□吳士煒 余文濤

[福州大學 福州 350116]

黨的十九大報告提出，中國經濟已由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段，經濟發(fā)展不僅看重數量，更注重質量，尤其是受新冠肺炎疫情沖擊，全球經濟形勢不容樂觀。傳統(tǒng)的消費、投資與出口三駕馬車拉動中國經濟增長，因資源稟賦、能源不足與土地稀缺等因素，已不再適應現(xiàn)階段中國經濟發(fā)展。且原有的粗放型發(fā)展模式，即地方政府為追求本地區(qū)經濟發(fā)展以犧牲資源環(huán)境招商引資，導致部分地區(qū)環(huán)境污染日益凸顯，尤其是以PM2.5為代表的霧霾污染，生態(tài)環(huán)境作為高質量發(fā)展的重要組成部分，其重要性不言而喻。霧霾主要是由SO2、NOX與可吸入顆粒物組成，隨著城市化與工業(yè)化不斷發(fā)展，霧霾污染日益嚴峻，例如2013年京津冀、長三角與華北中原地區(qū)暴發(fā)大面積霧霾事件。霧霾污染不僅會危害居民身心健康[1～2]，造成居民過早死亡[3]，也不利于經濟與社會可持續(xù)發(fā)展。那么，現(xiàn)在的問題是人口與經濟集聚是否會對霧霾污染產生影響？若存在影響，具體影響效應如何？

人口與經濟集聚是中國經濟轉向高質量發(fā)展的推動力，會對霧霾污染產生不容忽視的影響。一方面，人口與經濟集聚會擴大城市規(guī)模，導致大量企業(yè)與人口集中在某些特定地區(qū)，進而提高能源消費量、增加工業(yè)三廢排放量、造成城市交通擁堵、大量汽車尾氣與城市粉塵污染，加劇PM2.5在內的環(huán)境污染。另一方面，人口與企業(yè)高度集中會產生規(guī)模經濟效應，有助于提高勞動力生產率與企業(yè)全要素生產率，并且集聚有利于環(huán)境政策制定、實施與管理，會促進綠色技術在內的技術進步，從而改善城市生態(tài)環(huán)境。但也應認識到由于土地與資源承載力存在臨界值，環(huán)境自我恢復能力有限，人口與經濟過度集聚會對資源環(huán)境造成不可磨滅的傷害。中國經濟發(fā)展轉型過程中必然經歷人口集聚與經濟集聚，例如以城市規(guī)模為代表的人口集聚來看，千萬以上人口城市從2010年的9個上升至2020年的18個（如圖1橫軸所示）；以國內生產總值為代表的經濟集聚來看，國內生產總值（GDP）萬億元以上城市也從2010年的3個增加至2020年的23個（如圖1縱軸所示）①。此外，人口集聚為經濟集聚提供人口基礎，而經濟集聚為人口集聚提供物質保障，二者之間是相輔相成的，在經濟發(fā)展過程中，人口與經濟集聚對霧霾污染究竟會造成怎樣的影響，這是值得深入探討的現(xiàn)實問題。

圖1 2020年中國人口千萬與GDP萬億元以上城市

一、相關文獻回顧

從現(xiàn)有文獻來看，集聚對環(huán)境污染影響研究主要是基于產業(yè)集聚與制造業(yè)集聚，環(huán)境污染以SO2排放量、碳排放量、空氣質量指數及霧霾污染為主，且研究得到的結果以倒U型曲線為主，即大量制造業(yè)企業(yè)集聚會增加能源消耗量與工業(yè)三廢排放量，而城市人口規(guī)模增多會造成城市交通擁堵、大量企業(yè)尾氣以及城市基建產生的粉塵污染，導致環(huán)境污染問題加劇，但也應認識到適度集聚有助于更好的實現(xiàn)勞動力專業(yè)化分工，在提高勞動生產率的同時，發(fā)揮規(guī)模經濟效應，提升企業(yè)生產效率，抑制環(huán)境污染物排放，故集聚對環(huán)境污染影響具體研究概述歸納為以下三個部分。

（一）集聚對環(huán)境污染的負相關性

產業(yè)、人口與經濟集聚會擴大城市規(guī)模，即大量企業(yè)與人口集中在某些特定地區(qū)，會提高該地區(qū)能源消耗量、增加工業(yè)三廢排放量、造成城市交通擁堵、大量汽車尾氣與城市基建產生的粉塵污染，加劇環(huán)境污染，即這類研究發(fā)現(xiàn)集聚對環(huán)境污染具有負相關性。張可和汪東芳基于中國地級市面板數據實證檢驗發(fā)現(xiàn)，經濟集聚會加劇環(huán)境污染，但卻有助于提高勞動生產率，且經濟集聚與環(huán)境污染具有空間溢出效應[4]。王兵和聶欣基于準自然實驗研究發(fā)現(xiàn)，設立開發(fā)區(qū)后企業(yè)規(guī)模會有所擴大，短期內產業(yè)集聚會誘致大量污染型企業(yè)集中排放工業(yè)廢水，周邊流域水質會出現(xiàn)惡化[5]。Liu等基于STIRPAT模型，利用中國城市面板數據研究發(fā)現(xiàn)，制造業(yè)集聚會加劇霧霾污染，且該現(xiàn)象在中西部地區(qū)表現(xiàn)更為明顯[6]。王卉彤等利用中國45個城市數據考察發(fā)現(xiàn)，人口集聚誘致的交通擁堵會加劇城市霧霾污染，且職住平衡有助于降低霧霾污染[7]。

