城市規模對城市環境的影響的實證調查研究
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%，全國城鎮人口達到6.22億人，已建成較發達的城市體系。目前世界各國的平均城市化率為46%，我國已經接近世界平均水平。但是，隨著城市的發展，大城市不斷涌現，尤其是特大城市的不斷涌現，在不同程度上引起了用地緊張、資源短缺、交通擁擠、環境質量下降等“城市病”，城市的發展給生態環境造成了沉重的負擔。在城市不斷發展的同時，如何改善和提高城市環境質量，促進城市與生態的和諧發展已成為社會關注的焦點。
EKC假說是指在經濟發展早期環境質量逐漸惡化，經濟發展到一定水平后，環境質量會逐漸改善，即環境壓力和經濟增長之間呈倒U形關系。這種關系與庫茲涅茨提出的收入差別與經濟增長之間關系相似，所以稱之為環境庫茲涅茨曲線(見圖1)。
圖1 環境庫茲涅茨曲線(EKC)
EKC假說最早由美國經濟學家Grossman(1995)和Krueger提出[1]，他們在1991年對60個國家不同地區的環境污染物排放量變動的面板數據進行分析，得出結論：環境污染和經濟增長的長期發展關系呈倒U型，即環境庫茲涅茨曲線理論假說成立。他們認為環境質量與經濟發展之間存在倒U型關系是因為大規模的經濟活動消耗了大量的資源，這對環境產生了負面效應，但同時經濟發展又通過正的技術進步效應及結構調整效應減少了環境污染物排放，因而改善了環境質量。
自EKC假設提出以來，國內外學者從不同角度驗證該假設的存在與否。以往的研究結果顯示，在多數情況下，環境污染指標與經濟增長間存在著“倒U型”的關系，例如在研究發達國家地區，如美國、日本和韓國、新加坡等[2]地區時，經濟增長與環境質量基本符合這種倒U型關系的環境庫茲涅茨曲線;然而有些學者提出了環境污染與經濟增長還存在著U型、N型等其他關系，如Inmaculada(2004)[3]在對OECD國家的研究中印證了Pezzey(1989)和Opschoor(1990)提出的環境污染隨著經濟增長與“先上升——后降低——再次上升”N型曲線關系。
近年來，國內學者開始從區域的角度來專門實證研究經濟發展與環境保護之間的相關關系，他們選用一些環境污染物排放指標，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、三項式和對數方程，通過對地區的EKC進行實證研究，能夠在一定程度上反映各地區在某個階段的環境經濟演替軌跡。如劉榮茂等(2006)[4]基于中國1991-2003年29個省級區域環境質量與人均GDP的數據，利用工業廢水、廢氣、固體排放物等變量與人均GDP擬合方程驗證環境庫茲涅茨曲線假說。研究結果驗證了環境庫茲涅茨假說，人口密度和外商直接投資對不同的污染物有不同的影響，而工業發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據對中國的經濟增長與環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境質量的影響。研究結果表明中國的經濟增長同環境污染之間并不存在簡單的倒U型曲線關系，中國的經濟增長與工業廢水之間表現為一種倒N型曲線關系，與工業廢氣之間表現為N型曲線關系，而只有與工業固體廢物之間表現為一種倒U型曲線關系。同時認為出口同中國的環境污染之間存在顯著的正相關關系，而外商直接投資與中國的環境污染之間卻存在顯著的負相關關系。
國內學者圍繞著經濟增長與環境污染的關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模的經濟發展與環境污染的相關性進行了分析，以79個中等城市、29個大型城市和20個特大城市的城市經濟、規模指標與環境污染的統計數據為支撐，構建2003-2008年的面板模型，以反映不同規模的城市環境經濟的演替規律。
二、模型構建與變量選取
以往有關EKC的研究文獻主要考察了人均收入與環境質量的關系，而考慮城市發展規模變量的較少。國內文獻認為，城市規模是指城市的大小，它涵蓋了經濟規模、人口規模和用地規模。本文試圖通過建立基于面板數據分析的EKC模型來量化城市規模與環境質量的關系，將二次、三次函數與對數形式相結合，并加入GDP以外的城市規模因素。建立引入城市規模變量后的EKC模型為：
(1)y環境污染水平：目前環境污染包括水污染、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，基于數據的可得性，本文選取二氧化硫排放量、工業廢水排放量2類環境污染指標來表征環境質量，分別記為gas、water，指標數值越大，表示環境質量越差。
(2)pgdp人均收入。用各省市每年的居民消費價格指數(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建成區面積，以建成區面積來衡量城市土地規模。
