高永祥

(金陵科技學(xué)院商學(xué)院,江蘇 南京 210069)

城市作為人類活動(dòng)相對(duì)集中的空間組織形式,促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,體現(xiàn)了人類文明進(jìn)程的高度。然而,城市也因?yàn)槭侨祟惷芗鐣?huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間載體,成為環(huán)境污染不可忽視的來(lái)源之一,進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性提出挑戰(zhàn)。較之農(nóng)業(yè)文明,城市通過(guò)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在有限空間的相對(duì)集中,通過(guò)資源利用效率的提升和集約型發(fā)展,在人類歷史進(jìn)程中曾扮演了親生態(tài)的角色,至少減緩了人類活動(dòng)對(duì)資源的無(wú)序開(kāi)發(fā)和對(duì)生態(tài)的過(guò)度破壞。但是,城市化進(jìn)程依然無(wú)法避免人類基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目的污染的排放,無(wú)法規(guī)避人類對(duì)資源稟賦的不同程度索取和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,城市甚至因?yàn)槭乾F(xiàn)代人類文明下較為集中空間活動(dòng)的主要載體,而成為能源消耗與環(huán)境污染的主要來(lái)源。

城市化同樣是中國(guó)經(jīng)濟(jì)在過(guò)去20年快速增長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力之一。特別地,從密集開(kāi)發(fā)建成區(qū)向外圍低密度地區(qū)拓展體現(xiàn)的城市土地?cái)U(kuò)張,這構(gòu)成我國(guó)城市化的典型特征之一,并由此對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)乃至環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重要影響[1]。首先,不像西方國(guó)家普遍存在的由人口增長(zhǎng)或人口從城鎮(zhèn)向鄉(xiāng)村流動(dòng)推動(dòng)的、非正式的乃至自發(fā)的城市土地?cái)U(kuò)張,也不像發(fā)達(dá)國(guó)家許多城市出現(xiàn)的人口持續(xù)下降過(guò)程中的城市土地?cái)U(kuò)張停滯乃至城市收縮[2],中國(guó)的城市化主要表現(xiàn)為以城市外圍地區(qū)過(guò)度擴(kuò)張或低密度土地利用為主要形式的城市土地開(kāi)發(fā)[3-4],甚至是沒(méi)有顯著人口流入的城市土地向外擴(kuò)張。其次,作為一種特殊的制度安排,我國(guó)持續(xù)多年的戶籍制度帶來(lái)的人口流動(dòng)限制,更加凸顯以土地?cái)U(kuò)張為主要形式的城市化進(jìn)程[5]。以土地為導(dǎo)向的空間擴(kuò)張,加上半城市化的新村、新區(qū)和經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),這構(gòu)成中國(guó)城市化的主要特征[6]。再次,為了獲得發(fā)展動(dòng)力和變得更具吸引力,不同級(jí)別城市彼此展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng),其采取的主要方式之一就是在遠(yuǎn)離城市中心區(qū)域的城市邊緣地帶重復(fù)土地城市化。最后,面對(duì)人口相對(duì)在城市內(nèi)部有限空間的集中,旨在借助以土地為導(dǎo)向城市化來(lái)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的手段越來(lái)越面臨低效率環(huán)境承載和加劇環(huán)境污染挑戰(zhàn)[3,7]。

綜上,較之發(fā)達(dá)國(guó)家缺少人口城市化支撐導(dǎo)致的城市蔓延,中國(guó)城市化更主要是土地開(kāi)發(fā)不斷突破原有城市建成區(qū)域邊界,向城市內(nèi)部非核心區(qū)域持續(xù)擴(kuò)張。或者說(shuō),城市內(nèi)部非核心區(qū)域的過(guò)度擴(kuò)張構(gòu)成中國(guó)城市空間拓展的主要特征。因此,關(guān)注中國(guó)城市化的環(huán)境污染效應(yīng),尤其需要重視以城市內(nèi)部非核心區(qū)域向外擴(kuò)張為主要特征城市邊界拓展的影響。較之既有側(cè)重具體城市的案例剖析或者基于城市整體擴(kuò)張角度的考察,本研究主要有兩方面貢獻(xiàn):其一,聚焦我國(guó)城市化進(jìn)程中以城市內(nèi)部非核心區(qū)域向外擴(kuò)張為主要特征的城市邊界區(qū)域拓展,探討其存在的非線性環(huán)境污染效應(yīng)。具體而言,不同于專注某一地理空間的研究,如特定區(qū)域、特定省份或城市,乃至更小地理單元的考察,本研究利用中國(guó)地級(jí)市面板數(shù)據(jù),旨在揭示城市內(nèi)部非核心區(qū)域向外擴(kuò)張對(duì)環(huán)境影響的一般規(guī)律并得出普適性結(jié)論。其二,注意到城市化進(jìn)程的空間異質(zhì)性特點(diǎn),比較考察了城市邊界拓展環(huán)境污染效應(yīng)的區(qū)域異質(zhì)性并揭示了異質(zhì)作用的根源,由此在一定程度上豐富既有研究。

