黄河流域矿业集聚对城市碳平衡的影响及传导机制——基于空间溢出效应视角

宋 梅 ，郝旭光 ，张 加 ，李梦雪

（1.中国矿业大学（北京） 管理学院，北京 100083；2.华电煤业集团有限公司，北京 100035）

气候变化已成为威胁人类生存和发展的一大挑战，中国一直以来践行大国责任担当，积极地应对全球变暖。2020年9月，在第七十五届联合国大会一般性辩论上，习近平主席郑重宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和①https://www.gov.cn/xinwen/2020-10/12/content_5550452.htm。。黄河流域矿产资源丰富，是中国重要的能源、化工、原材料和基础工业基地[1]。在中国七大江河流域中，黄河流域能源资源具有种类齐全、储量大、开采条件优越等特点，被称为“能源流域”[2]。采矿业作为黄河流域经济社会发展的重要支柱产业，在促进经济增长的同时，也会导致生态破坏、环境污染等一系列可持续发展的问题。黄河流域有超过50%的城市为资源型城市，矿区形成了以资源开采、加工为主导的资源型产业体系，能源消费巨大，碳排放效率低下，高碳排放特征明显。2021年11月，国务院印发的《推进资源型地区高质量发展“十四五”实施方案》明确指出，资源型地区是推进绿色发展的攻坚战场，要在“双碳”战略背景下推进资源型地区高质量发展。随着“双碳”目标的提出，资源型地区面临经济转型和低碳减排的双重挑战。矿业集聚区低碳转型是黄河流域生态保护和高质量发展的关键，也是黄河流域“双碳”目标实现的重要领域。

现有关于矿业集聚区可持续发展的实证研究大多基于“资源诅咒”假说，多侧重于资源开发与经济增长关系方面的研究。Auty[3]在研究矿业经济可持续发展问题时首次提出了“资源诅咒”概念，即丰裕的矿产资源对一些国家经济增长来说并不是充分的有利条件，反而是一种限制。随后，有学者围绕“资源诅咒”假说展开了大量的实证研究。Sachs和Warner[4]通过系列研究，实证并解释了资源依赖对经济增长存在的抑制作用；邵帅[5]的实证结果表明，煤炭资源开发降低了煤炭城市的经济增长速度，中国存在“资源诅咒”现象；Crivelli和Gupta[6]基于35个资源富集国数据证实了资源收益与全社会总收益存在显著的负相关性；李江龙和徐斌[7]的研究表明，资源丰裕会对地区绿色经济增长产生“诅咒”。不过，也有学者在实证的过程中得出了不同的结果。Santos[8]的实证结果表明，哥伦比亚黄金业的繁荣对当地经济增长来说，短期内是“祝福”，长期是“诅咒”；Atil等[9]证实了自然资源对巴基斯坦金融发展来说是“祝福”而不是“诅咒”。除了经济增长方面的“诅咒”检验外，还有学者从健康[10]、社会福利[11]、幸福感[12]等方面检验了“资源诅咒”的存在性。

矿产资源开发对地区经济社会发展影响深远的同时，又消耗大量能源，破坏矿区生态，矿业集聚区碳失衡问题日益严重。“碳平衡”的概念源于生态学，用于反映森林、草地、农田等生态系统的碳收支状态，后来有学者将碳平衡引入区域碳循环的研究。Churkina[13]提出要从城市碳库、碳输入和输出通量等方面来整体考虑城市的碳循环过程；赵荣钦等[14-17]在研究区域碳平衡时，提出了区域“自然—社会”二元碳收支分析框架，将碳平衡定义为特定时段内一定区域范围所有自然、人为活动导致的碳收入和支出的对比关系和平衡状况。现有关于碳平衡影响因素的研究较少关注采矿活动的影响，有学者重点关注气候变化[18]、土地利用类型变化[19]、火灾[20]和CO2施肥效应[21]等方面的影响。也有学者重点关注人类经济社会发展对区域碳平衡产生的影响。Schaldach和 Alcamo[22]模拟了城市化、植树造林和农田弃耕对区域碳平衡的影响；葛汝冰等[23]探讨了城市社会经济功能分区变化对城市碳循环的影响。

随着全球各国对气候变化问题的日益关注，近年来很多学者开始关注矿业集聚区的低碳转型问题，Friedrichs和Inderwildi[24]基于“资源诅咒”提出了“碳诅咒”理论用来解释资源富集区的高碳发展问题。一些学者对“碳诅咒”假说进行了实证分析，Chiroleu等[25]研究发现在29个国家（OECD国家和金砖国家）中人均碳强度最高的10个国家中有6个是资源丰裕国家，说明“碳诅咒”假说存在，并以这29个国家的面板数据对“碳诅咒”假说进行实证检验，发现资源丰裕度与人均碳强度之间表现为“U形”关系；Nwani等[26]研究了阿尔及利亚丰富的石油资源与CO2排放的关系，证实了阿尔及利亚“碳诅咒”的存在，并强调了金融发展对打破“碳诅咒”的重要性；Abraham[27]以美国州级数据实证了“碳诅咒”的存在，即能源生产州具有更高的碳排放强度，并将其成因归为开采排放、与燃料相关的挤出效应、对能源效率的投资动力不足以及补贴燃料消费的压力；Wu等[28]基于中国省域面板数据采用空间杜宾模型检验了碳排放背景下中国的“资源诅咒”现象，发现能源禀赋对碳排放有显著的促进作用，并对其传导机制进行探讨；张中祥和宋梅[29]在分析“双碳”目标下中国资源型地区转型发展问题时，也强调了资源型地区除了要加快经济转型外还要破解“碳诅咒”。但从整体来看，“双碳”背景下国内从碳平衡角度开展矿业集聚区低碳发展困境的实证研究较少。

