展与环境质量密切相关的产业，强化相应的城市功能，从而提升城市在整个城市网络结构中的地位。如临近上海的部分长三角城市可利用优美的自然人文环境和城市环境质量，可大力发展高端养老产业，吸引国内和国际高端的老年人群居住养老，甚至可打造成为全球高端养老产业中心。

3. 促进区域一体化和城市共生互利，增强城市发展和环境治理的协同联动。当前经济全球化、区域经济一体化趋势明显，城市间的经济联系日益频繁。由于环境污染的地理跨界特征，城市间的经济发展和环境污染已形成“一荣俱荣，一损俱损”的局面，因此城市间应树立协同互利共生发展理念，在环境污染上应尽快形成跨地区环境综合协调机制。各城市的发展应实现与邻居城市的共生互利，中心城市为临近城市提供更好的市场服务、产业投资机会和平台，着力协助促进周边城市的发展，以强化中心城市自身的经济战略腹地。应避免中心城市对周围城市的“抽空”效应。在城市功能上，各城市应立足实际形成功能互补；产业上形成错位发展和联动发展，各自形成比较优势和产业竞争力，避免产业趋同和重复性投资。在环境污染治理上应形成城市间的联合治理机制，应尽快在全国主要城市网络中建立碳排放、污染排放交易市场，引入环保检测和治理的第三方机构，培育环保专业化市场。在城市间的环保治理责任分担上，应尽快建立地区间的污染排放责任核算体系，根据各城市的污染结构源来划分环保投入责任，设立全国性或跨地区性的环境治理共同发展基金。同时广泛扩宽环保投入资金渠道，积极鼓励民间资本进入环保治理领域。

(责任编辑：晓 亮)

The Influence of Environmental Pollution on Urban Network Structure

Zhang Ke

This paper investigated the impact of environmental pollution on urban network structure. We apply the gravity model, railway network migration to measure the economic linkage density between the major cities, and use spatial simultaneous equation model for the empirical research. The results show that the pollution significantly reduce the control and influence of cities in the whole urban network，and evidently improve the asymmetry of urban network. Pollution and the urban network structure exist obvious spatial spillover and regional interaction. We argues that improve the environmental quality can be used as an important way for city to strength its urban network structure control. Given the urban development and pollution control are not immune, China should establish an interurban synergy mechanism between symbiotic development and pollution control as soon as possible.

Pollution; Urban Network Structure; Spatial Spillover

2016-09-30

F061.5 文献标示码： A 文章标号： 0257-5833(2016)12-0046-13

张 可，华东政法大学商学院副教授 (上海 201620)