陕西省关中地区产业集聚对环境污染的影响研究*

雷社平，牛嘉悦，李 想，王璐芸

(西北工业大学 人文与经法学院，西安 710129)

改革开放之后，经济的快速发展，促使各产业规模逐渐扩大，产业集聚现象逐渐形成.一方面，产业集聚在促进地区经济增长的同时，带来的产能扩张、集聚企业“搭便车”[1]等行为造成了自然资源的大量消耗与环境污染.另一方面，为了促进地方经济的可持续发展，集聚对环境产生的技术外溢等正外部性影响又在逐渐减少污染物的排放.这两种不同的影响也印证了产业在集聚的过程中对环境影响具有不确定性和区域的异质性[2].因此，为了实现陕西省关中地区经济的健康可持续发展，研究该地区产业集聚与环境污染的内在关系有着重要的现实意义.

目前国内外学者对产业集聚与环境污染关系的研究多集中于对于二者之间线性关系的研究，文献[3]通过空间联立方程模型实证研究中国经济集聚与环境污染之间的负外部性效应.而文献[4]在构建面板数据联立方程模型的基础上实证研究，结果发现产业集聚有助于减弱环境污染.文献[5]通过工业行业数据进行实证研究，同样也验证了产业集聚的正外部性效应.然而以上的研究都是关于产业集聚对环境污染的线性关系研究，但研究结果却相差较大，对于是正外部性关系还是负外部性关系，目前仍存在较大分歧.其研究结果的分析也验证了产业集聚与环境污染之间复杂性的，简单的线性关系并不能说明问题.对于产业集聚与环境污染之间非线性关系的研究，文献[6]通过我国制造业进行分析，研究发现中国制造业集聚与大气污染之间存在“N”型曲线关系.文献[7]则利用省级面板数据实证检验了产业集聚与技术创新的关联效应对环境污染的影响，结果表明产业集聚与环境污染存在“倒U”型的非线性曲线关系.显然，现有研究对于二者之间非线性关系的研究结果也存在差异.而这些差异的原因多在于所研究区域及区域产业集聚程度的差异形成的.这些研究多集中于全国层面的研究，而往往忽略了区域空间上的异质性问题.

因此本文将研究范围缩小到陕西省内的关中地区，研究这个具体区域内产业集聚与环境污染之间的影响.根据产业集聚的生命周期及所处的不同阶段进一步探究关中地区产业集聚所处阶段及该阶段的环境外部性效应.

1 产业集聚与环境污染的影响机制与理论假设

根据产业生命周期理论，本文将产业集聚分为三个阶段，分别为产业初级集聚阶段、中级集聚阶段和高级集聚阶段.具体各阶段产业集聚对环境污染的影响机制如下：

当产业集聚处于初级集聚阶段时，由于集聚效应尚未完全形成，环境污染程度还处于较低阶段，此时企业间集聚的发展通常会忽略对环境污染的影响，从而增加污染物的排放，“向底线赛跑”假说[8]成立.

当产业集聚发展到中级阶段时，产业间网络化结构基本形成，技术溢出及技术共享激发了集聚区对环境污染的“创新补偿效应”[9]，对环境污染起到了一定程度的改善作用.但是由于短期内增加环保等绿色投入会增加企业的生产成本从而降低竞争力，此时企业治理污染的压力和动力主要来自政府环境规制及相关部门污染治理要求等外部因素，而并非出自于企业自身治理污染的需求.

而当产业集聚发展到高级阶段时，高度专业化集聚产生.除了环境规制外，环保压力不仅来自于各企业外部之间的激烈竞争，还来源于企业品牌形象和社会责任等产业自身发展的需求动力.当产业集聚达到更高一级阶段时，随着土地等非移动要素价格升高，污染排放现状严峻，此时则会出现两种情况:一种是该地区存留下来的集聚产业兼具生产规模和环境治理规模的经济优势，从而其集聚状态更具有竞争力，对环境污染的影响进一步降低；另一种是环境污染使得集聚产业不具有经济优势，能耗较大，污染较严重的产业逐渐消失或发生转移，而新转移到本地区的产业又可能在本地区形成新的集聚，“污染避难所”效应[10]产生，此时产业集聚会逐步加剧环境污染.

由于产业集聚不同阶段的污染特征及治污力度存在差异，因此本文提出3个理论假设：

H0：产业集聚与环境污染之间为线性相关关系.(若β1>0，β4=β5=0产业集聚与环境污染之间为正相关的线性关系.若β1<0,β4=β5=0，产业集聚与环境污染之间为负相关的线性关系.)

H1：产业集聚与环境污染之间为U型非线性关系.(β4<0，β5=0，产业集聚与环境污染之间为倒“U”型的关系，拐点为-β1/2β4.β4>0，β5=0，产业集聚与环境污染之间为正“U”型的关系，拐点为-β1/2β4.)

H2：产业集聚与环境污染之间为N型非线性关系.

