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2016 年第 2 期 中国城市化对 PM 2 . 5 浓度影响的门槛效应研究 严雅雪 李 锴 * 摘 要 本 文 运 用 面 板 门 槛 效 应 模 型 ， 采 用 近 十 年 PM 2 . 5 浓 度 省 际 面 板 数 据 ， 将 经 济 增 长 、 能 源 结 构 和 产 业 结 构 作 为 门 槛 变 量 ， 实 证 检 验 了 城 市 化 对 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 。 研 究 表 明 ， 城 市 化 对 PM 2 . 5 浓 度 存 在 正 向 非 线 性 的 影 响 ， 并 具 有 显 著 的 门 槛 特 征 当 以 人 均 实 际 GDP 为 门 槛 变 量 时 ， 在 越 过 门 槛 值 之 前 ， 经 济 增 长 对 城 市 化 和 PM 2 . 5 浓 度 的 关 系 产 生 正 向 影 响 ， 但 越 过 门 槛 值 之 后 ， 经 济 增 长 对 二 者 关 系 的 正 向 影 响 减 弱 ； 以 煤 炭 消 费 占 比 为 门 槛 变 量 时 ， 煤 炭 消 费 占 比 对 城 市 化 水 平 和 PM 2 . 5 浓 度 为 正 向 影 响 ， 但 是 越 过 门 槛 值 之 后 正 向 影 响 增 大 ， 呈 现 “ 阶 梯 式 增 长 ” 特 征 ； 以 第 二 产 业 占 比 为 门 槛 变 量 时 ， 第 二 产 业 占 比 对 城 市 化 水 平 与 PM 2 . 5 浓 度 关 系 产 生 正 向 影 响 ， 但 是 越 过 门 槛 值 之 后 正 向 影 响 减 小 ， 呈 现 下 降 的 趋 势 。 同 时 ， 本 文 的 研 究 也 表 明 ， 在 东 、 中 、 西 部 不 同 的 省 份 之 间 还 存 在 着 显 著 的 空 间 差 异 ， 说 明 城 市 化 在 不 同 的 地 区 和 不 同 发 展 阶 段 ， 对 PM 2 . 5 浓 度的影响存在时空上的异质性 。 关键词 城市化 ； PM 2 . 5 浓度 ； 门槛效应 一 、 引言 中 国 的 城 市 化 进 程 处 在 发 展 十 分 迅 速 的 阶 段 ， 城 市 人 口 比 重 从 1978 年 的 17 . 92 升 至 2014 年 的 54 . 77 。 三 十 多 年 来 ， 城 市 人 口 的 快 速 增 长 、 经 济 的 高 速 扩 张 、 化 石 能 源 消 费 的 提 高 、 重 工 业 集 聚 以 及 产 业 高 度 集 中 导 致 了 持 续 地 、 大 量 地 向 大 气 排 放 细 颗 粒 物 （ PM 2 . 5 ） ， 使 中 国 PM 2 . 5 浓 度 逐 年 增 高 ， 雾 霾 污 染 现 象 频 发 。 “ 哈 佛 六 城 市 研 究 ” 发 现 ， 城 市 空 气 中 的 PM 2 . 5 浓 度 与 人 群 寿 命 缩 短 在 统 计 学 意 义 上 高 度 相 关 。 迫 于 大 气 污 染 问 题 的 严 峻 性 和 严 重 性 ， 中 国 政 府 高 度 重 视 大 气 污 染 问 题 ， 在 2013 年 的 政 府 工 作 报 告 中 将 治 理 PM 2 . 5 作 为 政 府 的 政 治 任 务 ， 并 与 政 绩 考 核 挂 钩 。 * 严 雅 雪 ， 武 汉 大 学 经 济 与 管 理 学 院 ， 邮 政 编 码 430072， 电 子 信 箱 Yan_ ； 李 锴 ， 武 汉 大 学 经 济 与 管理学院， 邮政编码 430072 ， 电子信箱 likai_ 。 本 文 研 究 受 国 家 自 然 科 学 基 金 青 年 科 学 基 金 项 目 “ 国 际 贸 易 对 我 国 碳 排 放 效 率 影 响 及 政 策 研 究 ” （71303176 ） 和 教 育 部 人 文 社 会 科 学 研 究 青 年 基 金 项 目 “ 基 于 碳 价 格 映 射 的 中 国 工 业 能 源 结 构 优 化 研 究 ” （13YJC790073 ） 的 资 助。 感谢匿名审稿人提出的宝贵建议， 文责自负。 