制造业集聚与环境问题实证分析——以长三角地区为例

张 静

引言

伴随着产业集聚水平的持续攀升，大量研究认为制造业集聚能够带来外部规模经济效应，促进产业竞争力的形成是推动区域经济增长的重要动力。《中国制造2025》提出制造业是立国之本，兴国之器，强国之基。2016 年我国制造业总产值21.62 万亿元，占全国GDP 的29%。2010 年我国制造业总产值占比19.8%超过美国的19.4%，成为世界第一制造业大国，2015 年我国制造业占比提高到22%。改革开放后，东部沿海地区凭借地理区位优势和优良的外部投资环境，率先形成了以长三角和珠三角为代表的制造业集聚区，产业集聚带来了经济集聚，为我国经济发展做出重大贡献。制造业高度集聚的同时，长三角的环境问题也日益严重。2017 年长三角地区工业废水排放量达1241082 万吨，二氧化硫排放量61.97 万吨，粉尘59.12 万吨，一般工业固体废弃物18117 万吨。对比2015 年、2016 年数据来看，污染物排放从总量上有所下降，但是在全国污染物排放占比下降幅度较小，降幅仅为1%左右，2016 年能源消耗6096.81万吨标准煤。2016 年国务院发布《“十三五”控制温室气体排放工作方案》将长三角作为大气污染防治重点地区，控制重点城市煤炭消费总量，降低碳排放强度和能源消费总量。党的十九大提出“形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构”。依据经济系统与生态环境系统基本矛盾理论，本文量化长三角地区制造业集聚与环境问题之间的数量关系，评价长三角地区制造业发展的环境效应，为其他区域处理制造业集聚和环境问题关系提供借鉴。

一、文献回顾

目前关于产业集聚与环境关系研究文献主要是在环境污染、环境技术效率、能源效率和空气质量方面，曹杰（2015）构建RSM 模型分析环渤海、泛珠三角、泛长三角和西三角四大经济圈制造业集聚与工业污染的关系，认为东部沿海地区制造业集聚有助于缓解工业污染，中西部地区制造业集聚与工业污染影响不显著；[1]何好俊（2016）利用EG 指数衡量我国21 个制造业10 年数据评价制造业集聚水平基础上，研究制造业集聚对环境治理绩效的影响，认为制造业绿色技术外溢性可以提高环境治理绩效；[2]师博（2019）构建数理模型研究产业集聚对能源效率的影响和作用机制，表明通过市场机制引导的产业集聚能够优化资源配置，但因财政分权下地方政府的行政干预导致资源错配，抑制了产业集聚释放节能减排的潜力；[3]王海虹（2017）以长三角城市群为样本，研究经济集聚与大气污染的关系，认为集聚初期污染随集聚程度增加，而中后期会随集聚程度而减少。[4]

纵观国内外关于产业集聚对环境问题的研究文献大致分为三类：第一类认为产业集聚会加剧环境污染，Verhoef &Nijkamp（2002）通过空间均衡模型分析发现工业集聚引起该集聚区的环境污染；[5]《2009年世界发展报告》也指出制造业聚集带来拥挤效应，严重影响生态环境；苏芳（2015）分析了产业集聚对环境的影响，认为我国东部沿海地区已步入经济与环境双赢阶段，中西部地区产业集聚与环境问题呈负相关态势，重工业为主的产业集聚对环境的影响尤为突出；[6]第二类认为产业集聚可以改善环境问题。Grossman（1991）认为产业集聚可以实现规模效应（直接加剧能源消耗和环境污染，间接改善环境质量）、结构效应（产业结构变化改变污染排放量）、技术效益（改善生产技术和环保技术，减少资源消耗和污染排放）；[7]杨礼琼（2011）认为制造业集聚发挥规模经济优势的同时可以释放环境正效应，集聚区域内环保节能设施共享、节能减排网络化合作等优势可以提升集聚竞争力，减少环境污染；[8]第三类观点认为产业集聚与环境问题关系不显著，刘习平等（2013）运用Stirpat 模型分析全国286 个城市面板数据，结果表明大中小型城市产业集聚对城市环境具有改善作用，特大城市产业集聚会对城市环境产生负面效应；[9]白永亮（2018）以长江经济带城市为样本分析制造业集聚与环境的关系，表明在长江经济带下游少数城市制造业集聚与环境呈现正外部效应，长江经济带中上游城市制造业集聚与环境呈现负外部性；[10]吴传清等（2018）分析了我国制造业集聚对环境效率的影响，认为制造业集聚水平与环境效率呈显著N 型关系，不同演化阶段制造业集聚对环境效率影响不同。[11]