综上，目前关于矿业集聚区“资源诅咒”方面的研究多侧重于经济增长层面，“碳诅咒”方面的研究较少，且较少考虑空间溢出效应。现有的少量相关研究中只考虑地区碳排放而没有考虑碳吸收情况，无法客观反映碳中和背景下地区低碳发展状态，矿产开发与地区碳平衡关系的研究亟待加强。基于此，本文的边际贡献在于：（1）研究视角上，“双碳”背景下，拓展了“资源诅咒”假说的内涵，选择碳平衡作为被解释变量，实证了“碳诅咒”假说在黄河流域的存在性和发生机制，以及矿业集聚区“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的损益偏离特征，并对其时空异质性进行分析；（2）研究方法上，利用夜间灯光和净初级生产力等卫星遥感数据测度了黄河流域市域碳平衡状态，解决了地级及以下空间尺度碳排放、碳汇测算相关统计数据缺失严重的问题；将空间计量经济学模型与中介效应模型相结合，在实证黄河流域矿业集聚对本地区碳平衡影响的同时，检验了其空间溢出效应。

一、理论分析与研究假设

（一）理论分析

1.矿业集聚对本地区碳平衡的影响

产业集聚环境外部性普遍存在，对于产业集聚表现为正外部性还是负外部性，学界主要有三种观点。第一种观点认为产业集聚会加剧环境污染：产业集聚是产生各类污染的重要原因，生产活动特别是采矿等资源型产业逐步向特定地理单元集中，必然会增加地区能源消费总量，导致CO2及其他污染物排放激增[30]。第二种观点认为产业集聚会减少环境污染：马歇尔外部性认为经济活动在空间上的集中有利于知识溢出[31]，产业集聚的技术溢出效应会提高能源使用效率，降低污染排放[32]。第三种观点认为产业集聚与环境污染的关系不明确或者说是非线性的[33]。采矿业作为典型的高耗能产业，又属于资本密集型和劳动力密集型产业，其技术研发投入远低于制造业[34]。加之资源依赖对创新投入和产出存在明显的挤出效应[35]，矿业集聚通过企业间相互学习和技术溢出的减排作用有限。此外，无论是井工开采还是露天开采，都会对矿区地表和水资源造成不同程度的破坏，削弱土地固碳能力。据此，本文认为矿业集聚环境负外部性远大于正外部性。

2.矿业集聚对周边地区碳平衡的影响

矿业集聚区作为中国重要的能源和原材料生产基地，通过输送能源资源推动非矿业集聚区经济社会的发展。曹书[36]提出资源型地区与非资源型地区的损益之间存在明显的因果关系。由于资源型产业位于产业链的底端，矿产资源和粗加工产品价格低廉，相对于非资源型地区，资源型地区会出现经济收益低、生态损害大的偏离现象，资源型地区为碳排放损益偏离的受损区，而受益区主要是一些发达地区[37]。矿业集聚区为周边地区输送能源资源的同时却把污染留在了本地，而这部分生态成本并未很好地纳入能源资源价格当中，矿业集聚区在生态环境方面长期处于“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的损益偏离状态。由于有矿业集聚区输出的能源资源保障，非矿业集聚区可以将能源生产和原材料加工等低端或高耗能产业退出，通过产业结构优化等多种形式改善自身的环境状态。

3.产业升级的中介效应分析

矿业集聚对产业升级的影响。矿业集聚对产业升级的影响主要表现为资源比较优势、路径依赖和锁定效应三个方面。自然资源是地区产业形成和发展的先决条件，地区通常会依托其自身优势资源谋划产业布局，从而形成特定的产业结构[38]。矿业集聚区矿产资源禀赋良好，发展采矿业等资源型产业更具比较优势，在区域发展中往往将自身定位为能源、原材料和重型工业基地，高耗能产业占比较高。路径依赖会进一步强化矿业集聚区偏重的产业结构，由于良好的资源禀赋和发展的惯性思维，矿业集聚区容易围绕矿产资源开采和加工利用不断强化资源密集型产业体系，同时矿业集聚区发达的铁路等交通设施客观上也有利于第二产业的发展。锁定效应主要表现为矿业集聚区的生产要素被锁定在了资源型产业体系中，不利于战略性新兴产业的培育，矿区产业低碳转型升级较为困难[39]。

