雾霾的影响（原创中国雾霾污染的空间效应及经济能源结构影响分析）

马丽梅1，张 晓2

1.中国社会科学院研究生院，

2.中国社会科学院数量经济与技术经济研究所

[摘要] 本文运用空间计量方法，特别探讨中国31个省份本地与异地之间雾霾污染的交互影响问题以及能源结构、经济变动影响。全局空间相关性分析显示雾霾污染存在显著的空间正相关性；局域空间相关性分析显示污染的高聚集区分布在京津冀、长三角以及与这两大经济增长极相连接的中部地区，本文认为产业转移是其重要原因，产业转移加深了地区间经济与污染的空间联动性，污染的空间溢出效应进一步显现。建立空间环境库兹涅茨曲线回归模型，发现污染水平与能源结构以及产业结构变动息息相关。此外，雾霾污染与经济发展的倒“U”型关系并不存在或还未出现，即随人均GDP的持续增长，污染水平不断上升。综合实证分析得到邻近地区间的产业转移所换取的环境质量改善仅仅是短期的，由于污染溢出的存在，环境规制更严格的地区，如北京、天津等地不能获得其规制的全部利益。治理雾霾，区域间联防联控势在必行。长期看，改变能源消费结构以及优化产业结构是治理雾霾的关键，而短期看，减少劣质煤的使用是较为有效的途径，而目前中国劣质煤的进口量每年均呈数倍增长。

[关键词]能源结构； PM2.5 ；空间溢出效应；产业转移

JEL Classification：C21 O13 Q53

一、 引言及文献回顾

2013年至今，以PM10（可吸入颗粒物）和PM2.5（可入肺颗粒物）为主要构成的雾霾污染在中国愈发严峻，严重威胁到居民的日常生活与健康。此外，雾霾已经成为中国吸引外商投资、国外人才以及游客的重要障碍，尤其是对北京等国际大都市形象的打击更大，将远远超过经济利益的损失。近期欧美媒体频频抛出外国人因雾霾逃离北京的论调，北京的国际吸引力存在着下降的可能。另据北京市旅游发展委员会的统计，2013年2月北京接待入境过夜外国游客16.5万人次，同比减少达37%。

本文试图运用空间面板计量方法，以环境库兹涅茨曲线为框架，从能源结构、空间效应角度对雾霾污染进行讨论分析。Anselin（2001）专门对空间因素之于环境经济问题研究的重要意义进行了探讨。Rupasingha et al.（2004）最早运用该方法，对美国3029个县的人均收入与大气污染之间的联系进行讨论，该文显示空间变量的引入大大提升了计量模型的准确度。Madddison（2007）对欧洲国家进行了分析，以SO2、 NOx等污染物作为环境质量衡量指标，发现国与国之间的污染以及治理都存在显著的溢出效应。Poon et al.（2006）运用空间计量研究能源、交通以及对外贸易对中国大气环境的影响，主要针对SO2和烟尘进行研究，证实出溢出效应在中国省域之间确实存在。Hossein and Kaneko（2013）运用六类权重矩阵建立六个空间模型，证实出国家之间确实存在着污染的空间溢出效应，并通过国家间的行政质量在空间传播。基于空间计量的环境经济问题实证研究，主要是借助于EKC曲线的分析框架，因此，该方法被简称为SEKC（Spatial Environmental Kuznets Curve）。中国学者运用空间计量方法对此类问题的研究起步较晚也相对较少，且针对的污染物主要集中于碳排放以及SO2（Xv, Deng,2012）(Zheng, Liu，2011）、（Wang, Teng，2013），几乎没有针对PM10和PM2.5进行讨论的文献。本文以PM2.5作为衡量雾霾污染的指标对问题展开讨论。