2 模型设立及实证分析

2.1 模型设立

本文在模型中加入了产业集聚的平方项及产业集聚的立方项从而验证产业集聚与环境污染的非线性关系，具体模型设立如下：

Pollutionit=β0+β1Aggit+β2GDPit+

(1)

式中：Pollutionit为环境污染变量;Aggit为产业集聚水平;GDPit为地区经济发展水平; Technologyit为地区技术进步水平.

2.2 变量数据的选取

本文选取陕西省关中地区西安市、宝鸡市、铜川市、咸阳市和渭南市这五个城市2006-2016年面板数据进行实证分析，所有数据均来自于《陕西省统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》、《中国区域经济统计年鉴》及各地级市统计局网站.

1) 产业集聚水平

按照Heckscher-Ohlin的要素禀赋理论，区位熵指标常被用来衡量特定区域具有比较优势的要素空间分布或区域内某一主导产业的专业化集聚程度，其经济含义是某一特定的经济区域在更高层次经济区域中产业所占的份额比值，可在一定程度上反映出该经济区域所处的地位和发挥的作用，以及其产业集聚程度[11].

(2)

式中:Xit为某i地区第t年工业企业规模以上工业总产值;Xt为更高一级区域t年工业企业规模以上工业总产值;Qit为i地区第t年国民生产总值;Qt为更高一级区域t年国民生产总值.

2) 环境污染变量

由于本文选取的产业集聚变量是基于陕西省关中地区工业行业的数据分析，为了使环境污染与产业集聚变量相对应，因此对于环境污染变量的数据收集则以工业污染的数据为主.

目前由于国内工业行业污染状况的各项指标没有一致的衡量标准，为了能够更加准确简便地分析陕西省关中地区工业行业集聚与污染之间的关系，本文借鉴谭嘉殷，张耀辉(2015)“产业集聚红利还是污染避难所再现?—基于广东省的证据”的做法对各项指标取自然对数后，求出单位工业产值的总污染物排放量，来表示地区单位产值对环境的污染程度，以便于后续的实证分析[12].具体计算公式如下：

(3)

式中:Pollutionit为地区i第t年的单位产值的污染物排放量;Ait为地区i第t年的工业废水排放量;Bit为地区i第t年的工业废气排放量;Cit为地区i第t年的工业固体废物产生量;TIDit为地区i第t年规模以上工业企业的工业总产值.

3) 经济发展水平

根据环境库兹涅茨曲线，在经济发展初期，工业化城镇化加速提升，是此阶段则为粗放型的经济发展发展形式，经济发展的环境负外部性明显；当经济社会发展到较高阶段时，发展经济的同时对环境要求逐渐提高，逐渐追求高质量低能耗的经济发展方式.因此经济发展水平也是影响环境污染的重要因素.本文选取各市人均GDP作为经济发展水平的衡量指标.

4) 技术进步

技术进步有利于提高污染治理水平，减轻污染物的危害程度.技术溢出效应能够促使集聚区域内的企业技术共享，促进产业结构优化调整，进一步降低能耗.由于本文关于产业集聚的测度采用的是工业行业的数据，因此对于技术进步变量指标的选取则要具有针对性，本文将选取工业行业全员劳动生产率代表技术进步，全员劳动生产率指根据产品的价值量指标计算每一职工平均在单位时间内的产品生产量，是行业生产技术水平的最佳表现.具体计算公式如下：全员劳动生产率=(工业增加值/全部工业企业职工平均人数).

2.3 实证分析

文中运用Stata14.0软件进行实证分析，在进行面板数据回归之前先对各变量进行描述性统计，具体结果见表1.

2.3.1 面板数据的单位根检验

建立面板数据模型前，为了避免出现伪回归的现象，保证变量的平稳性.首先要对面板数据进行单位根检验.本文采用面板数据单位根检验中的LLC检验和Fisher-ADF检验进行数据平稳性检验，结果见表2.

通过表2我们可以看出本文所选择的变量均在滞后一期条件下拒绝“存在单位根”的原假设，说明变量经过检验后发现没有单位根，体现了较强的数据平稳性，因此可以直接进行回归.

表1 变量描述性统计

表2 各变量的单位根检验

注：*为在10%的显著水平下通过检验，**为在5%的显著水平下通过检验，***为在1%的显著水平下通过检验.