产业升级对碳平衡的影响。产业结构升级不仅是经济持续发展的重要驱动力，也是提高资源配置效率、促进节能减排的重要手段[40]。在三次产业结构中，第二产业集中了大多数的高能耗部门，其产生的碳排放占比最大，第二产业占比与能源消费呈正相关关系[41-42]。产业结构升级主要表现为产业结构高级化和合理化，能够对地区碳减排产生积极影响。首先，与工业行业相比，服务业单位产出的能耗较低，随着产业升级服务业占比不断提高，能源消费碳排放量将会降低[43]。其次，产业结构升级能够促使劳动、资本、能源等要素在产业内和产业间流转，资源优化配置能够提高企业碳排放绩效[44]。

4.技术进步的中介效应分析

矿业集聚对技术进步的影响。矿业集聚通过挤出与科技创新相关的要素投入和活动来影响地区技术进步，主要表现为对教育投入、研发投入和对外开放活动的挤出。世界银行的研究报告指出，丰裕的矿产资源可能会对地区人力资本水平的提高产生不利影响[45]。采矿业作为劳动密集型产业，对从业人员的文化水平要求不高，在这样的劳动力需求环境中，地方政府没有动力向教育和人才培养领域投入更多的资金，不利于矿业集聚区人力资本水平的提升[46-47]。对研发投入的挤出表现为，较高的资源租赁会吸引创新者和企业家去从事初级产业部门的生产而限制了他们的创新行为和企业家行为[4]，同时采矿活动的快速发展还会对地区研发投入产生挤出效应进而阻碍了地区科技创新[48-49]。加强对外贸易是获取外部先进技术的重要手段，可以通过技术外溢和“出口学习效应”提升自身的科技水平[50]。而丰裕的矿产资源会导致矿业集聚区政府和居民产生安逸保守的性格，对改革开放产生抵触情绪[51]，同时矿区发展过度依赖资源，形成了相对封闭的经济体系，对外贸易与合作较少，不利于矿区技术引进与吸收[52]。

技术进步对碳平衡的影响。作为低碳减排的关键手段，技术进步可以有效降低地区碳强度[53]。技术进步对CO2减排的影响主要反映在化石燃料需求的减少，进而实现碳排放效率的提升[54]。其作用机制表现为：一方面，技术进步通过优化生产组合，提高能源利用率，直接降低能源强度进而减少碳排放[55]；另一方面，技术创新能够优化生产要素配置，优化产业结构和能源结构，间接提高了碳排放绩效[56]。

5.土地固碳能力的中介效应分析

矿业集聚对土地固碳能力的影响。矿产资源开发活动在促进地区经济发展的同时，对矿区地表植被造成了不同程度的破坏，致使矿区碳汇能力下降，区域碳失衡风险增大[57]。采矿活动对矿区土地固碳能力的影响要远大于气候因素产生的影响[58]。在“植被移除—表土剥离—采矿—运输—排弃”的过程中，采矿活动对矿区土地固碳能力的影响可分为直接影响和间接影响。直接影响主要表现为挖损、侵占和塌陷，采矿活动可能会导致矿区原生林和草地转变为矿业废弃地，致使矿区固碳能力下降甚至成为碳源型用地[59-61]；间接影响表现为大量废石和尾矿露天堆存，经雨水淋浴、地下水径流、土壤吸附使得废石、尾矿中的重金属元素析出，对周围的土壤、水流等表生环境造成污染[62]，重金属污染导致土壤理化性质发生改变，植被自然生长极为困难，降低矿区土地固碳能力[63]。

土地固碳能力对碳平衡的影响。植被作为生物圈中的生产者，是维持区域生态系统平衡的重要角色。绿色植被作为陆地生态系统中必不可少的组成部分，对全球气候变化具有极为重要的反馈作用[64]。植被净初级生产力（NPP）是绿色植物吸收的净二氧化碳量[65]，用于了解陆地生态系统的动态及其在碳循环中的作用，是判定生态系统碳汇能力和调节生态过程的重要因子[66]。在全球气候变化和碳排放快速增加的背景下，地表植被的破坏会直接导致土地固碳能力下降，进而加剧地区碳失衡程度。

综合上述分析，提出本文实证研究的理论框架，如图1所示。整体而言，矿产资源开发活动通过引发人地关系主控要素的改变进而恶化地区碳平衡状态，具体路径表现为：矿业集聚通过阻碍产业升级、抑制技术进步、降低土地固碳能力三条路径恶化城市碳平衡状态。