一、城市邊界拓展污染效應(yīng)及其理論機(jī)制

1．城市擴(kuò)張污染效應(yīng)的總體評(píng)述

城市擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng)已獲得廣泛關(guān)注,大多數(shù)學(xué)者側(cè)重對(duì)城市化進(jìn)程和城市擴(kuò)張整體視角的研究:有研究認(rèn)為城市擴(kuò)張存在不利環(huán)境效應(yīng),不僅僅是生態(tài)環(huán)境的破壞[8],城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張會(huì)消耗較多資源,其產(chǎn)生的廢氣、廢水、垃圾等也增加環(huán)境承載力的負(fù)擔(dān)[9]。城市用地?cái)U(kuò)張?jiān)黾恿巳藗兊某鲂袝r(shí)長(zhǎng),導(dǎo)致更多家庭選擇私家車出行,進(jìn)而對(duì)環(huán)境質(zhì)量造成不利影響[10]。此外,人口城市化作為城市擴(kuò)張的一個(gè)重要方面,通過(guò)增加生活污染排放等降低環(huán)境質(zhì)量[11]。不同于上述研究認(rèn)為城市擴(kuò)張?jiān)斐森h(huán)境污染的觀點(diǎn),還有研究認(rèn)為城市擴(kuò)張有利于環(huán)境污染降低和環(huán)境質(zhì)量改善。如,翁智雄等基于我國(guó)地級(jí)市樣本的實(shí)證發(fā)現(xiàn),城市規(guī)模擴(kuò)大可通過(guò)污染轉(zhuǎn)移效應(yīng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生顯著改善作用[12];鄧翔等實(shí)證表明,擴(kuò)大城市規(guī)模對(duì)環(huán)境還是存在正向提升作用的,特別是對(duì)我國(guó)大城市和受污染影響較為嚴(yán)重的華北地區(qū)[13];毛德鳳等側(cè)重人口特征體現(xiàn)的城市擴(kuò)張的研究表明,以城市人口密度衡量的城市擴(kuò)張每提高1%,環(huán)境質(zhì)量可以提高4.8%[14]。

較之簡(jiǎn)單肯定或者否定觀點(diǎn),越來(lái)越多研究強(qiáng)調(diào)城市擴(kuò)張的污染效應(yīng)遵從環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線規(guī)律,即兩者存在非線性關(guān)系。如,王家庭等基于我國(guó)省級(jí)面板數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn),城市化與環(huán)境污染之間存在倒U形關(guān)系[15];陳陽(yáng)等結(jié)合城市樣本數(shù)據(jù)的實(shí)證則表明,城市規(guī)模擴(kuò)大對(duì)綠色全要素生產(chǎn)率的作用呈先降后升的U形關(guān)系[16]。以大中城市私人交通發(fā)展間接體現(xiàn)的城市擴(kuò)張為考察對(duì)象,趙春明等的研究一方面肯定初期城市空間擴(kuò)張與城市交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化能抑制城市霧霾污染的加劇;另一方面也指出,由于城市道路私人交通承載水平有限,城市私人交通發(fā)展與霧霾污染之間存在顯著的U形關(guān)系[17]。

整體角度的考察是有益的,但也可能高估城市內(nèi)部建成區(qū)的環(huán)境污染效應(yīng),相應(yīng)地低估城市內(nèi)部非核心區(qū)域拓展的污染影響。特別地,上述研究沒(méi)能明辨造成城市化與環(huán)境污染之間非線性關(guān)系的主要空間來(lái)源。

2．城市邊界拓展的污染效應(yīng)及其空間異質(zhì)性

聚焦城市總體角度的實(shí)證有助于對(duì)城市化進(jìn)程下的環(huán)境污染效應(yīng)做出總體判斷,不同于此,還有研究注意到城市擴(kuò)張模式或者城市擴(kuò)張類型差異帶來(lái)的城市化拓展異質(zhì)環(huán)境污染效應(yīng),該類成果對(duì)側(cè)重城市內(nèi)部非核心區(qū)域向外拓展角度的研究,具有更好的借鑒意義。特別地,城市蔓延作為城市擴(kuò)展的一類典型特征,得到了諸多研究的探討并證實(shí)其環(huán)境污染效應(yīng)[18-19]。城市蔓延起源于城市化,突出了城市化中低密度擴(kuò)張?zhí)卣?但城市蔓延將人口空間分布與土地向外擴(kuò)張混合在一起,無(wú)法有效揭示城市邊界擴(kuò)展程度及其環(huán)境污染效應(yīng)。以城市蔓延為考察對(duì)象的研究也無(wú)法區(qū)分主城區(qū)與外圍城區(qū)的空間格局差異。再者,城市蔓延只是城市土地?cái)U(kuò)張的一種類型,其主要特征是城市空間范圍內(nèi)的低密度土地開(kāi)發(fā)和利用。

無(wú)論是實(shí)踐還是學(xué)術(shù)研究,都存在許多其他類型的城市土地?cái)U(kuò)張模式,填充、邊緣擴(kuò)張和跨越式擴(kuò)張即是幾種典型。更多研究亦表明,城市土地規(guī)劃和利用結(jié)構(gòu)而非城市整體對(duì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,這其中就包括建成區(qū)與非建成區(qū)劃分[4,7,20]。例如,Song等側(cè)重我國(guó)特大城市的考察認(rèn)為,城市邊界擴(kuò)張帶來(lái)新舊城區(qū)綠色環(huán)境的差異,較之舊城區(qū)空間,人們可以在規(guī)劃更加有序和親環(huán)境的新城區(qū)擁有更多綠色環(huán)境[21]。當(dāng)然,聚焦我國(guó)大城市的考察及由此得出的結(jié)論不具有廣泛適用性,尤其對(duì)廣大中小城市。Hien等提供了來(lái)自越南首都河內(nèi)城市向外擴(kuò)張污染效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)證據(jù),即20世紀(jì)90年代初開(kāi)始,隨著城市邊界由距離市中心6公里拓展到10公里及至21公里,大量交通和工業(yè)污染物排放聚集點(diǎn)更多出現(xiàn)在拓展區(qū)域的新建城區(qū)[22]。