DOI10.19511/ki.jee.2016.02.008 93因 此 ， 揭 示 城 市 化 对 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 机 制 并 评 估 其 影 响 程 度 ， 对 于 政 府 低 成 本 地 治 理 大 气 污 染 、 降低 PM 2 . 5 浓度具有重要意义 。 另 一 方 面 ， 城 市 化 对 空 气 质 量 也 可 能 产 生 积 极 的 正 面 作 用 ， 当 城 市 化 上 升 到 一 定 程 度 时 ， 会 通 过 人 口 集 聚 、 促 进 生 产 技 术 创 新 来 降 低 PM 2 . 5 浓 度 。 基 于 此 ， 本 文 构 建 了 一 个 非 线 性 门 槛 面 板 模 型 来 检 验 城 市 化 对 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 是 否 会 发 生 结 构 性 突 变 。 本 文 将 表 征 经 济 发 展 特 征 的 三 个 指 标 经 济 增 长 、 能 源 结 构 和 产 业 结 构 作 为 门 槛 变 量 ， 利 用 中 国 2001 - 2010 年 29 个 省 份 的 面 板 数 据 ① ， 在 Hansen （ 1999 ） 的 面 板 门 槛 效 应 模 型 的 基 础 上 实 证 检 验 中 国 各 省 份 城 市 化 水 平 对 PM 2 . 5 浓 度 的 门 槛 效 应 影 响 。 通 过 实 证 分 析 ， 主 要 论 证 三 个 问 题 （ 1 ） 中 国 城 市 化 水 平 与 PM 2 . 5 浓 度 的 关 系 曲 线 是 否 具 有 非 线 性 的 门 槛 特 征 ； （ 2 ） 门 槛 变 量 是 否 是 PM 2 . 5 浓 度 升 高 的 重 要 因 素 ； （ 3 ） 控制变量的引入是否对城市化水平与 PM 2 . 5 浓度之间的关系产生影响 。 二、 文献综述 城 市 化 与 环 境 污 染 的 研 究 属 于 经 济 增 长 和 环 境 约 束 相 互 关 系 研 究 的 一 个 分 支 领 域 。 国 外 较 早 开 始 对 城 市 化 与 生 态 环 境 关 系 的 研 究 。 Grossman 和 Krueger （ 1994 ） 提 出 了 环 境 库 兹 涅 茨 曲 线 （ EKC ） 的 概 念 ， 即 环 境 质 量 会 伴 随 最 初 的 经 济 增 长 而 恶 化 ， 但 达 到 某 个 临 界 值 时 ， 环 境 污 染 的 程 度 开 始 有 所 缓 解 ， 呈 现 出 倒 “ U ” 型 发 展 轨 迹 。 EKC 理 论 为 经 济 增 长 和 环 境 污 染 两 者 关 系 的 研 究 奠 定 了 坚 实 的 理 论 基 础 。 国 内 有 关 城 市 化 对 环 境 污 染 影 响 的 研 究 主 要 分 为 理 论 和 实 证 两 个 方 面 。 在 理 论 研 究 方 面 ， 盛 广 耀 （ 2009 ） 认 为 经 济 发 展 和 资 源 消 费 之 间 呈 倒 “ U ” 型 关 系 ， 而 这 与 城 市 化 和 资 源 环 境 消 费 强 度 之 间 的 回 归 曲 线 在 逻 辑 上 是 一 致 的 ， 这 一 研 究 为 经 济 增 长 和 环 境 污 染 、 城 市 化 水 平 和 环 境 污 染 之 间 的 研 究 提 供 了 理 论 支 持 。 在 实 证 研 究 方 面 ， 主 要 分 为 线 性 影 响 和 非 线 性 影 响 的 实 证 研 究 。 线 性 影 响 研 究 方 面 ， 黄 金 川 和 方 创 琳 （ 2003 ） 提 出 城 市 化 与 环 境 质 量 之 间 呈 现 负 相 关 ， 城 市 化 主 要 是 通 过 人 口 、 企 业 和 交 通 活 动 中 排 放 污 染 来 形 成 对 生 态 环 境 的 “ 胁 迫 ” 。 非 线 性 影 响方面 ， 杜江和刘渝 （ 2008 ） 认为城市化与烟尘和粉尘之间存在 “ U ” 型曲线关系 。 在 有 关 城 市 化 对 环 境 污 染 非 线 性 影 响 机 制 的 文 献 中 ， 大 多 是 从 城 市 化 对 资 源 消 耗 或 碳 排 放 的 层 面 进 行 研 究 。 例 如 从 不 同 时 期 的 角 度 ， Pearce （ 1990 ） 根 据 城 市 发 展 的 不 同 阶 段 分 析 所 出 现 的 主 要 资 源 消 耗 问 题 ， 并 由 此 提 出 了 城 市 发 展 阶 段 环 境 对 策 模 型 ， 认 为 不 同 时 期 内 城 市 化 和 资 源 消 耗 之 间 的 相 互 作 用 具 有 异 质 性 特 征 。 