我国环境污染与产业结构高级化关系的实证研究
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[摘 要]基于2004—2017年我国省级面板数据，对环境污染与产业结构高级化两者进行了协整检验和Granger因果关系检验，并建立了面板误差修正模型。研究表明，环境污染与产业结构高级化之间存在协整关系，即两者的发展在长期来看是均衡的;在一定的滞后期下，两者存在Granger因果关系。最后，根据研究结论提出了相关的政策建议。
[关键词]环境污染;产业结构高级化;协整检验;误差修正模型;Granger因果检验
[中图分类号]F062.9
[文献标识码]A
[文章编号]2095-3283（2019）09-0039-06
An Empirical Study on the Relationship between Environmental Pollution and
Industrial Structure Optimizing in China
Xu Feichang Yang Lan
（Business School of Hunan Normal University，Changsha Hunan 410006）
Abstract： Based on the provincial panel data of China from 2004 to 2017， the co-integration test and Granger causality test were carried out for environmental pollution and industrial structure Optimizing， and the panel error correction model was established for them. It is found that there is a co-integration relationship between environmental pollution and industrial structure Optimizing. Under a certain lag period， Granger causality exists between them. Finally， according to the research conclusion， the paper puts forward relevant policy Suggestions.
Keywords： Environmental Pollution; Industrial Structure Optimizing; Co-integration Test; Error Correction Model; Granger Causality Test
[作者简介]徐非常（1993-），男，湖南邵阳人，硕士研究生，研究方向：发展经济学;杨岚（1996-），女，安徽淮北人，硕士研究生，研究方向：金融风险管理。
一、引言
改革开放40多年以来，我国经济社会经历了一个快速发展阶段，特别在进入21世纪加入WTO以后，经济总量的增长更是迅速，产业结构高级化水平也在不断提升，到2012年，我国第三产业增加值占比为45.5%，已成为三次产业中增加值占比最高的产业。与此同时，由于工业化进程的推进，环境污染问题也正日益突显。以废水排放量为例，2004年我国废水排放总量为482.4亿吨，2017年为699.7亿吨，增长了45%。环境污染已成为亟待解决的问题。
许多学者对环境污染与产业结构的关系已进行了各方面的论证。李姝（2011）基于省级面板数据研究发现产业结构调整与当前的环境污染之间存在显著的相关性，且对于不同的污染物相关性方向不同。胡飞（2011）研究发现产业结构升级对减少我国东中部地区的环境污染效果不明显。王青（2011）和王瑞鹏（2013）认为环境污染水平的变动与各产业产值结构的变动存在长期稳定的协同效应，两者有着长期的均衡关系，环境污染的变动量受产值结构变化的影响。万建军（2014）研究发现产业结构对污染物排放量的影响很显著。李鹏（2015）证实了环境污染排放总量与产业结构调整之间存在“倒U”型曲线关系。韩楠（2015）研究发现中国环境污染的变动由第二产业比重变化造成的影响较大，第二产业比重的增加使环境污染加剧。