城市邊界區(qū)域拓展帶來(lái)環(huán)境污染效應(yīng)的空間異質(zhì)性,或者說(shuō)污染效應(yīng)的地區(qū)差異比較同樣得到關(guān)注。因?yàn)榭疾煳廴疚镱愋突蛘攮h(huán)境指標(biāo)差異,相關(guān)研究結(jié)論并不一致,但對(duì)本研究實(shí)證同樣具有參考價(jià)值。例如,在大量側(cè)重PM2.5濃度的考察中,劉伯龍等發(fā)現(xiàn)我國(guó)位于高或者中排放區(qū)省份(主要是東部或中部省份)的城鎮(zhèn)化推進(jìn)導(dǎo)致霧霾污染的濃度增加相對(duì)較低;位于低排放區(qū)的西部省份,其城鎮(zhèn)化推進(jìn)導(dǎo)致霧霾污染的濃度增加顯著更高[23]。不同與此,楊冕等發(fā)現(xiàn),我國(guó)中、低排放區(qū)城鎮(zhèn)化率的提高會(huì)增加PM2.5濃度,而高排放區(qū)城鎮(zhèn)化率的提高反而會(huì)降低PM2.5濃度[24];Luo 等同樣聚焦PM2.5濃度的實(shí)證發(fā)現(xiàn),我國(guó)西北、東北地區(qū)的城市化更有利于污染程度的降低[25];Song等研究也表明,城市邊界擴(kuò)張并不總是對(duì)城市綠色環(huán)境存在負(fù)面影響,特別是在自然條件惡劣的地區(qū)[21]。

3．城市邊界拓展污染效應(yīng)的理論機(jī)制

城市擴(kuò)張影響環(huán)境質(zhì)量?jī)?nèi)在機(jī)制的討論同樣重要并獲得不斷深入,聚焦城市拓展區(qū)域的探討甚至更印證了相關(guān)機(jī)制作用的一般規(guī)律及其有效性。如,Fallah等發(fā)現(xiàn),低密度的城市土地?cái)U(kuò)張不利于產(chǎn)業(yè)集聚和生產(chǎn)力[19]。土地?cái)U(kuò)張通常會(huì)帶來(lái)交通擁堵等社會(huì)成本的增加[26],導(dǎo)致自然資源枯竭和環(huán)境污染以及其他社會(huì)成本或間接費(fèi)用[27],最后阻礙城市的可持續(xù)發(fā)展。王家庭等認(rèn)為,房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)投資與城市用地規(guī)模擴(kuò)張,尤其是工業(yè)企業(yè)選址的郊區(qū)化導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)冗余和過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)、基礎(chǔ)設(shè)施利用率下降和社會(huì)成本增加,最終不僅降低城市經(jīng)濟(jì)的潛在增長(zhǎng)率,而且顯著加劇城市生活污染和工業(yè)污染排放[15];趙春明等認(rèn)為,城市空間擴(kuò)張過(guò)程中的交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化可以抑制城市霧霾污染的加劇,但是,上述促進(jìn)作用也可能因?yàn)樗饺似嚁?shù)量的不斷增多和通勤成本的增加而被削弱[17]。

無(wú)論工業(yè)用地需求及該類土地性質(zhì)決定的城市用地增長(zhǎng),還是城市交通網(wǎng)建設(shè)體現(xiàn)的土地需求,兩者均構(gòu)成城市空間向外擴(kuò)張的主要形式,并且通過(guò)擴(kuò)張土地上的工業(yè)污染或者交通污染等方式,使得城市拓展邊界成為城市環(huán)境污染的一個(gè)主要來(lái)源。特別地,行政權(quán)力下放和中國(guó)土地市場(chǎng)化改革使地方政府具有更大的積極性和自主性實(shí)施區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,將土地供應(yīng)作為一種關(guān)鍵的資源和財(cái)富積累的工具[28]。行政分權(quán)和土地財(cái)政加劇了城市建成區(qū)以外土地的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用,或者說(shuō)城市的相對(duì)擴(kuò)張,最終加劇對(duì)我國(guó)許多城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的不利影響。不同于大多數(shù)圍繞機(jī)制探討給出否定態(tài)度的論證,作為城市擴(kuò)張存在積極環(huán)境作用機(jī)制的支撐觀點(diǎn),陸銘等認(rèn)為,農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化帶來(lái)的城市人口規(guī)模擴(kuò)大能夠產(chǎn)生空間集聚效應(yīng),并由此有效減少工業(yè)污染排放強(qiáng)度和緩解環(huán)境問(wèn)題[29]。綜上,盡管既有文獻(xiàn)已經(jīng)較好地識(shí)別城市化導(dǎo)致環(huán)境污染的各種機(jī)制并予以證實(shí),但仍缺少各種機(jī)制疊加情況下,聚焦以城市內(nèi)部非核心區(qū)域體現(xiàn)的城市邊界區(qū)域拓展的環(huán)境污染效應(yīng)的專門(mén)討論。

