产业集聚、外商直接投资与环境污染，本文主要内容关键词为：环境污染论文,外商论文,直接投资论文,产业集聚论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F403.3 文献标志码：A 文章编号：1002—5766(2015)02—0011—09 近年来，随着我国各地雾霾天气剧增、沙尘暴频发、土壤退化加剧、水土流失严重等环境问题日益严重，各级政府相继出台一系列环境保护政策，但是，形势依然严峻。从我国各种污染物排放量来看，近些年一直在持续增加，2012年我国工业废气排放量达到635519亿标立方米，比2004年增加了1.67倍；工业废水排放量为221.59亿吨，比2004年增加了2.1%；工业固体废物产生量为32.90亿吨，比2004年增加了1.74倍。但是，与全国层面不同的是，我国有些地区各种污染物排放量却在下降。例如，重庆市工业二氧化硫排放量由2004年的64.1万吨下降到2012年的50.97万吨，工业废水则由2004年的83031万吨下降到2012年的30611万吨，这一现象值得从不同角度进行探讨。从已有的文献来看，研究环境污染大多涉及工业的发展，这是由于在工业发展过程中必然有污染物的排放(Grossman & Krueger，1991；涂正革，2008)。从我国工业发展的过程来看，目前在总量上取得了巨大的成就，已位居世界第一，并形成大量的产业集聚，且集聚程度在不断提高，这一现象似乎说明，从全国层面来看，在我国产业集聚提高过程中，整体环境污染在加剧，而在这一时期，重庆市的产业集聚程度也在提高，但环境污染却得到改善，这两个不同现象提供了一个很好的研究视角，即产业集聚是加剧还是改善我国环境污染？而产业集聚对环境污染的影响，国内外已有部分学者进行研究，但仅考虑产业集聚直接对环境污染的影响。本文认为，对这一问题的分析，不能仅从产业集聚与环境污染的角度考虑，还应考虑是否存在其他相关因素会影响到产业集聚对环境污染的作用。本文将探讨这一问题，以客观评价产业集聚对环境污染的作用，以期为改善我国环境污染这一系统工程提供一个新的视角和思路，促进我国节能减排目标的实现。 二、文献综述 近年来，国内外学者对产业集聚与环境污染之间的关系进行研究，并取得一定的进展，但研究结论存在较大差异。一些学者认为，产业集聚将加剧环境污染。Virkanen(1998)分析认为，芬兰南部的产业集聚导致了空气污染和水污染；Frank(2001)运用欧盟200个城市的数据分析，认为产业集聚与空气质量的相关性显著；张可、豆建民(2013)认为，产业集聚将作用于环境污染，而产出规模是导致环境污染的主要原因，且在我国集聚水平较高的东部沿海城市的污染总量也更高。有的学者则认为，产业集聚将改善地区环境污染，Zeng & Zhao(2009)构建两个国家两个部门空间经济增长模型进行分析，认为产业集聚将减弱“污染避难所”效应；李勇刚、张鹏(2013)通过建立联立方程模型进行实证分析，结果认为，产业集聚将有利于改善环境污染，但存在区域差异性，东部地区产业集聚对环境污染的改善作用好于中西部地区；李顺毅、王双进(2014)运用我国20个工业行业的数据进行动态面板模型分析，认为产业集聚水平的提高将有利于降低工业污染的排放。还有一些学者认为，产业集聚与环境污染的关系不确定，李伟娜等(2010)运用我国30个制造业细分行业数据，实证分析认为，我国制造业集聚与大气污染之间的关系为“N”型，目前我国处于大气污染随制造业集聚水平提高而增加阶段，但污染强度逐渐下降；闫逢柱等(2011)运用面板修正误差模型进行分析，认为在短期内产业集聚将降低环境污染，而在长期内则没有因果关系。 从以上研究可以看出，产业集聚与环境污染之间的关系较为复杂，产业集聚对环境污染的影响效应不确定，无法达成一致，主要原因是产业集聚对环境污染存在多种作用机制，两者之间存在多个“中间变量”。在以往的实证研究中，基本上是以线性模型进行的，忽略了一些较为重要的“中间变量”的影响。