综上所述，产业集聚对环境问题的影响具有不确定性，而且多数文献研究关注的重点是宏观角度分析制造业集聚对环境污染的影响。本文认为制造业集聚带来的环境问题不仅是环境污染，应包括能源消耗，研究制造业集聚水平与环境问题的关系时，要关注区域特征（环境承载力、区域环境容纳力和环境自我清洁力等）。而合理的制造业集聚水平应当是可以促进区域经济发展的同时，不会对加重区域环境问题，寻求制造业集聚水平与区域环境协调发展的节点，将是未来研究的重点，也是后续希冀解决的难点。

二、数据模型

（一）熵值法构筑指数指标

首先利用Min-max 标准化方法对环境污染排放物和能源消耗的原始数据Xij标准化，求出Xij第j向污染（消耗）指标在第i 年的数值标准化的数值，标准化原始数据选取全国34 个省数据取最大值和最小值。

然后，计算第j 项污染（消耗）指标在第i 年指标比重yij

第三，计算第j 项污染（消耗）指标的熵值ej

第四，计算第j 项污染（消耗）指标效用价值dj

第五，计算第j 项指标污染（消耗）权重wj

最后，求出POLL（EFE）综合环境污染（能源消耗）指数

（二）衡量制造业集聚度数据模型

测度制造业集聚水平的指标相对较多，而哪种指标测度产业集聚水平更为科学合理尚未形成定论，学者们仍在对测度方法进行分析和改进，如邱风等（2018）运用改进后的Krugman 集中指数从行业和地区角度衡量产业集聚程度，并用空间距离倒数做权重，排除SP 指数忽略空间距离对集聚程度的影响[12]。区位熵相对基尼系数可以较好地反映区域产业专业化程度，产业地理集中指数（EG）引入了赫芬达指数（H）和空间基尼系数（G），在弥补两者缺陷的同时，充分考虑了企业规模和区域差异化对产业集聚程度的影响。因而，本文选取区位熵和EG 来测度长三角地区制造业的集聚水平。

（1）区位熵

区位熵的经济含义，研究区域中产业指标专有份额与整个经济体系中该指标占比份额的比值，反映区域主导产业集聚水平，但未考虑地区差异化水平。

LQij表示研究区域j 的i 产业在全国的区位熵，其中qij为j 区域i 产业产值（产量、就业人数、固定资产投入等），本文模型中qj为j 地区所有产业产值，qi是全国范围内i 产业的产值；q 为全国所有产业产值。LQij值越高，说明地区产业集聚水平越高，若LQij大于1，则该区域在全国产业集聚中具有优势。

（2）EG 指数

EG 指数能够有效反映区域差异和企业规模影响，改善区位熵的不足。

其中，

qir表示i 行业r 地区产值占i 行业所以地区相关指标（产值、就业人数、固定资产投入等）比重，本文选取长三角制造业相关指标占全国制造业相关指标比重；qr为r 地区所有产业相关指标占所有地区所有相关指标的比重，也就是长三角所有产业相关指标占全国所有产业相关指标比重；Hi表示行业的赫芬达尔指数，qj/q 表示第j 个企业产值占该行业总产值的比重，反映企业相对生产规模，Hi值越高，表明行业集中度越高，市场垄断程度越高，该指标核算需要详细的企业规模数据，因数据存在不可获得性，本文借鉴林云（2016）提出借助企业市场集中率来表示，即将各地区最大企业生产规模求和作为每个行业的企业市场集中率，然后取均值获得。[13]EG 表示产业地理集中度，若EG 大于0.05，表明区域产业集中度高；若EG 指数位于0.02 和0.05 之间，则表明区域产业分布相对均匀。

（三）指标说明和数据来源

1.指标说明

运用数学模型分析长三角地区2014-2020 年制造业相关数据，来检验制造业集聚对环境污染和能源消耗的关系。一般而言，制造业集聚会引起制造业规模扩大，规模扩大会产生规模经济，规模经济可以为企业带来规模报酬递增，实现资源、知识共享、区域产业互补、公共设施利用率提高等益处。黄森华（2014）认为当制造业集聚程度达到一定规模后，可以从规模效应、结构效应和技术效应三方面对环境产生影响：[14]制造业集聚规模效应实现的同时直接造成环境污染，但又通过居民对环境质量的要求、企业可持续发展的驱动、国家环境政策的规制等方面，间接改善环境质量；集聚结构效应主要是指区域内资源限制的前提下，实现产业内部优势劣汰，提升制造业集聚链升级，结构优化可以减少污染排放，改善环境质量；集聚技术效应是指制造业集聚带来绿色环保技术，降低能源消耗，降低环境污染量。[14]在国内外学者研究的基础上，根据科学性、合理性、区域性、数据可获得性等原则选取以下变量：

