产业结构高级化对区域性空气污染治理的影响

朱丽萌 姜 峰

(江西财经大学 经济与社会发展研究院，江西 南昌 330013)

一、引言

空气污染防治始终是我国环境治理工作中的重点之一。2012年，党的十八大确定的我国“五位一体”总体布局中将生态文明建设纳入其中。2013年，华北地区出现大范围区域性空气污染事件，自此区域性空气污染防治得到了广泛关注。我国也相继颁布实施了《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等，同时对产业发展作出了全面部署，拟通过淘汰高污染、高耗能、高排放产业，推进产业结构高级化等一系列举措来遏制区域性空气污染的发生。据国家统计局统计公报显示，2021年我国一二三产业结构比例调整为7.3∶39.4∶53.3，呈现第三产业>第二产业>第一产业的高级化态势。另据中国环境状况报告显示，我国空气质量近些年持续向好，但因空气污染导致的区域性重污染天气依然存在。产业结构高级化是否降低了区域性空气污染就是一个值得高度关注的问题。

随着空气污染问题的日益突出，学界对可能影响空气污染的因素进行了大量研究。其中，产业结构作为影响区域性空气污染的重要因素之一，研究成果丰硕。如冷艳丽、杜思正基于2001—2010年省级面板数据，发现工业占比的增加会加重空气污染程度，且这种局面呈现沿海地区大于内陆地区的格局。[1]刘晓红、江可申依据我国29个省份2001—2010年的面板数据，发现第二产业占比的提高会加重空气污染程度，对空气污染的正向影响呈现西部>中部>东部的特征。[2]雷玉桃、郑梦琳等以112个环保重点城市为研究对象，认为产业结构能够通过合理化和高级化缓解空气污染，同时发现产业合理化、高级化对北方和南方城市空气污染减排均具有促进作用，且北方城市效果更好。[3]任毅、郭丰等以京津冀城市群为研究对象，基于2014—2017年城市面板数据，发现第二产业占比对空气污染影响系数为正，但未通过显著性检验。[4]汪克亮、赵斌等对2000—2018年中国30个省份进行研究，发现第二产业占比增加对空气污染起到促进作用。[5]叶翀、张铃宁轩依托省级层面的数据，发现产业结构优化不仅降低本地污染排放强度，而且其空间溢出效应将降低相邻地区污染排放强度。[6]纵观已有相关文献，产业结构对空气污染的影响研究主要聚焦于以工业为主的第二产业占比对空气污染的影响，在结论上也存在一定差异，且采用市级层面数据并立足产业结构高级化空间溢出效应视角探讨区域性空气污染的研究相对欠缺。实际上，经过多年的调整与优化，我国的产业结构已经发生了历史性的变化，现代工业的发展和服务业的发展正在成为经济社会发展的主角，探讨产业结构高级化对区域性空气污染的影响理论与实践意义重大。

二、机制分析

产业结构高级化是产业结构从低层次向高层次演进的过程，具体体现在产业结构比例的不断优化和产业结构效益的不断提升。其中，产业结构比例的优化呈现产业发展重点、要素密集度、产品形态等四个方面依次转移的特征；[7]产业结构效益的提升呈现产业高技术化、高加工度化、高集约化、高附加值化等“四化”的特征(以下简称“四化”)[8]。

伴随经济社会发展的历程，产业结构将经历由第一产业为主渐进向第二、第三产业为主的过程，由劳动密集型产业为主渐进向资金密集型、知识密集型为主的过程，由制造初级产品的产业为主渐进向制造中间和最终产品的产业为主的过程。在此过程中，新技术不断涌现并与传统技术融合发展，促进加工深度化、产业组织合理化和产品向高附加值转化，进而推动产业结构效益不断提升，实现产业结构向高级化演进。我国的产业结构已经进入以第二、第三产业为主的时期，现代工业和服务业的发展将是未来产业结构高级化的最主要路径。

