二氧化硫排放对经济发展的影响：基于中国省级面板数据的实证分析

牛晓耕，刘美玉，王孟双

（河北地质大学 经济学院，河北 石家庄 050031）

近年来，随着人类工业化道路的前进，日益恶化的大气环境给人类的生存和发展带来了很大的困扰。大气污染逐渐成为社会的热点研究问题，自2013年《大气污染防治计划》发布以来，从中央到地方，各级政府都把大气污染治理纳入年终考核目标。近年来，由于中央及地方各级政府的重视和产业结构水平的提高，相对于2015年，2020年我国二氧化硫（SO2）排放量下降15%以上。虽然我国二氧化硫排放总量日趋下降，但是二氧化硫排放总量仍相对较高，对经济发展和人类生活产生了负面影响。二氧化硫排放过多会造成环境的酸化，极大程度危害农业生产以及人体健康。大量研究表明，二氧化硫污染会通过延缓城镇化、损害人力资本或者破坏生产环境等传导机制降低经济发展水平。明确环境污染对经济发展的负面作用有利于制定更加科学、高效的环保政策。我国要想改变大气污染现状，必须加大环境治理力度，严格监管落实大气污染防治计划，同时鼓励发展现代服务业，淘汰落后产能。本文以人均GDP作为经济发展程度的衡量标准，采用2006—2019年中国30个省份（不包含西藏及港澳台）二氧化硫排放的面板数据，并选取政府治理作为工具变量缓解其内生性，分析二氧化硫排放及政府治理对经济发展的影响，同时选取城镇化率和对外开放程度作为门限变量，探讨其在不同区间下二氧化硫排放对经济发展的影响。

一、文献综述

关于经济发展与大气污染之间关系的文献较多，但研究大气污染如何影响经济发展的文献相对较少。大气污染能够通过损害人体健康、降低农牧业生产率以及投入大量治理费用等影响经济增长[1]。Ebenstein等采用一阶差分模型研究我国收入、污染和死亡率之间的关系，表明环境污染对经济增长有部分抵消作用[2]。Graff Zivin等研究证实环境污染对人体健康有很大的负面影响[3]，尤其会增加人们的呼吸系统发病率[4]，从而会降低劳动生产率，影响经济发展水平。何洁通过研究进出口贸易与工业二氧化硫排放的关系发现，工业二氧化硫排放与进出口贸易对经济发展的作用相反[5]，即工业二氧化硫排放会对经济发展产生负面影响。陈诗一和陈登科以2004—2013年中国286个地级以上城市建立了两阶段最小二乘回归模型来分析雾霾污染与经济发展质量之间的关系，并选取政府环境治理这个工具变量有效缓解其内生性，结果表明，雾霾污染与经济发展之间存在负相关关系，并且说明了雾霾污染影响经济发展的传导机制[6]。

关于衡量大气污染指标的选取，一些学者采用传统工业三废[7]或者工业废气来衡量大气污染，但是这种方式只能衡量工业对大气的污染，并不能全面反映大气污染程度。现在许多学者多采用PM2.5来衡量雾霾污染[8]，但是国内PM2.5数据统计较晚，需借鉴国外相关学者的统计数据[9]。与研究雾霾污染的文献数量相比，研究二氧化硫排放对经济发展影响的文献相对较少，宋锋华使用面板门限模型分析二氧化硫与经济发展之间的关系，并且验证了二氧化硫排放与经济发展之间符合库兹涅茨曲线所述的倒U型关系[10]，但未选取合适的工具变量缓解二者之间的内生性问题。Carson研究了美国在不同的收入水平下的二氧化硫排放量，结果符合环境库兹涅茨曲线所述的倒U型状态[11]。二氧化硫作为影响大气污染的主要污染物之一，与经济发展的关联性很强，因此，本文选取二氧化硫作为衡量大气污染的指标，同时选择政府环境治理指标作为工具变量，缓解了二者之间存在的内生性问题；选取城镇化率和对外开放程度作为门限变量，论证在不同范围内二氧化硫排放对经济发展的影响，以期为提升我国政府环境治理的质量和效率、促进我国经济高质量发展提供理论依据。

二、模型构建与数据说明

（一）基准模型

本文主要研究二氧化硫排放对经济发展的影响，因此将二者作为核心变量纳入模型中，为进一步考察其他因素对经济发展的影响，同时缓解遗漏变量偏误，将物流发展水平、产业结构、地区研发水平以及对外开放程度作为控制变量纳入模型。基于此，本文构建如下基准计量模型：

其中，pgdpit表示i地区在t年的实际人均GDP，ln so2it表示i地区在t年的二氧化硫的对数，α0为常数项，xit为相应的控制变量，μi为省份个体效应，λt为时间固定效应，εit为随机扰动项。

