海洋经济增长与海洋环境污染关系研究——基于海洋产业结构的调节效应分析

张静瑶 刘 杨

（浙江海洋大学 经济与管理学院，浙江 舟山 316022）

研究表明，经济发展与环境污染之间并非简单的线性关系，Grossman等[3]和Arrow等[4]提出的环境库兹涅茨（EKC）曲线是最具代表性的基础性理论。倒U型的EKC曲线表明，伴随着经济增长，环境状况呈现为先恶化后改善的动态变化趋势。然而，EKC曲线拐点的出现并非外生形成，内生变量的影响决定了拐点出现位置分布。在海洋经济增长与海洋环境变迁的关系中，海洋产业结构的优化升级推动传统海洋产业向新兴海洋产业的转移，强调生产过程的低耗低排，[5]必然会对海洋环境EKC曲线的分布形式产生影响。事实上，推动海洋产业结构优化升级也是海洋经济可持续化发展的重要举措。因此，探讨海洋产业结构变迁对海洋经济与海洋环境产生的调节效应具有重要的现实意义。

本文选取中国11个沿海省市2006—2016年海洋经济和海洋环境相关面板数据，利用交互项模型和门槛模型对所关心的问题进行了实证研究。一是跳出已有文献对海洋经济与海洋环境关系的研究惯性，更加关注于海洋环境EKC曲线倒U型分布的内生机制以及具体拐点分布的测度，强调海洋产业结构缓解经济增长与海洋环境之间矛盾关系的调节效应；二是利用Hansen门槛模型[6]对海洋产业结构可能存在的门槛效应进行因果识别与估计，相比传统的估计方式，在统计标准更加可信的基础上也有效地解决了内生性问题导致的估计偏误。

一、相关文献述评

十九届四中全会明确指出，推动新时代经济高质量发展的关键是要转换发展动力、调整经济结构，而转换发展动力的关键是促进产业结构转型升级。目前，关于产业结构升级是否能推动经济高质量发展仍存在争议。关于海洋经济增长、海洋环境和产业结构升级的关系研究主要集中在以下三个方面：

一是海洋经济增长对海洋环境的影响。海洋环境与海洋经济发展的关系密不可分，在经济发展过程中，生产环节所产生的污染物必然会影响环境质量。[7]伴随着海洋环境恶化以及海洋资源消耗，海洋经济发展自身也会受到根本性制约。[8-9]因此，海洋环境演变可能出现两种结果：一是若不采取任何调控措施，海洋环境将持续恶化，当超过其承载极限时，海洋生态系统将进入不可修复的崩溃状态；二是通过生态文明建设、海洋产业结构调整、海洋科技创新等积极调控手段，缓和海洋生态环境恶化趋势，进而呈现出类似于环境库兹涅茨曲线的演化轨迹。Cutler等[10]研究表明了经济增长对生态系统的影响，当经济增长超过环境承载限度时，生态系统也会遭到破坏。随着海洋“蓝色经济”的兴起，不少学者探讨了海洋经济增长与海洋环境之间的互动机制，对海洋环境的EKC曲线进行了验证，[11-14]并通过构建不同国家、省份和区域的多个空间尺度模型，对沿海地区海洋经济与海洋环境之间的协调度进行测度分析。[15-18]目前，我国对海洋资源的开发力度较大，但海洋资源存量有限，且资源利用率不高，可持续化发展已经告急，这也是现有海洋经济学理论所面临的现实困境。

二是海洋产业结构升级与海洋经济增长的关系研究。产业结构调整是经济增长对新技术的吸收以及主导产业循环更替的一个过程。随着产业结构的变迁，资源和生产要素会从一个低生产率水平向高生产率水平流动，形成资源再配置效应，从而推动产业发展和经济增长。[19]Beckerman[20]发现海洋经济的发展带动了海洋第三产业的发展，人们的消费更加偏向于服务型产品，因此减少了资源消耗和对高污染性产品的需求，进而推动了海洋环境可持续化发展；杜军等[21]、李百齐[22]、何林涛等[23]研究发现海洋产业结构优化升级对于海洋经济可持续化发展具有重要意义。海洋产业结构优化升级可以合理调整资源在生产领域的配置和利用，改变传统经济系统对稀缺生态资源的需求状况，进而促进海洋经济高质量可持续化发展。[24-25]