（二）集聚對環(huán)境污染的正相關性

產業(yè)、人口與經濟集聚更容易發(fā)揮規(guī)模經濟效應。一方面，人口集聚有助于更好地實現(xiàn)勞動力專業(yè)化分工，進而提高勞動力生產效率，而制造業(yè)集聚有利于提高企業(yè)生產效率，進而減少工業(yè)三廢排放量；另一方面，企業(yè)與居民集中在某些特定區(qū)域有助于環(huán)境政策制定、實施與管理，會促進綠色技術在內的技術進步，改善環(huán)境質量。徐盈之和劉琦指出，產業(yè)集聚規(guī)模與集聚能力提升有助于降低霧霾污染，集聚效應提高則會提升霧霾污染，但產業(yè)集聚對霧霾污染影響總效應表現(xiàn)為負空間溢出效應[8]。蔡海亞和徐盈之通過研究發(fā)現(xiàn)，產業(yè)協(xié)同集聚與貿易開放有利于降低霧霾污染，但在不同貿易開放下各地區(qū)表現(xiàn)各異[9]。Fang等基于STIRPAT模型，利用中國283個地級市2003～2013年數據，通過研究發(fā)現(xiàn)，制造業(yè)集聚會通過技術溢出效應降低周邊及本地霧霾污染，且城市規(guī)模越大，改善效應越強[10]。

陸銘和馮皓基于中國1993～2006年省級面板數據研究發(fā)現(xiàn)，人口與經濟集聚有助于降低單位工業(yè)污染物排放強度[11]。汪聰聰等基于改進的產出密度函數，利用長三角地區(qū)數據研究發(fā)現(xiàn)，經濟集聚會通過優(yōu)化區(qū)域內要素分配而抑制霧霾污染，霧霾污染具有明顯的季節(jié)性特征與空間溢出效應[12]，且經濟集聚有助于提高勞動生產率[13]。Han等基于擴展的STIRPAT模型，利用中國地級市面板數據分析發(fā)現(xiàn)，專業(yè)化與多元化分工集聚有助于降低本地區(qū)和周邊地區(qū)碳排放量[14]。鐘順昌等利用中介效應模型研究發(fā)現(xiàn)，多中心創(chuàng)新集聚模式會通過規(guī)模效應降低霧霾污染，且能源利用效率是其傳導機制[15]。梁昌一等認為緊湊型城市空間發(fā)展模式有利于提高能源利用效率進而降低霧霾污染，但該效應在不同城市之間存在差異[16]。陸鳳芝和王群勇指出生產性服務業(yè)多樣化與專業(yè)化集聚，會通過產業(yè)結構、人口集聚及知識溢出降低霧霾污染[17]。

（三）集聚對環(huán)境污染的非線性關系

產業(yè)、人口與經濟集聚對環(huán)境污染影響是非線性的。一方面，產業(yè)、人口與經濟集聚會增加工業(yè)三廢排放量、生活垃圾產生量、汽車尾氣與粉塵污染，加劇環(huán)境污染；另一方面，產業(yè)、人口與經濟適度集聚，有助于提高勞動生產率、企業(yè)生產效率、綠色技術進步、環(huán)境規(guī)制等，能夠有效抑制環(huán)境污染。Qin和Wu基于中國省級面板數據研究發(fā)現(xiàn)，經濟集聚與碳排放強度二者之間存在倒U型曲線[18]。梁偉等通過研究發(fā)現(xiàn)，經濟與工業(yè)集聚對霧霾污染影響存在倒U型曲線關系[19]。Wu和Reimer指出，經濟集聚早期因城市規(guī)模擴大會加劇環(huán)境污染，而中后期因規(guī)模經濟效應會降低環(huán)境污染[20]。邵帥等通過研究發(fā)現(xiàn)，經濟集聚與碳排放之間存在倒N型曲線，能源強度與碳排放之間存在倒U型曲線，即經濟集聚能實現(xiàn)節(jié)能減排效果[21]。

羅能生和李建明利用空氣質量指數（AQI）研究發(fā)現(xiàn)，產業(yè)集聚與交通運輸互動會對霧霾污染造成影響[22]。Lu等基于STIRPAT模型，利用2006～2018年中國渤海經濟圈數據實證檢驗發(fā)現(xiàn)，產業(yè)集聚與霧霾污染二者之間存在空間相關性[23]。Shen和Peng基于空間面板模型研究發(fā)現(xiàn)，產業(yè)集聚與環(huán)境效率二者之間存在U型曲線關系，且中西部地區(qū)位于U型曲線下降階段，而東部地區(qū)則位于U型曲線上升階段[24]。東童童等通過研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)產出與工業(yè)效率集聚有利于降低霧霾污染，而勞動與資本集聚則會加劇霧霾污染[25]。此外，朱雨可和趙佳通過研究發(fā)現(xiàn)人口集聚有利于降低霧霾污染，但過度集聚誘致城市衣食住行增加會加劇霧霾污染[26]。Ji等基于擴展的STIRPAT模型，利用國別數據研究發(fā)現(xiàn)，城市化與PM2.5濃度之間存在倒U型曲線[27]。Xie等通過實證檢驗發(fā)現(xiàn)，城市交通密度與霧霾污染之間存在倒U型曲線[28]，且城市交通擁堵均會影響城市環(huán)境污染[29～30]。

上述研究結果顯示，大部分學者認為產業(yè)集聚、人口集聚與經濟集聚對環(huán)境污染影響是或正、或負，而非線性關系以倒U型曲線為主，但忽視過度集聚可能會超過地區(qū)資源、環(huán)境與土地承載臨界值，且從不同城市類型視角研究人口與經濟集聚對霧霾污染影響文獻尚且不足。

不同于以往研究，本文基于擴展的生產密度函數，利用中國1998～2018年289個地級市數據，通過空間面板模型實證檢驗發(fā)現(xiàn)，人口與經濟集聚對霧霾污染影響呈N型曲線關系，與李偉娜等研究得到的結果相一致。李偉娜等基于產業(yè)發(fā)展周期理論，利用中國30個制造業(yè)面板數據實證檢驗發(fā)現(xiàn)，制造業(yè)集聚與SO2排放量之間存在N型曲線關系，即制造業(yè)初期集聚會增加SO2排放量，而中期集聚產生的規(guī)模經濟效應有助于抑制SO2排放量，但后期擁擠效應會超過規(guī)模效應，進而增加SO2排放量。不同于李偉娜等研究[31]，本文是從一線城市、二三四線城市與五線城市，利用空間經濟學相關理論考察人口與經濟集聚對霧霾污染影響，并就得到的結果作進一步穩(wěn)健性檢驗。