产业结构高级化可以通过提升工业效率、升级工业结构、改善工业环境等方面来推动工业现代化，以此降低当地空气污染。即产业结构高级化通过上述“四化”进程等，在显著提升工业效率、升级工业结构的同时，又有利于发挥规模经济效益，不断提升能源原材料等资源的利用效率，加快企业的清洁生产，促进资源的循环利用，减少能源原材料等的消耗和空气污染的排放，为降低当地空气污染做出积极贡献。特别是互联网、云计算、物联网等迅猛发展的今天，产业结构高级化会进一步推动数字科技与工业的结合，依托数字科技有效改善工业发展环境，以此降低能源原材料消耗和减少空气污染排放，进一步抑制当地空气污染。

图1 产业结构高级化对本地空气污染影响的机制分析

产业结构高级化也会通过生产的软化和生产的服务化、新兴服务业的产生和服务的产业化等促进服务业现代化，以此达到本地空气污染减排的效果。即随着产业结构高级化的不断推进，“经济服务化”现象也会越来越明显，在生产过程中对信息、技术和知识等软件的依赖程度将逐步加深，对投入的服务成分比重加大，而对包括化石资源在内的物质资源的消耗相对减少，非常有利于当地空气污染的减排。同时，生产的服务化进程也将催生绿色金融、绿色服务等“绿色”属性的新兴服务业蓬勃发展，进一步降低当地的空气污染。伴随产业结构高级化进程中产业发展重点逐渐向服务业为主转型，推动之前依附于其他产业的辅助性服务行业渐渐脱离出来形成独立的、具有不同功能的服务产业，促进服务的产业化发展和现代服务业的发展，并通过产业联系效应推动整个产业链内不同部门间的协作效率显著提升，促进资源共享和配置效率的提升，进而实现当地空气污染的减排。

与此同时，某一地区在通过产业高级化的过程促进当地的空气污染减排的同时，也有利于减少当地空气污染对相邻或邻近地区造成的危害。另一方面，该地区的产业结构高级化也会助推相邻地区通过“模仿”“学习”“跟进”等方式促进其产业结构高级化，以降低相邻地区的空气污染，并最终遏制区域性空气污染。即地区产业结构高级化通过空间溢出效应的作用，在降低本地空气污染浓度的同时，带动相邻地区的产业结构高级化，进一步促进相邻地区也通过工业现代化和服务业现代化等进程不断降低空气污染的浓度，以此实现区域性空气污染的有效治理。

三、研究设计

(一)模型构建

因PM2.5更容易进入人体引发呼吸道等疾病，危害性更高，本文借鉴以往研究经验，以PM2.5为反映空气污染的主要指标，构建以下双向固定效应模型：

(1)

式中，PM2.5it为t城市在i时期的PM2.5浓度，ISUit为t城市在i时期的产业结构高级化指数，Xit为一组控制变量组成的向量，γi为年份固定效应，μt为城市固定效应，εit为随机误差项，α0为常数项，α1，αn为回归系数。

为进一步讨论产业结构高级化对空气污染的空间溢出效应，经过一系列检验在模型(1)的基础上加入两者及控制变量的空间交互项，构建如下空间杜宾计量模型：

(2)

式中，W为邻接空间权重矩阵，ρ为被解释变量空间自回归系数，δ1、δn为解释变量与控制变量的空间交互项回归系数，其他的与模型(1)中的相同。

(二)变量选择及数据来源

被解释变量为空气污染指标，采用PM2.5浓度度量。该数据来源于加拿大达尔豪斯大气成分分析组。

核心解释变量为产业结构高级化指数(isu)。这里借鉴付凌晖(2010)的计算方法，具体计算公式如下：[9]

(3)

θj=arccos

(4)

式中，X0=(x1，0，x2，0，x3，0)为一二三产业增加值占GDP比重构成的一组空间向量；θ1，θ2，θ3分别为X0与第一产业向量X1=(1，0，0)、第二产业向量X2=(0，1，0)、第三产业向量X3=(0，0，1)的夹角。