二、特征事實(shí)、模型和變量說(shuō)明

圍繞城市邊界拓展和城市環(huán)境污染的量化考察,一方面有助于揭示兩者的基本狀況,另一方面可為初步判斷兩者的定性關(guān)系特點(diǎn)、而后續(xù)實(shí)證模型可從更加一般化的角度考察奠定基礎(chǔ)。

1．典型特征考察

在實(shí)證方面,已有大量研究從土地利用類型、城市邊界內(nèi)已開(kāi)發(fā)和未開(kāi)發(fā)土地,建成區(qū)面積變化或其他土地開(kāi)發(fā)利用角度考察了城市空間擴(kuò)張?zhí)卣鱗20]。無(wú)論基于特定測(cè)量指標(biāo)還是構(gòu)建指標(biāo)體系,都只能揭示城市空間擴(kuò)張的某些方面。特別地,城市蔓延被廣泛使用并描述社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的低密度空間擴(kuò)張[18]。然而,該指標(biāo)主要基于標(biāo)準(zhǔn)化密度進(jìn)行測(cè)量,缺點(diǎn)是無(wú)法有效區(qū)分城市內(nèi)部空間人口分布和土地空間拓展的差異化作用[30],然而亦可通過(guò)不同類型區(qū)域拓展情況的比較來(lái)考察城市擴(kuò)張?zhí)攸c(diǎn)[31]。不同于基于相對(duì)人口密度空間差異對(duì)城市蔓延情況的判斷和衡量,本研究重點(diǎn)關(guān)注的城市邊界擴(kuò)張類型是低密度社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和非農(nóng)業(yè)用地在城市中心區(qū)以外空間的無(wú)序增長(zhǎng)。按照《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》提供的城市空間開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù),主要包括城區(qū)面積和建成區(qū)面積,較之城區(qū)面積,建成區(qū)主要指城區(qū)內(nèi)已成片開(kāi)發(fā)建設(shè)、市政公用設(shè)施和公共設(shè)施基本具備的區(qū)域。如果說(shuō)城區(qū)面積反映了城市區(qū)域總體面積的構(gòu)成情況,建成區(qū)則側(cè)重反映城市內(nèi)部較完善開(kāi)發(fā)中心區(qū)域的面積。因此,城區(qū)面積減去建成區(qū)面積的部分,可以作為描述城市非中心區(qū)域低密度空間利用情況的考察對(duì)象。

再者,選擇城市土地?cái)U(kuò)張的相對(duì)增長(zhǎng)還是絕對(duì)增長(zhǎng),同樣是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。相對(duì)增長(zhǎng)更能反映城市土地?cái)U(kuò)張的相對(duì)情況,但這可能導(dǎo)致過(guò)度平均化,掩蓋彼此差異。比較而言,相對(duì)增長(zhǎng)衡量方法的缺點(diǎn)則變成絕對(duì)衡量方法的優(yōu)點(diǎn),例如,上海、北京、深圳、重慶、南京、成都等特大城市都存在很明顯的城市土地凈擴(kuò)張,但其相對(duì)增加并沒(méi)有顯著高于很多中小城市。在既有相關(guān)文獻(xiàn)中,更多研究從城市某種乃至多種類型土地開(kāi)發(fā)的相對(duì)水平等角度考察[32]。本研究綜合絕對(duì)水平和相對(duì)水平兩個(gè)角度,公式(1)表述的不考慮建成區(qū)的城區(qū)面積,即城市非核心區(qū)域土地凈利用的空間基礎(chǔ),同時(shí)公式(2)用城市非核心區(qū)域土地凈擴(kuò)展面積和建成區(qū)面積的比值描述城市土地的相對(duì)擴(kuò)張。

nlexpit=urban_areait-builtup_areait

(1)

rlexpit=nlexpit/builtup_areait=(urban_areait-

builtup_areait)/builtup_areait

(2)

式中:nlexp、urban_area和builtup_area依次表示某城市i在t年非核心區(qū)域土地的凈擴(kuò)張面積、城區(qū)面積和建成區(qū)面積;rlexp表示城市非核心區(qū)域土地的相對(duì)擴(kuò)張水平。

圖1顯示,在2007年之前,中國(guó)經(jīng)歷了城市土地由核心城區(qū)向城市內(nèi)部非核心區(qū)域凈擴(kuò)張水平的明顯增長(zhǎng),城市空間凈拓展區(qū)域面積是建成區(qū)面積的5倍多。2000年以前,我國(guó)許多城市的核心建成區(qū)面積相對(duì)很小,而且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)比較穩(wěn)定。因而,無(wú)論是城市土地的向外絕對(duì)擴(kuò)張還是相對(duì)擴(kuò)張程度都較大。在經(jīng)歷城市邊界持續(xù)且大規(guī)模向外擴(kuò)張階段以后,城市土地向外相對(duì)擴(kuò)張水平轉(zhuǎn)為較低增速且繼續(xù)下降。然而,得益于2010年戶籍制度的逐步取消,以土地為導(dǎo)向的城市空間向外絕對(duì)拓展在經(jīng)歷2007—2010年的震蕩調(diào)整后重又攀升。在城市邊界拓展兩階段劃分基礎(chǔ)上(圖1),圖2進(jìn)一步綜合考慮了城市環(huán)境污染狀況?？梢园l(fā)現(xiàn),盡管我國(guó)第二階段(2008—2020)城市邊界拓展的相對(duì)水平較第一階段(1999—2007)明顯下降,城市邊界拓展的絕對(duì)水平依然很高,甚至與第一階段持平。相應(yīng)地,以二氧化硫衡量的城市污染排放總量并沒(méi)有明顯降低。