（1）被解释变量

环境问题选取环境污染指数（POLL）和能源消耗指数（EFE）来表征。国内学者研究制造业集聚水平与环境污染关系时，多选用二氧化硫排放量作为污染指标，或是选择单位产值废水排放量和单位产值二氧化硫等指标，为了准确全面考察长三角地区的环境污染情况，本文选取第一被解释变量环境污染指数（POLL）选取制造业主要排放的污染物，如工业废水、工业废气、工业二氧化硫、工业固体废弃物、工业粉尘排放量的原始数据。首先是原始数据的提取，数据主要来源于《中国统计年鉴》《中国工业统计年鉴》《中国能源统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》；然后采用熵值法对数据进行处理；最后构筑环境污染指数；被解释变量能源消耗指数（EFE）选取制造业消耗的主要能源消耗量数据，如煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力。由于各能源指标量纲和数量级存在一定差异性，在构筑能源消耗之前，先将各主要能源按照采用各种能源折标准煤换算系数（中国能源统计年鉴折算系数），换算成标准量，然后运用熵值法构筑能源消耗指数。本文筛选制造业消耗主要能源数据，由于西藏数据缺失，对数据处理时剔除其数据，具体数据详见表3-1、3-2。

表3-2：能源消耗指数数据分析

（2）核心解释变量

制造业集聚度（MICR）采用区位熵和EG 指数测算长三角地区制造业集中度。其中区位熵采用长三角地区制造业产值指标分析测算，EG 指数采用长三角地区就业人数指标分析测算，从分析结果来看，各年指标区位熵基本维持在1.2 左右、EG 指数基本在0.1 左右，而且两指标趋势相同（见图4-1），可以表明长三角地区制造业集聚水平属于全国制造业集聚水平较高地区。作为核心解释变量分析制造业集聚度与环境问题的关系，本文主要选取区位熵指标数据表征长三角地区制造业集聚水平。

（3）控制变量

区域制造业规模（规模效应）：规模经济促成产业集聚，产业集聚吸引生产资源，从而实现规模效益，伴随之就是污染物排放量和能源消耗量的增加，引发大量环境问题。选取长三角地区制造业从业人员平均数与全国制造业从业人员平均数的比重表征，记为CE。

制造业结构（结构效应）：产业结构升级可以优化制造业产业结构，淘汰高耗能重污染的企业，发展高科技清洁制造业。选取固定资产净值年平均余额与规模以上制造企业年平均全部从业人数之比表征，记为IND。

技术进步（技术效应）：技术进步可以提高资源利用效率，降低污染排放，从源头上改善制造业环境问题的关键手段。选取长三角地区规模以上制造企业R&D 经费支出占主营业务收入比重表示技术进步，记为RD。

环境规制：环境规制可促使环境成本内部化，影响制造业环境使用效率，政府通过环境规制策略可以降低污染密集型制造业生产率水平，限制污染密集型企业的发展。选取以长三角地区工业污染治理投资额占区域GDP 比值表征，记为RE。

能源消耗指数（EFE）：制造业生存和发展脱离不开能源消耗，我国传统制造业明显具有高耗能、高污染的特征。因而能源消耗指数既是制造业与环境问题关系的被解释变量，也是作为制造业集聚对环境污染指数分析的重要控制变量。从2014-2020 年长三角地区能源消费数据分析来看，区域内各年份能源消耗增长率略有波动，但能源消耗量保持总体持续增长态势。

外商直接投资：基于“污染避难所假说”和“知识溢出效应”理论，学者们认为外商投资与环境问题关系复杂，选择长三角地区外商投资额占区域总投资的比值表征，记为FDI。

2.数据来源

以2014-2020 年长三角地区（主要覆盖区域上海、江苏、浙江）制造业相关数据为样本，研究制造业集聚对环境问题的影响。制造业集聚水平原始数据主要来源于《中国统计年鉴2014-2020》和《中国工业统计年鉴2014-2020》；规模效应、结构效应、技术效应和外商直接投资数据主要来源于《中国工业统计年鉴2014-2020》，部分数据来源于各省市统计局网站；环境规制数据主要来源于《中国环境年鉴2014-2020》；能源消耗指数原始数据主要来源于《中国能源统计年鉴2014-2020》，部分数据来源于各省市统计局网站；环境污染指数原始数据主要来源于 《中国统计年鉴2014-2020》《中国环境统计年鉴2014-2020》。