图1 矿业集聚影响城市碳平衡的理论框架

（二）研究假设

基于理论框架，提出本文的5个研究假设，前两个假设用来检验黄河流域“碳诅咒”的存在性和空间溢出效应，后三个假设用来检验黄河流域“碳诅咒”的传导机制，具体内容如下：

假设1.矿业集聚会显著恶化黄河流域矿业集聚城市的碳平衡状态，黄河流域存在“碳诅咒”；

假设2.矿业集聚在恶化本地碳平衡的同时会显著改善周边城市的碳平衡状态，矿业集聚区环境不公平特征明显；

假设3.矿业集聚通过阻碍产业升级显著恶化了黄河流域矿业集聚城市的碳平衡状态；

假设4.矿业集聚通过抑制技术进步显著恶化了黄河流域矿业集聚城市的碳平衡状态；

假设5.矿业集聚通过降低土地固碳能力显著恶化了黄河流域矿业集聚城市的碳平衡状态。

二、模型设定与数据来源

（一）矿业集聚与碳平衡的测度

1.矿业集聚度计算

区位商是衡量单一行业在特定区域专业化与集聚水平的指数，区位商越大，表明该产业的集聚程度越高。本文采用区位商测度黄河流域城市矿业集聚度，其计算公式为

其中，LQij为城市i产业j的区位商；LAij为城市i产业j城镇单位从业人员数；LAi为城市i全部产业城镇单位从业人员数；LAj为全国产业j城镇单位从业人员数；LA为全国所有产业城镇单位从业人员数。

2.碳平衡测度方法

目前，关于碳平衡的测度主要有以碳赤字[67]为代表的差值型指数和碳压力[68]为代表的比值型指数两种。考虑到计量模型需要对变量做对数处理，而碳赤字会出现负值，本文采用碳压力指数衡量城市碳平衡状态，其计算公式为

其中，CBit、CEit、CSit分别为黄河流域第i个城市第t年的碳压力、碳排放和碳汇。当CBit＜1时，城市碳循环系统处于良性均衡状态；当CBit=1时，城市碳循环处于失衡的临界状态；当CBit＞1时，城市碳循环系统处于失衡状态，值越大其失衡状态越严重。

（二）空间中介效应模型的构建

关于空间计量经济学模型的选择，Lesage和Pace[69]认为采用空间杜宾模型（SDM）是一个比较好的选择。因此，构建矿业集聚与城市碳平衡状态的SDM模型，基准回归模型如下

其中，CBit为碳压力指数；LQit为采矿业区位商；Xit为控制变量；W为空间权重矩阵。

将空间计量经济学模型与中介效应模型相结合检验矿业集聚影响城市碳平衡状态的作用机制。式（3）对应中介效应检验的第一步，剩余两步的模型构建如下

其中，CBit为碳压力指数；LQit为采矿业区位商；Mit为中介变量，分别为产业结构高级度TSit、技术水平TLit和土地固碳能力LCSitz；Xit为控制变量；W为空间权重矩阵。变量说明如表1所示。

表1 变量说明

（三）空间相关性检验

空间相关性检验是构建空间计量经济学模型的基础，采用全局Moran’sI对黄河流域城市碳平衡空间相关性进行检验。全局Moran’sI的范围为[-1,1]，越接近1，说明探索数据在空间上表现出明显的正相关性；越接近-1，说明探索数据在空间上表现出明显的负相关性。全局Moran’sI统计量（以下简记为I）的计算公式为

（四）数据来源

由于地级层面统计数据缺失严重，无法直接通过能源消费量和植被面积测度各地级行政区的碳排放量和碳汇能力。因此，本文利用夜间灯光数据和净初级生产力数据进行估算，计算方法参考宋梅等[71]前期的研究；城市年均降水量来源于中国科学院资源环境与科学数据中心；区位商计算和其他控制变量数据来源于《中国城市统计年鉴（2004—2019年）》、相关省区统计年鉴和城市统计公报。为消除价格因素影响，GDP数据以2003年为基期进行价格平减。

三、结果分析

（一）黄河流域矿业集聚与碳平衡计算结果与拟合

黄河流域城市采矿业区位商的均值为2.223 7，表明黄河流域矿业集聚程度明显高于全国平均水平，碳压力指数的均值为2.689 1，说明黄河流域城市整体碳失衡较为严重。除了省会和部分经济较发达的城市碳失衡较为严重外，黄河流域矿业集聚度较高的城市其碳平衡状态往往也较差，中游地区表现最为明显。如图2所示，以黄河流域90个地级行政区为研究对象，以2003—2018年采矿业区位商的平均值为横坐标，作为矿业集聚的代理变量；以碳压力指数的平均值为纵坐标，作为碳平衡的代理变量，进行线性拟合，拟合成散点图。拟合结果显示，黄河流域城市矿业集聚与碳压力存在较为明显的正向线性相关关系，说明黄河流域可能存在“碳诅咒”。

图2 2003—2018年黄河流域城市矿业集聚与碳压力拟合散点图

（二）空间相关性检验与模型选择结果

1.空间相关性检验结果分析

黄河流域碳压力全局Moran’I指数计算结果如表2所示，2003—2018年全局Moran’I指数均为正值，且大多数年份在10%水平下通过了显著性检验，说明黄河流域城市碳压力在空间上存在较强的正相关性，可以进一步构建空间计量经济学模型。

表2 2003—2018年黄河流域碳压力全局Moran’I指数

2.模型选择结果分析

为验证本文构建的SDM模型是否可以简化为SLM模型或SEM模型，进行Wald检验和LR检验，检验结果如表3所示。检验结果均在1%的水平下显著拒绝原假设，说明采用SDM模型研究黄河流域矿业集聚对碳平衡的影响更加合理。