圖1 城市邊界的絕對(duì)和相對(duì)擴(kuò)張情況

圖2 城市邊界拓展和環(huán)境污染的分階段比較

結(jié)合城市等級(jí)差異的分類比較表明(圖3),以城市內(nèi)部非建成區(qū)空間衡量的城市邊界拓展規(guī)模越大,特別是城市邊界拓展的絕對(duì)規(guī)模越大,環(huán)境污染效應(yīng)就越強(qiáng)。然而結(jié)合城市所在區(qū)域發(fā)展階段差異呈現(xiàn)的比較結(jié)果(圖4)表明,較之中西部區(qū)域城市,盡管東部區(qū)域城市邊界拓展的絕對(duì)規(guī)模和相對(duì)規(guī)模均更高,相應(yīng)地環(huán)境污染總量水平也更高,但是其污染程度與中西部城市的差距并不是很大。最后,散點(diǎn)圖5進(jìn)一步揭示了城市邊界絕對(duì)擴(kuò)張與污染排放之間可能存在的非線性U形關(guān)系。當(dāng)然,兩者非線性關(guān)系是否在統(tǒng)計(jì)意義上成立,仍然有待后續(xù)實(shí)證檢驗(yàn)。

圖3 等級(jí)差異下城市邊界拓展與環(huán)境污染的比較

圖4 區(qū)域差異下城市邊界拓展與環(huán)境污染的比較

圖5 城市邊界擴(kuò)張與環(huán)境污染之間的非線性關(guān)系

2．模型和變量衡量

在量化考察基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步揭示城市邊界拓展的環(huán)境污染效應(yīng),參考基準(zhǔn)計(jì)量模型的同時(shí)考慮城市邊界拓展可能存在的非線性作用,研究構(gòu)建如下計(jì)量模型:

β3Zit+λi+λt+εit

(3)

式中:被解釋變量pollu為環(huán)境污染水平,即城市i在t年工業(yè)二氧化硫排放量的自然對(duì)數(shù)值;核心解釋變量rlexp為以城市內(nèi)部非建成區(qū)空間衡量的城市邊界相對(duì)擴(kuò)張程度;rlexp2為城市邊界相對(duì)擴(kuò)張的二次項(xiàng);Zit為一組控制變量;λi和λt分別代表城市和時(shí)間固定效應(yīng);εit為隨機(jī)干擾項(xiàng);β0到β3為一系列待估參數(shù)。

控制因素主要考慮5個(gè)方面:①經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(scale)。環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線表明,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是決定城市環(huán)境質(zhì)量和污染情況的基礎(chǔ)性因素之一,用2000年為基期消費(fèi)價(jià)格指數(shù)消脹處理的城市人均GDP的自然對(duì)數(shù)值衡量。②人口密度(dpop)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,城市人口規(guī)模的擴(kuò)大會(huì)帶來(lái)城市環(huán)境污染的加劇[12,18]。然而在給定城市人口情況下,城市人口密度越大,反而越有利于降低環(huán)境污染,這里用城市總?cè)丝跀?shù)除以城市面積表示。③經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)(struc)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定城市的能源消耗結(jié)構(gòu),較之第一、三產(chǎn)業(yè),工業(yè)仍然是中國(guó)大多數(shù)城市發(fā)展的產(chǎn)業(yè)載體,因而也是城市污染的主要來(lái)源。本研究用城市第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重表示。④制度環(huán)境(insti)。面對(duì)GDP導(dǎo)向的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式,地方政府傾向于以土地為杠桿,通過(guò)土地財(cái)政在較短時(shí)間內(nèi)推動(dòng)第二產(chǎn)業(yè),尤其是污染密集型制造業(yè)的域內(nèi)擴(kuò)張,這最終加劇城市間忽視環(huán)境問(wèn)題的惡性競(jìng)爭(zhēng)。按照毛德鳳等[14]的方法,用地級(jí)市財(cái)政分權(quán)度衡量制度環(huán)境,即insti=地級(jí)市人均財(cái)政收支/(地級(jí)市人均財(cái)政收支+省級(jí)人均財(cái)政收支+全國(guó)人均財(cái)政收支)。⑤開(kāi)放水平(fdi)。開(kāi)放環(huán)境可以通過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家的污染轉(zhuǎn)移加劇地區(qū)環(huán)境污染,也可能通過(guò)技術(shù)外溢和高環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)地區(qū)環(huán)境改善[33]。本研究用經(jīng)過(guò)匯率換算的外商直接投資額的自然對(duì)數(shù)值表示。

數(shù)據(jù)來(lái)源方面,城市環(huán)境污染數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》,城市邊界擴(kuò)張測(cè)度相關(guān)原始數(shù)據(jù)均來(lái)自《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》,控制變量數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心數(shù)據(jù)庫(kù)城市經(jīng)濟(jì)子庫(kù),最終整理得到1999—2020年中國(guó)273個(gè)地級(jí)市的面板數(shù)據(jù)。表1給出所有計(jì)量指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì),部分變量經(jīng)對(duì)數(shù)化處理。