产业结构升级变迁主要包含两项内容：产业结构合理化和产业结构高级化。目前，关于环境污染与产业结构升级变迁之间关系的研究取得了一定的成果，但是单独研究环境污染与产业结构高级化之间关系的相关文献却比较鲜见。因此，为了拓宽研究视角，本文将从产业结构高级化的角度出发，以实证分析的方法研究其与环境污染的关系。
二、指标说明与数据来源
本文研究的两个主要核心指标是：环境污染和产业结构高级化。数据来源为国家统计局网站和历年中国统计年鉴，考察了2004—2017年我国30个省、市、自治区（西藏、港澳台除外）的数据。数据分析软件为Eviews9.0。
（一）环境污染水平的度量
学者们在研究环境污染问题时，采用的指標呈现出多样性。采用单一指标的如盛斌（2012）和杨仁发（2015）选取二氧化硫的排放量来代表环境污染水平，聂飞（2015）以人均二氧化硫排放量来代表环境污染水平。采用多指标的如杨海生（2005）和彭水军（2006）在度量环境污染水平时，对几种主要污染物的排放量（如工业废水排放量、工业废气排放量）分别进行了研究。采用综合指标的如袁晓玲（2009）和许和连（2012）在工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废弃物排放量等一系列指标的基础上，利用熵权法计算出一个环境污染综合指数，用以代表环境污染水平。 为了方便研究，以及综合考虑各类环境污染指标的影响情况，本文在借鉴聂飞（2015）以人均二氧化硫排放量来代表环境污染水平的基础上，加以改进，以三种主要污染物总量的人均生成量来代表环境污染水平（AP），计算公式如下：
AP=W+S+SO2总人数（1）
式中W表示废水排放总量，S表示固体废弃物产生量，SO2表示二氧化硫排放量，三者单位均为万吨，总人数单位为万人，环境污染水平（AP）单位为吨/人。
利用公式（1）计算所得的2017年我国30个省市环境污染水平如表1所示。
从表1可以看出，经济发展水平较高的省市如上海、浙江、广东和江苏，这几个省市的人均污染物排放量比较高，而大部分人均污染物排放量比较低的地区同时经济发展水平也相对比较低，这说明经济发展水平与环境污染水平存在可能的正相关性。
（二）产业结构高级化的度量
产业结构高级化是一个动态的过程，主要表现为三次产业比重沿着第一、二、三产业顺序不断上升，优势产业顺着劳动密集型产业、资本密集型产业、技术密集型产业方向更替，产业结构发展由低附加值产业向高附加值产业过渡，由低加工度产业向高加工度产业演进。
一般的研究在度量产业结构高级化时，首要考虑的因素是各次产业产值占比的情况，其中相当一部分研究都是根据克拉克定律，将非农产业产值占比用来度量产业结构高级化水平。然而，也有一部分学者通过构建的各种指标来度量产业结构高级化，如陈静（2003）将第三产业产值占比和人均国民生产总值两个指标通过因子分析法复合为产业结构系数，以此来衡量产业高级化;靖学青（2005）将各产业按产业高低层次加以排列，再根据各产业产值占比计算产业结构层次系数，以此来度量产业结构高级化水平;徐德云（2008）分别赋予三次产业不同的权重，再将三次产业产值占比进行加权求和作为产业结构高级化指数。不论学者们构建的产业结构高级化指标如何多样化，体现的思想都是按照第一、二、三产业产值占比重要程度顺序上升的原则加以测算。
通过比较与综合分析，本文采用付凌晖（2010）提出的反余弦函数法所构建的产业结构高级化指数（ISO），具体计算过程如下：
将三次产业占比分别表示为y1，y2，y3，继而构造一组三维向量Y=（y1，y2，y3），然后分别计算向量组Y与产业层次由低到高排列的向量X1=（1，0，0），X2=（0，1，0），X3=（0，0，1）的夹角θ1，θ2，θ3：
θj=arccos∑3i=1（xi，j×yi）∑3i=1（x2i，j1/2×∑3i=1（y2i）1/2，j=1，2，3（2）
产业结构高级化指数（ISO）的计算公式如下：
ISO=∑3k=1∑3j=1θj（3）
