安徽省城市产业结构对雾霾影响的实证研究

王素凤，刘庭锦

（安徽建筑大学经济与管理学院，安徽合肥230601）

一、引言

近些年，雾霾污染日益严重，几乎笼罩了华北平原地区、东三省地区、中部江淮地区，并且不断频发。其中以华北地区的保定、邯郸、石家庄、廊坊等地区最为严重，空气质量指数（AQI）常年超过200处于轻度污染以上，俨然成为中国遭受雾霾污染的“红色预警地带”。

2013 年“雾霾”“PM2.5”等词正式进入大众的视野，并在“十三五规划纲要”中正式将环境治理提上日程。而作为正在崛起中的安徽省，在2013 底经历了一轮严重污染的雾霾天气 “洗礼” 之后，自2013 年12 月起合肥，芜湖，马鞍山正式率先启用空气质量历史数据同时出台了《安徽省大气污染防治行动计划实施方案》，2014 年12 月起安徽省其他地级市也正式开始启用空气质量历史数据，与此同时，政府开始投入专项资金用于雾霾防治。以上的措施确实在一定程度上治理了安徽省的雾霾污染，纵观治理以后的数据可以发现一些地级市的空气质量等级从重度污染和中度污染和变成了轻度污染和良，但对于安徽省始终将绿色发展作为坚持的发展理念来说，这是远远不够的。一般来说，在一个省份经济高速发展的初步阶段，产业结构中工业产值比重越大会造成当地的雾霾污染程度越高。从安徽省各城市的整体产业结构来看，合肥与芜湖、马鞍山、铜陵、淮北等城市相比，第二产业(工业和制造业)更加发达，在GDP(国民生产总值)中所占比重也更大。排放量多，因此这些城市的能源消耗是导致安徽省雾霾污染的原因之一。在与长三角地区和其他毗邻省份联合防治的情况下，研究安徽省产业结构对雾霾天气影响以及安徽省产业结构调整的具体方法路径具有非常重要的理论及现实意义。

二、文献综述

一些研究者提出了不同的观点，它们成为近年来学术界争论的焦点。[1]王兴 (2016) 根据北京市2005 - 2014 年面板数据，实证分析表明，经济增长与雾霾污染之间存在“U”关系；[2]马东东等(2016)基于中国30 个省市在2001 - 2012 年面板数据，实证分析表明，经济发展规模与雾霾污染的倒U 型曲线为“N”型；[3]Selden 等(1995)认为环境支出与消费支出之间存在“J 曲线”。[4]D.梅多斯（1984）认为资源消耗、污染和工业发展间呈现互为反馈的环状结构。于是，我们从中看出，当前社会经济发展、经济质量和雾霾污染间的关系在不同时间以及区域下得出的结果也不同。

近年来，愈来愈多学者们将精力开始投入研究雾霾污染和产业结构之间的关系。[5]冷艳丽（2015）基于2000-2010 年中国各省会面板数据，研究得出产业结构对雾霾污染呈正相关的结论；[6]何晓刚(2015)从中美产业结构比较、能源结构比较等数据分析认为，中国应采用结构转型来加强环境治理，最终达到消除雾霾为目的；[7]郭俊华等人分析了能源结构和产业结构对雾霾的影响，并提出从根本上缓解或消除雾霾污染的解决办法；[8]冯晓莉（2017）等基于西安市2008 年-2014 年三大产业的数据，通过灰色预测研究出雾霾对三大产业造成的影响，得出结论：工业制造业与年雾霾关联度最高而服务业的关联度最小；[9]何枫等使用TOBIT（截尾回归模型）对中国工业发展度与雾霾污染的关系进行实证分析得出之间存在较强相关性；

综上所述，国内外文献实证分析主要集中在社会经济发展与环境污染间的关系，产业结构与雾霾污染衡量指标的关系主要通过定量的方法来研究，使用实证分析的文献相对较少。本篇论文采用实证分析和主成分分析法，研究了安徽省产业结构对雾霾指数的影响。

