京津冀经济增长与空气质量关系的实证研究

郝志军 王培一

(河北地质大学经济学院，河北 石家庄 050031)

一、引言

京津冀地区由于其良好的地理位置与人文环境，是国家发展与经济建设的重中之地，也是我国重要的城市群之一，但伴随着经济的快速发展与增长，生态环境、大气环境的状态变得越来越差。尤其在2010年-2014年，京津冀地区的雾霾、沙尘暴等恶劣天气频繁增多，已经严重影响到了人们的正常出行和健康问题，政府也为此颁布了相应的措施计划，例如2014年提出了京津冀协同发展的战略，2017年在北京市开展了“疏整促”专项行动，与此同时为缓解首都的发展压力还设立了雄安新区，这项行动也对京津冀协同发展做出了贡献。三年来北京的空气质量有了明显的好转，说明“疏整促”行动是比较适合改善城市环境的。但据相关报告显示，京津冀地区每年空气质量不达标天数占46.9%，而且在我国城市空气质量排行榜上倒数五个城市中有三个隶属于京津冀地区。虽然与前几年的空气质量情况相比是有所改善的，但京津冀地区空气质量问题仍然存在。据了解近两年来京津冀地区空气中臭氧的浓度开始逐渐增加，即将变为仅次于PM2.5对空气质量影响的污染物，所以采用经济又科学的方法改善京津冀空气质量已是大势所趋。

二、模型建立与指标选取

(一)模型建立

本文将根据环境库兹涅茨曲线模型(EKC)来进行京津冀经济增长与空气质量关系的实证研究。考虑到对模型的可操作性，所以本文选择二次多项式和三次多项式函数模型为基础，分别对函数两边是否取对数做回归分析，再根据各项参数的显著性来判断最合适的模型。[1]EKC曲线的基础模型如下所示：

(1)

(2)

式中：Yit表示i城市在t时期的空气质量水平；Xit表示i城市在t时期的经济增长水平；βk是方程系数；εit是残差项。

(二)指标选取

该模型是用来衡量分析环境质量与收入间的动态关系，涉及的变量仅有收入和环境质量这两个指标，而环境质量指标通常是以空气质量指标作为依据。本文将选取人均GDP作为衡量经济增长的指标，人均GDP是衡量经济增长的重要指标之一，而且能更明显地反映真实的人民生活水平，许多学者在研究时用到的经济指标也是人均GDP。现有能衡量空气质量指标的数据有可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)、空气质量指数(AQI)和每年优良天数等，考虑到2013年之前国家并未对PM2.5和O3的数据统计，也没有详细的氮氧化物的准确数据，为了保证数据的完整性和可取性，所以本文选取SO2年平均浓度和空气质量达标天数作为衡量空气质量的指标。[2]

(三)EKC模拟与结果评析

以下部分将运用Stata统计软件对2008年-2019年京津冀地区SO2年平均浓度、优良天数和人均GDP分别运用二次和三次型模型进行回归分析，并拟合EKC曲线。

1.人均GDP与空气SO2浓度拟合结果

从表1、表2中可以明显看出二次型两边取对数的回归结果是最好的，R2高达0.9177，调整的R2=0.8995，F统计量为50.21，P值=0.000，所以方程整体上是显著的，所有项的P值都为0.002，表明显著。综合以上结果来看，分析京津冀地区SO2年平均浓度与人均GDP的模型采用二次对数型模型最为合适，根据回归结果可写出关系式：

LnY=-436.0611+81.0618LnX-3.7339lnX2

(3.3)

通过EKC曲线判定方法(β1>0，β2<0，β3=0)，判断出京津冀地区人均GDP与SO2浓度的环境库兹涅茨曲线形状可能呈现出“倒U”型。

表1 人均GDP与SO2浓度二次型模型回归结果

表2 人均GDP与SO2浓度三次型模型回归结果

图1 SO2年平均浓度与人均GDP拟合曲线图

图1为2008年-2019年京津冀地区人均GDP与SO2年均浓度拟合曲线图，图形整体呈现出单调递减趋势，再结合回归方程的判断，可以将该图形视为“倒U”型曲线的右半段，该曲线说明京津冀地区SO2年平均浓度随着人均GDP的增长在相应减少。

2.人均GDP与优良天数拟合结果

从表3中可以看到不取对数的二次型模型回归结果。其中F统计量为5.96，其P值为0.0225>0.05，所以方程从整体上看是显著的；R2=0.5698，说明该方程拟合效果一般，其中仅有二次项的t检验P值>0.05接受了原假设，说明人均GDP的二次与优良天数相关性不显著。根据回归结果可以得出人均GDP与优良天数的关系式：

Y=825.6816-0.1491X+8.89e-8X2

(3)

通过EKC曲线判定方法，(β1<0，β2>0，β3=0)能够判断出京津冀地区人均GDP与优良天数的环境库兹涅茨曲线形状可能呈现出“U”型。

表3 人均GDP与优良天数二次型模型回归结果

图2是2008年-2019年京津冀优良天数与人均GDP拟合曲线图，可以看到优良天数随着人均GDP的增长呈现先减少随后增加的趋势，呈现出“U型”特征的环境库兹涅茨曲线，与上述回归方程所判断的情况一致。优良天数与人均GDP之所以呈现“U”型曲线是因为优良天数是一个正向判断空气质量好坏的指标，所以呈现“U”型曲线是合理的。[3]该曲线表明随着经济的增长，京津冀地区的空气质量呈现出先恶化而后逐渐改善的情况。