怀抱对美国历史与文化研究的浓厚兴趣，笔者攻读博士学位时，选择了世界史（美国史方向）专业，开始了跨学科研究美国的学术历程。从黑人研究开始，笔者又逐渐关注美国其他少数族裔、妇女、宗教、政治文化、外交传统等多元议题，尤其是关注文化因素在其中的作用与影响，并坚持在外语学科从事美国研究的教研工作。从20多年前坚持到今天，需要很大的勇气。毕竟，当年从事美国研究在外语学科中的地位正如美国社会中的黑人，属于少数人群体，缺乏强有力的话语权。幸运的是，笔者所在单位领导和有关专家极具战略眼光，2001年申请英语语言文学博士学位点时，把美国研究确立为英语专业四个方向之一，为美国研究在学院的发展奠定了基础。

三是海洋产业结构优化升级对海洋环境的影响。产业结构优化升级能够在一定程度上减少资源消耗量和污染物排放量，进而达到改善地区环境的作用，使环境污染水平趋于下降。李凯风等[26]利用2007—2014年省际面板数据构建空间计量模型，探究产业结构与环境污染之间的关系，结果显示环境污染水平具有明显的空间自相关性，产业结构对环境污染水平也具有明显的空间性，产业结构优化升级能够有效降低污染物的排放。

可见，产业结构的演进是经济增长对科技水平吸收并推动主导产业依次更替的一个过程，合理调整海洋产业结构一方面推动了海洋经济高质量发展，另一方面也通过主导产业变迁影响着海洋资源的开发利用。[27-28]因此，如何实现海洋资源高效配置，促进海洋产业结构优化升级，推动海洋经济可持续化发展已经成为我国海洋经济发展的重心。[29]

二、数据及模型设定

（一）变量选取和数据来源

本文选取天津、河北、辽宁、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南11个沿海省市2006—2016年海洋环境、海洋经济、海洋产业结构与海洋科技水平指标面板数据进行实证研究。面板数据与传统单一的时间序列或横截面数据相比，减少了共线性，增加了自由度和有效性，样本观测值更加丰富、科学，进一步提高了估计精度，也能够更好地衡量动态变化的现象。

鉴于数据的可得性，我们选取沿海地区直排入海的废水排放量作为海洋环境污染指标（Marine Environment Pollution），沿海地区海洋生产总值作为海洋经济增长指标（Level of Marine Economy Development），海洋第二、三产业产值之和与海洋产业总产值之比作为海洋产业结构指标（Marine Industrial Structure），海洋相关课题数目作为海洋科技水平指标（Marine Technology Development）。数据主要来源于《中国海洋统计年鉴》《中国环境统计年鉴》以及沿海各省市相关年份统计年鉴。

（1）海洋环境污染指标。海洋环境的测量指标有多种，本文采用直接排入海的废水量作为海洋环境污染衡量指标，即废水经过工厂的排污口直接排入海中的废水量。

（2）海洋经济增长指标。本文选用海洋经济生产总值作为海洋经济增长的指标，海洋经济生产总值指的是海洋产业和海洋相关产业增加值之和。[30]

（3）海洋产业结构指标。海洋服务业的发展反映了海洋产业结构正在趋于优化。本文参考陈生明等[31]的做法，将海洋第二、三产业生产总值之和与海洋产业生产总值的比值作为衡量海洋产业结构优化升级的指标。海洋产业结构升级能够提高海洋第二、三产业比重，注重培育海洋高新技术产业，为海洋经济高质量发展提供高新技术产业支撑。

（4）海洋科技水平指标。海洋科技水平涉及的范围比较广泛，许多高新技术都能起到促进海洋经济高质量发展的作用。海洋课题数目包括海洋基础科学研究、海洋工程技术研究、海洋信息服务业研究、海洋技术服务研究等，鉴于海洋课题的研发要求一定的原创性、技术性与经济价值，因此技术创新的能力可以体现在海洋课题的数量上。本文借鉴Shields[32]的做法，选用海洋相关课题数目作为海洋科技水平指标。海洋科技创新可以优化生产配置，提高生产效率，为海洋新能源的研发与使用效率提供技术支持，推进海洋产业结构优化升级，从而实现海洋经济高质量、低成本发展。