国内外一些学者在研究外商直接投资对环境污染的影响时发现，外商直接投资将通过规模效应和技术进步效应提高地区集聚水平，进而作用于东道国的环境污染(Grossman & Krueger，1995；邓玉萍、许和连，2012)。而国内外多数学者研究认为，外商直接投资对产业集聚具有明显的正效应。Birkinshaw(2000)的研究认为，外商直接投资对产业集聚具有显著作用；Cheuag & Lin(2004)认为，外商直接投资能够提升东道国的创新能力，同时，对东道国本土企业产生正的前向及后向溢出效应，扩大集聚能力，从而促进产业集聚的形成；梁琦(2003)分析外商直接投资对产业集聚的影响，认为外商直接投资将提升地区专业化程度，有利于促进产业集聚；王红领等(2006)认为，外商直接投资的进入将加大对中间产品的需求，促进本地企业的规模经济发展，从而产生规模溢出效应，促进地区产业集聚提高。也有部分学者认为，外商直接投资对产业集聚的效应有限或为负。Grabber(1993)认为，外商直接投资由于技术含量较低或产业关联较弱而难以产生促进作用，这样，外商直接投资就容易实现产业转移，导致该区域产业集聚降低。 可以看出，外商直接投资对产业集聚确实存在溢出效应，而这种溢出效应的大小也将影响产业集聚对环境污染的作用，因此，在分析产业集聚与环境污染的关系时，还应考虑外商直接投资将会影响到产业集聚对环境污染的作用，这在以往对产业集聚与环境污染的研究中没有被考虑进去，并且缺乏产业集聚与环境污染的关系的理论模型分析。基于此，本文尝试在以下三个方面有所进展：首先，在理论上，本文借鉴Copeland-Taylor模型，在构建一个产业集聚影响环境污染理论模型基础上，加入外商直接投资变量，建立一个非线性的门槛模型，从而深入分析产业集聚与环境污染之间的关系；其次，在视角上，考察产业集聚对环境污染的门槛效应，且基于外商直接投资门槛角度，分析门槛效应的存在性和区间；最后，在样本上，与以往绝大多数研究不同，本文采用我国227个城市面板数据进行分析，以更好地分析产业集聚的外部性效应，从而更客观地分析产业集聚对环境污染的影响。 三、理论分析 本文借鉴Copeland-Taylor模型的思路，构建一个产业集聚影响环境污染理论模型，并加入外商直接投资变量，建立一个非线性门槛模型，以分析产业集聚在不同的外商直接投资水平下对环境污染影响的差异。 1.生产函数 假设代表性企业规模报酬不变，投入生产要素为资本和劳动，形式为柯布—道格拉斯生产性函数，则有：
当大量企业在一个区域内集聚时，则生产函数可以改为：
式中，产业集聚函数G(aggl)将通过规模效应、技术进步以及拥挤效应作用于生产企业。 假设代表性企业只生产一种资本密集型污染产品X，同时，污染产品X的生产将产生污染物W，污染物将给社会带来负的外部性效应，产生社会成本，在产权界定清晰下，企业排放污染物则须支付相应的费用，例如环境税、排污费或排污许可权费。任意排放污染物对于一个追求利润最大化的企业来说不是一个最优选择，而是将一部分生产要素用于减少污染物排放。假设γ为企业用于治理污染的生产要素占总生产要素比例，则0≤γ≤1。当γ=0时，表示企业不治理污染，此时，企业的产量是企业的潜在产量F；当0＜γ＜1时，表示企业使用γ比例的生产要素对污染物进行治理，这时企业的实际产量为(1-γ)F，同时，也将产生W的污染物，则有：
根据柯布—道格拉斯形式，则各生产函数分别为：
2.生产决策 由于企业生产X以利润最大化为目标，则这时生产X的决策可以分为两个独立的环节进行：一是在给定资本成本为r和劳动力工资为w的情况下，企业将选择一个最优的资本—劳动比，以实现单位潜在产出的生产成本最小；二是在既定的单位潜在生产成本
和污染排放成本η的条件下，将选择最优的潜在产出F和污染排放量W组合，从而实现单位产品X的生产成本
最小化，则有：
产业集聚一方面将影响产业规模；另一方面将通过产业间溢出效应影响技术进步。因此，产业集聚对产业规模和技术进步的影响分别表述为：