（3）式中ISO值越大，产业结构高级化水平越高。
根据上述（2）和（3）计算得出的2004—2017年我国产业结构高级化指数（ISO）变动情况如图1所示。
图1反映了2004—2017我国产业结构高级化程度的变化情况，可以看出大致趋势基本上是匀速上升的，说明我国产业结构正在得到不断的优化与升级。其中2008年的产业结构高级化指数增加值相对其他年份表现不太明显，这可能与2008年国际金融危机对我国经济造成的不利影响有密切关系。
根据公式（2）和（3）计算的2017年我国30个省市的产业高级化指数如表2所示。
从表2可以直观看出产业结构高级化指数最高的省市为北京，其次是上海，产业结构高级化指数的排列顺序大致与经济发展水平的排列顺序趋同，说明产业结构高级化指数与经济发展水平存在较高的正相关性。
（三）数据预处理与描述统计
为了减弱变量的异方差、序列相关和多重共线性的影响，同时使数据更加平稳，对环境污染水平（AP）和产业结构高级化指数（ISO）分别取对数，数据的描述统计如表3所示。
三、实证分析过程
（一）单位根检验
在对数据进行分析之前，有必要对数据的平稳性进行检验，以免造成伪相关分析。环境污染水平对数（LNAP）和产业结构高级化指数对数（LNISO）的单位根检验结果如表4所示。
根据表4可以看出，面板数据单位根检验结果显示环境污染水平对数（LNAP）和产业结构高级化指数对数（LNISO）的检验统计值均不显著，所以不能拒绝变量“存在单位根”的原假设，即两者均为非平稳变量。对两者分别进行一阶差分之后，检验统计值均显著，拒绝原假设，LNAP与LNISO的一阶差分均为平稳序列，即LNAP与LNISO均为一阶单整序列。
（二）协整检验
因为LNAP与LNISO均为一阶单整序列，可利用Kao（E-G based）和Pedroni（E-G based）检验方法对两者进行面板数据的协整检验，检验结果如表5所示，表中各检验的原假设都是“不存在协整关系”。
从表5可以看出，Kao（E-G based）检验在5%的置信水平下拒绝了原假设，Pedroni（E-G based）检验有6个检验统计量值在10%或更高的置信水平下拒绝了原假设，只有1个检验统计量接受了原假设。因此，可以认为LNAP与LNISO存在协整關系，即我国环境污染与产业结构高级化两者的发展在长期来看是均衡的。
（三）面板误差修正模型
上述协整检验发现，我国环境污染与产业结构高级化存在长期的均衡关系，为了能够进一步探索在短期内是否也存在某种相关关系，需要对长期关系模型加以修正分析，得到一个能够分析环境污染与产业结构高级化短期波动关系的模型，而误差修正模型刚好能够实现这一点。此前，我们需要建立环境污染与产业结构高级化的长期均衡方程，如（4）所示：
LNAPt= C0+αLNISOt+μt（4） C0为常数项，μt为残差项。
借鉴一般做法，采用个体固定效应回归方法，环境污染与产业结构高级化的长期均衡方程估计结果如表6所示：
表6长期均衡方程中产业结构高级化的系数为4.5，且在1%的统计水平下显著，这说明：在长期来看，环境污染与产业结构高级化之间是存在正向的相关关系，即环境污染水平会随着产业结构高级化指数的增加而提升，我国的环境污染仍然在不断加剧。
令ECMt=μt= LNAPt- C0-αLNISOt，建立面板数据误差修正模型，具体如下：
DLNAPt=C+β1DLNISOt+β2DLNAPt-1+β3DLNISOt-1+β4 ECMt-1+εt（5）
上式中DLNAPt和DLNISOt分别为LNAPt和LNISOt一阶差分项，DLNAPt-1和DLNISOt-1为一阶差分项的一阶滞后项，C为常数项，ECMt-1为LNAPt和LNISOt的个体固定效应长期均衡方程残差项的一阶滞后项，εt为残差项。回归结果如表7所示。
根据表7环境污染与产业结构高级化的面板误差修正模型可以得出以下结论：
1.产业结构高级化变动量D（LNISO）对环境污染变动量D（LNAP）具有负向的影响，在短期内，产业结构高级化变动量每提升1%，环境污染变动量就会下降1.88%，即环境污染对产业结构高级化的弹性为1.88。这说明：随着产业结构高级化指数的不断提升，环境污染水平的增加量将会不断下降，当环境污染水平的变动量为D（LNAP）=0时，我国的环境污染状况就达到了峰值，即我国环境污染达到了EKC“倒U”型曲线的顶端;之后当环境污染变动量D（LNAP）<0时，环境污染状况逐渐得到改善，EKC“倒U”型曲线开始出现。