表3 空间面板模型Wald检验和LR检验结果

Hausman检验的结果显示：chi2(13)=38.016 5，prob＞chi2=0.000 3，说明在1%的显著性水平下拒绝原假设，模型设定为固定效应更加合理。考虑到时间和地区个体差异可能导致回归结果偏误，进一步进行空间面板模型效应选择的LR检验，LR检验结果均在1%的显著性水平下拒绝了原假设，因此本文采用双向固定SDM模型进行实证分析。

（三）全样本基准回归结果分析

随机效应与各种固定效应SDM模型的估计结果如表4所示。模型（1）～模型（5）中，ln LQ的系数始终为正，且均在1%的水平下显著。说明矿业集聚与城市碳压力间存在显著的正相关性，矿业集聚显著恶化了黄河流域城市的碳平衡状态，验证了假设1，“碳诅咒”假说成立。观察空间滞后项W×ln LQ的系数发现，其系数均为负值且均在1%的水平上显著，说明矿业在周边城市集聚有利于本城市碳压力的下降。换言之，黄河流域采矿业在矿业城市的集聚有利于周边非矿业城市碳平衡状态的改善。在流域和城市群分工中，矿业集聚区在区域发展中充当能源和原材料基地的角色，为非矿业集聚区快速发展输送大量能源和工业原材料的同时，却把污染排放留在了矿业集聚区，破坏了矿业集聚区的碳平衡。综合上述两个变量的回归结果可以得出，黄河流域矿业集聚在恶化本地碳平衡的同时改善了周边城市的碳平衡状态，矿业集聚区存在“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的环境不公平特征，验证了假设2。

表4 矿业集聚对碳平衡影响的回归结果

在控制变量方面，以模型（5）的结果进行分析。人口规模扩大、富裕程度提高、城镇化进程均加剧了城市碳平衡状态的恶化，回归系数分别为0.970 2、0.554 7和0.528 5，且均在1%的水平下显著。环境规制、城市面积和年均降水量的回归系数分别为-0.040 7、-0.964 9和-1.209 4，其中城市面积和年均降水量在1%的水平下显著，而环境规制的回归系数为负但未通过显著性检验。说明较大的城市面积和较为充沛的降水缓解了城市碳平衡状态的恶化，而环境规制政策并未很好地发挥节能减排作用，可能的原因是黄河流域整体基础设施相对落后，资金缺乏，环境规制的技术创新效应难以显现。

（四）全样本矿业集聚对碳平衡影响的效应分解

由于空间相关性的存在，矿业集聚对碳平衡的影响可以分解为直接效应、间接效应和总效应。直接效应是矿业集聚对城市自身碳平衡的影响，而间接效应是城市自身矿业集聚对周边城市碳平衡的影响。黄河流域矿业集聚影响碳平衡的直接效应、间接效应和总效应如表5所示。直接效应的系数为0.044 0且在1%的水平下显著，说明矿业集聚显著恶化了城市自身的碳平衡状态；间接效应的系数为-0.060 2且在1%的水平下显著，说明矿业集聚有助于改善周边城市的碳平衡状态；矿业集聚对碳平衡影响的总效应为-0.016 2，说明总体来看黄河流域矿业集聚有助于改善流域整体的碳平衡状态。这是因为黄河流域中、上游地区矿产资源禀赋好，随着供给侧结构性改革的深入推进，资源型产业向这些城市集中，尽管矿业集聚对资源型地区的碳平衡产生了不利影响，但采矿业向少数城市集聚使得城市群内城市分工和定位更加明确，矿业集聚城市为非矿业集聚城市提供能源和原材料，有利于周边非矿业集聚城市的产业升级和节能减排。相比而言，矿业集聚对周边城市的环境正外部性大于对自身的负外部性，流域内部矿业集聚对黄河流域整体碳平衡是有利的。