郭 郡 郡 和 刘 成 玉 （ 2012 ） 认 为 导 致 城 市 化 对 碳 排 放 量 呈 现 非 线 性 影 响 的 因 素 有 很 多 ， 其 整 体 作 用 的 程 度 与 城 市 化 发 展 阶 段 以 及 区 域 经 济 发 展 阶 段 相 关 。 但 是 ， Xu 和 Lin （ 2015 ） 提 出 ， 在 城 市 化 对 碳 排 放 的 非 线 性 影 响 的 研 究 中 ， 大 多 忽 视 了 表 ① 考 虑 到 数 据 的 可 得 性 ， 本 文 的 研 究 时 间 段 选 取 为2001-2010 年 ， PM2.5 监 测 数 据 中 不 包 括 重 庆 、 香 港 、 澳 门 和 台湾， 城市化水平的数据中不包括西藏。 严雅雪 李 锴 中国城市化对 PM 2 . 5 浓度影响的门槛效应研究 942016 年第 2 期 征经济发展的变量对二者之间关系的影响程度和方向 。 经 济 学 领 域 有 关 PM 2 . 5 的 研 究 主 要 集 中 在 PM 2 . 5 形 成 的 影 响 因 素 分 析 以 及 经 济 增 长 、 城 市 化 与 PM 2 . 5 浓 度 的 关 系 研 究 。 依 据 不 同 研 究 方 法 ， 对 PM 2 . 5 的 影 响 因 素 研 究 又 可 分 为 三 个 部 分 。 一 是 较 为 经 典 的 结 构 分 解 分 析 法 ， 即 将 影 响 PM 2 . 5 排 放 的 因 素 分 解 为 经 济 增 长 、 资 本 形 成 、 出 口 、 产 业 结 构 以 及 排 放 强 度 等 因 素 。 Guan 等 （ 2014 ） 利 用 投 入 - 产 出 模 型 框 架 和 结 构 分 解 法 发 现 ， 资 本 形 成 是 影 响 PM 2 . 5 排 放 的 最 主 要 因 素 ， 出 口 也 是 影 响 PM 2 . 5 排 放 的 重 要 因 素 。 冯 少 荣 和 冯 康 巍 （ 2015 ） 采用非参 数统计结 合多元回 归的方法 以及多元 统计分析 中的因子 分析法 ， 提出对雾 霾严 重 程 度 有 显 著 影 响 的 因 素 包 括 城 市 面 积 、 第 二 产 业 占 比 、 单 位 面 积 机 动 车 辆 数 量 等 。 二 是 综 合 评 价 模 型 和 一 般 均 衡 模 型 。 Meng 等 （ 2015 a ） 采 用 综 合 评 价 模 型 ， 发 现 在 中 国 钢 铁 行 业 中 ， 对 PM 2 . 5 排 放 影 响 最 大 的 是 指 挥 和 控 制 仪 器 的 效 率 。 Meng （ 2015 b ） 采 用 投 入 - 产 出 模 型 框 架 ， 分 析 了 不 同 产 业 间 污 染 物 排 放 的 比 例 ， 提 出 国 内 贸 易 也 是 导 致 雾 霾 加 重 的 重 要 因 素 。 魏 巍 贤 和 马 喜 立 （ 2015 ） 采 用 CGE 模 型 ， 以 大 气 污 染 防 治 行 动 计 划 所 设 立 的 空 气 质 量 控 制 目 标 为 基 准 情 景 ， 结 合 中 国 能 源 结 构 调 整 、 技 术 进 步 与 雾 霾 治 理 的 政 策 组 合 进 行 模 拟 ， 发 现 能 源 结 构 与 技 术 进 步 是 影 响 雾 霾 污 染 程 度 的 关 键 因 素 。 三 是 计 量 分 析 法 。 国 内 研 究 中 采 用 计 量 分 析 法 的 较 多 ， 部 分 研 究 采 用 空 间 计 量 法 ， 证 明 了 外 商 直 接 投 资 与 中 国 雾 霾 污 染 的 空 间 相 关 性 （ 冷 艳 丽 、 杜 思正 ， 2015 ） 。 马丽 梅和 张晓 （ 2014 ） 认为 省份 之间 的雾 霾污 染存 在空 间交 互影 响 ， 而且 产业 转移 加 深 了 地 区 间 经 济 及 雾 霾 污 染 之 间 的 空 间 联 动 性 。 Xu 等 （ 2016 ） 采 用 STIRPAT 模 型 发 现 影 响 PM 2 . 5 浓度的主要驱动力是城市化 、 煤炭消费 、 技术进步和能源效率 。 在 城 市 化 对 雾 霾 污 染 程 度 以 及 PM 2 . 