(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，間接反映城市規模。
(5)save金融發達水平，用經過平減的年末金融信貸機構存款余額代表金融發達水平，以反映城市的經濟水平。
(6)dens人口密度，反映城市人口聚集程度。
(7)indus工業發展情況，用第二產業產值占當年GDP的比重來表示。
為消除數據的異方差現象，對gas、water、pgdp、area、econ、save、dens等指標數據進行對數變換，而indus為百分率，不需取對數的處理。
各變量的符號、單位以及數據的來源如表1所示。
為考察不同規模城市不同環境經濟演化規律，我們對119個研究對象按城市非農業人口進行了分類，根據我國1994年制定的《城市規劃法》第四條規定，按照城市非農業人口的多少，把城市規模劃分為大城市、中等城市和小城市。其中，大城市，是指市區和近郊區非農業人口五十萬以上的城市;中等城市，是指轄區和近郊區非農業人口二十萬以上，不滿五十萬的城市;小城市，是指市區和近郊區非農業人口不滿二十萬的城市，我國的一萬多個建制鎮均屬于小城市的范疇。然而，隨著我國經濟的迅猛發展與城市的快速擴張，《城市規劃法》對于城市規模的分類標準已經不符合目前國情，因此，本文根據目前的城市發展情況與相關研究將城市非農業人口50萬至100萬的定義為中等城市，城市非農業人口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，為了消除異方差現象，采用了加權最小二乘估計法(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。
在進行面板數據回歸分析時，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，因此選擇固定效應模型。最終結果如表4-表6所示，分別代表不同規模城市因變量為lngas、lnwater的面板數據回歸模型。
運用逐步回歸法剔除了不顯著的變量后，模型的擬合優度均獲得了較高的值，調整后的R[2]均高于0.95，具有較強的解釋能力。根據具體模型的實證結果，對比分析不同規模城市經濟與環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廢水排放量與人均收入呈現了U型的關系;而中等城市的人均工業二氧化硫排放量和人均工業廢水排放量、大城市的人均工業二氧化硫排放量、特大城市人均工業二氧化硫排放量與人均GDP的變動關系均呈現出倒N型的關系;特大城市人均工業廢水排放量與人均GDP呈正N型的關系。可見，三類城市的人均工業二氧化硫排放量與人均GDP的變動軌跡趨勢都不符合傳統EKC曲線，規模不同的城市呈現出不同的變動特征。
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)建成區面積變量只與大城市的人均工業二氧化硫排放量呈現了正相關，與其他因變量關系不顯著，表明在大城市的發展過程中，隨著城市的擴張，土地使用的增加，對環境的壓力變大，一方面城區的擴建破壞了原有的生態環境，另一方面新建城區人口的聚集與工業企業的建立對環境也產生了負效應。
(3)能源消費變量與中等城市的人均工業二氧化硫排放量在5%顯著性水平上呈正相關，能源消費每增加1%，人均工業二氧化硫排放量增加0.05%;而人均工業廢水排放量則關系微弱，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性，能源消費每增加1%，大城市的人均工業二氧化硫排放與人均工業廢水排放就會提高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 人均工業二氧化硫排放與人均GDP的EKC曲線的關系
圖3 人均工業廢水排放與人均GDP的EKC曲線關系
這說明城市規模越大，人口與企業的集聚程度提高，對能源的需求依賴度越強，對環境的壓力越大，表明我國總體城市能源利用結構不合理，節能減排的工作仍不見成效。
(4)金融發展變量與中等城市的人均工業二氧化硫排放在1%水平上呈負相關性，金融機構存款每增加1%，人均工業二氧化硫排放則降低19.58%，而其與大城市的人均工業二氧化硫排放和人均工業廢水排放在1%顯著水平上呈負相關關系，金融機構存款每增加1%，兩項污染水平分別增加21.29%和34.21%;金融發展變量與特大城市的污染排放水平顯著性不強。