表5 矿业集聚对黄河流域碳平衡影响的效应分解

（五）全样本中介效应回归结果分析

表6报告了全样本矿业集聚影响城市碳平衡中介路径的检验结果。对产业升级中介效应的检验如模型（6）和模型（7）的回归结果所示：ln LQ对ln TS的回归系数为-0.069 8，且在1%的水平下通过了显著性检验，说明矿业集聚显著阻碍了城市产业结构的升级；ln TS对ln CB的回归系数为-0.384 4，且在1%的水平下通过了显著性检验，说明产业升级能够显著改善碳平衡状态；加入中介变量ln TS后，ln TS的回归系数显著，ln LQ的回归系数仍在1%的水平下显著，说明产业升级在矿业集聚恶化城市碳平衡的过程中发挥了部分中介效应，即矿业集聚通过阻碍产业升级进一步恶化了城市碳平衡状态，假设3得以证明。对技术进步中介效应的检验如模型（8）和模型（9）的回归结果所示：ln LQ对ln TL的回归系数为-0.051 1，且在5%的水平下通过了显著性检验，说明矿业集聚显著抑制了城市技术进步；ln TS对ln CB的回归系数为-0.043 5，且在10%的水平下通过了显著性检验，说明技术进步能够显著改善城市碳平衡状态；加入中介变量ln TS后，ln TS的回归系数显著，ln LQ的回归系数在1%的水平下显著，说明技术进步在矿业集聚恶化城市碳平衡状态的过程中发挥部分中介效应，即矿业集聚通过抑制技术进步进一步恶化了城市碳平衡状态，假设4得以证明。对土地固碳能力中介效应的检验如模型（10）和模型（11）的回归结果所示：ln LQ对ln LCS的回归系数为-0.010 9，且在5%的水平下通过了显著性检验，说明矿业集聚显著降低了土地固碳能力；ln LCS对ln CB的回归系数为-1.028 8，且在1%的水平下通过了显著性检验，说明土地固碳能力的提高能够显著改善碳平衡状态；加入中介变量ln LCS后，ln LCS的回归系数显著，ln LQ的回归系数仍在5%的水平下显著，说明土地固碳能力在矿业集聚恶化城市碳平衡状态的过程中发挥了部分中介效应，即矿业集聚通过降低土地固碳能力进一步恶化了城市碳平衡状态，假设5得以证明。经过计算，产业升级、技术进步和土地固碳能力的中介效应量分别为0.026 8、0.002 2和0.011 2。其中，产业升级的中介效应量最大，说明阻碍产业升级是矿业集聚恶化矿区碳平衡最重要的路径。同理，分析本地矿业集聚对周边城市碳平衡的作用路径，结果发现：本地矿业集聚通过促进周边地区产业升级和技术进步改善了周边地区的碳平衡状态，而土地固碳能力的中介效应未通过检验。

表6 矿业集聚影响碳平衡的中介效应检验结果

（六）空间溢出视角下黄河流域矿业集聚对城市碳平衡的影响机制

基于基准回归、效应分解和中介效应的回归结果，绘制空间溢出视角下矿业集聚对黄河流域碳平衡的影响机制，如图3所示。矿业集聚通过阻碍产业升级、抑制技术进步、降低土地固碳能力恶化了矿业集聚城市的碳平衡状态。与此同时，由于空间溢出效应，矿业集聚通过促进产业升级、推动技术进步改善了周边城市的碳平衡状态。总体而言，矿业集聚间接效应表现出的环境正外部性大于直接效应表现出的环境负外部性，矿业集聚有利于改善黄河流域整体的碳平衡状态。

图3 空间溢出视角下矿业集聚对黄河流域碳平衡的影响机制

（七）时空异质性分析

1.时间异质性分析

2003年资源市场进入繁荣期，2012年资源产品价格达到峰值，之后下降明显步入萧条期。2013年国务院印发《全国资源型城市可持续发展规划（2016—2020年）》（以下简称《规划》），从国家层面引导各类资源型城市转型发展。考虑到矿业集聚区在资源市场繁荣期和转型期的发展方式存在较大差异，本文将研究期分为繁荣期（2003—2012年）和转型期（2013—2018年）两个时段来考察矿业集聚对黄河流域碳平衡影响的时间异质性。

黄河流域分时期矿业集聚对城市碳平衡影响的回归结果如表7所示。繁荣期和转型期ln LQ的回归系数均为正值，分别在1%和5%的水平下显著，繁荣期的系数为0.039 9大于转型期的0.021 5，表明“碳诅咒”假说在两个时段均成立，矿业集聚在资源市场繁荣期对碳平衡的影响要显著大于转型期。在《规划》的引导下，资源型地区积极推进产业升级和矿山生态修复工作，矿业集聚对碳平衡的负面影响在转型期有所缓解。进一步观察W×ln LQ的回归系数分析黄河流域分时段矿业集聚区的环境不公平特征。W×ln LQ在繁荣期的系数为-0.041 9且在1%的水平下显著，而在转型期的系数为-0.010 6但未通过检验。说明在繁荣期矿业集聚区“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的环境不公平特征更为明显，这是因为繁荣期内中国经济快速发展，非矿业集聚区能源资源需求激增，资源产品价格高位运行，地方政府和煤炭企业为追求利润，扩大能源资源生产和输出规模，能耗激增的同时配套的环保措施难以到位，前期的环保政策还可能出现松绑，“碳诅咒”效应加剧的同时，矿区“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的环境不公平问题更加显著。而到了转型期，经济步入新常态，非矿业集聚区能源资源需求放缓，矿业集聚区不断淘汰落后产能，矿区生态修复快速推进，矿业集聚区环境不公平问题相对弱化。