则规模因素和技术进步因素除产业集聚影响外的效应分别表述为：
产业集聚(aggl)通过对式(18)中的S和A两个方面影响污染物排放程度，将这两部分影响合并成一项，则模型进一步可改为：
从式(21)可以看出，产业集聚(aggl)与环境污染具有较为复杂的关系，其影响效应大小取决于对S和A效应大小。 4.外商直接投资对产业集聚排污的影响 根据已有的研究，产业集聚对环境污染的效应的有效发挥取决于产业规模效应和技术进步效应大小，而规模效应中具有正的集聚效应和负的拥挤效应。外商直接投资一方面将影响东道国企业的前向及后向溢出效应，进而影响对中间产品的需求，最终影响到产业规模大小；另一方面，外商直接投资具有技术溢出效应，而技术溢出是导致产业集聚的重要原因(彭向、蒋传海，2011)，因此，外商直接投资也将影响产业集聚的技术进步效应的大小，进而影响产业集聚对环境污染的影响。这样，将(21)式进一步拓展为：
四、计量模型、变量及数据 1.计量方法与模型设定 本文根据Hansen(1999)的门槛面板模型进行分析，与采用交叉项等非线性方法相比，门槛面板模型具有两个优势：一是门槛值和门槛数量由样本内生决定，不需要给定方程的非线性形式；二是运用渐进分布理论建立门槛参数的置信区间，且采用“自抽样法”来估计门槛值的显著性。Hansen(1999)门槛基本形式为：
其中，
为门槛变量，既可以是解释变量的一个回归元，也可以作为一个独立的门槛变量；γ为待估计的门槛值。 运用非线性最小二乘法来估计门槛值γ和参数β，在得到参数估计值后，则需进行两方面的检验：一是门槛效应是否显著；二是门槛估计值是否等于真实值。第一个检验根据Hansen(1996)提出的采用“自抽样法”获得其渐进分布，进而构造其值。第二个检验根据Hansen(1999)的研究，最好的方法是构造一个关于的γ置信区间，且提供一个简单公式：
，α为显著性水平。上述参数估计和假设检验都是针对单一门槛模型的，当存在两个或两个以上的门槛值，则需把模型进行扩展(Hansen，1999)。根据门槛模型，本文将模型设定如下：
其中，P表示污染排放量；aggl表示产业集聚；X是一组对环境污染有影响的控制变量，主要包括环境规制强度、人均资本存量、产业结构以及科技创新；下标i和t分别表示地区和年份；thre表示门槛变量；γ为门槛值；I(·)为指示函数。 2.变量选取和数据说明 (1)被解释变量——污染排放(P)：污染排放主要包括大气污染、废物污染、水污染、噪声污染等方面，但对于如何构建一个综合污染指数用于反映一个地区整体污染状况没有达成共识，多数的研究采用具体的污染指标，例如，涂正革(2008)、张可和汪东芳(2014)。由于目前我国是二氧化硫排放最多的国家，也是我国计划减排目标中两个主要污染指标之一，并且数据具有更高的可靠性，本文借鉴盛斌、吕越(2012)等的做法，使用各城市工业二氧化硫排放总量作为污染排放衡量指标。 (2)核心解释变量——产业集聚水平(aggl)：关于产业集聚的衡量指标较多，例如Gini系数、Hoover指数、E-G指数，这些指数各有优缺点，而国内外较多学者选取区位熵进行衡量，例如，Keeble等(1991)、Donoghue & Gleave(2004)、刘军和徐康宁(2010)、杨仁发(2013)。区位熵可以消除区域规模的差异因素，能真实反映地理要素的空间分布。地区产业的区位熵计算公式为：
式中，