（二）变量说明

1.被解释变量

经济发展水平提升的同时往往伴随着环境污染加剧，借鉴邵帅[12]等学者的研究，本文采用人均GDP来度量经济发展水平，以2006年为基期，对人均GDP进行平减处理，得到各省份的实际人均GDP。

2.解释变量

随着工业化和城镇化的发展，城市大气污染问题日益严重，二氧化硫是常见的大气污染物之一，对农业生产和人体健康具有很大的危害性。现有文献多关注经济发展对二氧化硫排放的影响，忽略了二氧化硫排放对经济发展的负面影响，因此本文选取二氧化硫的排放量作为衡量大气污染的指标，并选取政府治理作为工具变量，研究其对经济发展的影响。

3.控制变量

结合已有研究，为缓解遗漏变量带来的偏误，本文还选取了一些控制变量，主要包括：产业结构（is）、物流发展水平（logis）、地区研发水平（rd）、对外开放程度（trade）以及城镇化率（urban）。以上被解释变量、解释变量以及控制变量的描述性统计及度量指标见表1。

表1 变量的描述性统计及度量指标

（三）二氧化硫排放与经济发展之间的内生性及工具变量选取

在研究二氧化硫排放与经济发展水平之间的关系时，二氧化硫排放的内生性是一个不得不考虑的问题。具体而言，一方面，二氧化硫的排放可能会通过延缓城镇化拖累经济发展水平；另一方面，随着经济发展水平的提高会调整能源与产业结构，从而减少二氧化硫的排放，即二氧化硫的排放与经济发展之间存在双向因果关系，会导致内生性问题的存在。因此，我们必须找到一个有效的工具变量来缓解上述内生性问题。工具变量的选择要求与本文中的内生变量（二氧化硫排放）高度相关，但是并不直接作用于经济发展水平。本文借鉴Chen[13]的方法，采用省级政府工作报告中有关“环保”一词相关词汇字数占全文总字数的比重作为政府治理的代理变量①原因如下：第一，政府工作报告是政府实施各项政策的“信号灯”，能够很好地反映政府对大气污染治理的重视程度；第二，省级政府工作报告一般发生在年初，而经济活动贯穿一年的始终，本年的经济活动难以对当年的政府工作报告产生影响，可以很好地避免“反向因果”产生的内生性问题。。

基于以上分析，为更好地识别政府治理对经济发展以及环境的影响，本文选取政府治理作为工具变量，在基准回归模型的基础上构建了两阶段最小二乘回归模型（IV-2SLS），第一阶段回归中以ln so2it作为被解释变量，说明环境治理对二氧化硫排放的影响；第二阶段回归中以pgdpit作为被解释变量，将二氧化硫排放的治理效果作为核心解释变量来分析其对经济发展水平的影响。模型设定如下：

其中，gemit表示i地区在t年的政府环境治理变量，是上述两阶段最小二乘回归模型中的工具变量。其余变量解释与基准模型相同。

三、二氧化硫排放对经济发展影响的实证检验

（一）基准模型回归结果

基准模型回归结果（见表2）显示，ln so2的系数（式（1）中的α1）显著为负，即二氧化硫排放对经济发展产生了负面影响。在工业的生产工艺过程中经常会排放大量二氧化硫，为控制产业结构的影响并缓解遗漏变量偏误，第2列和第4列加入第二产业增加值占GDP比重来控制产业结构的影响，结果与第1列和第3列的系数方向一致，即二氧化硫排放与经济发展水平显著呈负相关关系。由于现期的经济发展很难对历史的二氧化硫排放产生影响，为缓解二氧化硫排放的内生性问题，将ln so2滞后一期来识别其与人均GDP之间的关系。结果表明，滞后一期ln so2与人均GDP之间仍呈负相关关系。

如表2，二氧化硫排放显著拖累了经济发展水平，但二氧化硫排放是从一开始就拉低了经济发展水平还是其污染达到一定程度之后才对经济发展产生了负面影响？为了解这一问题，绘制了二氧化硫排放与经济发展之间关系的散点图（如图1所示），并加注了一些省份的标签。结果表明，二氧化硫排放对经济发展水平的影响很大程度上与污染水平和经济发展阶段有关[14]。由于地理位置、产业结构、资本和技术水平差异等因素，一些发达省份（如北京、天津、上海、江苏等）经济发展快并且环境质量优，二氧化硫排放对经济发展未产生显著的负面作用；贵州、山西等二氧化硫排放量高的省份，经济发展水平却不高，二氧化硫排放对经济发展有负面效应。还有一些省份（如宁夏、海南）二氧化硫排放量和经济发展水平都很低。考虑到目前各省份的总体二氧化硫排放水平较高，对经济发展产生了负面影响，与基准回归模型中所得到的结论是一致的。

