人口因素对雾霾污染的影响 ——基于省级面板数据的实证分析-张云辉.pdf
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1、热 点 聚 焦 调研世界 2018年第1期 9 人口因素对雾霾污染的影响*基于省级面板数据的实证分析 张云辉 韩雨萌 内容摘要: 人口、环境与发展问题一直是各方关注的焦点,我国作为人口大国,正面临着人口规模扩大、城市化速度加快、家庭小型化等多种人口趋势并存的局面,这种与人口相关的因素变化对我国雾霾污染的影响亟待证实。本文通过对 STIRPAT 模型进行改进,增加人口结构、人口素质、人口密度等变量,结合我国 20062015 年 31 个省会城市及直辖市的面板数据,研究了各类人口因素变化对雾霾污染的影响程度。研究发现,人口规模、劳动人口比重及城市人口比重均与雾霾污染整体呈负相关关系,家庭的小型化
2、趋势及人口密度的增大会加重雾霾污染,人口素质提高则有利于雾霾污染的治理。此外,经济增长与雾霾污染间呈现 U 型曲线关系,产业结构和机动车数量仍是现阶段增加雾霾污染排放的重要因素, 环境治理投资则未能显著改变雾霾污染现状,并据此提出了雾霾污染的治理措施。 关键词: 人口因素;雾霾污染; STIRPAT 模型;环境治理;机动车数量 中图分类号: F830.91 文献标识码: A 文章编号: 1004-7794(2018)01-0009-08 DOI: 10.13778/ki.11-3705/c.2018.01.002 一、引言 自 2013 年起,雾霾天气席卷我国大部分城市,严重危及公众健康和经济
3、的可持续发展。到2016年,全国338个地级及以上城市中254个城市环境空气质量超标,占全部城市数量的75.1%,环境空气质量达标(参与评价的所有污染物浓度均达标)的城市仅占24.9%。在世界银行报告中列举的“全球 20 个污染最严重的城市”中,有 16 个位于中国,空气质量形势十分严峻。目前,雾霾问题已经引起各界的广泛关注,成为各领域研究的热点问题。 现阶段已有很多学者从气象学、环境学等角度研究了雾霾的构成和影响,如Tao M et al(2014)、Xu Jianhua et al(2013)、吕效谱等(2013)1-3,从经济学角度的研究主要集中在以下几个方面。一是雾霾污染的社会经济损失
4、评估。穆泉等(2013)、Huang et al(2012)等采用泊松回归模型等方法得出,雾霾污染会造成巨大的经济损失,且会严重影响居民健康4-5。二是雾霾污染的影响因素分析。Guan et al(2014)和 Meng et al(2015)分别运用投入产出模型得出国内贸易和出口是导致雾霾污染排放的重要原因6-7,Poon et al(2006)认为贸易开放度与雾霾污染间存在正相关关系8;魏巍贤等(2015)、王立平等(2016)使用产业结构、技术水平、能源消费结构和机动车数量等变量,考察了各因素对雾霾污染的影响方向及大小9-10。经济发展与雾霾污染的研究相对较多,不同学者得出了不同结论。刘
5、伯龙等(2015)、Hao Y et al(2016)*基金项目:全国统计科学研究项目 “人口因素对雾霾污染影响的实证分析 ”( 2017LY29) ;教育部人文社会科学研究项目 “中国食品安全的监管与治理:基于执法选择性的博弈分析 ”( 12YJCZH295) 。 万方数据热 点 聚 焦 10 调研世界 2018年第1期 使用 PM2.5 指标验证了雾霾污染与经济增长间的倒U型曲线关系11-12;刘志勇等(2016)、邵帅等(2016)驳斥了EKC理论在我国的适用性,认为我国经济增长与雾霾污染间为 U 型曲线关系13-14。三是在探究人口因素对雾霾污染的影响方面,戴小文等(2016)、刘华军