2.3.2 模型估计结果

本文使用Stata14.0软件，研究陕西省关中地区5个城市2006-2016年11年间产业集聚对环境污染的影响.为了建立有效的面板数据模型，本文根据Hausman检验及模型的拟合情况，在固定效应模型与随机效应模型之间进行选择.最终本文选择随机效应模型进行实证分析.具体实证结果见表3.通过表3的回归结果可以看出产业集聚变量，产业集聚平方项，产业集聚立方项和GDP均通过了5%的显著性检验，技术进步通过了10%的显著性检验并且由于β1<0，β4>0,β5<0，并且Δ>0，因此产业集聚与环境污染的关系为倒“N”型曲线.通过计算可以得出倒“N”曲线有两个拐点，分别为1.000 0和1.401 5.当产业集聚程度小于1.000 0时，提升产业集聚水平会一定程度上缓解环境污染，当产业集聚程度突破了1.000 0的临界值水平，集聚水平与环境污染程度呈正相关；而当产业集聚程度在突破1.401 5的第二个临界点之后，随着产业集聚水平的提升环境污染会逐渐得到改善.通过之前的描述性统计我们可以看出目前陕西省关中地区各城市的产业集聚水平平均值在1.138左右，大多数城市处于第一个拐点的右侧，仅有少数城市的产业集聚水平超过了1.401 5，说明目前陕西省关中地区绝大多数城市产业集聚处于中级集聚阶段，仅有少数城市处于产业集聚的高级阶段.

表3 陕西省关中地区产业集聚与环境污染关系 的回归估计结果

注：*为在10%的显著水平下通过检验，**为在5%的显著水平下通过检验，***为在1%的显著水平下通过检验.

这表明当前关中地区处于产业集聚的环境负外部性阶段.当一定区域内，当产业集聚到达一定程度时，会导致集聚区内生产资源和公共资源匮乏供不应求，诱发集聚区内产业的各项生产成本上涨，资源短缺和成本压力根本上抑制了产业治理环境污染的能力.同时产业的中级集聚也会一定程度上诱发企业技术创新的惰性.虽然产业集聚对环境污染的影响虽有改善作用，有一定的技术溢出作用，但是由于污染治理的压力主要来自政府环境规制及相关部门污染治理要求等外部因素，产业自身降低能耗绿色发展的动力需求不足，技术的滞后惰性不利于产业进行技术创新，使用节能绿色生产技术，对环境污染并没有改善作用，导致在集聚程度跨过1.000 0时，环境污染治理到达一个瓶颈期.而少数处于集聚高级阶段的城市，由于企业自发治理污染的需求明显及自身发展的需求，通过其生产规模和环境治理规模的经济优势，提高其集聚状态，对环境污染的影响则进一步降低.

而经济发展水平对环境污染则有负相关作用，并且通过了1%的显著水平检验，同时由系数-0.294 361可知，当经济发展水平提高1%，环境污染程度将降低2.943 61%，这表明经济发展水平同样也是影响环境污染的关键因素.目前陕西省关中地区的经济发展逐渐向可持续绿色发展迈进.产业集聚的最终目的就是规模经济，规模经济的发展有利于降低平均生产成本，促进带动绿色节能技术研发，激励各产业之间的创新竞争，从而更好地控制环境污染.

技术进步对环境污染的影响则为正相关关系，通过了10%的显著性检验，当技术进步提高1%，环境污染程度将加剧0.069 626%，表明在此阶段技术进步不利于缓解环境污染，这说明了关中地区技术的负外部性作用明显.通常企业的生产过程是进行技术创新的主要载体，而企业节能减排技术的更新发展通常比较缓慢，在初始阶段仍然是以牺牲能耗为前提的，在此阶段污染状况无法得到改善.而关中地区经济的发展则正处于发展的初中级阶段，生产方式大部分依然是高投入、高能耗为主，经济发展过程中大部分技术创新也是以牺牲自然资源为前提的，工业污染严重，环境质量依然严峻.

3 结 语

1) 本文通过分析产业集聚与环境污染的影响机制，引入产业集聚平方项和立方项，利用陕西省关中地区5个城市2006-2016面板数据，实证研究产业集聚对环境污染的影响.关中地区多数城市产业集聚已处于中级阶段及产业集聚的环境负外部性阶段，产业集聚的大规模发展对环境污染及能源资源消耗浪费的影响是加剧的，而由于技术进步的程度不同，集聚区内技术外溢程度不同，对环境污染程度的改善作用也是各不相同.产业自身排污技术提高的内在需求及产业自身进行节能减排的内在动力是产业集聚对环境污染改善的关键因素.

2) 陕西省关中地区产业集聚与环境污染之间的关系为存在两个拐点的倒“N”型非线性关系.当产业集聚程度小于1.000 0时，产业集聚水平的提升会缓解环境污染的程度，当产业集聚程度突破了1.000 0的临界值水平，集聚水平与环境污染程度呈正相关关系；随着集聚程度的进一步提高，在突破1.401 5的第二个临界点之后，提升集聚水平则利于逐步改善环境污染.同时经济发展水平对环境污染为负相关影响，由于目前关中地区经济的发展仍然以高投入、高消耗为主，技术创新对环境污染的缓解作用有待提高.

3) 由于受到时间及条件限制，文中仅收集了关中地区五个地区11年间的面板数据，数据的实效性也仅截止于2016年.后期将进一步补充样本，进一步精化面板模型，完善陕西省关中地区产业集聚的环境外部性效应研究，为该区域产业总体布局规划提供参考.

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