5 浓 度 的 相 关 性 研 究 中 ， 较 多 关 注 线 性 的 影 响 因 素 ， 而 较 少 关 注 非 线 性 的 影 响 因 素 。 Xu 等 （ 2016 ） 认 为 城 市 化 与 雾 霾 污 染 严 重 程 度 之 间 呈 正 “ U ” 型 关 系 ， 彭 迪 云 等 （ 2015 ） 和 刘 伯 龙 等 （ 2015 ） 认 为 中 国 城 市 化 与 雾 霾 污 染 严 重 程 度 之 间 存 在 非 线 性 关 系 。 但 是 国 内 关 于 城 市 化 水 平 和 PM 2 . 5 浓 度 非 线 性 影 响 的 研 究 仍 在 初 始 阶 段 ， 而 且 这 类 研 究 仍 然较多地忽视了表征经济发展的变量对二者之间非线性关系的影响程度和方向 。 综 上 所 述 ， 国 内 外 已 有 研 究 具 有 两 个 方 面 的 局 限 性 （ 1 ） 大 部 分 文 献 集 中 讨 论 城 市 化 水 平 对 PM 2 . 5 浓 度 的 线 性 化 影 响 ， 隐 含 地 假 设 了 城 市 化 在 所 有 发 展 阶 段 对 PM 2 . 5 浓 度 影 响 都 是 同 质 的 ， 忽 视 了 不 同 城 市 化 发 展 阶 段 下 ， 对 PM 2 . 5 浓 度 存 在 潜 在 的 “ 门 槛 效 应 ” 或 “ 临 界 效 应 ” 。 （ 2 ） 多 数 研 究 重 点 集 中 在 中 国 的 部 分 地 区 城 市 化 水 平 对 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 ， 较 少 全 面 覆 盖 到 中 国 各 省 份 ， 忽 视 了 城 市 化 对 不 同 地 区 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 会 与 样 本 有 关 ， 即 所 选 样 本 地 区 的 经 济 发 展 、 能 源 结 构 和 产 业 结 构 均 会 对 二 者 关 系 产 生 影 响 。 据 此 ， 本 文 在 已 有 研 究 基 础 上 ， 进 行 了 以 下 三 个 方 面 的 进 一 步 研 究 一 是 研 究 了 城 市 化 对 PM 2 . 5 浓 度 存 在 的 非 线 性 影 响 ； 二 是 采 用 Hansen （ 1999 ） 的 面 板 门 槛 模 型 ， 以 数 据 内 生 特 征 来 划 分 不 同 区 间 ， 通 过 数 据 自 动 识 别 来 确 定 门 槛 值 ， 解 决 了 一 般 线 性 模 型 解 释 力 不 强 以 及 门 槛 条 件 设 定 过 于 主 观 和 随 意 的 问 题 ； 三 是 以 全 国 29 个 省 份 为 研 究 对 象 ， 研 究 城 市 化 对 95PM 2 . 5 浓 度 整 体 的 影 响 程 度 和 发 展 方 向 ， 克 服 了 仅 对 中 国 部 分 地 区 进 行 研 究 的 局 限 。 三 、 模型设定与指标选取 （ 一 ） 城市化与 PM 2 . 5 浓度的 STIRPAT 模型的构建 IPAT 等 式 作 为 研 究 人 类 活 动 对 环 境 影 响 的 模 型 ， 已 经 被 广 泛 地 应 用 到 分 析 环 境 变 化 驱 动 因素的研究中 。 本文通过 IPAT 模型来分析出本地 区大气污染影响因 素对 PM 2 . 5 浓度影响的弹性 系数 。IPAT 方程的一般形式是 I PAT （ 1 ） （ 1 ） 式 中 ，I 为 环 境 变 量 ，A 为 人 均 财 富 ，P 为 人 口 规 模 ， T 为 技 术 水 平 。 York 等 （ 2003 ） 将 IPAT 模型用随机形式表示 ， 建立了 STIRPAT 模型 ， STIRPAT 模型的表达式为 I aP b A c T d μ （ 2 ） （ 2 ） 式 中 ， a 为 模 型 系 数 ，I 、P 、A 、 T 分 别 代 表 环 境 压 力 、 人 口 规 模 、 富 裕 程 度 、 技 术 水 平 ， μ 为 误 差 项 。 STIRPAT 模 型 中 指 数 的 引 入 可 用 于 分 析 各 个 环 境 变 量 的 影 响 因 素 对 环 境 变 量 的 非比例影响 。 