表1 變量定義與描述性統(tǒng)計(jì)

三、計(jì)量結(jié)果和解釋

1．基準(zhǔn)結(jié)果和解釋

表2基準(zhǔn)估計(jì)結(jié)果中,方程(1)首先給出的是沒(méi)有考慮二次項(xiàng)情況下的估計(jì)結(jié)果,變量rlexp未通過(guò)顯著性檢驗(yàn),這說(shuō)明不考慮二次項(xiàng)的擬合無(wú)法有效揭示城市邊界擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng)。加入二次項(xiàng)以后,方程(2)顯示,不僅變量rlexp的系數(shù)在1%水平顯著為負(fù),相應(yīng)平方項(xiàng)rlexp2系數(shù)也在1%水平顯著為正,這說(shuō)明城市邊界拓展的環(huán)境污染效應(yīng)是非線性的。在加入變量rlexp二次項(xiàng)后,方程的擬合度也有了顯著提升。然而,Lind等指出,僅僅根據(jù)二次項(xiàng)顯著即得出兩個(gè)變量存在非線性關(guān)系是不精確的,甚至是錯(cuò)誤的[34]。因?yàn)橐坏┱嬲年P(guān)系是凸性且單調(diào)的,二次項(xiàng)模型設(shè)定將錯(cuò)誤地產(chǎn)生一個(gè)極值點(diǎn)和一個(gè)U形關(guān)系。進(jìn)一步采用精確判斷U形關(guān)系是否存在的檢驗(yàn)方法。結(jié)果表明,變量rlexp的極值點(diǎn)為6.184,出現(xiàn)在區(qū)間范圍[0.001, 11.691]。給定U形關(guān)系判定對(duì)應(yīng)的T值為3.04,這在5%水平拒絕了零假設(shè)(H0:單調(diào)遞增或單調(diào)遞減)。此外,非線性模型的斜率判斷在臨界點(diǎn)左側(cè)顯著為負(fù),在右側(cè)顯著為正,該檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)我國(guó)城市邊界擴(kuò)張與環(huán)境污染存在U形關(guān)系?；谟?jì)量檢驗(yàn)得出U形結(jié)構(gòu)的顯著成立,這一方面證實(shí)了圖5量化關(guān)系考察中的判斷;另一方面,該非線性作用規(guī)律表明我國(guó)城市邊界擴(kuò)張?jiān)诔跗陔A段主要通過(guò)緩解城區(qū)人口過(guò)度集中和交通擁堵問(wèn)題,以及通過(guò)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)部門(mén)的空間布局優(yōu)化,尤其是向城市邊界拓展區(qū)域的搬遷和開(kāi)發(fā)區(qū)集中,改善城市環(huán)境污染狀況。然而,城市邊界擴(kuò)張存在最佳規(guī)模,即存在環(huán)境污染效應(yīng)“拐點(diǎn)”。當(dāng)城市邊界擴(kuò)張超過(guò)城市人口規(guī)模增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際需要和社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)承載能力的時(shí)候,就可能導(dǎo)致城市蔓延潛在風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而加劇城市環(huán)境污染[35]。特別地,當(dāng)城市邊界擴(kuò)張構(gòu)成地方政府土地財(cái)政的主要手段之一,以及城市邊界拓展區(qū)域存在相對(duì)較低環(huán)境規(guī)制和環(huán)境監(jiān)管下,大量污染性產(chǎn)業(yè)將會(huì)加快從其他地方遷移至此,最終加劇城市邊界拓展的環(huán)境污染效應(yīng)。

表2 基準(zhǔn)估計(jì)結(jié)果

表2中方程(3)剔除城市邊界拓展前5%城市樣本,城市邊界擴(kuò)張對(duì)環(huán)境污染作用的U形結(jié)構(gòu)關(guān)系依然成立。鑒于城市邊界拓展可能存在的滯后污染效應(yīng),方程(4)將核心解釋變量的滯后一期納入計(jì)量模型,結(jié)果依然穩(wěn)健。方程(2)至(4)主要以城市SO2排放情況作為考察環(huán)境污染的實(shí)際對(duì)象,該類污染物主要由工業(yè)生產(chǎn)中煤和石油的燃燒所致,但其只不過(guò)是城市化發(fā)展中的代表性環(huán)境污染類型之一。比較而言,PM2.5主要由汽車尾氣、化石燃料燃燒、垃圾焚燒的轉(zhuǎn)化以及道路和施工揚(yáng)塵、工業(yè)粉塵等人為因素所致。為了避免環(huán)境污染物主觀選擇導(dǎo)致的擬合結(jié)果偏差,同時(shí)也為了更全面地考察城市化進(jìn)程中來(lái)自生產(chǎn)和生活兩個(gè)主要但存在明顯差異領(lǐng)域的環(huán)境污染,方程(5)將被解釋變量替換為城市PM2.5水平。變量rlexp在1%水平通過(guò)顯著性檢驗(yàn)且仍然為負(fù),同時(shí)其二次項(xiàng)也在1%水平顯著為正(1)替換被解釋變量為粉塵排放量,對(duì)應(yīng)擬合結(jié)果中變量rlexp二次項(xiàng)系數(shù)仍然在10%水平顯著為正,表明U形關(guān)系成立。。方程(6)將解釋變量替換為城市邊界拓展的絕對(duì)水平,U形結(jié)構(gòu)關(guān)系依然在5%通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。