二、理論模型

（一）模型建構

通常認為，人口與經濟集聚是指單位空間內人口與經濟活動密集程度。人口集聚越高地區(qū)，相同空間能容納更多的勞動力，有助于更好地實現(xiàn)勞動力專業(yè)化分工，進而提高勞動生產率。經濟集聚越高地區(qū)，相同產出所占用的空間越小，且經濟集聚產生的規(guī)模經濟效應有利于提高企業(yè)生產率。此外，人口集聚為經濟集聚提供人口基礎，而經濟集聚為人口集聚提供物質保障，二者之間是相輔相成的，但現(xiàn)在的問題是人口與經濟集聚是否會影響霧霾污染？若對霧霾污染存在顯著影響，具體理論傳導機制如何。本文在Ciccone和Hall生產密度模型基礎上[32]，將環(huán)境要素納入生產函數中，霧霾污染作為企業(yè)非期望產出，基本模型假設如下：

其中，qi、li、ki和ei分別表示城市i單位面積產出、就業(yè)人數、物質資本與資源環(huán)境消耗量，Ai表示的是全要素生產率。α是單位生產要素規(guī)模報酬，當 0 <α<1時，表現(xiàn)為規(guī)模報酬遞減；當α>1時，表現(xiàn)為規(guī)模報酬遞增；傳統(tǒng)生產函數理論假設企業(yè)規(guī)模報酬不變，即 α =1，但實際情況是隨著企業(yè)規(guī)模擴大，單位生產要素規(guī)模報酬可能出現(xiàn)規(guī)模報酬遞增。β 、γ、1-β-γ分別表示勞動、資本與資源環(huán)境要素貢獻率，且0 ≤ β,γ ≤ 1，0 ≤ β+γ ≤1。Qi與Ni表示城市i的總產出和總面積，Qi/Ni度量的是單位面積產出。λ（ λ ≥1）是產出密度系數，(λ-1)/λ用于反映集聚效應的產出密度，其值越大集聚效應發(fā)揮的正外部性越強。

通過擴展的生產密度模型考察集聚對霧霾污染的影響，模型假設如下：

其中，Pi和Ni分別表示城市i霧霾濃度與行政面積，Ai是企業(yè)全要素生產率，且li=Li/Ni，ki=Ki/Ni，ei=Ei/Ni，Li、Ki和Ei是城市i就業(yè)人數、物質資本與資源環(huán)境消耗量。β、γ和1 -β-γ分別表示勞動、資本與資源環(huán)境對單位面積霧霾污染的貢獻率，α代表規(guī)模報酬，當 α >1時，規(guī)模報酬遞增，反之亦然。

對式（2）兩邊分別取對數，整理后得到：

式（3）表明霧霾污染與人口、資本、資源環(huán)境集聚度密切相關，例如 λ α(1-β-γ)系數表示資源環(huán)境集聚對霧霾污染的影響，當 λ α(1-β-γ)>0時，資源環(huán)境集聚程度越高，越會加劇城市霧霾污染，反之亦然。

由于霧霾污染能夠隨氣流實現(xiàn)跨界傳播，即存在明顯的空間溢出效應，故分析集聚對霧霾污染影響時，將空間地理因素納入分析范疇有利于提高模型估計效率，實證模型設定如下：

其中，霧霾污染用PM2.5表示，A是全要素生產率，Aggit表示第i地區(qū)t年人口、資本與資源環(huán)境集聚度，Xit表示影響霧霾污染的其他控制變量。ρ為空間自回歸系數，若 ρ >0時，表示相鄰地區(qū)霧霾污染之間存在正的空間相關性，反之亦然； λ為空間誤差系數，ηi、ωt分別代表地區(qū)固定效應與時間固定效應，εit為隨機擾動項。Wij代表空間權重矩陣中第（i,j）個元素，本文采用標準的二值地理相鄰權重，即如果兩地相鄰Wij=1，反之，Wij=0。

γ刻畫的是集聚對霧霾污染影響方向與大小，若γ1>0,γ2<0,γ3>0時，集聚與霧霾污染之間存在N型曲線關系；若 γ1<0,γ2>0,γ3<0時，集聚與霧霾污染之間存在倒N型曲線關系；若γ1=0,γ2>0,γ3<0時，集聚與霧霾污染之間存在U型曲線關系；若γ1=0,γ2<0,γ3>0時，集聚與霧霾污染之間存在倒U型曲線關系；若 γ1=0,γ2=0,γ3≠ 0時，集聚對霧霾污染存在或正、或負關系。

（二）理論假設

人口集聚可細分為初始階段—穩(wěn)步增長階段—穩(wěn)定階段，人口集聚早期由于城市基礎設施不完善，要容納新增的城市人口需要大基建，基建產生的粉塵污染嚴重污染城市環(huán)境，且城市人口規(guī)模增多，垃圾圍城、交通擁堵、能源消耗、汽車尾氣等問題日益凸顯，導致城市霧霾污染加劇。人口集聚中期由于城市基礎設施已逐步完善，政府出臺各種環(huán)境管制措施以降低環(huán)境污染，且人口集聚帶來的專業(yè)化分工會提高勞動力生產率，進而降低城市霧霾污染。當大量人口集中在某些特定地區(qū)，形成所謂的超大或特大城市，由于土地、資源與環(huán)境承載力有一定的臨界值，人口過度集中會再次誘發(fā)交通擁堵、垃圾圍城、汽車尾氣、能源消費過高等問題，誘致霧霾污染加劇，故如前文分析可知，當γ1>0,γ2<0,γ3>0時，人口集聚對霧霾污染影響呈先促增后促減再促增，即二者之間具有N型曲線關系（如圖2所示）。