控制变量在借鉴前人成果的基础上，选择降水量、经济发展水平、人口密度、外商投资、工业规模、科技支持度、公路交通运输强度等共7个方面的影响因子。既有反映空气污染受自然因素的影响因子，又有反映经济社会发展等对空气污染影响的重要指标。其中，降水量(lnrain)用年均降水量表示；经济发展水平(lnpgdp)用人均GDP测度；人口密度(lnpop)用单位行政面积的人口数量衡量；外商投资(lnfdi)用实际利用外商直接投资额代表；工业规模(lnnum)用规模以上工业企业数量衡量；科技支持度(lntech)用科技支出占地方一般公共支出比衡量；公路交通运输强度(lncar)用年末汽车保有量衡量。其中大部分数据来自《中国城市统计年鉴》，仅降水量数据来自国家气象科学数据共享服务平台，年末汽车保有量数据来自各地统计局。部分缺失的数据由线性插值法补充获得。以上所有变量均进行对数处理。

四、实证结果分析

(一)双向固定效应模型结果

本文基于2011—2020年全国217个城市的面板数据，实证探讨产业结构高级化对当地空气污染的影响机制。根据双向固定效应模型的回归结果，仅考虑产业结构高级化指数对当地空气污染的单一影响，结果表明两者显著负相关，即产业结构高级化指数的提升会显著降低本地PM2.5浓度；加入了相应的控制变量后，结果同样表明产业结构高级化有助于当地空气污染的减排。人均GDP、人口密度、外商直接投资、科技支出和降水量与空气污染呈显著负相关，规模以上工业企业数和年末汽车保有量与空气污染正相关，但不显著。

表1 双向固定效应模型分析结果

(二)稳健性检验结果

首先，更换核心解释变量，将第三产业与第二产业增加值的比值(lnindus)[10]作为核心解释变量的替换变量。表2模型(1)结果显示，第三产业与第二产业增加值之比与当地空气污染显著负相关，表明产业结构高级化促进本地空气污染浓度下降是稳健的。

其次，补充控制变量，将地方金融发展水平(lnfin)作为新增控制变量。这里主要依据郭凌军和刘光富等对金融发展水平与空气污染关系的研究。[11]地方金融发展水平采用年末金融机构各项贷款余额占GDP比重度量。表2模型(2)结果显示，在增加控制变量的情况下，产业结构高级化指数和当地空气污染显著负相关，结果依然稳健。

再次，调整样本值，将直辖市、省会城市30个特殊样本剔除，进行稳健性检验。表2模型(3)结果显示，在剔除直辖市、省会城市后，产业结构高级化指数仍然和当地空气污染显著负相关，结果依然稳健。

表2 稳健性检验结果

最后，引进工具变量，进行内生性检验。一方面，产业结构高级化与当地空气污染之间可能互为因果。如空气污染程度相对较低的地方，其环境治理成本可能相对较少，而在科学技术上的支出就相对更多，更容易促进产业结构高级化。另一方面，影响空气污染的因素众多，存在遗漏解释变量的可能。一旦被遗漏的解释变量既对空气污染有影响，又对某个控制变量有影响，则产生内生性问题。关于工具变量的选择，本文借鉴赵涛等的思路，使用上一年各城市互联网用户量与1984年各城市每百人拥有电话机的交互项(lniv)作为工具变量。[12]两阶段最小二乘法回归结果表明，在弱工具变量的识别检验中最小特征统计值大于两阶段回归沃尔德检验10%对应的临界值，证明本文选择的工具变量是合理的。表3显示，在未加入控制变量的情况下，第一阶段产业结构高级化指数和工具变量显著正相关，第二阶段产业结构高级化指数和当地空气污染显著负相关；模型(2)在加入了控制变量后，结果与模型(1)结论一致。这说明考虑了内生性问题后，产业结构高级化能够降低当地空气污染浓度，结果稳健。

表3 两阶段最小二乘法的回归结果

(三)空间溢出效应分析结果

首先，对产业结构高级化指数和各地PM2.5浓度进行全局空间自相关检验。计算结果表明，2011年至2020年产业结构高级化指数和各地PM2.5浓度的莫兰指数均在1%水平下显著，且为正值。这表明产业结构高级化指数和各地PM2.5浓度均存在正的空间相关性。

其次，为判断产业结构高级化对空气污染的空间溢出效应是否适合构建空间杜宾模型，做进一步检验。经拉格朗日乘数(LM)检验、似然比(LR)检验和沃尔德(Wald)检验，证实选择空间杜宾模型进行分析是可行的。