控制變量影響方面,城市經(jīng)濟(jì)規(guī)模(scale)和工業(yè)化進(jìn)程(struct)作用大多在1%水平通過(guò)顯著性檢驗(yàn)且為正,這兩個(gè)因素主要加劇城市環(huán)境污染。人口密度(dpop)對(duì)環(huán)境污染影響大多在1%水平顯著為負(fù),說(shuō)明人口密度增強(qiáng)有助于環(huán)境改善:一方面是因?yàn)槿丝诿芏仍礁?人們的環(huán)境意識(shí)和環(huán)境重視程度越高;另一方面是因?yàn)槿丝诿芏仍黾訒?huì)通過(guò)規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)倒逼城市環(huán)境治理能力提升[7]。外商直接投資體現(xiàn)的城市開(kāi)放度(fdi)作用在多數(shù)方程表現(xiàn)為環(huán)境改善作用。

2．分類比較和解釋

鑒于總體樣本估計(jì)無(wú)法揭示異質(zhì)性條件下城市擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng),分類比較重點(diǎn)結(jié)合城市等級(jí)規(guī)模和區(qū)域發(fā)展階段異質(zhì),對(duì)分組樣本進(jìn)行考察。首先,城市等級(jí)異質(zhì)下的分類比較結(jié)果(表3)表明,城市邊界擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng)主要在針對(duì)三、四線城市樣本的考察中通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。其中,變量rlexp一次項(xiàng)在5%水平依然顯著為負(fù),這首先還是肯定了三、四線城市邊界拓展有利于緩解環(huán)境污染;同時(shí),二次項(xiàng)rlexp2系數(shù)依然在1%水平顯著為正,表明城市邊界拓展的環(huán)境污染效應(yīng)是非線性的。較之一、二線城市,我國(guó)三、四線城市邊界拓展前的城市絕對(duì)規(guī)模相對(duì)偏小,城市邊界擴(kuò)張的環(huán)境改善效應(yīng)更容易表現(xiàn)出來(lái)。但是,三、四線城市原有較小的核心城區(qū)空間規(guī)模也決定其更容易出現(xiàn)相對(duì)邊界擴(kuò)張過(guò)度,進(jìn)而更容易越過(guò)U形結(jié)構(gòu)的拐點(diǎn),進(jìn)而導(dǎo)致城市邊界擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng)。特別地,以工業(yè)用地為載體城市土地對(duì)外擴(kuò)張構(gòu)成三、四線城市邊界較快擴(kuò)張的主要類型。最終,在相對(duì)寬松的環(huán)境規(guī)制、我國(guó)土地財(cái)政和利用土地招商引資競(jìng)爭(zhēng)策略的共同影響下,三、四線城市的加速向外土地?cái)U(kuò)張大多伴隨污染產(chǎn)業(yè)的遷入——城市邊界擴(kuò)張區(qū)域更主要成為外資企業(yè)和國(guó)內(nèi)一、二線城市轉(zhuǎn)移污染性產(chǎn)業(yè)的“污染天堂”[36]。我國(guó)東、中、西三大區(qū)域分組回歸結(jié)果亦證實(shí),城市邊界擴(kuò)張有助于降低環(huán)境污染,但是因?yàn)榇嬖诿黠@的U形關(guān)系,過(guò)度擴(kuò)張則會(huì)導(dǎo)致城市污染加劇。研究通過(guò)進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn),三大區(qū)域U形結(jié)構(gòu)關(guān)系的拐點(diǎn)值依次為6.28,5.95和5.72,這表明我國(guó)中、西部區(qū)域城市邊界拓展更容易越過(guò)環(huán)境污染效應(yīng)拐點(diǎn)而表現(xiàn)為不利影響。這也印證了圖4揭示的規(guī)律,即我國(guó)中、西部區(qū)域城市邊界拓展的絕對(duì)程度明顯低于東部區(qū)域城市,但是其平均污染排放水平幾乎持平于東部城市。

表3 異質(zhì)樣本的分類回歸結(jié)果

四、結(jié) 語(yǔ)