圖2 人口與經濟集聚對霧霾污染影響N型曲線

經濟集聚可細分為起步——發(fā)展——成熟——衰退階段，當經濟集聚處于起步發(fā)展階段時，工業(yè)集聚誘致大量制造業(yè)企業(yè)集中在某些特定區(qū)域，會增加該地區(qū)工業(yè)污染物排放量，尤其是工業(yè)廢水、工業(yè)SO2與工業(yè)固體廢物排放量，且政府為提高本地區(qū)經濟發(fā)展水平會適當放松環(huán)境規(guī)制，共同誘致城市霧霾污染加劇。當經濟集聚由起步發(fā)展期轉向發(fā)展成熟期時，工業(yè)集聚產生的規(guī)模經濟效應，有助于提高企業(yè)生產率水平，且市場機制誘發(fā)的優(yōu)勝劣汰會淘汰重污染型企業(yè)，此外，政府會加強環(huán)境管制以降低環(huán)境污染，有助于改善霧霾污染。當經濟集聚步入成熟衰退期時，由于土地、環(huán)境與能源承載力水平有限，經濟過度集聚會超過該區(qū)域土地、環(huán)境與能源承載力臨界值，誘致霧霾污染加劇，故經濟集聚與霧霾污染二者之間呈N型曲線關系（如圖2所示）。

從中國經濟發(fā)展歷程來看，改革開放初期，因資本稀缺與技術落后，中國通過利用廉價勞動力，以犧牲資源、能源與環(huán)境為代價，采取出口導向型發(fā)展戰(zhàn)略，通過生產低附加值產品成為世界制造工廠，大量制造業(yè)企業(yè)集中在長三角與珠三角地帶，經濟集聚所產生的就業(yè)崗位，吸引大量人口向東部沿海地區(qū)遷移，為制造業(yè)企業(yè)提供勞動力。一方面，制造業(yè)大量集聚所產生的工業(yè)廢氣、廢水、固定廢物增多，誘致城市霧霾污染日益嚴峻；另一方面，人口大量集聚需要城市配套基礎設施，而基建產生的粉塵是霧霾污染的重要組成部分，且城市人口規(guī)模增多會增加生活垃圾與汽車尾氣排放量，進一步加劇霧霾污染。根據世界銀行數據庫數據顯示，我國霧霾污染（PM2.5濃度）從1990年的57.77 μg /m3攀升至2011年的70.54 μg /m3，遠超10 μg /m3國際標準。

改革開放由初期步入發(fā)展成熟期，城市配套措施逐步完善，人口集聚帶來的專業(yè)化分工有利于提高勞動生產率，經濟集聚所產生的規(guī)模經濟效應有助于提升企業(yè)生產率，且各地區(qū)政府出臺相關政策措施以抑制霧霾污染，誘致我國環(huán)境質量有所改善。根據世界銀行數據庫與《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》數據顯示，我國PM2.5濃度從2011年的70.54 μg /m3下降至2020年的30 μg /m3，環(huán)境質量雖有所改善，但同時也應意識到，傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展方式弊端日益凸顯，尤其是中國人口紅利逐步消失，能源、土地與資源成為稀缺物品，中國經濟發(fā)展方式急需轉型。隨著我國城市化與工業(yè)化進程的不斷推進，在某些特定地區(qū)人口與產業(yè)大量集聚，形成所謂的“增長極”，例如人口千萬以上特大城市，城市規(guī)模經濟效應會逐步被擁擠效應所替代，當集聚超過地區(qū)土地、資源與環(huán)境承載力時，人口與經濟過度集聚會誘致霧霾污染問題加劇，部分城市采取行政中心搬遷的形式以緩解“城市病”問題，例如北京、杭州、成都、西安、哈爾濱、長沙、青島等城市。

由此，提出本文研究假設1：隨著人口與經濟集聚水平的不斷提高，其對霧霾污染影響呈現(xiàn)出先促增后促減的趨勢，當超過城市土地、資源與環(huán)境承載力水平時，會加劇城市霧霾污染，即人口與經濟集聚對霧霾污染影響呈N型曲線關系。

三、數據來源與變量描述

（一）數據來源

本文基于中國1998～2018年289個地級市面板數據②，將空間地理因素納入分析范疇，從不同城市視角考察人口與經濟集聚對霧霾污染的影響。之所以選取1998年為時間節(jié)點，一方面，1998年中國進行住房制度改革，開始實施住房分配貨幣化政策，以城鎮(zhèn)常住居民度量的城鎮(zhèn)化率從1998年的33.87%增至2018年的60.60%，即1998年之后是中國人口與經濟集聚快速攀升期；另一方面，1998年之前城市霧霾污染（PM2.5濃度）數據可獲得性較低，且環(huán)境狀況相對良好。

被解釋變量：霧霾作為大氣污染物，是霧與霾的結合體，主要由SO2、NOX與可吸入顆粒物組成，本文采用PM2.5濃度作為霧霾污染度量指標，即直徑小于等于2.5微米的污染顆粒物，其值相對PM10能夠更加準確地反映城市霧霾污染狀況。1998～2016年PM2.5數據來源于哥倫比亞大學國際地球科學信息網絡中心（http://beta.sedac.ciesin.columbia.edu/），并利用ArcGIS10.2提取各城市PM2.5濃度數據，單位是 μ g/m3，2017～2018年PM2.5數據來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》，部分數據缺失采用移動平均法換算。

核心解釋變量：人口集聚與經濟集聚采用國內外學者慣用指標[21]，即城市建成區(qū)人口密度與單位面積非農產出（第二、三產業(yè)增加值之和/城市行政面積）表示，單位分別是人/平方公里和萬元/平方公里，并用1998年不變價格進行調整（下同），數據來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》，部分數據缺失采用移動平均法換算。

控制變量：經濟發(fā)展水平用人均GDP度量，單位是元；對外開放度用人均當年實際使用外資金額表示，并用當年平均外匯匯率換算成人民幣，單位是元。為降低模型異方差性對估計結果造成的影響，對各變量分別求對數，各變量具體計算方法及說明見表1。