二、中国雾霾污染现状及地区空间相关性分析

1.PM2.5数据来源及数据处理说明

鉴于国内数据不足，本文借鉴国外研究数据进行分析。Donkelaar et a1.（2010）运用卫星数据制作了首张PM2.5全球地图，地图显示高雾霾区分布在北非、东亚，中国的华北、华东、华中地区均包括在内。巴特尔研究所，哥伦比亚大学国际地球科学信息网络中心借助于Donkelaar等人的思路利用卫星搭载设备对气溶胶光学厚度（AOD）进行测定得到了全球2001—2010年PM2.5年均值（Battelle Memorial Institute, CIESIN, 2013），本文的PM2.5数据来源于此。该数据与2012年2月环保部对于中国雾霾形式的判断基本吻合，可信度较高。在此数据的基础上将PM2.5制作成人口加权值，充分考虑了地广人稀的低污染地区以及人口稠密的高污染地区，更注重细颗粒物对居民的实际影响。由于卫星数据处理问题，本文将重庆与四川合并为同一地区对中国31个省份（不包括港澳台）2001—2010年的PM2.5人口加权浓度值进行研究。空间相关性分析部分的数据处理均由GeoDA9.5软件完成。

2.雾霾污染现状分析

全国31个省份中多达20个省份雾霾污染较为严重，中部以及偏北的东部地区尤为突出。污染较为严重的四个省份由高到低依次为：山东、河南、江苏、河北，此外包括北京、天津、湖北、安徽等在内的8个省份均属于重度污染区，主要集中于中部地区以及偏北的东部地区，PM2.5浓度均在30g/m3以上，远远超出了世界卫生组织关于PM2.5人口加权浓度值的建议水平（10g/m3）。最为突出的是山东，在2007年该浓度达到52g/m3，为健康水平的五倍之多。北京、广东、上海等地的污染虽在2008年以后开始有所下降，但在2001—2007这7年中持续维持在较高的稳定水平。

京津冀、长三角、珠三角三大经济区颗粒物污染维持在较高稳定水平。三大经济增长极中，长三角地区细颗粒物污染最为严重，自2001年起，浓度就已达到了30g/m3以上，2007年达到最高接近37g/m3，远远超出中国年均水平；京津冀及珠三角地区颗粒污染虽不及长三角，但2001—2010年浓度几乎均在25g/m3以上，属于中度或重度污染地区（见图1）。由图1可以看到，三大经济增长极的颗粒物污染几乎均在全国平均水平以上，长三角地区最为明显，均超出了全国平均水平。2001—2007年，三大经济区及全国的污染水平整体呈上升趋势，2007年成为转折点，自2007年开始，污染有所下降，但仍维持在较高水平。

湖南也在某些年份出现在高聚集区内。据此我们可以得到中国颗粒物高污染集聚区主要发生在京津冀、长三角以及与这两大经济体相连接的中部地区，空间聚集效应明显，处于长期较稳定状态。

为什么这种高污染集聚呈现出以上分布态势，笔者认为区域间的产业结构调整是其背后重要动因。在地方分权以及GDP绩效激励体制下，中国区域间的产业结构调整呈现出两方面重要特征：一方面是产业转移。与京津冀、长三角相连的中部地区由于地理位置等因素的优越性承接了两大经济增长极的产业转移。2006 年，《中共中央国务院关于促进中部地区崛起的若干意见》的提出进一步加大了国家促进中部地区发展的力度，这一时期内中部地区开始如火如荼的承接来自东部发达地区的产业转移，且以污染型、高耗能的产业为主（Zhu，2013；Chen，2011），而目前东部地区产业逐渐向中西部地区转移已经成为中国协调区域均衡发展的重要战略部署，同时也符合产业发展的自身规律，产业转移方向在短期内很难改变。加之与本身污染较为严重的发达地区相邻，中部地区很容易成为高雾霾污染的集聚区域。另一方面，在以GDP作为重要政绩考核标准的激励机制下，地方政府竞争十分激烈。清洁且短期内显著提升GDP的产业成为各省区争相抢占的资源，不具竞争优势的欠发达地区只能发展以制造业为主的高污染产业来快速推进自身GDP的增长。与此同时，为在竞争中取胜，放松的环境政策常常成为地方政府博弈的重要工具，这一点经济欠发达的中西部地区表现尤为突出；然而，全局相关性分析显示，雾霾污染存在着正向相关性，污染存在显著的外溢，获得优质资源的发达地区，由于与中部地区相邻，不能获得其自身产业结构优化的全部利益，特别是当这种“污染外溢效应”大于“自身优化效应”时，经济发达地区难以实现自身环境质量的改善。