图1 二氧化硫排放与经济发展水平关系的散点分布

表2 基准模型回归结果

（二）地区异质性分析

为进一步分析区域二氧化硫排放对经济发展水平影响的差异性，按照地理环境和经济发展水平将我国分为东、中、西三部分①其中东部地区包括：北京、天津、河北、山东、上海、江苏、福建、浙江、辽宁、广东和海南；中部地区包括：黑龙江、吉林、河南、山西、安徽、湖北、湖南和江西；西部地区包括：四川、重庆、陕西、宁夏、青海、新疆、内蒙古、贵州、甘肃、云南和广西。。在基准回归分析的基础上，分别将东、中、西部地区的二氧化硫排放作为解释变量与人均GDP进行回归。结果如表3所示，第1列为东部地区的回归结果，第2、3列为中部和西部地区回归结果，可见无论是东部、中部还是西部地区，ln so2的系数都显著为负，即二氧化硫排放对经济发展有负面作用。但是二氧化硫排放对三个地区的经济发展水平影响程度不同，西部地区二氧化硫排放对经济发展的负面影响最大，中部地区次之，东部地区受到的影响最小。究其原因可能是中西部地区的产业结构水平较低，承接了外来和东部地区的高污染企业，经济发展多依靠高能耗企业拉动，导致中西部地区的二氧化硫排放量较多，拉低了经济发展水平；而一些发达的省份多集中在东部地区，这里产业结构水平高，经济发展过程中排放的二氧化硫较少，不足以拉低经济发展水平。

表3 二氧化硫排放的地区异质性

（三）门限效应分析

由以上分析可知，二氧化硫的排放显著拉低了经济发展水平，但由于30个省份地区差异性较大，经济因素对于不同地区的作用结果也不尽相同，因此本文将城镇化率（ln urban）、对外开放度（ln trade）作为门限变量，论证这两个因素在一定区间内对于经济发展的影响，同时对这两个因素进行门限效应检验，发现具有单一门限值，因此本文构建如下单一面板门限回归模型：

其中x代表门限变量，即城镇化率（ln urban）和对外开放度（ln trade），γ 代表门限值，示性函数 I（x≤γ）时取值为1，否则为0。其余变量解释与基准模型相同。

如表4所示，城镇化率（ln urban）的门限值为0.523 3，根据门限值划分了两个区间，即高城镇化水平的地区（γ＞0.523 3）和低城镇化水平的地区（γ≤0.523 3），在两区间内，ln so2对经济发展水平的影响均显著，但是存在明显的地区异质性，即城镇化水平较高的地区，二氧化硫排放对经济发展水平影响较小。原因可能是城镇化率较高的地区产业结构水平较高，即第二产业的占比较低，经济发展过程中产生的二氧化硫排放量少。对外开放程度（ln trade）的门限值为0.589 9，根据门限值划分了两个区间，即对外开放程度高的地区（γ＞0.589 9）和对外开放程度低的地区（γ≤0.589 9），发现对外开放程度较高的地区，ln so2对经济发展水平的负面影响较大，说明我国部分地区承接国际产业转移的同时，可能忽略了其对环境的负面影响[15]。

表4 门限效应分析

（四）工具变量模型回归结果

本文采用工具变量法研究二氧化硫排放对经济发展水平的影响，用环境词汇字数占政府工作报告总字数的比重作为工具变量，将被解释变量、解释变量以及工具变量进行回归，发现第一阶段回归的工具变量系数的联合显著性F统计量为20.301 7，即不存在弱工具变量；同时进行了异方差稳健的DWH检验，发现F统计量与χ2统计量的P值都小于0.01，即ln so2为内生解释变量。在第一阶段回归中，核心解释变量ln gem的系数显著为负，表明环境治理显著降低了二氧化硫的排放量。如表5所示，第1列相对于第2列而言控制了产业结构这一变量，ln gem的系数仍显著为负。第二阶段回归中ln so2的系数显著为负，其绝对值相较于基准回归中的ln so2的系数绝对值大了很多，这表明由于内生性问题的存在，二氧化硫排放对经济发展水平的影响被低估。

表5 工具变量模型回归结果

具体来说，根据第一阶段回归结果，当环境字数占比每提高1%，二氧化硫的排放浓度下降0.282 2%；同时根据第二阶段回归结果，当二氧化硫浓度每上升1%，人均GDP下降0.041 1%，在控制产业结构的影响之后，政府治理对二氧化硫排放的影响相对第1列较小，二氧化硫浓度每上升1%，人均GDP下降0.039 8%。