在实证分析中 ， 通常对其两边同时取对数 ， 得到线性形式的模型 lnI lna blnP clnA dlnT ln μ （ 3 ） 模 型 （ 3 ） 中 的 回 归 系 数 可 以 理 解 为 各 个 自 变 量 与 因 变 量 之 间 的 弹 性 系 数 ， 即 当 保 持 其 他 自 变 量 不 变 时 ， 某 一 个 自 变 量 变 化 1 所 产 生 的 因 变 量 变 化 的 百 分 比 。 STIRPAT 模 型 不 仅 克 服 了 IPAT 模 型 各 影 响 因 素 的 线 性 化 和 系 数 单 一 化 方 面 所 存 在 的 局 限 ， 而 且 STIRPAT 在 考 察 某 变 量 变 化 时 ， 可 以 控 制 其 他 解 释 变 量 对 因 变 量 的 影 响 。 同 时 ， STIRPAT 模 型 允 许 对 各 影 响 因 素 进 行 适 当 分 解 ， 为 研 究 各 种 环 境 因 素 对 环 境 变 量 的 影 响 提 供 了 理 论 依 据 。 STIRPAT 模 型 可 以 通 过 控 制 其 他 变 量 对 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 ， 如 人 均 实 际 GDP 、 第 二 产 业 比 重 变 化 、 技 术 进 步 、 能 源 结 构 、 贸 易 开 放 度 和 人 口 密 度 的 变 化 对 因 变 量 的 影 响 ， 克 服 了 城 市 化 对 PM 2 . 5 浓 度 所 产 生 的 内 生 性 影 响 。 因 此 ， 本 文 以 PM 2 . 5 浓 度 作 为 环 境 压 力 对 象 ， 在 STIRPAT 模 型 中 加 入 核 心 解 释 变 量 城 市 化 水 平 ， 来 考 察 城 市 化 水 平 对 PM 2 . 5 浓 度 的 影 响 ， 这 样 兼 顾 了 理 论 和 实 证 的 一 致 性 及 必 要 性 。 基 于以上分析 ， 扩展后的面板 STIRPAT 模型为 lnpm i η i λ t ln α β 1 lnurb it β 2 lnagdp it β 3 lnrd it β 4 lnes it β 5 lnind it β 6 lnpd it β 7 lnfdi it β 8 lnopen it ε it （ 4 ） （ 4 ） 式 中 ，i 为 省 份 截 面 单 元 ，t 为 时 间 年 份 ，lnagdp it 、lnrd it 、lnes it 、lnind it 、lnopen it 、 lnpd it 和lnfdi it 分 别 为 区 域i 在t 时 期 人 均 实 际 GDP 、 技 术 进 步 、 能 源 结 构 、 产 业 结 构 、 贸 易 开 放 度 、 人 口 密 度 、 FDI 的 观 测 值 ， η i 表 示 时 间 非 观 测 效 应 ， λ t 表 示 地 区 非 观 测 效 应 ， ε it 为 与 时 间 和 地区都无关的随机误差项 。 严雅雪 李 锴 中国城市化对 PM 2 . 5 浓度影响的门槛效应研究 962016 年第 2 期 （ 二 ） 面板门槛模型 门 槛 效 应 是 指 由 于 一 个 经 济 参 数 达 到 某 一 个 特 定 的 值 后 而 引 起 另 一 个 经 济 参 数 发 生 方 向 上 的 变 化 或 数 量 上 变 化 的 现 象 ， 这 个 解 释 变 量 的 临 界 值 即 为 门 槛 值 （ 彭 迪 云 等 ， 2015 ） 。 通 过 加 入 二 次 项 、 交 互 项 或 者 依 照 经 验 判 断 得 到 的 门 槛 值 存 在 稳 健 性 不 强 的 特 点 。 例 如 ， 使 用 在 模 型 中 加 入 二 次 项 或 交 互 项 方 法 考 察 非 线 性 关 系 时 ， 二 次 项 通 常 会 与 一 次 项 产 生 较 强 的 相 关 性 ， 导 致 模 型 存 在 多 重 共 线 性 ， 从 而 影 响 回 归 结 果 的 稳 健 性 。 因 此 ， 本 文 在 Hansen （ 1999 ） 的 门 槛 模 型 基 础 上 ， 将 PM 2 . 5 浓 度 作 为 因 变 量 ， 城 市 化 水 平 作 为 自 变 量 ， 研 究 城 市 化 水 平 对 PM 2 . 5 浓 度 的 非 线 性 影 响 ， 根 据 导 向 性 、 科 学 性 、 可 得 性 、 完 备 性 和 可 比 较 性 的 原 则 ， 选 取 经 济 增 长 、 产 业 结 构 、 能 源 结 构 为 门 槛 变 量 ， 选 取 外 商 直 接 投 资 、 人 口 密 度 、 技 术 水 平 和 实 际 工 资 水 平 四 个 指 标 为 控 制 变 量 。 