四、模型构建及实证分析

（一）模型构建

借鉴国内外学者有关制造业集聚与环境问题关系研究的实证模型，考虑制造业的规模效应、结构效应和技术效应、环境规制强度、能源消耗强度、外商直接投资等控制变量对环境问题的影响。构建面板数据模型如下：

（二）实证分析

（1）制造业集聚水平分析

实证分析长三角地区制造业集聚对环境问题的影响，本文选取区位熵和EG 指数分别测算了长三角地区制造业集聚水平，为实证分析提供数据基础。从计算结果来看，2014 年至2019 年区位熵值保持在1.23 左右，EG 指数大约在1.07 左右，其中2017 年集聚水平最高，两个指标趋势基本一致（见表4-1）。根据数据结果可以判断长三角地区制造业集聚水平相对较高，领先于其他地区。

表4-1：长三角地区制造业集聚水平趋势图

（2）回归分析

考虑到回归分析对数据值的要求，首先对各指标进行标准化处理，然后再分别对模型1 和模型2 进行回归分析运算。

从模型1 分析结果中（表4-2）可以看出，R2为1，D-W 指数为1.974，说明数据回归分析是有效合理的。具体指标分析来看，制造业集聚水平（MICR）的回归系数为负值，即长三角地区制造业集聚与环境污染呈负相关关系，制造业集聚水平提高1%，污染指数降低0.067%，虽然降低幅度不大，但从数据分析结果可以看出长三角地区经济发展与环境问题关系已趋向良性发展阶段。长三角地区制造业结构效应（IND）明显，IND 回归系数为-0.512，长三角地区积极响应国家产业结构供给侧改革，优化制造业产业结构，效果显著，当产业结构优化1%时，环境污染指数可以降低0.512%。环境规制对长三角地区制造业环境污染系数为正，与曹杰等（2016）[1]测算我国制造业集聚与环境污染关系结论一致，表明截止目前我国环境规制还没有实现理论意义上降低制造业污染排放的目标，仍处于资金大量投入阶段，还未能实现环境污染指数的降低。在采用逐步回归分析时，规模效应（CE）和能源消耗指数（EFE）指标成为影响环境污染指数（POLL）指标的第一位和第二位的因素，即表明制造业规模效应和能源消耗指标是造成环境污染指数上升的重要因素，其影响程度超过了制造业集聚水平等相关指标。CE 指数表明长三角地区制造业规模效应显著，通过了5%的显著检验，系数为0.309，意味着当制造业产业规模提高1%时，环境污染指数会提升0.309%；EFE 与POLL 也成正相关关系，回归系数为0.625，其对环境污染指数的影响也十分显著，大量能源消耗势必导致环境污染物排放量的增加，发展新型经济新旧动能转化势在必行。RD 和FDI在回归分析时因与POLL 指标显著性水平过低成为排除变量，也从侧面证明长三角地区制造业的技术效应未得到充分发挥，该地区制造业集聚的空间技术溢出效应不显著，外商投资基本脱离重污染、重耗能的行业，结构相对合理。

从模型2 结果分析来看（表4-2），制造业集聚水平（MICR）回归系数为负值，表明长三角地区制造业集聚与能源消耗指数呈负相关关系，制造业集聚水平（MICR）提高1%，能源消耗指数（EFE）降低1.509%。其他指标除技术效应指数（RD）因显著性水平不足被剔除，都与EFE 呈负相关关系，其中结构效应指标（IND）、外商投资指标（FDI）和环境规制指标（RE）影响显著，系数分别为-3.083、-4.452 和-2.944。

表4-2：模型回归分析结果

（三）结论

中国制造业已处于产业结构升级和调整的重要阶段，长三角地区处于领导我国经济发展的重要经济圈，其产业发展具有示范作用。从数据分析结果来看，长三角地区制造业集聚水平对环境问题影响虽进入良性发展阶段，但效果还未达到显著性水平，产业结构优化对环境污染指数和能源消耗指数降低效果显著，符合我国大政方针政策。在环境污染方面，制造业规模和能源消耗加重污染程度，技术空间溢出效应和环境规制政策未达到理论水平，外商资本投资的产业结构相对合理。在能源消耗方面，除技术效应指标不显著外，制造业的规模效应、结构效应和环境规制及外商投资都能较高的降低能源消耗指数。

