城市規(guī)模對城市環(huán)境的影響的實證調(diào)查研究
一、引言
改革開放以來，我國的城市化水平顯著提高，城市化率由1978年的12.5%提高至2009年的46.59%，全國城鎮(zhèn)人口達到6.22億人，已建成較發(fā)達的城市體系。目前世界各國的平均城市化率為46%，我國已經(jīng)接近世界平均水平。但是，隨著城市的發(fā)展，大城市不斷涌現(xiàn)，尤其是特大城市的不斷涌現(xiàn)，在不同程度上引起了用地緊張、資源短缺、交通擁擠、環(huán)境質(zhì)量下降等“城市病”，城市的發(fā)展給生態(tài)環(huán)境造成了沉重的負擔。在城市不斷發(fā)展的同時，如何改善和提高城市環(huán)境質(zhì)量，促進城市與生態(tài)的和諧發(fā)展已成為社會關(guān)注的焦點。
EKC假說是指在經(jīng)濟發(fā)展早期環(huán)境質(zhì)量逐漸惡化，經(jīng)濟發(fā)展到一定水平后，環(huán)境質(zhì)量會逐漸改善，即環(huán)境壓力和經(jīng)濟增長之間呈倒U形關(guān)系。這種關(guān)系與庫茲涅茨提出的收入差別與經(jīng)濟增長之間關(guān)系相似，所以稱之為環(huán)境庫茲涅茨曲線(見圖1)。
圖1 環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)
EKC假說最早由美國經(jīng)濟學家Grossman(1995)和Krueger提出[1]，他們在1991年對60個國家不同地區(qū)的環(huán)境污染物排放量變動的面板數(shù)據(jù)進行分析，得出結(jié)論：環(huán)境污染和經(jīng)濟增長的長期發(fā)展關(guān)系呈倒U型，即環(huán)境庫茲涅茨曲線理論假說成立。他們認為環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟發(fā)展之間存在倒U型關(guān)系是因為大規(guī)模的經(jīng)濟活動消耗了大量的資源，這對環(huán)境產(chǎn)生了負面效應，但同時經(jīng)濟發(fā)展又通過正的技術(shù)進步效應及結(jié)構(gòu)調(diào)整效應減少了環(huán)境污染物排放，因而改善了環(huán)境質(zhì)量。
自EKC假設(shè)提出以來，國內(nèi)外學者從不同角度驗證該假設(shè)的存在與否。以往的研究結(jié)果顯示，在多數(shù)情況下，環(huán)境污染指標與經(jīng)濟增長間存在著“倒U型”的關(guān)系，例如在研究發(fā)達國家地區(qū)，如美國、日本和韓國、新加坡等[2]地區(qū)時，經(jīng)濟增長與環(huán)境質(zhì)量基本符合這種倒U型關(guān)系的環(huán)境庫茲涅茨曲線;然而有些學者提出了環(huán)境污染與經(jīng)濟增長還存在著U型、N型等其他關(guān)系，如Inmaculada(2004)[3]在對OECD國家的研究中印證了Pezzey(1989)和Opschoor(1990)提出的環(huán)境污染隨著經(jīng)濟增長與“先上升——后降低——再次上升”N型曲線關(guān)系。
近年來，國內(nèi)學者開始從區(qū)域的角度來專門實證研究經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的相關(guān)關(guān)系，他們選用一些環(huán)境污染物排放指標，用回歸分析法研究這些指標隨人均GDP的變動情況，回歸方程主要選取二項式、三項式和對數(shù)方程，通過對地區(qū)的EKC進行實證研究，能夠在一定程度上反映各地區(qū)在某個階段的環(huán)境經(jīng)濟演替軌跡。如劉榮茂等(2006)[4]基于中國1991-2003年29個省級區(qū)域環(huán)境質(zhì)量與人均GDP的數(shù)據(jù)，利用工業(yè)廢水、廢氣、固體排放物等變量與人均GDP擬合方程驗證環(huán)境庫茲涅茨曲線假說。研究結(jié)果驗證了環(huán)境庫茲涅茨假說，人口密度和外商直接投資對不同的污染物有不同的影響，而工業(yè)發(fā)展對這三種污染物排放的影響比較大。