Hansen 认 为 门 槛 变 量 既 可 以 是 其 中 一 个 解 释 变 量 ， 也 可 以 作 为 一 个 独 立 的 门 槛 变 量 。 所 以 ， 在 选 取 其 中 一 个 门 槛 变 量 时 ， 另 外 两 个 门 槛 变 量 仍 作 为 控 制 变 量 。 即 当 经 济 增 长 为 门 槛 变 量 时 ， 外 商 直 接 投 资 、 人 口 密 度 、 技 术 水 平 、 实 际 工 资 水 平 、 产 业 结 构 和 能 源 结 构 为 控 制 变 量 。 当 产 业 结 构 为 门 槛 变 量 时 ， 经 济 增 长 、 外 商 直 接 投 资 、 人 口 密 度 、 技 术 水 平 和 能 源 结 构 为 控 制 变 量 。 当 能 源 结 构 为 门 槛 变 量 时 ， 经 济 增 长 、 外 商 直 接 投 资 、 人 口 密 度 、 技 术 水 平 和 产 业 结 构 为 控 制 变 量 。 （ 4 ） 式 为 不 考 虑 门 槛 效 应 的 线 性 模 型 ， 结 合 本 文 研 究 重 点 ， 借 鉴 Hansen 提 出 的 面 板 门槛模型理论 ， 本文构建如下回归模型 Y it β 0 x 1it β 1 x 2it Iq it γ β 2 x 2it Iq it γ ε it （ 5 ） （ 5 ） 式 中 ， Y it 为 被 解 释 变 量 ， 本 文 设 定 为 PM 2 . 5 浓 度 值 ， 其 中i 代 表 观 察 个 体 ， t 代 表 时 间 ，x 1it 代 表 除 x 2it 外 对 解 释 变 量 存 在 明 显 影 响 的 控 制 变 量 ， 本 文 中 的 控 制 变 量 包 括 人 均 实 际 GDP 、 第 二 产 业 比 重 、 实 际 工 资 水 平 、 人 口 密 度 、 技 术 水 平 、 能 源 结 构 和 外 商 直 接 投 资 ；x 2it 为 核 心 解 释 变 量 ， 本 文 中 设 定 为 城 市 化 水 平 ； q it 代 表 门 槛 变 量 ， 本 文 中 设 定 人 均 实 际 GDP 、 第 二 产 业 比 重 和 煤 炭 消 费 比 重 ， γ 代 表 估 计 的 门 槛 值 ， β 0 为 控 制 变 量 系 数 ， β 1 和 β 2 分 别 为 不 同 区 间 内 的 门 槛 变 量 系 数 ，I 为 指 示 函 数 ， 即 相 应 的 括 号 内 条 件 成 立 时 取 值 为 1 ， 条 件 不 成 立 时 则 取 值 为 0 ； ε it 为 随 机干扰项 。 对 于 任 意 门 槛 值 γ ， 可 以 通 过 求 残 差 平 方 和 得 到 各 参 数 的 估 计 值 。 而 最 优 门 槛 值 应 该 令 SSR （γ ） 在所有残差平方和内最小 ， 即 γ 1 argmine i γ 1 （ 6 ） 满 足 式 （ 6 ） 的 观 测 值 便 是 门 槛 值 。 当 门 槛 值 确 定 之 后 ， 需 要 检 验 两 个 问 题 一 是 门 槛 效 应 的显著性 ， 二是门槛估计值的真实性 。 对于是否存在门槛效应 ， 检验以下原假设 H 0 β 1 β 2 （ 7 ） 如 果 此 原 假 设 成 立 ， 则 不 存 在 门 槛 效 应 。 那 么 γ 取 任 何 值 对 模 型 都 没 有 影 响 ， 故 参 数 γ 不 97可识别 。如果原假设不成立 ， 则有 H 1 β 1 ¹ β 2 （ 8 ） 如 果 拒 绝 原 假 设 ， 那 么 认 为 存 在 门 槛 效 应 ， 就 可 以 对 门 槛 值 进 行 检 验 ， 并 再 确 定 门 槛 值 的 置信区间 。 此时， 使用似然比检验 LR 统计量 LR S 0 -S 1 γ γ 2 （ 9 ） （ 9 ） 式 中 ，S 0 代 表 原 假 设 H 0 成 立 下 的 残 差 平 方 和 ， 由 于 在 原 假 设 H 0 成 立 的 情 况 下 ，LR 统 计 量 为 非 标 准 分 布 。 而 Hansen （ 1999 ） 所 提 出 的 “ 自 举 法 ” （ Bootstrap ） 可 以 通 过 构 建 渐 近 分 布 构 造 其 P 值 。 