综上所述，中国各地区PM2.5存在着明显的正向全局空间相关性，且长期稳定；局域空间相关性显示高—高类型的集聚更是稳定的集中于局部经济发展较快地区。要达到对雾霾污染的根治，就必须充分考虑到污染的地理空间效应及其与经济发展存在的必然联系。那么，这种空间效应以及经济发展对于地区雾霾污染到底起到多大的作用？下一节我们将通过建立环境经济模型对此进行严格的计量实证分析。

三、空间效应模型设定

关于经济发展与环境质量的关系，早期的环境经济学家均指出经济增长会伴随着环境质量的不断恶化，这一假说也仅仅是举出大量的事实进行说明，而未对其进行标准化的数量实证分析。真正对经济发展与环境质量关系问题进行实证分析的研究开始于20世纪90年代初，Grossman and Krueger（1991）、Shafik and Bandyopadhyay（1992）开启了环境与经济发展关系研究的实证分析时代。这类实证分析主要是基于环境库兹涅茨曲线的研究，学者们运用不同的计量方法，适当的引入其他解释变量对经济环境关系进行了广泛的探讨。中国的学者也借助环境库兹涅茨曲线对该问题进行实证研究，较早且具有代表性的文献有Zhang（1999），Li and Bao（2002）。环境库兹涅茨曲线试图描述污染问题与经济发展之间的关系：一个国家的整体环境质量或污染水平在经济发展初期随着国民经济收入的增加而恶化或加剧；当国家的经济发展到较高水平（以国民的经济收入超过一个（或一段）值为标志）时，环境质量的恶化或污染水平的加剧开始保持平稳进而随着国民经济收入的继续增加而逐渐好转。即：在国民的经济收入（例如人均GDP）达到转折点之前，经济收入每增加1％，某些污染物（例如大气中的悬浮微粒、二氧化硫浓度）的增加幅度会超过1％；在转折点之后，某些污染物的下降程度会超过收入的增长幅度。形象地，人均GDP与某些大气或水污染物呈倒“U”字形关系（Zhang，1999）。本文借助该曲线的分析框架，探索中国经济发展与雾霾污染之间的联系。计量模型设定如下：

1．模型研究的实证发现

空间因素对于环境经济问题的研究具有不可忽视的重要作用（Anselin, 2001），大气污染及其治理的空间溢出效应被证实确实存在。由于水流、风向等自然地理因素的存在，某一地区的环境问题必然会受到邻近地区的影响，此外，产业转移、贸易等人为因素，进一步加深了地区间环境质量与经济发展的空间联动性，空间因素不容忽视。传统的研究假定地区间的环境相互独立明显与现实不符。本文将区域间的空间效应引入问题分析中，运用空间计量方法对雾霾污染及其影响因素进行研究得到以下发现：第一，中国各地区的雾霾污染存在着正的空间自相关且相关性长期处于稳定状态。第二，中国局部地区出现了雾霾高—高类型的集聚区，主要集中于京津冀、长三角以及与两大经济体相连接的中部地区，空间聚集效应明显，处于长期较稳定状态。第三，通过空间面板回归模型得到雾霾污染存在着显著的溢出效应。邻近地区的PM2.5浓度每升高1%，就会使本地区的PM2.5浓度升高0.739%；能源消耗结构中煤炭所占比与雾霾污染呈正向变动关系，它的变动与雾霾污染的变动息息相关。然而，中国劣质煤进口量不断增大的现实变相调高了这一比重，加剧了中国的雾霾污染；最后，目前来看，中国雾霾污染与经济发展的倒“U”型关系并不存在或还未出现，即随人均GDP的持续增长，环境质量未得到改善反而不断恶化。