劉燕等(2006)[5]采用1990-2003年中國的省級面板數(shù)據(jù)對中國的經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間進行了計量分析，同時考察了中國的對外開放政策對環(huán)境質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明中國的經(jīng)濟增長同環(huán)境污染之間并不存在簡單的倒U型曲線關(guān)系，中國的經(jīng)濟增長與工業(yè)廢水之間表現(xiàn)為一種倒N型曲線關(guān)系，與工業(yè)廢氣之間表現(xiàn)為N型曲線關(guān)系，而只有與工業(yè)固體廢物之間表現(xiàn)為一種倒U型曲線關(guān)系。同時認為出口同中國的環(huán)境污染之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，而外商直接投資與中國的環(huán)境污染之間卻存在顯著的負相關(guān)關(guān)系。
國內(nèi)學者圍繞著經(jīng)濟增長與環(huán)境污染的關(guān)系展開的研究主要集中在國家和省級(直轄市)層面上，但是對城市EKC曲線規(guī)律研究較少。
基于此，本文對我國31個省和直轄市不同城市規(guī)模的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染的相關(guān)性進行了分析，以79個中等城市、29個大型城市和20個特大城市的城市經(jīng)濟、規(guī)模指標與環(huán)境污染的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為支撐，構(gòu)建2003-2008年的面板模型，以反映不同規(guī)模的城市環(huán)境經(jīng)濟的演替規(guī)律。
二、模型構(gòu)建與變量選取
以往有關(guān)EKC的研究文獻主要考察了人均收入與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，而考慮城市發(fā)展規(guī)模變量的較少。國內(nèi)文獻認為，城市規(guī)模是指城市的大小，它涵蓋了經(jīng)濟規(guī)模、人口規(guī)模和用地規(guī)模。本文試圖通過建立基于面板數(shù)據(jù)分析的EKC模型來量化城市規(guī)模與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，將二次、三次函數(shù)與對數(shù)形式相結(jié)合，并加入GDP以外的城市規(guī)模因素。建立引入城市規(guī)模變量后的EKC模型為：
(1)y環(huán)境污染水平：目前環(huán)境污染包括水污染、大氣污染、固體廢棄物污染等多方面，為消除城市間污染類型差異，基于數(shù)據(jù)的可得性，本文選取二氧化硫排放量、工業(yè)廢水排放量2類環(huán)境污染指標來表征環(huán)境質(zhì)量，分別記為gas、water，指標數(shù)值越大，表示環(huán)境質(zhì)量越差。
(2)pgdp人均收入。用各省市每年的居民消費價格指數(shù)(CPI)以2003年為基準年進行平減處理，得到實際人均GDP，以消除通貨膨脹等價格因素的影響。
(3)area建成區(qū)面積，以建成區(qū)面積來衡量城市土地規(guī)模。
(4)econ能源消費水平，用電力使用量來衡量能源消費水平，反映了城市對資源的消耗水平，間接反映城市規(guī)模。
(5)save金融發(fā)達水平，用經(jīng)過平減的年末金融信貸機構(gòu)存款余額代表金融發(fā)達水平，以反映城市的經(jīng)濟水平。
(6)dens人口密度，反映城市人口聚集程度。
(7)indus工業(yè)發(fā)展情況，用第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占當年GDP的比重來表示。
為消除數(shù)據(jù)的異方差現(xiàn)象，對gas、water、pgdp、area、econ、save、dens等指標數(shù)據(jù)進行對數(shù)變換，而indus為百分率，不需取對數(shù)的處理。
各變量的符號、單位以及數(shù)據(jù)的來源如表1所示。
