郭爱君，胡安军

（兰州大学 经济学院，兰州 730000）

0 引言

近年来，中国大范围、持续的城市雾霾污染事件引起人们广泛关注，为治理环境污染，国务院于2016年11月印发了《“十三五”生态环境保护规划》，将提高环境质量，加强生态环境综合治理，作为未来一段时期的核心任务。那么，是什么原因造成了中国城市雾霾污染呢？对此，学者们分析了经济增长，产业结构、城镇化、技术进步和环境规制等因素对城市环境的影响。多数研究发现经济增长与城市环境污染之间存在倒U型关系，即随着经济的增长，环境污染加重，当经济增长到某一水平后，环境污染随着经济进一步增长而得到改善[1,2]。关于产业结构对环境影响的研究，主要从工业化视角来分析，工业化对环境影响是双向的，一方面环境污染源自工业化，另一方面工业化推动经济发展，为环境污染治理提供了资金来源[3]。城镇化带来了人口集聚，城市人口集聚和生活方式改变，对吃穿住行需求进一步膨胀，加剧了城市空气污染；当然，城市化也带来了集聚，由此产生规模效应和技术外溢，使得城市可以集中地处理污染排放，提高环境效率，有助于缓解空气污染[4]。此外，生产技术将会向着更清洁和利用率更高的方向发展，使得人类在未来有更好的生态环境和生存方式[5]。

目前与城市雾霾相关的研究主要集中分析城市环境污染的影响因素，较少就城市雾霾进行专门研究，然而，城市雾霾又受到广泛关注。为此，本文选取涵盖社会、经济、科教和气象等方面的因素，分析这些因素对城市雾霾的影响，为城市治理雾霾提供理论借鉴。

1 模型构建、变量选取与数据来源

1.1 模型构建

在对环境问题进行研究时，Dietz等（2003）[6]构建的STIRPAT模型被广泛应用，其表达式为：

其中,I表示环境的指标，P、A、T分别为人口、财富和技术等指标，b、c、d为对应变量的指数，e为随机误差项。在进行分析时，常对STIRPAT模型两边取自然对数，得到模型的对数回归形式，即：

这样既能够减少变量的异方差性，又可以直接得到各变量的弹性系数。在实际应用中，研究者会根据研究视角不同，对式（2）进行适当改进。基于本文研究需要，将模型拓展为如下形式：

其中，i和t分别表示城市和时间，smog表示雾霾，popu表示城市人口规模，pgdp表示经济发展水平，sced表示科教支出水平，indu表示工业化水平，rain表示降雨量,νi和τt分别表示个体固定效应和时间固定效应，μit为随机干扰项。

1.2 变量选取与数据来源

在参考现有文献的基础上，本文分析城市人口规模、经济发展水平、科教支出水平、工业化水平和降雨量等因素对城市雾霾的影响。共收集了2005—2015年中国30个省会城市（含自治区首府和直辖市，不含拉萨）的相关数据。主要变量和数据说明如下：

（1）城市雾霾(smog)。在借鉴以往学者研究基础上，考虑到数据的可得性，本文选择PM10作为城市雾霾的代理指标，这样城市雾霾就是负向指标，其值越小空气质量越好，数据来源于《中国统计年鉴》。

（2）城市人口规模（popu）。在现有文献中，常将城市人口规模作为度量城市规模主要指标，本文也使用城市人口规模作为度量城市规模的代理变量，来分析其对城市雾霾产生的影响，数据来自《中国城市统计年鉴》。

（3）经济发展水平（pgdp）。衡量地区经济发展水平的常用指标有GDP和人均GDP，人均GDP剔除人口因素的影响，更能体现该地区经济所处的发展阶段，为此本文选取人均GDP作为经济发展水平的代理变量。在具体进行分析时，使用各城市地区生产总值的增长指数将各年名义地区生产总值转换成以2005年为基年的实际地区生产总值，然后除以人口总数，即可得到人均地区生产总值，数据来自《中国城市统计年鉴》。