2.ECMt-1的系数-0.1328在10%的水平下显著，这说明，当短期内环境污染（AP）与产业结构高级化（ISO）两者发展偏离均衡时，将会以13.28%的速度被修正至均衡状态。这说明，2004—2017年这段时间，我国环境污染与产业结构高级化仍然被束缚在一种均衡状态，环境污染水平会随着产业结构高级化指数增长而增长，且尚未超过EKC“倒U”型曲线的顶端。
（四）Granger因果关系检验
为了检验环境污染（LNAP）与产业结构高级化（LNISO）两者之间的相关性是否存在意义，对其进行了Granger因果关系检验，检验结果如表8所示，限于篇幅，本文只列举了滞后期小于等于5阶的检验结果。
从表8可以看出，在滞后期为2阶时，拒绝原假设，LNAP与LNISO互为Granger因果关系，在滞后期为3、4、5阶时，只有LNAP是LNISO的Granger原因的单向因果关系。由此可见在一定的滞后期内，环境污染与产业结构高级化两者之间是存在Granger原因的。
四、研究结论与政策建议
本文依据2004—2017年我国省级面板数据，研究了我国环境污染与产业结构高级化之间的长期均衡与短期波动关系，得出以下结论：
1.环境污染与产业结构高级化之间存在协整关系，即两者的发展在长期来看是均衡的。在短期内，产业结构高級化变动量每提升1%，环境污染变动量就会下降1.88%，当两者发展偏离均衡时，将会以13.28%的速度被修正至均衡状态。这说明在2004—2017年这一时期，我国的环境污染是随着产业结构高级化程度上升而加剧的。但是，由于环境污染增量与产业高级化增量的变动呈反向关系，再根据配第—克拉克定理可推论产业结构高级化会随着经济增长而不断提升，我们可以认为将来随着经济不断发展和产业结构高级化程度的进一步提升，环境污染水平的变动量会不断降低，最终越过EKC“倒U”型曲线的顶点，使环境污染状况逐步得到改善。
2.在一定的滞后期内，环境污染与产业结构高级化之间存在Granger因果关系：在滞后期为2阶时，环境污染与产业结构高级化互为Granger因果关系，在滞后期为3、4、5阶时，只有环境污染是产业结构高级化的Granger原因的单向因果关系。一方面，产业结构高级化的过程就是三次产业比重沿着第一、二、三产业顺序不断上升的过程， 2012年我国第三产业产值首次超过第二产业产值，开始进入由工业化向后工业化过渡的阶段，这期间有大量的高污染型工业企业出现，环境污染问题随之加剧。另一方面，由于环境污染问题的加剧，各企业又迫于政府环境规制的压力，为了减少污染排放，纷纷改进生产工艺，摒弃传统落后生产技术，使得产业结构不断得到调整升级，产业结构高级化程度不断提升。所以，环境污染与产业结构高级化就会存在互为因果的关系。
根据以上研究结论，我们提出了以下相应的政策建议：在未来的经济建设道路上，要坚持绿色发展，可持续发展，深入贯彻和落实十九大报告中指出的人与自然和谐共生、保护环境的基本国策，打好污染防治这一“攻坚战”。具体可以概括为五点：第一，继续推动产业结构升级，推动产业结构高级化发展，使环境污染水平早日越过EKC“倒U”型曲线的拐点。第二，大力发展高端制造业和现代服务业，转变经济发展方式，破除传统，淘汰或者改造一批高污染的企业，对于某些重要的但高污染的行业，必须增加研发投入，提高技术创新能力，以减少在生产过程中单位产品所造成的污染物排放量。第三，开发新能源。某些污染物产生的主要原因是因为传统的不清洁能源大量使用导致的，因此要开发清洁绿色能源替代传统能源，减少污染。第四，增设污染物处理设施设备，使更多的污染物能够进行无害化处理。第五，加大环境规制力度，完善相关法律法规，以立法的形式控制环境污染状况。
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（责任编辑：郭丽春 董博雯）
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