三、安徽省产业结构和雾霾问题现状

（一）安徽省产业结构现状

安徽省制造业快速增长的同时，高投入、高消费、低技术含量的经济模式给大部分城市的生态环境带来了显著的影响。因此，迫切需要找出产业结构与环境的结构差异及其演化规律。第一产业占比远低于第二、三产业的占比（表1），第二、三产业占安徽省总产值的80%以上，然而第一产业比重多年以来一直稳于在12%左右。2017 年，安徽省GDP 总值达到27519.3 亿元，比上一年增长8.6%。农业增加值2620.5 亿元，比上一年增长3.5%。第二产业增加值1344.5 亿元，比上一年增长8.9%。第三产业增加值11430.5 亿元，比上一年增长9.6%。在区域经济理论中，反映行业专业化程度、分析区域内主导以及优势产业的指标称为区位商，也称为专业化率。区位商值越高，专业化优势越明显。通过选取2009—2017 年安徽省第二产业中规模以上内部37个工业行业，再通过公式计算出各行业区位商值（表2），由表2 看出安徽省占主导地位的工业行业主要有金属矿采选业、黑色金属工业、有色金属业、橡胶品工业、电力生产业、塑料品工业等（位置＞1）都是高污染行业。可见，工业结构对安徽省持续阴霾天气的影响最大。废旧物资回收产业以及废弃物资源化等产业的区位商比例不断上升。是效缓解安徽省雾霾天气的有利因素，但时至今日此类行业还未成为安徽省的主导行业，因此对缓解安徽的雾霾天气效果不明显。

表1 2009—2017年安徽省三大产业的占比

表2 2009—2017年安徽省工业内部37个行业区位商

（二）衡量雾霾污染问题的标准

2013 年后安徽省工业烟尘（粉）排放量迅速增加（见图1），这是造成之后安徽省各地雾霾天气增多的主要因素，2013 年，“合芜马”的将成为安徽省第一个试点项目。每日监测 AQI、PM2.5、PM10 等空气质量指数数据。并随着2015 年《安徽省大气污染防治条例》的出台，安徽省年度完成环保设施投资额也开始骤增（见图2）。

图1 2009—2017 年安徽省工业废气排放量

图2 2009—2017 年安徽年度环保设施投资额

四、安徽省工业结构对雾霾天气污染影响的实证研究

（一）数据来源以及变量的选取

1． 雾霾污染综合指数（W）。

当今很多研究人员主要使用污染浓度、污染集中度、污染排放量等一些指标去衡量环境质量。赵晓丹等（2014）使用SO_2 排放量来衡量某一地区的环境污染程度[11]；肖荣阁（2015）等使用工业“三废”排放量来反映某一地区的环境污染程度[12]；王冲等(2013)利用各类环境污染物(废水、废气和固体污染物)的去除总量和排放量之和对某个地区的环境污染程度进行衡量[13]。潘本锋,汪巍等(2013)使用我国大中型城市的空气相对湿度、风速、气温状况来衡量某一地区的雾霾颗粒物质累积程度[14]。谢金鑫（2014）使用空气动力学、社会发展影响、空间区域影响三大角度衡量对雾霾的影响程度[15]；孙华成等(2015)计算出“莫兰指数I”(距省会城市的环境污染浓度以及空间距离)来测算雾霾污染的影响[16]。总而言之，这些指标比较单一或者只衡量整个环境污染程度，无法完全体现大气污染的状况。对于当前雾霾状况一般采用空气质量指数：AQI、PM10 和PM2.5 测得，由于安徽省从2014 年12 月开始所有地级市才全面开展空气质量指数监测，数据较少，因此本文选取安徽统计年鉴中工业“三废”排放量中废气排放的氮氧化物、工业烟（粉）尘、二氧化硫的排放量，为方便模型构建以及达到数据降维分析的目的故使用主成分分析法，将这三个指标综合为雾霾污染综合指数这一个指标，能更好地体现出安徽省雾霾污染状况。本文选取氮氧化物、工业烟（粉）尘、二氧化硫这三个主成分 （分别标为pc1、pc2、pc3）2009—2017 年的总排放量数据，Xi 表示霾污染指数，雾霾污染综合指数用M 表示为解释变量。为了衡量安徽省雾霾污染的严重程度，M =a i*xi，首先，对雾霾数据进行标准化计算。然后，利用eviews 9.0 软件进行主成分分析，最终获得主成分分析矩阵 (见表3)