表1 各變量的描述性統(tǒng)計量

（二）變量描述

霧霾污染是空氣污染物的重要組成部分，能夠隨氣流實現(xiàn)跨界傳播，即存在典型的空間溢出效應，誘致相鄰地區(qū)PM2.5濃度值相接近，且由于季節(jié)性特征，霧霾污染具有春夏低、秋冬高特點[33]。中國領土遼闊，各地區(qū)因地理氣候、政策導向、產業(yè)結構、資源稟賦等差異，誘致霧霾污染程度各異，其中京津冀、長三角與華北地區(qū)是重度霧霾污染集聚地，而東南沿海地區(qū)霧霾污染狀況相對良好。本文利用《中國城市統(tǒng)計年鑒》公布的PM2.5濃度數據驗證霧霾污染是否存在空間集聚特征及霧霾污染高（低）值聚集地原因。將2018年289個地級市PM2.5濃度數據代入處理后得到圖3結果。

圖3 2018年289個地級市PM2.5濃度

從霧霾污染分布狀況來看（如圖3所示），京津冀、長三角與華北平原地區(qū)是霧霾污染重災區(qū)，其次是中部平原地區(qū)，而東南沿海、廣西與貴州是霧霾污染低值聚集地。京津冀城市圈是我國霧霾污染歷年重災區(qū)，尤其是在秋冬季節(jié)，與其獨特的地理位置、氣候條件、燒煤取暖等密切相關，例如北京霧霾污染是城市汽車尾氣、粉塵污染、沙塵暴、能源消費與冬季取暖共同所致，而長三角則更多是因制造業(yè)高度集中所致，尤其是污染型企業(yè)。東南沿海城市是霧霾低值聚集地，特別是三亞、?？?、福州與廈門等地區(qū)，與其優(yōu)良的氣候環(huán)境、高森林覆蓋率、污染型企業(yè)較少、降水量較多等密切相關。

（三）空間相關性分析

空間經濟學認為由于“輻射效應”與“擴散效應”的存在，地理位置相鄰或相近的地區(qū)之間存在空間相關性。前文分析發(fā)現(xiàn)京津冀、長三角與華北平原地區(qū)是霧霾污染重災區(qū)，而東南沿海地區(qū)是霧霾污染低值聚集地，為驗證各地區(qū)霧霾污染是否存在空間相關性，本文利用Stata15.0軟件計算中國1998～2018年289個地級市霧霾污染全局MI值。

國內外學者一般用MI、GC、G等指標來衡量各地區(qū)空間關聯(lián)度的大小，其中全局Moran I（MI）統(tǒng)計量:

其中，n是樣本中的區(qū)域數量，i,j指的是任意兩個區(qū)域單元，Yi是區(qū)域i的觀測值，Wij為空間權重矩陣中第（i,j）個元素，且對于所有i，Wii=0，MI值在（-1,1）之間，大于（小于）0表示各地區(qū)之間存在空間正（負）相關性，數值越大，空間相關性越強，等于0表示各地區(qū)之間不存在空間相關性。MI近似服從均值為E（I）和方差為V（I）的正態(tài)分布，即

空間權重選取是衡量各地區(qū)之間是否存在空間相關性的前提，包括地理相鄰權重、地理距離權重與經濟權重等，本文空間權重選取地理相鄰權重，其中地理距離權重(W1)選用各地級市經緯度差額的平方根值倒數，即xi與yi分別表示各地城市經緯度，而地理相鄰權重（W）用地理距離權重換算，即，其中Wij為地理距離權重，當0≤W*ij<0.5時，W*ij取值為0；當0.5≤W*ij≤1時，W*ij取值為1，將數據代入處理后得到表2結果。

表2 1998～2018年289個地級市霧霾污染全局MI值

從霧霾污染全局視角來看（如表2所示），1998～2018年289個地級市全局MI值均大于零，且MIZ值在1%水平下均高度顯著，說明中國各地區(qū)霧霾污染存在正的空間相關性，即相鄰地區(qū)PM2.5濃度值相接近，與霧霾污染能夠隨氣流實現(xiàn)跨界傳播密切相關，同時也間接說明各地區(qū)在霧霾污染治理政策制定與實施方面存在相似性。此外，2018年霧霾污染高值聚集地（H-H）集中在京津冀、長三角與華北中原地區(qū)，即這些地區(qū)是霧霾污染重災區(qū)，而云南與貴州地區(qū)是PM2.5濃度低值聚集地（L-L），與優(yōu)良的氣候環(huán)境、高森林覆蓋率、制造業(yè)集聚度低等密切相關。

四、實證結果分析

本文基于中國1998～2018年289個地級市面板數據，將空間地理因素納入分析范疇，從一線城市、二三四線城市與五線城市③視角考察人口與經濟集聚對霧霾污染的影響，即驗證人口及經濟集聚與霧霾污染之間是否存在N型曲線關系，若存在，不同城市類別影響系數是否存在差異。利用LLC方法檢驗面板數據是否存在單位根，通過檢驗發(fā)現(xiàn)PM2.5在AIC、BIC與HQIC信息準則得到的P值均為0.00，說明面板數據不存在單位根，即面板序列為平穩(wěn)過程。

（一）基準回歸模型

由前文分析可知霧霾污染具有正的空間相關性，即存在空間溢出效應，故利用空間面板模型考察人口與經濟集聚對霧霾污染影響相對于普通面板模型有助于提高模型估計效率?？臻g面板模型包括空間面板滯后模型（SPAR）、空間面板誤差模型（SPEM）與空間面板杜賓模型（SPDM），即：

其中，Y和X是被解釋變量與解釋變量，α,β,λ分別表示空間自回歸系數、空間自相關系數與空間誤差系數，γ是被解釋變量影響系數，ηi、ωt分別代表地區(qū)固定效應與時間固定效應，εit為隨機擾動項。當 β =λ=0時，模型為SPAR；當α=β=0時，模型為SPEM；當 λ =0時，模型為SPDM，并且由于普通最小二乘法（OLS）估計空間面板模型存在偏誤，故本文使用極大似然估計（MLE）方法對靜態(tài)SPAR與SPDM模型進行估計，空間權重選用地理相鄰權重（W），將數據代入處理后得到表3結果。