（4）科教支出水平（sced）。科技支出能够提高技术创新，优化产业结构[7]，从而提高了城市环境效率，此外，科教支出可以提高人们的环保意识，推动城市环境的改善。基于数据的可得性，本文使用财政支出中科学事业和教育事业支出占财政总支出的比重来表示科教支出，数据来源于《中国城市统计年鉴》。

（5）工业化水平(indu)。使用第二产业产值占GDP的比重来表征工业化水平，数据来自《中国城市统计年鉴》。

（6）降雨量(rain)。在分析气象因素对环境污染的影响时，降水量常常作其代理变量进行分析。此外，通过统计发现，2005—2016年空气质量较好的前10个城市年平均降雨量是空气质量较差的前10个城市年平均降雨量近2倍。基于此，本文将降雨量作为影响城市雾霾的影响因素，数据来自《中国统计年鉴》。

主要变量的描述性统计如表1所示。

表1 中国城市雾霾影响因素相关变量的描述性统计

2 实证结果及分析

2.1 基于固定效应模型的实证结果

模型实证估计结果如表2所示，F检验（p值为0）和Hausman检验（p值为0.01）表示应选择固定效应模型，从表2第2列的固定效应模型回归结果可知，解释变量lnsced前系数显著为负，表明科教支出能够显著降低城市雾霾程度。解释变量lnindu前系数显著为正，反映工业化会导致城市雾霾程度加大。解释变量lnrain前系数显著为负，揭示城市降雨会能够降低城市雾霾程度，这与现实情况一致，即降雨能够增加城市空间湿度，净化城市空气，降低城市雾霾浓度。以上只是较为粗略地反映了这种影响，为了更细致地刻画上述关系，本文进一步使用分位数回归来分析。

2.2 基于分位数回归的实证结果

固定效应本质上是一种均值回归，很难反映不同分布位置上因变量受自变量的影响。分位数回归能给出被解释变量的全面信息，通过对不同分位数进行回归，可得到不同分位点下的回归系数，由此可对被解释变量在不同分位点上的特征进行分析。结合固定效应模型和分位数回归的优点来研究变量之间的关系，可以更好地在控制个体差异的基础上,分析被解释变量对解释变量条件分布在不同分位点上的相互关系[8],因此本文在固定效应模型的基础上，进一步引入分位数回归分析不同分位点下各因素对城市雾霾的影响情况。

表2 回归系数估计

分位数回归结果如表2中第3列至第8列所示，分位数回归变化趋势见下页图1。在所有分位点上，lnpopu的系数在1%水平上显著为正，且弹性系数呈现先升后降的趋势，说明城市雾霾在较小和较大水平上，城市规模对其影响较小。经济发展在所有分位点上的弹性系数也均为正，但是多数分位点上不显著，这也侧面反映中国城市经济发展是以环境污染为代价的低质量发展，转变发展方式，实现高质量发展是解决城市雾霾的重要途径。lnindu在1%水平上对城市雾霾具有显著正向影响，随着分位点的提高，回归系数呈整体下降趋势，这说明随着城市雾霾的增加，工业化水平对其的正向影响逐渐降低。lnrain在所有分位点上均具有较强的显著性，并且弹性系数均为负，这表明降雨量对城市雾霾具有负向影响，从图1来看，所有弹性系数的绝对值呈递增趋势，这表明城市雾霾程度越大，降雨对优化城市空气质量，降低城市雾霾程度越明显。这也反映中国主要城市中出现的两个特征事实，一是城市空气质量良好城市的降雨量远远大于城市空气质量较差城市的降雨量；二是中国北方城市在冬季干燥少雨，雾霾频发且较为严重。

2.3 城市规模、人均GDP与城市雾霾的非线性分析

总体而言，上文中的固定效应回归和分位数回归是一种线性回归。根据环境库兹列茨曲线认为，经济发展水平和环境间存在非线性关系，为此，本文进一步讨论经济发展水平和城市规模等因素对城市雾霾的非线性影响，在式（4）的基础上引入城市规模和经济发展水平等因素的二次项来进行分析。模型如下：