6、等(2017)分别提出人口规模和人口密度与雾霾污染存在显著的正向关系15-16;Han et al(2014)、王星(2016)认为城市人口的不断增加与城市规模的扩大不利于雾霾污染治理17-18;王瑞鹏等(2013)则提出短期内城市化会加重空气污染,但长期来看将有利于空气质量改善19。 在雾霾污染研究方面,已有文献大多从城市化、经济发展、对外贸易、产业结构、技术进步等角度对影响雾霾污染的因素进行探究,有关人口因素与雾霾污染之间关系的研究较少,且多为定性分析,少数学者使用人口规模、人口密度和城市化率 3 个指标进行过定量分析,而人口对雾霾污染的影响并不仅与以上 3 个变量有关,家庭规模、年龄构成
7、及人口素质等因素也与其存在一定的内在联系。我国作为人口大国,人口因素在近几年间不断变化,使得人口规模这一单一因素无法全面反映人口变量对雾霾污染的不同影响。因此,本文拟加入人口结构(包括年龄、家庭及城乡结构)、人口素质、人口密度等变量,对人口变量进行扩充,选取全国27个省会城市及4个直辖市(不包括港澳台)20062015年的面板数据,分别按照全国整体以及东、中、西部进行实证分析,拟得出各人口因素对雾霾污染的整体影响及区域差异的结论。 二、模型与数据 (一)模型构建 IPAT 模型最初由 Ehrlich et al(1972)20的I=PF 公式延伸而来,随后 Commoner(1992)提出了经
8、典的 IPAT 模型,I 和 P 仍为环境压力和人口数量,将表征人均环境压力的F删除,增加人均财富A及技术水平T,阐释人口、财富和环境压力间的关系21。作为研究人文驱动力与环境问题关系的有效工具,IPAT 模型先后扩展出 ImPACT、ImPBAT等一系列模型22-23。尽管 IPAT模型简洁直观,但其将环境影响与各影响因素间的关系认定为同比例线性关系,无法反映各变量变化时对环境影响的变化程度,也无法判断哪个变量影响更大;等式两边量纲统一,也限制了对环境压力有影响的其他因素。为克服以上缺陷,Rose et al(1998)在 IPAT模型的基础上增加弹性参数,修正为关于人口、经济和技术对环境影
9、响 STIRPAT模型,运用于环境污染的研究中24。模型具体构成如下: bcdIaPATe= (1) I为环境压力、P表示人口数量,A表征人均财富、T为技术水平。a为常数项,b、c、d为估计参数,e 为误差项。由于 STIRPAT 为多变量非线性模型,为进一步进行估计和检验,对模型进行对数转换得: ln( ) ln ln ln ln lnI abPcAdT e= + (2) 其中,b、c、d为人口规模、人均财富和技术水平对环境影响因子的弹性。 (二) STIRPAT 模型的改进与数据的统计描述 STIRPAT 模型主要被运用到静态面板数据模型中,由于其在应用过程中较为灵活,模型中的解释变量可被
10、分解为若干在概念上适合的其他变量(例如可以将人口数量 P 扩展为多个与人口相关的变量或增加其他影响环境的变量等)25。所以,本文在STIRPAT模型基础上,增加人口结构、人口密度和人口素质等变量,同时考虑产业结构和机动车数量对雾霾污染的影响,将其进行扩展,在不考虑其他控制变量的情况下,构建如下模型: 01 2 3456 78910ln ln ln lnln ln ln lnln ln lnit it it itit it it itit it it itIaapsaplahsa pu a pd a edu a gdpa einv a ind a pc e= + +(3) 其中,下标 i、t 分
11、别表示地区和年份,0表示截距项,eit为随个体与时间改变的扰动项(随机误差项),a1a10为影响系数。 (1)环境压力I:用雾霾污染综合指数表示。由于 PM10 的数据统计始于 2003 年,PM2.5、臭氧及一氧化碳等数据的统计始于2012年,且仅限于省会城市和重点城市,所以在考虑数据可得性万方数据热 点 聚 焦 调研世界 2018年第1期 11 及雾霾的主要组成成分(主要由 SO2、氮氧化物和可吸入颗粒物三部分组成)的前提下,本文选用各省会城市年平均PM10、SO2及NO2的浓度值代替各省污染指数的年平均值,并参考中国环保部发布的空气质量状况月报中对各城市空气质量情况的计算方法,通过下式将