表3 基準回歸結果

實證檢驗結果顯示，人口集聚與霧霾污染二者之間存在N型曲線關系，系數在普通面板模型、空間面板滯后模型與空間面板杜賓模型中5%水平下顯著，拐點分別在4.04與8.46。當人口集聚水平低于4.04（56.83人/平方公里）的拐點值時，人口集聚會對霧霾污染產生促進效應，歸因于城市化處于發(fā)展起步期時，人口集聚早期由于城市基礎設施不完善，城市基建會產生粉塵污染，大量人口聚集在某些特定地區(qū)會誘發(fā)城市交通擁堵、居民生活垃圾與能源消費增多，加劇城市霧霾污染。當人口集聚水平超過拐點值4.04（56.83人/平方公里）并小于8.46（4 722.06人/平方公里）時，其對霧霾污染表現(xiàn)出顯著的抑制效應，城市化處于穩(wěn)步發(fā)展期時，隨著城市基礎設施與交通網絡的完善，人口集聚能使勞動力得到更好的專業(yè)化分工，進而提高勞動力生產率，并且隨著社會各界對環(huán)境污染關注度不斷提高，環(huán)境污染管制日益嚴格，共同誘致城市霧霾污染不斷下降。當人口集聚水平超過第二個拐點值8.46（4 722.06人/平方公里）時，人口集聚會對霧霾污染產生促進效應，城市化步入成熟期時，人口過度集中在某些特定地區(qū)，形成所謂的超大或超大城市，因資源、人口與土地承載力水平有限，且環(huán)境自我恢復能力有限，過多人口集聚會超過城市容納能力，再度誘發(fā)霧霾污染，故現(xiàn)階段城市化發(fā)展模式應將環(huán)境承載力納入分析范疇。

經濟集聚與霧霾污染二者之間存在N型曲線關系，系數在各模型中1%水平下高度顯著，拐點分別在2.93與17.07。當經濟集聚水平低于2.93（18.73萬元/平方公里）的拐點值時，經濟集聚會對霧霾污染產生促進效應，歸因于經濟發(fā)展處于起步期時，工業(yè)集聚誘致大量制造業(yè)企業(yè)集中在某些特定地區(qū)，政府部門會放松環(huán)境管制以吸納企業(yè)投資，誘致工業(yè)SO2、工業(yè)廢水、工業(yè)粉塵與工業(yè)固體廢物排放量增加，加劇城市霧霾污染。當經濟集聚水平超過拐點值2.93（18.73萬元/平方公里）并小于17.07（2 590.64億元/平方公里）時，其對霧霾污染表現(xiàn)出顯著的抑制效應，經濟發(fā)展邁入發(fā)展成熟期階段，經濟集聚產生的規(guī)模經濟效應日益凸顯，有助于提高企業(yè)全要素生產率，且政府部門會加強環(huán)境管制以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，誘致企業(yè)加大節(jié)能環(huán)保研發(fā)投入，有助于實現(xiàn)綠色技術進步，降低工業(yè)“三廢”排放量，進而抑制霧霾污染。當經濟集聚水平超過第二個拐點值17.07（2 590.64億元/平方公里）時，經濟集聚會對霧霾污染產生促進效應，經濟發(fā)展進入成熟衰退期階段，經濟集聚產生的規(guī)模經濟效應會逐步被擁擠效應所替代，且由于資源與環(huán)境承載力水平有限，經濟過度集聚反而會加劇城市霧霾污染。

此外，霧霾污染空間系數項在空間面板模型中1%水平下顯著為正，即霧霾污染具有空間溢出效應，故制定與實施霧霾污染治理政策時應以區(qū)域聯(lián)合治理為主。人口集聚與經濟集聚空間系數在空間面板杜賓模型中5%水平下為正，說明相鄰地區(qū)人口與經濟集聚會通過溢出效應對本地區(qū)霧霾污染產生正向效應。

（二）異質性分析

空間面板模型實證結果顯示，全國層面視角上人口與經濟集聚對霧霾污染影響存在N型曲線關系，即隨著人口與經濟集聚水平的提高，霧霾污染呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當集聚超過一定臨界值時，霧霾污染又呈上升的趨勢。中國地域遼闊，城市之間因地理位置、政策導向、文化習俗等差異誘致發(fā)展水平存在較大差異，不同城市類型人口與經濟集聚對霧霾污染影響存在顯著差異。本文利用GMM模型檢驗不同城市類型人口與經濟集聚對霧霾污染影響，為降低解釋變量與隨機干擾項相關誘致方程內生性問題，使用系統(tǒng)GMM方法對模型進行估計，通過Arellano-Bond AR（1）和AR（2）檢驗發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)GMM通過擾動項無自相關檢驗，并利用Sargan檢驗發(fā)現(xiàn)所有工具變量均有效，即模型不存在過度識別問題，將數據代入處理后得到表4結果。

表4 異質性檢驗結果

系統(tǒng)GMM模型實證檢驗結果顯示，全國層面上人口集聚與霧霾污染二者之間存在N型曲線關系，系數在1%水平下高度顯著，與前文得到的結果相一致，但人口集聚對霧霾污染影響在不同城市之間表現(xiàn)各異。五線城市人口集聚對霧霾污染影響系數在5%水平下顯著為正，歸因于五線城市處于城市化起步期，人口集聚需要增加城市配套措施與招商引資，而大型基礎設施建設容易誘致霧霾污染水平提升。二三四線城市人口集聚與霧霾污染二者之間存在倒U型曲線關系，且系數在1%水平下顯著。從城市發(fā)展階段論來看，二三四線城市處于城市發(fā)展期，大型基建、企業(yè)數量、居民消費等水平提高會促進霧霾污染水平提升。當城市步入規(guī)劃成熟期時，規(guī)模效應逐步顯現(xiàn)，會有效降低城市霧霾污染。一線城市人口集聚對霧霾污染影響系數在5%水平下顯著為正，歸因于一線城市人口規(guī)模均超過千萬級別，城市發(fā)展處于成熟期，人口過度集聚容易誘發(fā)城市交通擁堵、垃圾圍城、汽車尾氣、能源消耗過高等問題，導致城市霧霾居高不下。