表7 黄河流域分时期矿业集聚对城市碳平衡影响的回归结果

分时期中介效应检验结果如表8所示①限于篇幅，此处未报告分时段中介效应检验回归结果，感兴趣的读者可向作者索取。。繁荣期内中介效应检验逐步法的三步均通过检验，三条中介路径均成立，即繁荣期内矿业集聚通过阻碍产业升级、抑制技术进步、降低土地固碳能力三条中介路径显著恶化了黄河流域城市碳平衡。转型期内，对产业升级中介效应的三步检验均通过，而对技术进步和土地固碳能力中介效应检验的第二步未通过，转型期内矿业集聚主要通过阻碍产业升级恶化黄河流域城市碳平衡状态。究其原因，一是产业升级方面，转型期内尽管国家出台了一系列的政策支持资源型地区转型，但由于黄河流域矿产资源丰富，近年来国家的能源重心逐步向黄河流域转移，流域内矿业集聚区产业转型存在较大阻力；二是技术进步方面，矿业集聚通过挤出科研活动、降低人力资本水平、抵制外商投资抑制了黄河流域特别是在矿业繁荣期的技术进步，进入转型期后国家针对上述问题出台了一系列政策支持资源型地区可持续发展，弱化了矿业集聚对技术进步的负面影响；三是土地固碳方面，在利益的驱使下，繁荣期内黄河流域资源型产业的扩张和粗放的开采方式导致当地地表植被固碳能力下降明显，进入转型期后，随着落后产能的退出、矿区生态修复和土地复垦工作的推进，采矿活动对土地固碳能力的破坏程度明显下降。

表8 黄河流域分时段矿业集聚对碳平衡影响的中介效应检验结果

2.空间异质性分析

黄河流域东西跨度大，生态本底差异明显，矿业集聚在黄河上、中、下游地区对城市碳平衡的影响可能存在差异。因此，本文分河段检验矿业集聚对城市碳平衡影响的空间异质性。

黄河流域分河段矿业集聚对城市碳平衡影响的回归结果如表9所示。黄河流域上、中、下游ln LQ的系数均为正值，且至少在5%的水平下显著，说明矿业集聚在三个河段均显著恶化了城市碳平衡状态，“碳诅咒”假说在三个河段均成立。具体来看，矿业集聚对碳平衡的影响力在三个河段表现为：中游＞下游＞上游。黄河中游是中国重要的能源基地，全国14个亿吨级煤炭基地有4个位于黄河中游地区，分别为陕北基地、晋北基地、晋中基地和晋东基地。黄河中游21个地级行政区中有16个被国务院确定为资源型城市，占比近80%，采矿活动对中游地区的生态环境影响深远。因此，矿业集聚对黄河中游城市碳平衡的影响明显大于下游和上游地区。进一步观察W×ln LQ的回归系数分析黄河流域分河段矿业集聚区损益偏离的环境不公平问题。结果发现：仅下游地区的回归结果支持假设2，上游结果不显著，中游情况与原假设恰恰相反。这是因为黄河流域中、上游特别是中游地区矿业集聚区密布，山西和陕西大部分城市为矿业集聚区向外输送能源资源，呈现出矿业高度集聚同时碳压力较高的特征，非矿业集聚区较少，在上游和中游这样矿业集聚区密布的河段内难以体现出矿业集聚区“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的环境不公平特征。而下游地区矿业集聚区相对较少，呈现出“少数城市输出能源资源，多数城市输入能源资源”的特征，因此下游矿业集聚显著恶化了本地碳平衡而改善了周边城市的碳平衡，矿业集聚区与非矿业集聚区的环境不公平问题更加明显。

表9 黄河流域分河段矿业集聚对城市碳平衡影响的回归结果

分河段中介效应检验结果如表10所示①限于篇幅，此处未报告分河段中介效应检验回归结果，感兴趣的读者可向作者索取。。三条中介路径中，黄河上游地区仅土地固碳能力通过了中介效应的三步检验，说明矿业集聚主要通过降低土地固碳能力恶化黄河上游城市碳平衡状态。上游地区对产业升级和技术进步的第二步检验未通过，究其原因，在产业升级方面，采矿业作为高耗能、高污染产业可能会阻碍地区产业升级，但对于一些畜牧业发达的上游地区来说，发展采矿业客观上提高了牧区的产业结构高级度，总体来看发展采矿业对上游地区产业升级的抑制作用不显著；技术进步方面，资源依赖可能会阻碍地区技术进步，但上游地区本身技术水平比较落后，矿业集聚对技术的影响并不显著。黄河中游地区产业升级和技术进步通过了中介效应的三步检验，说明矿业集聚主要通过阻碍产业升级、抑制技术进步恶化黄河中游城市碳平衡状态。中游地区对土地固碳的第二步检验未通过，可能是因为中游位于黄土高原地带，本身生态脆弱，水土流失严重，与自然本底因素相比矿业活动带来的影响相对不明显。黄河下游地区三条中介路径均通过了检验，说明矿业集聚通过阻碍产业升级、抑制技术进步、降低土地固碳能力恶化了黄河下游城市碳平衡状态。

表10 黄河流域分河段矿业集聚对碳平衡影响的中介效应检验结果

（八）稳健性分析

空间计量经济学模型需要预设空间权重矩阵，但由于现有研究中对空间权重设定的经济理论较为缺乏，有必要更换空间权重矩阵检验本文研究结果的稳健性[72]。本文将邻接空间权重矩阵更换为反距离空间权重进行稳健性检验。反距离空间权重的设置如下