图1 分位数回归趋势图

从表3列（1）的回归结果可以看出，解释变量lnpopu2前系数在1%的显著性水平下为负，这表明城市人口规模与雾霾之间存在倒“U”型的非线性关系。城市雾霾是人类经济社会活动的产物，在城市化的初期，城市规模相对较小，经济社会活动所产生的污染较小，对城市雾霾的影响较轻，随着城市规模的扩大，城市规模会对城市雾霾的正向影响越大。当城市人口规模达到临界值（通过计算为292.0849万人）之后，随着城市规模继续扩大，城市雾霾呈现下降趋势。而经济水平的平方项lnpgdp2为正，但不显著。

表3中列（3）、列（4）是针对固定效应回归所做的稳健性检验，其中，列（3）将科教支出替换成教育支出，列（4）是用科技支出替换科教支出。表3中列（5）、列（6）是对本文城市规模与城市雾霾之间非线性关系的稳定检验，其中列（5）将科教支出替换成教育支出，列（6）是用科技支出替换科教支出。从稳健性检验结果可以看出，本文选取的各因素对城市雾霾的影响，以及城市规模与城市雾霾间倒“U”型的非线性关系均相对稳健。

表3 城市规模、人均GDP与城市雾霾的非线性关系的估计结果

3 结论与政策启示

本文基于2005—2016年中国30个省会城市（含自治区首府和直辖市，不含拉萨）的面板数据，利用面板固定效应模型和分位数回归分析城市人口规模、经济发展水平、科教支出水平、工业化水平和气象条件等因素对城市雾霾的影响。

研究发现科教支出能够显著降低雾霾，在城市雾霾城市较低时，科技支出对城市雾霾的影响较大，而在城市雾霾水平较高时，其对城市雾霾的影响较小。工业化会导致城市雾霾程度加大，随着城市雾霾的增加，其他因素的综合影响也在增加，工业化水平对城市雾霾的正向影响相对降低。城市降雨能够降低城市雾霾程度，城市雾霾浓度越高，降雨量对降低城市雾霾浓度的作用越强。中国城市人口规模和经济发展水平对城市雾霾产生正向影响，城市雾霾浓度在较小和较大水平上时，城市规模对其影响相对较小。城市人口规模与雾霾之间存在倒“U”型的非线性关系，在城市发展的初始阶段，城市规模越大，城市雾霾程度呈现上升的态势，当城市人口规模越过临界值（通过计算为292.0849万人）之后，随着城市规模继续扩大，城市雾霾城市出现下降趋势，这可能由于城市规模达到一定程度后，城市发展由量的扩展，变为质的发展，也从无序膨胀转变为有序发展，一方面城市发挥了人口集聚的规模效应，另一方面城市对环境保护的措施在逐步建立，对城市环境污染物集中处理，有利于城市雾霾的改善。这一结论验证了城市雾霾与城市人口之间的相互关系，也为中国应向着建设大城市方向发展提供了参考。

基于本文的研究结论，政策启示在于：（1）增加城市科教事业支出一方面能够提高市民的素质，提高人们节能减排，保护环境的意识，有利于城市空气的改善。另一方面，促进科技创新，提高环境效率，降低城市雾霾程度。（2）优化产业结构，实现产业转型，降低工业化对城市雾霾的影响，尤其是城市雾霾较重城市，逐步实现由制造业为主转向以服务业为主的产业发展模式。（3）城市降雨能够降低城市雾霾程度，对于雾霾高发的城市和高峰时期，城市可以采取人工加湿的方法增加城市空气湿度，减轻雾霾污染。（4）合理布局和发展大城市有利于城市雾霾的改善，发挥环境治理的规模效应和集聚效应，以改善城市雾霾。（5）面对中国城市出现的雾霾现象，本文发现经济发展水平对城市雾霾产生正向影响，这也反映中国城市经济发展的低环境效率，改善城市雾霾，实现经济由低质量发展向高质量发展势在必行。