從全國層面上看，經濟集聚對霧霾污染影響呈N型曲線關系，且系數在1%水平下高度顯著，與前文得到的結果相一致，但該效應在不同城市之間表現(xiàn)各異。五線城市經濟集聚對霧霾污染影響系數在1%水平下顯著為正，歸因于五線城市處于經濟發(fā)展起步期，經濟發(fā)展水平相對較低，以制造業(yè)集聚為代表的經濟集聚誘致工業(yè)污染物排放量增加，會加劇霧霾污染。二三四線城市經濟集聚與霧霾污染二者之間存在U型曲線關系，且系數在1%水平下高度顯著，從經濟發(fā)展階段論來看處于發(fā)展期，經濟集聚早期企業(yè)集中在某些特定區(qū)域，容易發(fā)揮規(guī)模經濟效應以提高企業(yè)生產效率，進而抑制城市霧霾污染，但過度集聚會超過地區(qū)環(huán)境、土地與能源承載力，誘致霧霾污染水平提升。一線城市經濟集聚對霧霾污染影響系數在5%水平下為正，歸因于這些城市處于經濟發(fā)展成熟期，當大量企業(yè)過度集中在某些特定區(qū)域，產生的擁擠效應會超過規(guī)模經濟效應，誘致霧霾污染加劇，例如現(xiàn)階段部分超大城市將部分產業(yè)轉移至周邊城市以降低城市擁擠程度，提高城市環(huán)境、土地與能源承載力。

此外，不管是一線城市、二三四線城市還是五線城市，霧霾污染一階滯后系數在人口集聚與經濟集聚各模型中1%水平下高度顯著為正，說明霧霾污染存在時滯性。

（三）穩(wěn)健性檢驗

由前文研究發(fā)現(xiàn)人口與經濟集聚對霧霾污染影響存在N型曲線關系，但若用其他指標度量集聚水平與霧霾污染，是否也存在N型曲線關系呢？本文用人均全社會固定資產投資額與單位SO2排放量作為產業(yè)集聚（Ind）與霧霾污染替代變量，單位分別是元/人與噸/平方公里，利用普通面板模型與空間面板模型實證檢驗產業(yè)集聚對霧霾污染及SO2排放量的影響，將數據代入后得到表5結果。

表5 穩(wěn)健性檢驗結果

實證結果表明，產業(yè)集聚與霧霾污染二者之間存在N型曲線關系，系數在各模型中1%水平下高度顯著，拐點分別在6.13與27.21。當產業(yè)集聚水平低于6.13（459.44元/人）的拐點值時，產業(yè)集聚會加劇霧霾污染，歸因于制造業(yè)早期集聚在某些特定區(qū)域，未形成規(guī)模經濟效應會增加工業(yè)污染物排放量。當產業(yè)集聚水平超過拐點值6.13（459.44元/人）并小于27.21（6 563.76億元/人）時，產業(yè)集聚所誘發(fā)的規(guī)模經濟效應會有效抑制霧霾污染。當產業(yè)集聚水平超過第二個拐點值27.21（6 563.76億元/人）時，產業(yè)過度集聚會超過地區(qū)土地、資源與環(huán)境承載力，加劇霧霾污染。進一步檢驗發(fā)現(xiàn)，產業(yè)集聚與單位SO2排放量二者之間也存在N型曲線關系，系數在各模型中1%水平下高度顯著，拐點分別在1.13與8.5，即當產業(yè)集聚低于1.13（3.10元/人）的拐點值時，產業(yè)集聚水平提高會促進SO2排放量增多；當產業(yè)集聚水平超過拐點值1.13（3.10元/人）并小于8.5（4 914.77元/人）時，產業(yè)集聚所誘發(fā)的規(guī)模經濟效應會有效抑制SO2排放。當產業(yè)集聚水平超過第二個拐點值8.5（4 914.77元/人）時，產業(yè)集聚會增加SO2排放量。

此外，霧霾污染與單位SO2排放量空間系數項在空間面板模型中1%水平下顯著為正，即霧霾污染與SO2排放量具有空間溢出效應，故制定與實施環(huán)境污染治理政策時應以區(qū)域聯(lián)合治理為主。產業(yè)集聚空間系數在空間面板杜賓模型中1%水平下為負，說明相鄰地區(qū)產業(yè)集聚會通過溢出效應對本地區(qū)霧霾污染產生負向效應。

不管是普通面板模型還是空間面板模型，1998～2018年，人口與經濟集聚對霧霾污染影響是N型。為考察人口與經濟集聚對環(huán)境污染中長期影響，本文基于中國1960～2019年時間序列數據，受數據來源所限，用人均CO2與單位面積CO2排放量作為環(huán)境污染替代變量，人口與經濟集聚分別用人口密度與單位非農產業(yè)增加值表示，并以2010年不變價格調整，單位分別是人/平方公里與萬元/平方公里，數據來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》與世界銀行數據庫，部分數據缺失采用移動平均法換算，將數據代入處理后得到表6結果。

表6 OLS回歸結果

普通最小二乘法實證結果顯示，不管是人口集聚還是經濟集聚，其與人均CO2及單位CO2排放量之間存在N型曲線關系，且系數在各模型中5%水平下均顯著，說明人口與經濟集聚對中國CO2排放量影響在1960～2019年呈先促增后抑制再促增。

五、結論與啟示

中國經濟正由高速增長轉向高質量發(fā)展，在轉型過程中，人口與經濟集聚已成為經濟轉型的推動力，而生態(tài)環(huán)境作為高質量發(fā)展重要組成部分，是否能協(xié)調好人口及經濟集聚與生態(tài)環(huán)境關系，是實現(xiàn)我國經濟與社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題。本文基于擴展的生產密度函數，利用中國1998～2018年289個地級市面板數據，將空間地理因素納入分析范疇，從一線城市、二三四線城市與五線城市視角，使用普通面板模型、空間面板模型與動態(tài)面板模型，實證考察人口與經濟集聚對霧霾污染的影響，得到以下幾點結論。