為考察不同規(guī)模城市不同環(huán)境經(jīng)濟演化規(guī)律，我們對119個研究對象按城市非農(nóng)業(yè)人口進行了分類，根據(jù)我國1994年制定的《城市規(guī)劃法》第四條規(guī)定，按照城市非農(nóng)業(yè)人口的多少，把城市規(guī)模劃分為大城市、中等城市和小城市。其中，大城市，是指市區(qū)和近郊區(qū)非農(nóng)業(yè)人口五十萬以上的城市;中等城市，是指轄區(qū)和近郊區(qū)非農(nóng)業(yè)人口二十萬以上，不滿五十萬的城市;小城市，是指市區(qū)和近郊區(qū)非農(nóng)業(yè)人口不滿二十萬的城市，我國的一萬多個建制鎮(zhèn)均屬于小城市的范疇。然而，隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展與城市的快速擴張，《城市規(guī)劃法》對于城市規(guī)模的分類標準已經(jīng)不符合目前國情，因此，本文根據(jù)目前的城市發(fā)展情況與相關(guān)研究將城市非農(nóng)業(yè)人口50萬至100萬的定義為中等城市，城市非農(nóng)業(yè)人口100萬以上，不滿200萬的城市定義為大城市;200萬以上的定義為特大城市。
按照此標準，可將119個被研究城市分為70個中等城市、29個大城市和20個特大城市，具體如表3所示。
三、實證研究
考慮到各個城市污染物排放特征的差異性，為了消除異方差現(xiàn)象，采用了加權(quán)最小二乘估計法(GLS)進行估計。同時為了避免多重共線性問題，運用了逐步回歸法以剔除不顯著的變量。
在進行面板數(shù)據(jù)回歸分析時，需要對隨機效應模型和固定效應模型進行比較，通過進行Hausman檢驗，在10%的顯著性水平下，均拒絕了運用隨機效應模型的原假設(shè)，因此選擇固定效應模型。最終結(jié)果如表4-表6所示，分別代表不同規(guī)模城市因變量為lngas、lnwater的面板數(shù)據(jù)回歸模型。
運用逐步回歸法剔除了不顯著的變量后，模型的擬合優(yōu)度均獲得了較高的值，調(diào)整后的R[2]均高于0.95，具有較強的解釋能力。根據(jù)具體模型的實證結(jié)果，對比分析不同規(guī)模城市經(jīng)濟與環(huán)境水平的相互作用如下：
(1)從長期來看，三類模型中，只有大城市的人均工業(yè)廢水排放量與人均收入呈現(xiàn)了U型的關(guān)系;而中等城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量和人均工業(yè)廢水排放量、大城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量、特大城市人均工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP的變動關(guān)系均呈現(xiàn)出倒N型的關(guān)系;特大城市人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP呈正N型的關(guān)系。可見，三類城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP的變動軌跡趨勢都不符合傳統(tǒng)EKC曲線，規(guī)模不同的城市呈現(xiàn)出不同的變動特征。
從短期來看污染物排放與人均GDP的變動軌跡示意如圖2、圖3所示。由圖可知，2003-2008年人均工業(yè)二氧化硫排放與人均GDP的EKC曲線中，大城市和中等城市處于倒N型曲線的下降階段，而特大城市則處于倒N型曲線的上升階段;人均工業(yè)廢水與人均GDP的EKC曲線中，中等城市處于倒N型曲線的下降階段，大城市處于U型曲線的下降階段，特大城市則處于N型曲線的下降階段。
(2)建成區(qū)面積變量只與大城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量呈現(xiàn)了正相關(guān)，與其他因變量關(guān)系不顯著，表明在大城市的發(fā)展過程中，隨著城市的擴張，土地使用的增加，對環(huán)境的壓力變大，一方面城區(qū)的擴建破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，另一方面新建城區(qū)人口的聚集與工業(yè)企業(yè)的建立對環(huán)境也產(chǎn)生了負效應。
(3)能源消費變量與中等城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量在5%顯著性水平上呈正相關(guān)，能源消費每增加1%，人均工業(yè)二氧化硫排放量增加0.05%;而人均工業(yè)廢水排放量則關(guān)系微弱，不顯著。
能源消費變量與大城市和特大城市的人均污染物排放在1%顯著性水平上呈顯著的正相關(guān)性，能源消費每增加1%，大城市的人均工業(yè)二氧化硫排放與人均工業(yè)廢水排放就會提高1.21%和1.23%，而特大城市的此兩項指標會分別提高2.35%和1.46%。