根据数据的特征，采用取对数的方法可以在不改变数据性质和关系的前提下减少数据的异方差性和时间序列相关性。其中海洋环境污染的衡量变量为每单位海洋经济产值下直排入海的废水排放量对数值（lnE），海洋经济增长的衡量变量为海洋生产总值对数值（lnGOP），海洋产业结构的衡量变量为海洋第二、三产业之和与总产业比值的对数值（lnIND），海洋科技水平的衡量变量为海洋相关课题数目的对数值（lnTECH）。样本及变量描述性统计见表1。

续表1

（二）模型设定

考虑到海洋产业结构可能存在的调节效应，我们引入海洋经济增长与海洋产业结构的交互项来加以反映。具体模型如下：

式（1）中，i、t分别为个体标识和时间标识；E为海洋环境污染的衡量指标，GOP为海洋经济增长水平指标，IND为海洋产业结构指标，TECH是对海洋科技水平的度量。

三、实证结果

本文先对海洋经济与海洋环境之间的线性关系进行基准回归，然后引入交互项模型对海洋产业结构影响海洋环境的边际影响进行估计。为了更准确地判定海洋产业结构存在的门槛效应，本文进一步利用门槛模型(Threshold Model)进行分析，以验证结论的稳健性。

（一）基准回归结果

报告基于式1的估计结果。（1）列为混合OLS的估计，数据较为粗糙，但直观呈现海洋经济增长显著增加了海洋环境污染物排放量。同时，海洋产业中第二、三产业占比越高，对海洋环境污染物排放起到的抑制作用也越大，该效应在5%的水平下显著。（2）列为面板固定效应估计的结果，在控制了省份效应后，基本结论与OLS一致，即海洋经济增长增加了海洋环境污染物排放量，对海洋环境起到了负向影响，具体见表2。

本文所关注的核心问题是考虑在不同的海洋产业结构下，海洋经济增长对海洋环境的影响，因此我们在估计模型中引入了海洋产业结构和海洋经济增长的交互项。由于交互项的引入将不可避免地导致多重共线性问题，从而影响估计的有效性，为此，本文利用汉密尔顿提出的“去中心化”(centering)方法试图降低多项式或者交互项所带来的不利影响。此方法在创建交互项之前对变量减去其均值以使变量以零为中心分布，大大降低了该新变量与交叉项的相关性。“去中心化”处理可以在不影响变量估计一致性的前提下降低标准误，提高了估计有效性。

相关回归结果报告于（3）列。表2显示，海洋经济增长增加了污染物排放量，对海洋环境起到了负向影响；交互项的系数为负表明海洋第二、三产业占比较高的省份，海洋经济增长对海洋环境污染物排放的影响较小。因为海洋第二、三产业占比的提高，有助于降低经济系统的资源消耗，将经济发展从过度依赖资源开采和能源消耗转换为依赖技术创新、提高生产效率和创新管理，从而使环境恶化情况得到缓解，实现智力资本与能源资本的内生转移，进而降低对环境的损耗，实现海洋经济高质量发展。变量的联合显著性检定F值为22.58，伴随的P值为0.00，海洋经济增长变量和交互项的P值分别为0.028和0.013，可见对这两类变量的控制是得当的。

表2 基本回归结果

由于交互项的引入，海洋经济增长对海洋环境污染排放的边际效应需要在交互项意义上进行解释。相关变量的边际效应如下：

随着海洋产业结构的不断优化，即第二、三产业占比越高时，海洋经济增长所导致的污染物排放逐步降低，即海洋经济增长对海洋环境的负面效应逐步下降，见图1。当海洋第二、三产业占比超过80%时，这一负面影响将逐步消失，海洋经济增长将会促进海洋环境的可持续发展。

图1 交互模型估计示意图

（二）门槛模型的估计和检验

根据前文分析可知，海洋经济增长对海洋环境的影响可能因为不同的海洋产业结构而呈现出非线性的关系，表现为区间效应。Hansen门槛模型可以有效地避免由于人为划分而造成的主观偏误，进而提供一个更为精确的分析结果。具体而言，门槛模型的基本设定如下：