本 文 的 P 值 则 使 用 此 方 法 ， 在 确 定 了 某 个 变 量 有 “ 门 槛 效 应 ” 之 后 ， 接 着 便 通 过 似 然 比统计量展开检验 ， 从而确定它的门槛置信区间 。 （ 三 ） 变量选择的说明和数据来源 本 文 使 用 2001 - 2010 年 我 国 29 个 省 份 的 面 板 数 据 ， 被 解 释 变 量 为 PM 2 . 5 浓 度 ， 门 槛 变 量 为 经 济增长 、 能源结构和产业结构 ， 核心解释变量为城市化水平 。 1 . PM 2 . 5 浓度 在 大 气 污 染 物 排 放 中 ， 本 文 选 择 细 颗 粒 物 的 浓 度 （ PM 2 . 5 浓 度 ） 作 为 表 征 大 气 环 境 质 量 的 变 量 ， 主 要 是 因 为 在 以 往 研 究 中 ， 较 多 采 用 的 是 某 一 种 污 染 物 指 标 、 几 种 污 染 物 的 指 标 、 加 权 综 合 污 染 物 指 标 来 衡 量 大 气 污 染 状 况 ， 虽 然 环 境 污 染 物 包 括 多 种 污 染 物 排 放 指 标 ， 但 是 采 用 几 个 污 染 物 指 标 或 者 加 权 综 合 污 染 物 指 标 用 来 表 征 环 境 污 染 的 弊 端 在 于 难 以 找 到 客 观 权 威 的 加 权 权 重 ， 以 及 难 以 区 分 各 种 污 染 物 排 放 的 相 关 程 度 。 而 且 ， PM 2 . 5 已 经 成 为 我 国 雾 霾 污 染 的 主 要 来 源 ， 加 之 较 多 研 究 证 明 了 PM 2 . 5 浓 度 与 人 群 寿 命 缩 短 在 统 计 学 意 义 上 具 有 高 度 相 关 性 。 因 此 ， 本 文 选 取 单 一 指 标 （ PM 2 . 5 浓 度 ） 来 代 表 雾 霾 污 染 程 度 ， 使 研 究 结 果 更 有 针 对 性 。 和 其 他 环 境 要 素 相 比 ， PM 2 . 5 浓 度 的 外 溢 性 更 强 ， 解 决 了 本 文 的 内 生 性 问 题 。 由 于 中 国 环 境 保 护 部 发 布 新 的 环 境 空 气 质 量 标 准 较 晚 ， 2012 年 才 开 始 监 测 和 统 计 PM 2 . 5 相 关 数 据 。 鉴 于 中 国 数 据 的 滞 后 性 ， 本 文的 PM 2 . 5 数据来源于巴特尔纪念研究所和国际地球科学信息中心网站 ① 。 2 . 核心解释变量 城市化水平 （ URB ） 城 市 化 是 通 过 人 口 的 集 聚 、 产 业 结 构 的 变 化 、 城 市 用 地 的 扩 展 、 消 费 模 式 的 改 变 等 ， 对 PM 2 . 5 浓 度 产 生 影 响 。 本 文 采 用 城 市 人 口 占 总 人 口 之 比 作 为 城 市 化 水 平 指 标 来 考 察 其 对 PM 2 . 5 浓 度 的 非线性影响 。 3 . 门槛变量及控制变量 （ 1 ） 产 业 结 构 （ IS ） 。 城 市 化 进 程 的 加 快 导 致 了 产 业 结 构 中 第 二 产 业 占 比 增 大 ， 第 二 产 业 比 ① http//sedac.ciesin.columbia.edu/data/set/sdei-global-annual-avg-pm2-5-2001-2010 。 严雅雪 李 锴 中国城市化对 PM 2 . 5 浓度影响的门槛效应研究 982016 年第 2 期 重 增 加 是 产 生 大 量 工 业 废 气 排 放 的 一 个 主 要 原 因 。 本 文 采 用 第 二 产 业 生 产 总 值 占 地 区 生 产 总 值的比重作为衡量产业结构的指标 。 （ 2 ） 能 源 消 费 结 构 （ ES ） 。 从 长 期 来 看 ， 魏 巍 贤 和 马 喜 立 （ 2015 ） 认 为 降 低 PM 2 . 5 浓 度 的 基 本 前 提 条 件 是 降 低 煤 炭 在 一 次 能 源 消 费 中 的 比 例 。 本 文 采 用 原 煤 消 费 量 占 总 能 源 消 费 量 的 比 例 作 为衡量能源结构的指标 。 （ 3 ） 人 均 实 际 GDP （ AGDP ） 。 人 均 地 区 生 产 总 值 代 表 了 各 省 份 的 经 济 增 长 水 平 。 本 文 采 用 的 人 均 国 内 地 区 生 产 总 值 数 据 是 以 2000 年 为 基 年 经 过 GDP 平 减 指 数 调 整 后 的 人 均 实 际 GDP ， 来说明不同经济规模下 ， 城市化对 PM 2 . 