表3 雾霾污染综合指数主成分分析矩阵

其中NO、FC、SO2 分别表示标准化后的氮氧化物、工业烟（粉）尘以及二氧化硫的排放量。根据累积解释比例看出，第一、二、三主成分分别占总方差的78.15% 、18.23%、3.63%，再依照表中的系数值，将方程转化为：

然后根据每个主成分的贡献程度, 将各主成分特征值与所有主成分特征值的总和的比例设置权重，或使用公式 λi/(λ1+λ2+ λ3), 依据 M = 0.782 PC1 + 0.182 PC2 + PC3，通过对 Eviews 9.0 软件的使用，安徽省雾霾污染综合指数M 最终由E-views9.0 软件计算得出，由于大气污染排放不允许出现负值，为了消除指标中的负值，本文再次利用Eviews 9.0 软件对数据偏差进行了标准化处理，最终解决了雾霾污染的综合指标。2010 年以后，安徽省的雾霾污染状况开始急剧上升，环境也愈加恶化，但这样的情景从2014 年后开始下降。(见图3)

2.产业结构

图3 安徽省雾霾污染综合指数

使用SPSS 23.0 对安徽省三大产业占比之间的相关性进行了分析（见表4）。

表4 安徽省三大产业相关性

由表4 可知，除第三产业外，安徽省第一、第二产业与第三产业均有显著的相关性并代表了安徽省的整体产业结构。此外，使用SPSS 22.0 对m、cy1和cy2 进行线性回归。M 与Cy1 之间没有显著差异，表明安徽省产业结构中的第一产业受雾霾影响较小，因此将Cy1 去除。保留解释变量cy2，从而得到安徽省雾霾污染指数与产业结构的关系。

本数据取自2010—2018 年 《安徽统计年鉴》，经整理和计算得到CY1 和CY2 值。

3．人均 GDP。

安徽省雾霾污染对经济增长具有相当深远的影响，GDP 是衡量安徽省经济增长的指标。本文的解释变量用人均国内生产总值（一个非平稳的时间序列）表示。并采用lgGDP，即一阶单整数序列，本文数据取自2010—2018 年《安徽统计年鉴》。

其他的控制变量。除了上述变量外，还选取了其他控制变量: IV、FDI、DDF 等。FDI 和 DDF 取自2010—2018 年《安徽统计年鉴》，取自 2010—2018年《中国环境统计年鉴》。

（二）模型确定和数据处理

分别用 α、ω、φ 为模型中（1）、（2）、（3）的常数项，用 β1、β2、β3、γ1、γ2、γ3、γ4、φ1、φ2、φ3、φ4、φ5衡量雾霾污染综合指数受各变量影响 的系数。由于CY2相关系数为0.98，本文用cy2 的平方代替均值。cy2和gdp 的交互项直接相乘。本文的意义在于，当cy2为0 时，GDP 对雾霾污染综合指数有一定的影响。它仅用于以平均值的形式进行模型处理。其它控制变量用 Xt 表示，随机扰动项用 Ψ、ε、μ 表示。

（三）、实证结果与分析

模型(1)的形式为线性回归，模型(2)为多元非线性二次项回归，模型(3)比模型(2)多增加一个交互项，（1）（2）（3）各变量的回归系数均通过显著性水平检验（见表5）。

1.模型（1）的实证分析

变量 GDP、CY2 系数均是正数，与 M 正相关，表示雾霾污染会因为安徽省经济的上涨、工业产值比重的上升而增长； 变量DDF 和FDI 的系数均为负，且与M 呈负相关，表明安徽雾霾污染将随着对外贸易依存度的增加和对外直接投资的增加，这一点得到了缓解。变量 IV 与 m 正相关，系数为正。理论上，M 和IV 系数为负相关。结果表明，由于工业污染治理投入的增加，安徽省的环境治理状况并没有得到改善。这也说明安徽省雾霾污染治理投入效率不高。有必要继续加大投入，提高雾霾治理效率。拟合优度为0.9573，说明拟合优度满足要求。