其中，dij为城市i和城市j之间的空间距离。

将（0，1）邻接空间权重矩阵更换为反距离空间权重矩阵后①限于篇幅，此处未报告稳健性检验回归结果，感兴趣的读者可向作者索取。，式（3）中ln LQ的回归系数均为正值且在1%的水平下显著，而W×ln LQ的回归系数均为负值且在1%的水平下显著，说明矿业集聚显著恶化了城市自身的碳平衡状态而对临近城市的碳平衡状态起到了一定的改善作用，黄河流域“碳诅咒”和矿业集聚区“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的环境不公平特征依然显著。式（4）中ln LQ的回归系数均为负且均在1%的水平下显著，说明矿业集聚显著阻碍了城市产业升级、技术进步和土地固碳能力的提高。式（5）中ln LQ和三个中介变量的系数均显著，说明三条中介效应成立。更换为反距离空间权重矩阵后，本文提出的研究假设依然成立，保证了研究结果的稳健性和说服力。

四、结论与建议

（一）结论

“双碳”背景下，本文通过理论分析提出了矿业集聚影响城市碳平衡的理论框架，并以黄河流域90个地级行政区为例，构建空间中介效应模型，从空间溢出视角实证了矿业集聚对黄河流域碳平衡的影响机制，得出的主要结论如下：

1.“碳诅咒”假说在黄河流域成立，流域内矿业集聚区存在明显的“能源资源外输，碳排放和生态破坏留存”的环境不公平问题。矿业集聚显著恶化了矿业城市自身的碳平衡状态，而对周边城市的碳平衡状态起到了一定的改善作用，矿业集聚有利于黄河流域总体碳平衡状态的改善。

2.黄河流域“碳诅咒”的发生机制为矿业集聚通过阻碍城市产业升级、抑制技术进步、降低土地固碳能力三条中介路径显著恶化了矿业集聚城市的碳平衡状态。其中，产业升级的中介效应量最大，是矿区低碳转型的关键；其次为土地固碳能力，技术进步的中介效应量最小。

3.时间异质性方面，黄河流域“碳诅咒”的强度和传导路径具有明显的阶段性差异。矿业集聚对城市碳平衡影响力的大小表现为：繁荣期（2003—2012年）＞转型期（2013—2018年）。在资源市场繁荣期矿业集聚区“能源资源外输、碳排放和生态破坏留存”的环境不公平问题显著，而在转型期不显著；在资源市场繁荣期，产业升级、技术进步和土地固碳能力的中介效应均显著存在，而在转型期矿业集聚主要通过阻碍产业升级恶化城市碳平衡状态。

4.空间异质性方面，黄河中游矿业集聚区的“碳诅咒”效应最强，传导机制最为复杂，是黄河流域低碳转型的核心区域。矿业集聚对城市碳平衡的影响力表现为：中游＞下游＞上游。矿业集聚区“能源资源外输、碳排放和生态破坏留存”的环境不公平问题在下游显著而在中上游不显著；矿业集聚恶化碳平衡的路径存在一定差异，上游的传导路径主要为降低土地固碳能力，中游主要为阻碍产业升级，下游三条中介路径均存在。

（二）政策建议

1.黄河流域矿业集聚区在低碳发展方面表现为“诅咒自己，祝福别人”。为缓解矿业集聚区的这种环境不公平现象，一方面可以通过政府转移支付对矿业集聚区付出的生态成本进行补偿；另一方面可在未来碳市场交易结算时考虑矿业集聚区的损益偏离特征，开展更加科学公平的碳排放责任划分，从消费者责任视角出发，将资源型地区因能源资源外输产生的本地碳排放责任转移到消耗这些能源资源的非资源型地区，让矿业集聚区承担“共同但有区别”的碳减排责任。

2.在黄河流域“碳诅咒”发生的三条中介路径中，产业升级的中介效应量最大，是矿业集聚区低碳转型的关键。一是继续深化供给侧结构性改革，优化流域煤炭产业布局，以数字化为引领提高矿区传统优势主导产业能效水平；二是结合矿区自身比较优势和潜在可利用资源培育接续替代产业，如利用黄河流域丰富的风光资源发展新能源产业。技术进步和提升土地固碳能力也是破解“碳诅咒”的重要路径，推动煤矿生产节能提效，加快推广先进燃煤发电和现代煤化工等煤炭清洁高效利用技术、CCUS等固碳技术，同时加快绿色矿山建设，提高植被固碳能力。

3.对于黄河流域“碳诅咒”效应存在的时空差异应当引起重视，分类施策。资源市场繁荣期的诅咒效应明显大于转型期，说明“碳诅咒”存在一定的周期性。2016年以来煤炭行业逐步回暖，为防范“碳诅咒”激化风险，应坚持高质量发展理念，兼顾“双碳”目标与能源安全，科学进行产能置换与产能核增。上、中、下游生态本底和发展阶段差异等原因导致了黄河流域“碳诅咒”的空间异质性，结合传导路径来看，上游地区生态脆弱，应重点转变“先破坏后治理”得传统思路，保护恢复矿区原有生态景观和生物多样性；中游的“碳诅咒”效应最强，是矿区低碳转型的关键区域，转型的重点方向是产业升级；下游地区地处冲积平原地区，煤炭资源开发处于压缩阶段，经济基础较好，应综合产业、技术、碳汇能力多个方面推动矿区低碳转型。