這表明中等規模的城市在發展過程中，隨著第三產業的發展，金融行業也得到發展，使得勞動力等資源向金融產業流動，污染排放企業的產出增長放緩，使得金融發展對環境壓力產生了負效應;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的籌資渠道，為污染排放企業提供了更為便利的資金來源，一定程度上解決了企業資金不足的瓶頸問題，增強了污染排放企業的生產能力，生產活動的副產品—污染物的排放亦因此增加，導致金融發展對環境污染產生了正向的效應。而對于特大城市，金融發展與污染物排放之所以呈現不顯著的關系，可能是由于特大城市的更發達靈活的金融運行水平有利于企業的生產創新，清潔技術的發展減少了環境污染，這種對環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展與污染排放的相關關系不明確。
(5)人口密度變量與大城市的工業廢水排放量呈正相關，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二氧化硫排放呈負相關，人口密度每提高1%，污染排放則減少14.92%。表明隨著城市的發展，人們對環境給予了更多的關注，對環境質量的要求提高，人口密度越大，人口聚集程度越高，人們對良好環境的愈來愈緊迫訴求使政府將重污染企業規劃至遠離人口集聚的地區，使得人口密度對環境污染的負效應轉為正向效應。
(6)工業發展變量與中等城市的工業廢水排放呈負相關，第二產業占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，第二產業比重每增加1%，人均工業二氧化硫與人均工業廢水排放分別提高1.2%和1.6%;工業發展變量與特大城市人均工業二氧化硫排放量呈正相關顯著關系，第二產業比重每增加1%，人均工業二氧化硫排放提高0.77%。這說明相對于中等城市，大城市工業生產時由于規模效應，導致產出增長，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優勢與嚴格的政府管制，企業重視了清潔生產的技術研發，產業結構的優化使得一定程度上工業發展對環境污染的正效應程度降低。
四、結論及政策建議
本文運用我國119個城市的2003-2008年的面板數據，將城市規模變量引入傳統的EKC模型，分析我國城市經濟發展與城市環境的短期變動趨勢。為分析不同規模城市的EKC模型特征，本文將119個研究對象根據非農業人口數量分為三類城市：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據的固定效應回歸模型的實證檢驗，結果顯示：(1)三類模型中，只有大城市的人均工業廢水排放量與人均收入呈現了U型的關系;而中等城市的人均工業二氧化硫排放量和人均工業廢水排放量、大城市的人均工業二氧化硫排放量、特大城市人均工業二氧化硫排放量與人均GDP的變動關系均呈現出倒N型的關系;特大城市人均工業廢水排放量與人均GDP呈正N型的關系。可見，三類城市的人均工業二氧化硫排放量與人均GDP的變動軌跡趨勢都
不符合傳統EKC曲線，規模不同的城市呈現出不同的變動特征。(2)中等城市可以通過提高能源消費效率來改善環境質量;大城市可以通過合理規劃城市土地開發建設、提高能源消費效率、健全金融體系、提高人口環保素質以及降低工業產值比重優化產業結構來改善環境質量;特大城市可以通過提高能源利用效率和降低工業產值比重來降低環境污染。
根據實證結果，本文主要從以下方面提出促進城市與環境的和諧可持續發展的建議：
1.摒棄以利益驅動為核心特征的城市規劃價值取向。重工業化與城市化有力地推動了城市規模的擴張和城市經濟的發展，然而卻給城市環境帶來了嚴重的負面影響，給城市的可持續發展造成了許多阻滯。城市和它的環境是重要的國有資產，保護城市及其環境就是保護國有資產。城市在規劃與建設過程中，應遵循自然生態規律與城市發展規律，重視生態城市的規劃和發展。
2.重視優化能源生產和消費結構，推進煤炭的潔凈利用。隨著城市規模的擴大，能源消費所帶來的環境問題亟待解決。在重視城市中冶金、電力、化工、建材等高耗能行業節能的同時，還應重視建筑和交通節能，制定科學合理的建筑節能標準，提高建筑能耗效率，開發利用清潔能源和可再生能源，研究開發與推廣普及潔凈燃煤技術，減輕能源生產消費對城市環境的壓力。
3.重視金融體系的健全與發展。好的金融體系降低了技術創新的風險，有利于企業對清潔技術的投資研發，金融發展的這種技術效應會有利于城市的經濟與環境的協調發展。中小城市應強化綠色信貸機制，減少對鋼鐵、水泥、造紙等高污染產出的企業貸款，限制其擴張;同時加強對綠色環保行業的信貸支持，促進產業結構的優化升級。
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上，進一步完善企業生態環境的補償制度，實現企業外部不經濟性的內部化。此外，需要加強公共教育，提高人口素質，一方面人口素質的提高有利于市民積極配合政府的生態城市建設的各項舉措，另一方面，市民對生態環境日益增長的關注可實現對政府行為的監督，促進城市與生態環境的可持續發展。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