圖2 人均工業(yè)二氧化硫排放與人均GDP的EKC曲線的關(guān)系
圖3 人均工業(yè)廢水排放與人均GDP的EKC曲線關(guān)系
這說明城市規(guī)模越大，人口與企業(yè)的集聚程度提高，對能源的需求依賴度越強，對環(huán)境的壓力越大，表明我國總體城市能源利用結(jié)構(gòu)不合理，節(jié)能減排的工作仍不見成效。
(4)金融發(fā)展變量與中等城市的人均工業(yè)二氧化硫排放在1%水平上呈負相關(guān)性，金融機構(gòu)存款每增加1%，人均工業(yè)二氧化硫排放則降低19.58%，而其與大城市的人均工業(yè)二氧化硫排放和人均工業(yè)廢水排放在1%顯著水平上呈負相關(guān)關(guān)系，金融機構(gòu)存款每增加1%，兩項污染水平分別增加21.29%和34.21%;金融發(fā)展變量與特大城市的污染排放水平顯著性不強。
這表明中等規(guī)模的城市在發(fā)展過程中，隨著第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，金融行業(yè)也得到發(fā)展，使得勞動力等資源向金融產(chǎn)業(yè)流動，污染排放企業(yè)的產(chǎn)出增長放緩，使得金融發(fā)展對環(huán)境壓力產(chǎn)生了負效應;而對于大城市而言，因其金融體系的不斷健全，金融體系的融資功能拓寬了企業(yè)的籌資渠道，為污染排放企業(yè)提供了更為便利的資金來源，一定程度上解決了企業(yè)資金不足的瓶頸問題，增強了污染排放企業(yè)的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)活動的副產(chǎn)品—污染物的排放亦因此增加，導致金融發(fā)展對環(huán)境污染產(chǎn)生了正向的效應。而對于特大城市，金融發(fā)展與污染物排放之所以呈現(xiàn)不顯著的關(guān)系，可能是由于特大城市的更發(fā)達靈活的金融運行水平有利于企業(yè)的生產(chǎn)創(chuàng)新，清潔技術(shù)的發(fā)展減少了環(huán)境污染，這種對環(huán)境污染的負效應和原有的正效應的綜合使得特大城市的金融發(fā)展與污染排放的相關(guān)關(guān)系不明確。
(5)人口密度變量與大城市的工業(yè)廢水排放量呈正相關(guān)，人口密度每提高1%，廢水排放提高44.78%，而該變量與特大城市的工業(yè)二氧化硫排放呈負相關(guān)，人口密度每提高1%，污染排放則減少14.92%。表明隨著城市的發(fā)展，人們對環(huán)境給予了更多的關(guān)注，對環(huán)境質(zhì)量的要求提高，人口密度越大，人口聚集程度越高，人們對良好環(huán)境的愈來愈緊迫訴求使政府將重污染企業(yè)規(guī)劃至遠離人口集聚的地區(qū)，使得人口密度對環(huán)境污染的負效應轉(zhuǎn)為正向效應。
(6)工業(yè)發(fā)展變量與中等城市的工業(yè)廢水排放呈負相關(guān)，第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重每增加1%，污染排放減少0.81%;該變量與大城市的污染物排放變量均呈正相關(guān)，第二產(chǎn)業(yè)比重每增加1%，人均工業(yè)二氧化硫與人均工業(yè)廢水排放分別提高1.2%和1.6%;工業(yè)發(fā)展變量與特大城市人均工業(yè)二氧化硫排放量呈正相關(guān)顯著關(guān)系，第二產(chǎn)業(yè)比重每增加1%，人均工業(yè)二氧化硫排放提高0.77%。這說明相對于中等城市，大城市工業(yè)生產(chǎn)時由于規(guī)模效應，導致產(chǎn)出增長，也帶來了污染的增加;而特大城市因其擁有較高的科學技術(shù)優(yōu)勢與嚴格的政府管制，企業(yè)重視了清潔生產(chǎn)的技術(shù)研發(fā)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使得一定程度上工業(yè)發(fā)展對環(huán)境污染的正效應程度降低。
四、結(jié)論及政策建議