（五）稳健性检验

为了确保研究结果的准确性，本文将工具变量模型的回归结果进行了稳健性检验，检验结果见表6。由于直辖市直接受中央政府管辖，为了减少行政命令对地区环境及经济发展的影响，第1列将4个直辖市的面板数据剔除，然后再进行工具变量模型的回归，回归结果与基准工具变量模型结果对比，ln so2的系数依然显著为负。为了缓解异常值对回归结果的影响，第2列在第1列的基础上剔除了二氧化硫排放量最低和最高1%的数据，发现ln so2的系数依然显著。最后为了缓解控制变量的存在而可能产生的内生性问题，第3列将所有的控制变量滞后一期，发现ln so2的系数也非常显著。从以上3个检验可以看出，本文工具变量模型所得的回归结果是稳健的。

表6 稳健性分析

四、研究结论与对策建议

（一）研究结论

本文基于2006—2019年中国30个省份的面板数据，选取政府环境治理作为工具变量，构建基于工具变量的2SLS模型，分析了二氧化硫排放对经济发展的影响，并进一步分析了东、中、西部的地区异质性和基于城镇化率、对外开放度的门限效应，得出主要结论如下。

第一，从全国层面来看，目前各省份二氧化硫的排放量显著影响我国的经济发展水平。已有研究表明，大气污染会通过延缓城镇化、损害人力资本积累等传导机制降低经济发展水平。从地区层面来看，二氧化硫排放对经济发展的影响存在明显的地区异质性。西部地区经济发展受到二氧化硫排放量的影响最大，原因主要是该地区产业结构不尽合理，污染物排放量较大，从而对经济发展产生负面影响；东部地区（如北京、天津、上海、江苏等省份）的经济最为发达，经济发展未对大气污染产生恶化效应，这些地区反而有更多资金和技术用来改善生态环境，经济发展对大气污染具有正向调节效应。

第二，政府治理可以显著降低二氧化硫的排放量。地方政府在环境污染治理方面起到非常重要的作用，可以有效降低环境污染水平。在控制了产业结构的影响之后，政府环境治理的效果略微下降。因此，在污染较为严重的中西部地区，政府应通过大量投入资金和引进技术等措施促进该地区的产业结构升级，必要时可以实施强制手段。

第三，在面板门限模型中，城镇化和对外开放对二氧化硫排放存在明显的门限效应。在城镇化水平较高的地区，由于地理位置好、产业结构水平高等因素，二氧化硫对经济发展水平的影响较小；在对外开放程度高的部分地区，可能承接产业转移的质量不高，存在“重引轻选”现象，会使污染物排放增多，从而对经济发展产生负面影响。

（二）对策建议

第一，转变经济发展方式，降低能耗，提升产品质量和经济效益。各地区因地制宜，东部地区发达省份要依法预防环境污染；中部地区在承接东部地区产业转移的同时，加快自身发展建设，重视创新驱动要素对经济发展水平的影响，实现经济发展与环境质量提升的良性互动；西部地区要考虑拓展传统资源的生态效益价值，调整产业布局，推进精深加工，通过发展循环经济减轻环境压力。

第二，要重视政府在环境治理过程中发挥的作用。政府要起到“领头羊”的作用，各省要根据实际情况切实拟定环境治理政策，在产业结构水平低的地区重视行政命令的作用，对重能耗、重污染企业加以规制[16]，在产业结构水平高的地区采用各类经济手段，充分发挥市场作用。加大对生态工业园区的扶持力度和传统工业园区的污染监控；寻求控制和消除各类因素对环境的污染和破坏，提升环境保护的政策力度；各省级政府要做好大气污染的联防联控，将自身定为责任主体，采用全局性战略，对临近省份的大气污染进行协同管理。

第三，坚持促进城镇化进程和环境保护并举。各省应有序推进集约、高质量的城镇化进程，完善基础设施，通过合理手段将城镇化进程中的生态成本内生化，在节约资源、保护环境的同时注重城市的生态建设；产业结构水平的改善会提升城镇化水平，因此要引导第三产业集聚水平的提升，促进产业结构升级，推动高附加值产业快速发展。

第四，在引入外资的同时提升本国企业的国际竞争力。坚持“引进来”和“走出去”相结合战略，提高引入外资的质量，消化吸收国外先进技术；重视科技创新，让科技创新成为经济高质量发展的第一动力；放宽第三产业的引入门槛，着力引入知识密集型、技术密集型的产业，改善内地投资环境，鼓励引导外资向农业、交通等基础产业转移；借鉴外来的先进技术和经验，创造科技附加值，提升产品质量，加快先进技术和生产能力的本土化，使我国从国际直接投资（FDI）引入国变为输出国。