表示i地区产业总产值。本文选用各城市工业总产值区位熵来衡量地区产业集聚水平。 (3)门槛变量——外商直接投资(fdi)。本文采用各城市历年实际利用外商直接投资额进行衡量，并根据各年度汇率将中间价调整为人民币计价。 (4)其他控制变量。人均资本存量(kl)：根据雷布津斯基定量可知，人均资本存量的增加将导致资本密集型工业产出提高，从而增加污染物的排污。但是，也有部分学者认为，人均资本存量的增加说明工业企业技术进步较快，从而减少污染物的排放(聂辉华等，2009)。本文采用各城市工业行业固定资产净值年平均余额与全行业年平均人数进行衡量。 环境规制(pr)：随着环境问题越来越严重，社会对环境质量的关注越来越多，在政府考核中，环境所占权重逐渐加大，政府对环境的治理和保护投入力度将加强，且环境规制也越来越严厉，则企业排污成本加大，促使企业进行技术创新，这将有利于降低环境污染程度。环境规制的衡量是一个复杂问题，并没有达成一致的指标进行衡量，Xu等(2000)研究认为，环境规制程度是由收入水平内生决定，因为环境规制指标和人均国内生产总值以及人均国民生产总值指标的相关系数分别高达0.870和0.855，因此，本文借鉴陆旸(2009)的做法，采用各城市人均GDP作为衡量环境规制强度的代理变量。 产业结构(ind)：在经济发展的不同阶段，产业结构对环境的影响存在差异，工业化进程将导致污染物的排放增加，而随着产业结构的升级优化，经济增长将以服务业的发展为主导，这将有效缓解工业对环境污染的影响。本文采用各城市第三产业产值占GDP比重进行衡量产业结构变动的环境效应。 科技创新(sr)：科技创新将促进技术进步，技术进步将有利于企业生产方式转变和结构优化，从而减少污染物排放，改善地区环境污染。本文采用各城市科技支出总额进行衡量。 本文在数据可获得性和有效性的前提下(除去数据严重缺失的城市外)，选取2004-2012年我国227个城市为样本进行分析。所需数据来源于历年《中国城市统计年鉴》《中国环境统计年鉴》以及部分城市统计年鉴，对个别缺失的数据采用插值法进行补充。 五、实证分析 1.门槛效应检验 在确定模型形式之前，需确定门槛数的个数。借鉴Hansen(1999)的做法，以外商直接投资()作为门槛变量，依次假定存在1、2、3个门槛值，相对应的F值和P值如表1所示，结果显示，双重门槛的F值检验为高度显著，对应的P值分别为0.000和0.007，而三重门槛对应的F值检验不显著，对应的P值为0.123，这说明，以产业集聚水平为门槛变量拒绝线性关系的原假设，存在双重门槛效应，说明产业集聚和环境污染的关系为非线性关系，同时，进一步可以得到相应门槛估计值分别为3132.518万元和332998.47万元，95%的置信区间为分别[1020.390，2.5e+060.632]、[2.9e+05，3.6e+06]。
为更好地理解门槛值的估计以及置信区间的构造过程，可以借助似然比函数图进行，似然比函数序列LR(γ)作为门槛参数的趋势图，当似然比LR(γ)为0时，估计得到的门槛值为
=3132.518、
=332998.47，如图1所示，虚线以下表示γ的95%的置信区间。 2.门槛模型估计 产业集聚与环境污染的门槛估计结果如表2第2列所示。从估计结果看，在不同的外商直接投资水平下，产业集聚对环境污染的影响存在差异，具有显著的门槛特征。在外商直接投资水平低于3132.518万元时，产业集聚对环境污染的影响为正，系数为0.6639；在外商直接投资在3132.518万元和332998.47万元之间时，产业集聚对环境污染的影响减弱，影响系数下降为0.4062；而在外商直接投资高于332998.47万元时，产业集聚对环境污染的影响发生实质性改变，影响系数变为-0.1218，这说明，产业集聚与环境污染之间关系存在一个拐点，即门槛值，并非简单的单调递增或递减，而是呈倒U型非线性关系，这不同于以往绝大多数的研究结论。当外商直接投资水平较低时，产业集聚将加剧环境污染，但这种负面影响将随着外商直接投资水平提高而逐渐减弱，这主要是由于产业集聚的技术溢出效应不明显，导致资源消耗速度超过资源再生速度，最终引起环境污染增加，但是，随着外商直接投资水平增加，产业集聚的规模效应和技术溢出效应逐渐增加，则对环境污染的负面作用逐渐较弱；当外商直接投资水平跨越更高的门槛值时，产业集聚将转而改善环境污染，这表明，产业集聚对环境产生正的外部性效应，这主要是由于在外商直接投资水平提高至一定程度后，一方面，将导致产业的集聚效应将大于拥挤效应，将促进市场规模扩大，有利于增强规模经济效应，促进产业内生产效率和管理水平提高，从而使得单位产出的污染排放量降低；另一方面，将导致技术知识溢出效应明显，技术知识溢出效应将有利于推动产业内企业技术进步，技术进步将通过直接效应和间接效应降低单位产出的污染排放量，从而改善环境污染。 