五、政策启示

一、改善能源结构，积极推动新旧动能转化

党的十九大报告指出，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，从研究结果可以看出，能源消耗指数无论是作为被解释变量和解释变量都是影响环境问题的重要因素，为了改变我国制造业高耗能、高污染的困境转化动能十分必要。2018 年国务院正式批复《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》（国函[2018]1 号），标明我国正式试点新旧动能试验区。新旧动能转换的核心是产业，积极推动创新型、战略性新兴型、技术密集型产业，加快制造业步入高端发展阶段，升级传统制造行业。

二、优化制造业结构，推动区域制造业集聚优化升级

借助供给侧结构改革的东风，实现制造业的结构优化、产业升级、融合发展。从研究结果可以看出制造业结构优化有助于降低环境污染指数和能源消耗指数，通过优化制造业产业结构发挥其集聚带来的正外部效应，合理构建集聚区的产业配置，在较优规模下积极推动高科技、轻污染、创新性产业，根据区域资源比较优势，优化资源配置，推动传统生产要素向高技术、高附加值制造业倾斜，优化产业结构和空间结构，积极拓展区域制造业辐射圈，取长补短，保持区域制造业有利竞争力的同时，减少对环境的负面影响。

三、推动科技创新，推动制造业升级改造

科学技术是实现经济可持续发展的重要技术，可以有效拓展制造业对资源的利用空间和利用效率，可以促进新旧动能的转化，可以丰富人类改善和保护生态环境的手段方法。从长三角地区数据实证分析结果来看，制造业的技术效应未得到充分发挥，对环境问题的影响不显著，这需要我们进一步重视科学技术在制造业产业中的培育与应用。积极建立和发挥“政产学研金服用”创新体系的作用，探索跨部门、跨领域的政策协调，加强科技政策与财税、金融、产业贸易政策的统筹协调，整合传统生产要素和创新要素，借助科学技术提升制造业全要素生产率。

四、注重顶层制度设计，为制造业升级提供制度保障

宏观调控制造业的产业布局，优化宏观调控政策结构，提高财政管理水平，加强政策协调，为制造业升级改造提供政策制度供给。比如减税降费，深化“放管服”，转换投资思维，将传统物资资本投入转向人力资本投入，加大对科技、教育的投资，增强经济增长的内生动力。同时，提升对外开放程度，抓紧“一带一路”建设机遇，加快制造业全产业链开放，提升制造业的核心竞争力。

注释：

[1]曹杰、武翠：《基于响应面优化法的制造业集聚与工业污染关系研究》，《经济问题探索》2015 年第7 期。

[2]何好俊、祝树金：《制造业集聚是否有利于提升环境治理绩效》，《中国科技论坛》2016 年第10 期。

[3]师博、任保平：《产业集聚会改进能源效率么》，《中国经济问题》2019 年第1 期。

[4]王海虹、卢正惠：《城市群经济集聚对城市空气质量的影响》，《中国市场》2017 年第6 期。

[5]Verhoef E T、Nijkamp P.Externalities in Urban Sustain ability:Environmental Versus Localization—Type Agglomeration Externalities in a General Spatial Equilibrium Model of a Single—Sector Mon centriclndustrial City，Ecological Economics,2002,(2).

[6]苏芳：《产业集聚与环境影响关系的库兹涅茨曲线检验》，《生态经济》2015 年第31 期。

[7]Grossman Krueger.Environmental Impacts of the North American Free Trade Agreement，NBER Working Paper，1991

[8]杨礼琼、李伟娜：《集聚外部性、环境技术效率与节能减排》，《软科学》2011 年第9 期。

[9]刘习平、宋德勇：《城市产业集聚对城市环境的影响》，《城市问题》2013 年第3 期。

[10]白永亮、杨扬：《长江经济带城市制造业集聚的空间外部性：识别与应用》，《重庆大学学报（社会科学版）》2018 年第12期。

[11]吴传清、邓明亮、陈文艳：《中国制造业集聚对环境效率的影响研究》，《西部论坛》2018 年第6 期。

[12]邱 风、叶 密、熊 玮：《我国制造业集聚、地区专业化与结构演进》，《财经论丛》2018 年第9 期。

[13]林云：《中国制造业集聚对环境污染影响的实证研究》，南京信息工程大学硕士论文，2016 年。

[14]黄森华：《中国制造业集聚对环境污染的影响研究》，湖南大学硕士论文，2014 年。