图2 优良天数与人均GDP拟合曲线图

三、主要结论

(一)拟合的环境库兹涅茨曲线符合倒“U”型

京津冀地区SO2年平均浓度随着人均GDP的增长而减少呈现单调递减的EKC曲线，并未出现倒“U”型曲线，不过根据计量模型的方程系数判断，认为SO2浓度与人均GDP之间是可以呈现倒“U”型曲线的，之所以呈现出单调递减曲线可能是由于本文研究所涉及的年份时间过短，若拉长研究时序应该可以呈现倒“U”型曲线。

京津冀地区每年优良天数的多少随着人均GDP的增长呈现先下降后增加的“U”型EKC曲线，且过了“U”型曲线最低点。上文中已经提到优良天数是一个正向判断空气质量的指标，若文中使用不达标天数作为衡量空气质量的指标，再与人均GDP进行EKC曲线的拟合应该会出现倒“U”型曲线，随后通过验证确实得到了京津冀地区不达标天数与人均GDP呈倒“U”型曲线。在研究各项空气质量指标与人均GDP关系时，还尝试了对PM10和NO2的年平均浓度与人均GDP的关系进行了模型设定与检验，虽然拟合出的曲线图像是呈倒“U”型，但从计量学的角度来看这两个空气质量指标与人均GDP的关系并不显著，可能是由于本文研究的时序时间不够长或者其他原因导致不显著。

(二)产业结构优化水平是制约空气质量的关键因素

京津冀地区空气质量较差的主要原因在于河北，相关数据表明，京津冀地区中河北省的二氧化硫和氮氧化物排放量最多，因此在优良天数的比较中河北省空气质量在三地中也表现最差。从整体的长期角度看京津冀地区的SO2排放量是呈下降趋势的，但2017年时河北省的SO2排放量仍高达40.22万吨，同年期间北京的SO2排放量已经低至0.47万吨，天津的也仅有2.37万吨。天津和河北的工业化程度都是比较高的，但天津在产业结构优化方面要比河北省好，说明产业结构的优化是制约空气质量的关键性因素。

(三)能耗结构高碳化是造成空气污染的决定因素

产业结构决定了能耗结构，若是以化工为主的产业结构，那么主要消耗的能源是煤炭、石油、天然气等，此类能源的燃烧又会产出许多碳氧化物的排放，从而导致空气质量下降。[4]京津冀地区中河北省就是以工业化为主的产业结构，河北省煤炭能耗的占比高于80%，北京的石油能耗也占总能源消耗的30%左右，所以京津冀地区能源的消耗碳化程度非常高，会加剧空气质量的污染，所以能源的使用有待改善。

(四)优化治理机制，协力解决地区环境问题

近年来京津冀地区的空气质量都有所改善，但环境规制的效果并不稳定，空气质量有反弹情况出现，出现这种情况的主要原因是京津冀生态环境治理机制的“分裂化”和“碎片化”现象比较严重。[5]虽然有协同发展机制的存在，各地也构建了一些联防联控机制，在运行中也有一定的效果，但机制本身存在一些缺陷，而且还存在各方利益的冲突和信息共享的欠缺，所以各地区部门间的联动性并不强。在环境治理过程中还存在许多外部性问题，这种外部性问题市场是无能为力的，所以京津冀环境协同治理机制还有待优化。

四、京津冀空气质量改善的对策建议

(一)优化产业结构，提升产业绿色化水平

要优化京津冀地区空气质量，应该首先对京津冀的产业结构进行优化调整，尤其是对空气质量影响最大的第二产业。[6]对于第二产业的优化，应当减少或者阻断高污染、高能耗的企业生产，将这些高能耗的企业向轻工业或第三产业进行转型，还可以在合适的废弃工厂位置改建成绿色园林，从而达到改善空气质量的目的。

(二) 加快能源替代，降低单位产出碳排放强度

由于京津冀的地理环境特殊，不利于废气烟尘的扩散，所以更应该从源头上进行控制。首先要严格把控煤炭的燃烧，尽可能将取暖、做饭、洗浴或一些大棚等的煤炭使用情况减少，尽可能做到全面改电改气从而减少二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳和烟尘粉尘等的排放。[7]其次，尽可能使用可再生能源代替不可再生能源，加大对新能源和清洁能源的研究与使用，比如用核能、太阳能、生物质能、风能等代替传统的化学能源从而减少一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等空气污染物的排放，又如一些生态农业的发展既能实现能源的循环利用，又可以大大减少对化学、化工物品的使用。

(三)完善长效机制，持续有效改善空气质量

京津冀三地中河北省一直是以高耗能的产业为主导产业发展的，[8]因此空气质量的污染也是最严重的，随后在提出京津冀协同发展的政策方针后，北京的部分高耗能产业被牵移到了河北省，这使得河北省的空气质量一直处于劣势。但空气本身是流动的跨区域的，所以在河北省全面进行空气污染治理的同时，北京和天津也是受益的。所以在空气质量改善这一方面应当制定跨区域的、大范围的管理机制，这样不仅能提高京津冀三地的空气质量，京津冀周边的地区也同样受益。