1. 人口集聚對霧霾污染影響呈N型曲線關系，且人口集聚對霧霾污染影響在大中小城市之間存在顯著差異。人口集聚早期受制于城市基建不夠完善，人口集聚容易誘致城市粉塵污染、交通擁堵、汽車尾氣與生活垃圾等問題，會加劇城市霧霾污染。隨著城市基礎設施不斷完善，交通擁堵、生活垃圾、粉塵污染等問題得到緩解，且人口集聚有助于更好地實現(xiàn)勞動力專業(yè)化分工以提高勞動生產率，進而降低霧霾污染，但人口過度集聚會超過地區(qū)土地、資源與環(huán)境承載臨界值，再度誘發(fā)霧霾污染。

2. 經濟集聚對霧霾污染影響呈N型曲線關系，且經濟集聚對霧霾污染影響在大中小城市之間存在顯著差異。經濟集聚處于起步發(fā)展階段時，經濟集聚誘致地區(qū)企業(yè)規(guī)模與數量增多，大量制造業(yè)企業(yè)集中會增加工業(yè)三廢排放量，加劇該地區(qū)霧霾污染。隨著經濟集聚邁入發(fā)展成熟階段，集聚所產生的規(guī)模經濟效應有助于提高企業(yè)生產率，且政府加強環(huán)境管制有利于推進綠色技術進步，進而降低霧霾污染，但同時也應認識到，當經濟集聚步入成熟衰退期階段，集聚產生的規(guī)模經濟效應會逐步被擁擠效應替代，再度誘發(fā)霧霾污染。

3. 京津冀、長三角與華北中原地區(qū)是霧霾污染重災區(qū)，且PM2.5能夠隨氣流實現(xiàn)跨界傳播，即存在空間溢出效應，誘致相鄰地區(qū)霧霾污染相接近。此外，產業(yè)集聚對霧霾污染與單位SO2排放量影響呈N型曲線關系，即產業(yè)集聚對霧霾污染及SO2排放量影響呈先促增后促減，當超過土地、環(huán)境與資源承載力時，會進一步加劇環(huán)境污染。此外，人口及經濟集聚與CO2排放量之間存在N型曲線關系。

上述結論表明人口與經濟集聚會對霧霾污染造成顯著影響，為協(xié)調好人口與經濟集聚以降低霧霾污染，本文提出以下幾點政策建議。

1. 人口集聚是中國經濟轉向高質量發(fā)展的重要推動力，但在集聚過程中應將地區(qū)土地、環(huán)境與資源承載力水平納入分析范疇，尤其是城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略應充分考慮城市容納力，城鎮(zhèn)化水平過低不利于實現(xiàn)規(guī)模經濟，但超大城市有可能會超過城市承載力。中小城市應出臺各種人才引進政策，通過完善城市教育、醫(yī)療與衛(wèi)生等設施，以吸納各類人才就業(yè)生活，減少人才外流現(xiàn)象，而特大或超大城市應制定人口準入制度，例如積分制，避免人口規(guī)模過大超過城市承載力。此外，人口老齡化與少子化問題日益嚴峻，適齡勞動力不足將降低人口集聚對我國經濟發(fā)展影響，故政府應出臺相關政策以提高人口出生率，例如建立更多學齡前兒童托管機構與公立幼兒園、提高生育津貼與延長生育假期等，緩解勞動力不足問題。

2. 由于各地區(qū)資源稟賦、地理氣候、政策導向等差異，誘致地區(qū)間經濟發(fā)展存在顯著差距，例如東部沿海城市經濟發(fā)展水平遠超西部地區(qū)，且一二線城市以服務業(yè)、高端制造業(yè)、高技術產業(yè)為主，而部分四五線城市仍以傳統(tǒng)制造業(yè)、資源開采、低技術產業(yè)為主，導致經濟集聚對環(huán)境污染影響各異，故應辯證看待經濟集聚對霧霾污染影響。此外，由于霧霾污染具有空間溢出效應，即相鄰地區(qū)霧霾污染會相互影響，故治理時未避免出現(xiàn)“免費搭便車”現(xiàn)象，各地區(qū)政府應加強環(huán)境污染治理交流合作，采取區(qū)域間聯(lián)合治理措施。

3. 霧霾污染形成因素包括氣候、能源、交通、經濟等方面，治理霧霾污染需要政府、企業(yè)與居民共同參與。政府應從加強環(huán)境管制入手，將環(huán)境績效納入官員政績考核體系，加大環(huán)境保護投入力度，對破壞自然環(huán)境行為實行問責制，堅決遏制以犧牲環(huán)境為代價發(fā)展地區(qū)經濟。企業(yè)應樹立環(huán)保意識，一方面，通過加大節(jié)能環(huán)保技術研發(fā)投入，以提升綠色技術促進企業(yè)競爭力水平提高；另一方面，高污染型企業(yè)要在社會各界協(xié)助下實現(xiàn)轉型，例如造紙廠、鋼鐵廠、煤炭發(fā)電廠等，以降低污染排放量。居民要樹立主人翁意識，一方面，要積極參與環(huán)境保護活動，對環(huán)境污染行為予以堅決制止；另一方面，要以身作則，例如平時出行以綠色出行為主、垃圾實行分類與減少一次性餐具使用，通過社會各界共同努力還自然一片綠水藍天。

注釋

① 數據來源：第七次全國人口普查數據、《政府工作報告》、政府信息網。

② 中國香港、澳門、臺灣、少數民族自治州(縣)與南沙群島數據缺失。

③ 中國城市分級名單參照2020年《城市商業(yè)魅力排行榜》，一線城市：北京、天津、深圳、重慶等19個城市；二三四線城市：石家莊、長春、哈爾濱、福州等191個城市；五線城市：呂梁、南平、麗江、黃山等79個城市。