式（3）中i、t为标识符，xit为其他对海洋环境有着显著影响的控制变量，qit为门槛变量，即本文中的海洋产业结构，为特定的门槛值， 为指示函数，相应的条件成立时取值为1，否则取值为0。对于给定的值，可以采用OLS得到参数 的一致估计量，即

1.检验门槛模型（3）中的 和 是否存在显著的不一致。如果原假设 没有被拒绝，说明模型没有表现出明显的门槛特征，相应的似然比统计量如下：

其中S0为原假设下的残差平方和，由于F的渐近分布是非标准的，无法通过查表得到其临界值，因此Hansen采用Bootstrap来获得其一阶渐进分布，用此方法构建的P值也是渐进有效的。

若该值足够大，则拒绝原假设。多重门槛的设定与假设检验与单一门槛相似，此处不再赘述。

具体实证过程如下：首先需要对门槛的个数进行确定，分别在不存在门槛、单门槛和双门槛下对模型进行设定。结果显示，单一门槛特征非常显著，对应的自抽样P值为0.02，双重门槛和三重门槛特征并不显著。得到的这一结论与前文的分析相一致，即海洋经济增长对海洋环境的影响的确因为海洋产业结构不同而呈现出门槛特征，当海洋第二、三产业占比超过80%时，负面效应将逐步消失并转为正向效应，将促进海洋环境的持续改善，具体见表4。

表4 门槛效果检验

其次对门槛进行估计，单重门槛和双重门槛的估计值和95%的置信区间列示于表5。单一门槛估计值99.7%包含在双重门槛估计的置信区间中，间接地说明双重门槛不存在。

为了更直观地观察门槛个数的选择、门槛估计值以及置信区间的构造，同时绘制了似然比函数图。门槛参数的估计值是指LR统计量为零时的取值，在模型中为89.7%，表明一个地区海洋产业结构以89.7%为界线划分，两个区间内海洋经济增长对海洋环境的影响存在着显著的差异。即当海洋产业结构第二、三产业占比低于门槛值89.7%时，海洋经济增长对海洋环境污染物排放的边际效应值为正，对海洋环境边际效应为负，而当海洋产业结构第二、三产业占比高于门槛值89.7%时，则相反。整体而言，海洋产业结构升级能够有效缓解海洋经济增长与海洋环境之间的矛盾。具体见图2。

图2 门槛估计似然比函数图

四、结论与讨论

本文基于我国沿海11个省市2006—2016年海洋经济和海洋环境相关面板数据，利用交互项模型与Hansen门槛模型对海洋经济增长与海洋环境变迁之间的非线性关系进行了实证研究。研究表明，海洋经济增长对海洋环境有着负面的影响，即在其他条件不变的情况下，海洋经济发展水平越高，海洋环境污染就越严重，两者之间存在着相互矛盾的关系。但这个影响效应不是线性不变的，海洋经济发展与海洋环境之间会因为不同的海洋产业结构比例呈现出具有单个门槛效应的非线性区间关系，当海洋产业结构比例达到一定程度之后，海洋经济增长对海洋环境的影响由负向转为正向。

海洋产业结构对海洋环境具有正向调节作用，即海洋产业结构向较高层次转化，不仅可以改善海洋环境，而且对于缓解海洋经济增长与海洋环境之间的矛盾也有正向调节作用。因此，我们应该重视海洋产业结构所带来的门槛效应，弱化传统重工业在产业结构中的占比，由高污染、资源依赖型的工业生产方式向资源节约型和保护海洋环境的产业结构方式转变；加快海洋第三产业的发展，特别是以海洋交通运输业和滨海旅游业为主的海洋服务业；充分采用先进的技术、配套设施，大力发展以第二产业为依托的海洋生物、医药、新能源等新兴海洋产业；提高发展质量，合理规划以海洋第一产业为主导的海水养殖业和海水捕捞业的发展。要继续推进海洋产业结构优化升级，向更高级的“三二一”层次迈进；要开辟有效渠道，注重“产学研”结合，促进高校、科研机构将科技创新转化为生产力，从而促进海洋经济高质量、可持续化发展。