5 浓度的影响 。 （ 4 ） 人 口 密 度 （ PD ） 。 城 市 化 过 程 中 由 于 城 市 人 口 的 增 长 ， 城 市 人 口 密 度 增 加 ， 从 而 导 致 对 能 源 需 求 的 剧 增 、 城 市 的 汽 车 保 有 量 的 剧 增 和 建 筑 工 地 产 生 扬 尘 的 扩 散 加 剧 等 。 因 此 ， 本 文 将 人口密度作为控制变量之一 ， 人口密度数据采用各省份人口数除以该省的地域面积计算得到 。 （ 5 ） 技 术 水 平 （ Tech ） 。 本 文 用 来 衡 量 各 省 份 技 术 水 平 的 指 标 是 经 GDP 平 减 指 数 调 整 后 的 各地区技术市场成交额 。 （ 6 ） 外 商 直 接 投 资 （ FDI ） 。 较 多 文 献 发 现 了 外 商 直 接 投 资 与 中 国 的 雾 霾 污 染 程 度 呈 正 相 关 （ 冷 艳 丽 、 杜 思 正 ， 2015 ） 。 本 文 采 用 经 GDP 平 减 指 数 调 整 后 的 实 际 外 商 投 资 额 来 衡 量 外 商 投 资 额的流量变化 。 （ 7 ） 实际工资 水平 （ AWAGE ） 。 为避免重 复控制被 解释变量 ， 该控制变 量仅在经 济增长作 为 门 槛 变 量 时 使 用 。 本 文 采 用 的 是 经 过 以 2000 年 为 基 年 的 GDP 平 减 指 数 调 整 后 的 各 省 份 人 均 实 际工资水平来表征经济发展水平 。 以 上 控 制 变 量 数 据 均 来 源 于 中 国 城 市 统 计 年 鉴 中 国 能 源 统 计 年 鉴 和 中 国 科 技 统 计 年鉴 以及中经网统计数据库 。 四 、 实证结果分析 （ 一 ） 门槛模型检验 门 槛 模 型 检 验 包 括 门 槛 效 应 的 显 著 性 检 验 与 门 槛 估 计 值 的 真 实 性 检 验 ， 检 验 过 程 中 运 用 “ 自 抽 样 法 ” 构 建 渐 进 分 布 和 似 然 比 统 计 量 LR 。 门 槛 模 型 检 验 的 目 的 在 于 检 验 门 槛 估 计 参 数 是 否 显 著 。 以 经 济 增 长 、 能 源 结 构 和 产 业 结 构 为 门 槛 变 量 ， 依 次 假 定 存 在 1 、 2 、 3 个 门 槛 值 的 门 槛 回 归 模 型 ， 经 过 500 次 反 复 抽 样 得 到 具 体 F 值 和 P 值 （ 见 表 1 ） 。 结 果 发 现 ， 经 济 增 长 单 一 门 槛 模 型 检 验 在 1 水 平 下 显 著 ， 双 重 门 槛 模 型 检 验 在 10 水 平 下 显 著 ， 三 重 门 槛 模 型 检 验 在 5 水 平 下 显 著 ； 能 源 结 构 单 一 门 槛 模 型 检 验 在 5 水 平 下 显 著 ， 双 重 门 槛 模 型 检 验 在 1 水 平 下 显 著 ， 三 重 门 槛 模 型 检 验 在 10 水 平 下 显 著 ； 产 业 结 构 单 一 门 槛 模 型 检 验 在 1 水 平 下 显 著 ， 双 重 门 槛 模 型 检 验 不 显 著 ， 三 重 门 槛 模 型 检 验 在 5 水 平 下 显 著 。 由 此 可 见 ， 单 门 槛 在 三 个 门 槛 模 型 检 验 99中 不 仅 影 响 系 数 最 为 显 著 （ 0 . 002 ， 0 . 012 ， 0 . 002 ） ， 而 且 具 有 简 洁 清 楚 的 优 点 ， 故 本 文 选 择 经 济 增 长 、 能 源 结 构 、 产 业 结 构 作 为 三 个 门 槛 变 量 ， 估 计 得 到 经 济 增 长 的 单 一 门 槛 值 为 87811 . 703 元 / 人 ， 置 信 区 间 为 [ 77000 ， 110000 ] ； 能 源 结 构 的 单 一 门 槛 值 为 44 . 6 ， 置 信 区 间 为 [ 0 . 257 ， 0 . 865 ] ； 产 业结构的单一门槛值为 56 . 52 ， 置信区间为 [ 0 . 564 ， 0 . 569 ] 。 表 1 门槛估 计值检验 门槛变量 AGDP ES IS 单一门槛模型 门槛估计值 878
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