表5 模型回归结果

2. 实证分析模型（2）

模型(2)中变量CY2 的第二组数据经平均处理后只能满足1% Prob 显著性检验，系数=-0.0613＜0，第一组系数CY2 =43.75＞0。我们可以得出结论，第二项是抛物线的形式。安徽省雾霾污染与产业结构的变化呈显著正相关。经济的发展到一定阶段时，安徽省雾霾污染及其产业结构也就发生了变化。改变会慢慢变成一种消极的趋势，即雾霾污染和产业结构间存在EKC 曲线 (环境库茨涅茨倒U曲线)关系。其他所有变量的回归结果均和模型（1）的结果一致，拟合优度为0.9749，调整后的拟合优度为0.9653，模型（2）比模型（1）的拟合优度更加精确。

3.实证分析模型（3）

模型 (3) 中所有变量均满足prob 显著性检验1%，对变量CY 2 的交互项和二次项的数据进行了回归。系数为 φ1=0.7285＞0, φ2=-0.0666＜0。这说明，雾霾污染与产业结构之间的关系仍然呈现倒u型曲线，φ4=3.06E-05＞0，由此得出随着安徽省的经济增长，三大产业结构中第二产业结构比重的增加是造成雾霾污染日益严重的罪魁祸首。相比之下模型（1）、（2）跟其他变量回归结果均一致，拟合优度为0.999 975，调整后拟合优度增加为0.999 989，由此说明模型（3）具有非常好的拟合优度，由此可以看出若不将经济增长作为考虑因素时，安徽省雾霾污染指数和工业结构与呈正比。在经济增长方面，安徽省雾霾污染指数与产业结构的关系首先呈现出积极的发展态势。当经济增长达到一定水平时，安徽省的雾霾污染指数和工业结构之间的关系变为负的，即倒u 型曲线。

五、研究结论与建议

基于主成分分析和区位商理论，最终得到安徽省雾霾污染综合指数和主要工业部门区位商值，并对2009 - 2017 年安徽省和安徽省产业结构数据进行分析。产业结构数据和安徽省雾霾污染综合指数进行实证分析，最终得出下列结论：

1、造成安徽省持续造成雾霾天气的主要原因是第二产业比重过大。主要工业有废材料和废资源回收工业、木材加工业、煤炭开采业、黑色金属业。与此同时，安徽省在加大环境治理力度的同时还逐步调整和优化产业结构，以至于新兴行业的区位商值也在逐年增长。

2、安徽省雾霾污染与产业结构呈倒U 型关系。随着工业结构的优化调整和经济增长，雾霾污染的趋势呈现为先恶化后改善。

3、人均GDP 和雾霾污染呈正比。当人均国内生产总值增加时，雾霾污染会加剧。

4、随着安徽省对DDF 的提高和FDI 的增加，减轻安徽省雾霾污染问题迫在眉睫。由于安徽省雾霾污染和（iv）工业污染控制投资不符合正相关理论的要求，说明安徽省环境状况治理由于工业污染控制投资的增加并没有得到改善。，也说明安徽省在雾霾污染治理上的投入虽然是有产出的，但产生的效果还很低下，仍应更进一步提高投资总额，以此来改善治理效果。

综上所述，针对安徽省在雾霾污染下的产业结构现状，促使安徽省产业结构的调整优化推动雾霾治理而提出以下政策建议：重点致力于调整产业结构，逐渐降低第二产业的比重，摒弃落后产能，停止进行高耗能高污染产 业作业，引进新设备、新技术并且升级改造有利于社会发展的传统产业，加大高兴技术产业、电子设备制造业、计算机通信技术以及第三产业服务业的比重。提升带有污染性质行业的门槛，首先做好监测空气中污染物浓度的预警工作，并统一以及制定各种类型排放污染的标准、做好应急预案、采取联合减排等措施，在加强安徽省自身治霾治理的基础上还要考虑和江浙沪长三角地区、中原地区、华中地区的区域合作进行联合防控、实现协调治理。并加快发展新能源产业，力求将其优化升级成为以清洁能源产业为主体的现代化能源产业体系，大力支持和加强环保产业发展。充分发展“环保经济”。更大程度的加大安徽省对外贸易，吸引外资的加入，通过国际连锁公司先进的环保科技水平优势和环保理念达到优化安徽省产业结构的目的，有利于达到缓解雾霾再次污染的情况。要注意必须要有选择地承接以及转移长三角、中原、华中等地区的产业，并依靠I 上海、南京、武汉等城市的先进环保理念以及优质资源配置优化自身产业结构，最终目的是使多城市间的区域补偿机制做到完善和健全，以及区域产业的协同发展。