本文運用我國119個城市的2003-2008年的面板數(shù)據(jù)，將城市規(guī)模變量引入傳統(tǒng)的EKC模型，分析我國城市經(jīng)濟發(fā)展與城市環(huán)境的短期變動趨勢。為分析不同規(guī)模城市的EKC模型特征，本文將119個研究對象根據(jù)非農(nóng)業(yè)人口數(shù)量分為三類城市：中等城市、大城市和特大城市。通過對上述三類城市的面板數(shù)據(jù)的固定效應回歸模型的實證檢驗，結(jié)果顯示：(1)三類模型中，只有大城市的人均工業(yè)廢水排放量與人均收入呈現(xiàn)了U型的關(guān)系;而中等城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量和人均工業(yè)廢水排放量、大城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量、特大城市人均工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP的變動關(guān)系均呈現(xiàn)出倒N型的關(guān)系;特大城市人均工業(yè)廢水排放量與人均GDP呈正N型的關(guān)系？梢，三類城市的人均工業(yè)二氧化硫排放量與人均GDP的變動軌跡趨勢都
不符合傳統(tǒng)EKC曲線，規(guī)模不同的城市呈現(xiàn)出不同的變動特征。(2)中等城市可以通過提高能源消費效率來改善環(huán)境質(zhì)量;大城市可以通過合理規(guī)劃城市土地開發(fā)建設(shè)、提高能源消費效率、健全金融體系、提高人口環(huán)保素質(zhì)以及降低工業(yè)產(chǎn)值比重優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來改善環(huán)境質(zhì)量;特大城市可以通過提高能源利用效率和降低工業(yè)產(chǎn)值比重來降低環(huán)境污染。
根據(jù)實證結(jié)果，本文主要從以下方面提出促進城市與環(huán)境的和諧可持續(xù)發(fā)展的建議：
1.摒棄以利益驅(qū)動為核心特征的城市規(guī)劃價值取向。重工業(yè)化與城市化有力地推動了城市規(guī)模的擴張和城市經(jīng)濟的發(fā)展，然而卻給城市環(huán)境帶來了嚴重的負面影響，給城市的可持續(xù)發(fā)展造成了許多阻滯。城市和它的環(huán)境是重要的國有資產(chǎn)，保護城市及其環(huán)境就是保護國有資產(chǎn)。城市在規(guī)劃與建設(shè)過程中，應遵循自然生態(tài)規(guī)律與城市發(fā)展規(guī)律，重視生態(tài)城市的規(guī)劃和發(fā)展。
2.重視優(yōu)化能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)，推進煤炭的潔凈利用。隨著城市規(guī)模的擴大，能源消費所帶來的環(huán)境問題亟待解決。在重視城市中冶金、電力、化工、建材等高耗能行業(yè)節(jié)能的同時，還應重視建筑和交通節(jié)能，制定科學合理的建筑節(jié)能標準，提高建筑能耗效率，開發(fā)利用清潔能源和可再生能源，研究開發(fā)與推廣普及潔凈燃煤技術(shù)，減輕能源生產(chǎn)消費對城市環(huán)境的壓力。
3.重視金融體系的健全與發(fā)展。好的金融體系降低了技術(shù)創(chuàng)新的風險，有利于企業(yè)對清潔技術(shù)的投資研發(fā)，金融發(fā)展的這種技術(shù)效應會有利于城市的經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。中小城市應強化綠色信貸機制，減少對鋼鐵、水泥、造紙等高污染產(chǎn)出的企業(yè)貸款，限制其擴張;同時加強對綠色環(huán)保行業(yè)的信貸支持，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級。
4.政府要加強和制定合理的制度措施并爭取市民的積極配合。政府應在實行污染物排放總量控制和排污許可證的基礎(chǔ)上，進一步完善企業(yè)生態(tài)環(huán)境的補償制度，實現(xiàn)企業(yè)外部不經(jīng)濟性的內(nèi)部化。此外，需要加強公共教育，提高人口素質(zhì)，一方面人口素質(zhì)的提高有利于市民積極配合政府的生態(tài)城市建設(shè)的各項舉措，另一方面，市民對生態(tài)環(huán)境日益增長的關(guān)注可實現(xiàn)對政府行為的監(jiān)督，促進城市與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
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