再次，经豪斯曼检验，得知空间杜宾模型需要在固定效应下进行。其固定效应似然比(LR)检验结果在1%水平下显著，进一步表明时间个体双向固定效应模型优于时间固定效应模型或个体固定效应模型，所以选择双向固定效应进行空间杜宾模型回归最为恰当。在双向固定效应下，空气污染浓度的空间自回归系数显著为正，说明空气污染在空间上具有扩散效应；产业结构高级化指数对空气污染的影响显著负相关，说明产业结构高级化程度的提升有助于空气污染减排；产业结构高级化指数的空间交互项系数为负，但不显著。这说明在样本地区不仅存在空气污染的内生交互效应，还可能存在产业结构高级化的外生交互效应。

表4 空间杜宾模型不同固定效应的回归结果

最后，对核心解释变量进行效应分解。表5显示，产业结构高级化不仅对本地空气污染具有显著减排效应且对周围地区的空气污染也具有显著降低作用。这意味着产业结构高级化所带来的工业现代化与服务业现代化确实有助于降低空气污染，且本地通过要素流动、“示范效应”等对周围地区空气污染减排产生正向的溢出效应，有利于区域性空气污染的治理。

表5 核心解释变量双向固定效应分解

五、结论及政策建议

本文依据2011—2020年217个城市的面板数据，在充分探讨产业结构高级化对区域性空气污染影响机制的理论基础上，采用双向固定效应模型和空间杜宾模型，多方验证产业结构高级化是否能够显著降低区域性空气污染。研究表明，产业结构高级化确实可以通过促进工业现代化和服务业现代化两条路径实现空气污染减排，并在更换核心解释变量、增加控制变量、调整样本值和引进工具变量等稳健性检验后依然成立。而且，产业结构高级化具有空间溢出性，不仅能降低本地的空气污染，也有助于相邻地区的空气污染治理，实现区域性空气污染减排的目标。此外，经济发展水平、人口密度、外商投资、科技支持度、降水量与空气污染浓度呈显著负相关，工业规模、公路交通运输强度与空气污染浓度正相关但不显著。这表明，经济和人口规模越大、外商投资越多、科技支撑越强的地区，越有利于空气污染的治理。

根据以上结论，大力推动地区产业结构高级化，有利于我国在高质量发展的同时有效降低区域性空气污染。为此，提出以下政策建议：

(1)着力发挥产业结构高级化过程中现代工业在空气污染治理中的关键作用。既要对高排放、高耗能、高污染的产业设置一定的准入门槛，也要在发展过程中逐步淘汰那些对环境污染严重的产业，或鼓励污染产业转型升级，通过提高工业效率、升级工业结构、改善工业环境等手段促进工业现代化，提高能源原材料等资源的利用效率、扩大企业清洁生产规模，推动资源的循环利用，更要发展数字经济，推动数字科技与工业的融合发展，减少能源原材料等的消耗和空气污染的排放，以此进一步治理空气污染。

(2)积极发挥产业结构高级化过程中现代服务业在空气污染治理中的催化作用。既要通过生产的软化和生产的服务化，减少化石资源在内的物质资源的消耗，也要催生“绿色”属性等新兴服务业的发展，更要推动服务的产业化发展和现代服务业的发展，以现代服务业带动整个产业链资源共享和配置效率的提升，以此助力空气污染治理。

(3)充分发挥产业结构高级化过程中经济与人口规模、外商投资、科技支撑等在地区空气污染治理中的积极作用。既要推动人口和经济的相对集中，以有利于降低空气污染治理的成本，也要大力引进外资，学习外资企业的先进技术和管理理念，利用他山之石推动空气污染治理，更要加大科技投入，鼓励科技创新，为空气污染治理提供全方位技术支持等。

(4)大力发挥产业结构高级化的空间溢出效应，通过产业结构高级化程度较高地区的辐射与带动效应促进地区间空气污染治理的联防联控，实现区域性减排的目标。既要推动产业结构高级化程度较高的地区不断调整和优化产业结构，也要发挥这类地区的辐射与带动效应助推周边地区的产业结构高级化，更要加强各地区在治理空气污染上的联防联控和相互合作，从根本上彻底解决我国区域性空气污染的治理问题。