2．考虑污染溢出后的产业结构调整与雾霾治理

实证分析中可以看到，雾霾污染的溢出效应确实存在，产业转移进一步加深了地区间经济与污染的空间联动性，污染的空间溢出效应进一步显现。诸多环境经济学家指出高耗能产业向发展中国家的转移是发达国家环境质量改善的重要原因之一，也很可能是EKC假说背后的真正动因（Stern，2004）。但是，考虑空间因素后的短距离的产业转移，对于雾霾污染的治理也仅仅是短期的。图3中，有明显产业转出的东部发达地区（北京、天津以及江苏）在高集聚区短暂的波动进一步印证了这一点。虽然这些省份在个别年份脱离出高聚集区，但长期看，均稳定的居于高集聚区内。此外，环境规制研究学者也强调由于污染溢出效应的存在，使得实行严格环境规制的地区不能获得其规制的全部利益（Fredriksson, Milimet, 2002a），那么，部分发达地区通过产业转移的方式所换取的高环境规制作用有限，地区环境质量的改善也仅仅是短期的缓解，从长期看，邻近地区的产业转移对于污染的根治作用甚微。此外，回归模型分析显示，本地区的高耗能产业所占比降低，会相应的降低本地区的PM2.5。由于产业转移的存在，本地区产业结构的“绿色调整”意味着邻近欠发达地区产业结构一定程度的“黑色调整”，中国的产业结构调整存在着“损人利己”效应。然而，产业转移已经成为当前中国产业结构调整的内在需求，已是必然趋势。那么，考虑污染溢出后，产业结构调整就需要完善区域合作机制，更需要合理的全局规划。在中国经济分权体制下，加之环境要素的公共品特质，要实现产业的“绿色”调整，中央政府必须扮演重要角色，特别是对外溢效应大的污染（如雾霾污染）治理上，需要一定程度的集权从而实现区域间的联合防控。

目前，中国政府部门已意识到区域联合机制的重要作用。2014年1月，环保部与中国31个省份签署了《大气污染防治目标责任书》，将京津冀及周边地区（北京、天津、河北、山西、内蒙古、山东）、长三角、珠三角区域内的10个省及重庆市作为重点，考核PM2.5年均浓度下降情况，注重了环境规制整体水平的提高及污染空间效应的存在，同时加大了对图3所示的高雾霾污染集聚区的治理力度，对中国雾霾污染的改善将具有实质性的意义。

3.考虑污染溢出后的能源结构调整与雾霾治理

首先，长期看，改变能源消费结构是关键。由图3可以看到，高PM2.5聚集区在中国的北方，南方未出现集聚，这一现象的重要原因之一在于供暖方式的不同。北方冬季的供暖主要依靠煤炭燃烧，而南方不采用这种方式，能源消费结构中对煤炭的消耗较低。此外，空间回归模型分析结果显示，能源消耗结构中煤炭所占比与雾霾污染水平呈同方向变动，即该比重升高，污染水平也随之上升。综上所述，污染溢出存在的情况下，从长期来看降低高集聚区PM2.5的有效方法在于改变能源消费结构，加大对其他能源的利用，如太阳能，风能等，降低对产生PM2.5源的消耗。

其次，短期看，在能源消费结构很难改变的情况下，加大优质能源的使用，特别是优质煤的使用是减少雾霾的唯一途径。而目前这种变相调整对于中国来说形势不容乐观，正如上文所述，对PM2.5贡献极大的电力企业争相引进价格低廉的进口低卡煤，与优质煤掺杂用于发电，极大的降低了煤炭的利用率，变相调高了工业能耗结构，造成了PM2.5的升高。仅2009—2012年这3年，中国褐煤年进口量已增长高达9倍之多。2013年12月，国家发改委下发《煤炭质量管理暂行办法》（征求意见稿），拟针对劣质煤尤其是劣质进口煤进行严格控制，中国短期内看到雾霾的改善具有了一定的希望。