在其他控制变量中，人均资本存量的增加将降低环境污染，这说明，目前我国资本密集型的使用促进工业企业技术进步，从而减少了污染物的排放。环境规制的回归系数为正，但未通过显著性检验，说明环境规制对环境污染的作用有限，并不是改善环境污染的主要手段。产业结构的影响系数为负且具有显著性，说明产业结构的升级优化能够改善我国环境质量。科技创新的回归系数为负但不显著，这说明，科技创新能有效改善环境污染，但是，目前在我国并没有起到应有的作用。
图1 双重门槛模型的置信区间 为便于比较，本文对产业集聚与环境污染关系进行线性模型估计，分别采用固定效应和系统广义矩方法进行，具体结果如表2第3～4列所示。从估计结果可以看出，产业集聚将导致环境污染，且系数均略高于门槛估计中间区域的结果，这是由于线性模型中没有考虑外商直接投资水平的差异，外商直接投资水平不同，将导致技术溢出效应和规模效应的不同，从而引起对环境污染的作用不同，因此，产业集聚与环境污染之间应为非线性关系，如仅以线性模型进行估计，很可能导致遗漏重要的解释。
六、结论与启示 本文借鉴Copeland-Taylor模型，加入外商直接投资变量，推导一个理论模型来表示产业集聚对环境污染的影响机制，从而深入分析产业集聚与环境污染之间的关系。在此基础上，利用2004-2012年我国227个城市的面板数据，采用门槛回归方法，以外商直接投资为门槛变量，实证分析产业集聚与环境污染之间的关系。研究发现，产业集聚与环境污染之间关系并非简单的线性关系，而是呈倒U型非线性关系，这不同于以往绝大多数的研究结论。当外商直接投资水平较低时，产业集聚将加剧环境污染，但是，随着外商直接投资水平增加，产业集聚的规模效应和技术溢出效应逐渐增加，产业集聚对环境污染的负面作用逐渐较弱；当外商直接投资水平跨越更高的门槛值时，产业集聚将转而改善环境污染，这表明，产业集聚对环境产生正的外部性效应。此外，人均资本存量的增加，将降低环境污染，这说明，目前我国资本密集型的使用促进工业企业技术进步，从而减少了污染物的排放。环境规制的回归系数为正，但未通过显著性检验，说明环境规制对环境污染的作用有限，并不是目前改善环境污染的主要手段。产业结构的影响系数为负且具有显著性，说明产业结构的升级优化能够改善我国环境质量。科技创新的回归系数为负但不显著，这说明，科技创新能有效改善环境污染，但是，目前在我国并没有起到应有的作用。 本文研究结论的政策启示为：(1)客观看待产业集聚在环境污染中的作用，根据区域外商直接投资水平的不同，制定差异化政策。对于外商直接投资水平较低的地区，应在采取措施引进外商直接投资的同时，促进产业结构调整优化，选择发展资本密集型产业和严厉的环境规制等政策组合，以改善环境污染，避免“先污染再治理”；在外商直接投资水平较高的地区，积极鼓励产业科技创新，优化产业集聚和产业结构方向，引导向高端研发与设计等高附加值产业集聚发展。(2)应动态处理产业集聚与环境污染的关系。由于在外商直接投资水平不同时，产业集聚对环境污染的影响不同，则应采取有效措施提高外商直接投资水平至门槛值；而一旦提高到门槛值，则可以通过发挥产业集聚效应改善环境污染。(3)在积极鼓励引进外商直接投资时，应针对不同地区的环境污染情况以及产业集聚发展水平，制定相应的政策导向，引导外资向清洁产业转移，注重引进具有环保技术优势的外资企业，发挥外商直接投资的技术效应，实现引资与环保的双重目标。(4)在制定环境保护政策时，应注重制定促进产业结构优化升级以及科技创新的导向性政策，以更好地发挥产业结构和科技创新对改善环境污染的作用。
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