探討以城市內(nèi)部非建成區(qū)土地拓展為主要形式的城市邊界擴(kuò)張及其存在的環(huán)境污染效應(yīng),這不僅豐富了既有側(cè)重城市整體空間拓展或者城市總?cè)丝谝?guī)模乃至人口密度體現(xiàn)的城市化發(fā)展視角的研究,更豐富了落腳于城市內(nèi)部空間形態(tài)差異或者內(nèi)部板塊功能差異視角的探討。城市邊界擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng)不僅存在,而且主要呈現(xiàn)U形關(guān)系特點(diǎn)。城市邊界擴(kuò)張只是在突破拐點(diǎn)以后,才會(huì)明顯加劇城市環(huán)境污染。這一發(fā)現(xiàn)有兩層含義:其一,城市邊界向外拓展在沒(méi)有越過(guò)拐點(diǎn)或者說(shuō)城市邊界相對(duì)擴(kuò)展有限情況下,還是有助于降低城市污染水平;其二,城市內(nèi)部核心區(qū)域空間范圍越大,城市邊界擴(kuò)張?jiān)竭^(guò)拐點(diǎn)的可能性越低,進(jìn)而其更能夠發(fā)揮環(huán)境改善作用。突破圍繞地級(jí)市的全樣本考察,也異于側(cè)重個(gè)別區(qū)域或者具體城市的論證,本研究實(shí)證考慮到我國(guó)城市發(fā)展階段和規(guī)模等級(jí)差異,同時(shí)揭示了城市邊界擴(kuò)張污染效應(yīng)的空間異質(zhì)性。例如,由于一、二線城市核心建成區(qū)空間規(guī)模較大且發(fā)展質(zhì)量較高,這使得其城市邊界擴(kuò)張相對(duì)不易越過(guò)環(huán)境污染效應(yīng)拐點(diǎn)而表現(xiàn)為顯著不利作用。當(dāng)然,一、二線城市邊界向外擴(kuò)張也沒(méi)有明顯表現(xiàn)出環(huán)境污染改善效果。不同于此,我國(guó)三、四線城市既有核心建成區(qū)規(guī)模相對(duì)不大。在經(jīng)濟(jì)追趕目標(biāo)驅(qū)使、地方土地財(cái)政和相對(duì)較低環(huán)境規(guī)制下,這些城市土地?cái)U(kuò)張更容易突破環(huán)境污染效應(yīng)U形關(guān)系的拐點(diǎn),最終加劇當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染。城市邊界拓展環(huán)境污染效應(yīng)的區(qū)域異質(zhì)性作用特征同樣在東、中、西部地區(qū)分類比較中得到證實(shí)。相對(duì)東部區(qū)域城市,中西部區(qū)域城市邊界擴(kuò)張的環(huán)境污染效應(yīng)更易出現(xiàn)。

圍繞研究結(jié)論,政策啟示主要有如下兩點(diǎn):一方面,較之城市邊界拓展的環(huán)境改善作用,更應(yīng)重視其環(huán)境污染效應(yīng)。我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化改革和土地財(cái)政帶來(lái)的地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展激勵(lì)效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然會(huì)經(jīng)歷污染性增長(zhǎng)階段的一般規(guī)律,這些因素驅(qū)使我國(guó)在過(guò)去二十多年經(jīng)歷了中高速城市化,尤其是城市邊界的過(guò)度擴(kuò)張。因此,限制城市邊界的過(guò)度擴(kuò)張,這對(duì)緩解我國(guó)城市化進(jìn)程的環(huán)境污染效應(yīng)至關(guān)重要。我國(guó)一、二線城市可以在保持適度城市空間向外拓展基礎(chǔ)上,重點(diǎn)優(yōu)化拓展空間各類功能布局并加強(qiáng)與原核心城區(qū)的整合。對(duì)于大多數(shù)三、四線城市,不僅要提高城市邊界向外擴(kuò)張的門(mén)檻,尤其是限制無(wú)序擴(kuò)張,更要對(duì)近年來(lái)過(guò)度擴(kuò)張區(qū)域加強(qiáng)綜合治理。例如,人口密度的提升能夠削弱城市環(huán)境污染狀況,甚至通過(guò)倒逼環(huán)境治理能力的提升,促進(jìn)城市環(huán)境質(zhì)量的改善。我國(guó)持續(xù)推進(jìn)以農(nóng)村人口市民化為特征的人口城市化發(fā)展,并且其仍具有較大的增長(zhǎng)空間。同步區(qū)域人口空間承載能力的拓展和人口承載質(zhì)量的優(yōu)化,由此可以提升公眾親環(huán)境認(rèn)可度。我國(guó)人口跨地區(qū)更加頻繁流動(dòng)帶來(lái)的沖擊同樣需要重視,特別是存在嚴(yán)重人口外流的城市,在加強(qiáng)這類城市土地邊界過(guò)度擴(kuò)張規(guī)制的同時(shí),建議加快推進(jìn)本地周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口的城市落戶,理性看待并允許城市由空間拓展向適度收縮轉(zhuǎn)變。更重要的是,優(yōu)化城市存量人口的空間布局并增強(qiáng)人地空間耦合程度。

另一方面,采取針對(duì)性措施,降低城市邊界向外擴(kuò)張?jiān)竭^(guò)環(huán)境污染效應(yīng)拐點(diǎn)的可能性的同時(shí),減緩其越過(guò)污染效應(yīng)拐點(diǎn)的不利影響。特別是對(duì)仍然存在較強(qiáng)依托城市邊界擴(kuò)張帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)傾向的中西部地區(qū)城市以及我國(guó)大量三、四線城市,更需要加強(qiáng)城市邊界拓展過(guò)程中擴(kuò)張區(qū)域的環(huán)境規(guī)制,尤其污染性產(chǎn)業(yè)入駐的環(huán)境規(guī)制,同時(shí)加強(qiáng)城市邊界拓展帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收益對(duì)拓展區(qū)域環(huán)境污染的多渠道補(bǔ)償。例如,在精準(zhǔn)了解城市拓展區(qū)域污染性企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)業(yè)構(gòu)成及其規(guī)?；A(chǔ)上,可以考慮將這些污染因素納入城市未來(lái)土地規(guī)劃審批的負(fù)面清單,通過(guò)將潛在污染因素內(nèi)置于城市邊界拓展社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合效應(yīng)評(píng)估體系,為優(yōu)化決策提供支撐。