12、数据总合成雾霾污染综合指数进行研究。 各污染物的单项指数Fi: iiiCFS= (4) 其中,Ci为污染物 i(PM10、二氧化硫和二氧化氮)的年均浓度值,Si为污染物i年均值的二级标准,按环境空气质量标准(GB3059-2012)的标准(PM10、SO2、NO2年均值的二级标准分别为70g/m3、60g/m3、40g/m3)计算。 雾霾污染综合指数Isum: sum1niiI F=(5) 其中,n为污染物的项数。雾霾污染综合指数是描述城市雾霾污染综合状况的无量纲指数,综合考虑各项污染物的污染程度,该指数越大表明污染越严重。 (2)人口规模及扩展的人口变量。PS 为人口规模,以各城市的年末总人
13、口数表示,单位为万人;人口结构由年龄、家庭及城乡结构三部分组成,PL 表示劳动年龄(1564 岁)人口占总人口比重,表征年龄结构;以家庭户为单位能体现出人均单位未能体现的家庭消费行为模式的内容,在一定程度上可以更好地解释雾霾污染排放,所以选用HS表征家庭户规模(人/户),作为家庭结构变量;PU为城市人口占总人口比重,表征城乡规模;PD为人口密度,衡量人口分布变量,单位为人/平方公里;EDU为人均受教育年限,表征人口素质。 人均受教育年限在计算过程中主要将不同学历教育赋予不同的系数,计算出总教育年数,再除以人群总数即为人均受教育年限,本文参照陈钊等(2004)的设定,以大专以上文化程度16年、高
14、中12年、初中9年,小学6年,文盲及半文盲0年的标准计算26。 设文化程度为 k 的人口数为 Pk,文化程度为k的人口受教育年限为Yk,k=1代表文盲和半文盲,此时Yk=1;k=2表示小学,Yk=6;k=3代表初中,Yk=9;k=4 为高中,Yk=12;k=5 代表高职大专及以上,Yk=16,那么目标群体的人均受教育年限表示如下: 5511*/kk kkkEDU P Y P= (6) (3)人均财富A,用人均 GDP表示,即各城市当年地区生产总值除以年末总人口,单位为万元/人,并以2006年为基准年进行平减处理,消除通货膨胀等价格因素的影响,得到实际人均GDP; (4)技术水平 T,以环境治理
15、投资总额占GDP比重表示。 (5)其他变量。IND为产业结构,本文用第二产业产值占GDP比重表示,衡量经济结构对雾霾污染的影响;以 PC 表示机动车数量,单位为万辆,探究汽车尾气排放对雾霾污染的影响程度。 除上述解释变量外,还有很多经过检验的或可能对各省雾霾污染造成影响的因素,但考虑到本文的研究重点,将其他因素放在了随机干扰项中。本文所用数据均来自历年中国统计年鉴中国环境统计年鉴中国城市统计年鉴中国人口和就业统计年鉴以及新中国60年统计资料汇编。 三、实证分析 (一)平稳性检验 对非平稳的变量直接建模容易导致虚假回归,所以首先对变量的进行平稳性检验。面板数据的平稳性检验有 LLC、Breitu
16、ng、IPS、Fisher-ADF 及Fisher-PP 检验等多种方法。前两项假定序列有共同的单位根,即同质单位根检验;后三项则允许序列中有不同的单位根,即异质单位根检验27。本文选择 LLC、ADF-Fisher、PP-Fisher 方法对面板数据进行检验,结果如表 2 所示,除产业结构外,其他变量都没有拒绝存在单位根的原假设,说明变量的水平序列值是非平稳的。进行一阶差分后再检验,显示其余变量平稳。 三类污染物年均值的二级标准数值参照自环境空气质量标准( GB3059-2012) 。 万方数据热 点 聚 焦 12 调研世界 2018年第1期 表 1 变量的描述性统计 变量 指标 单位 最小
17、值 最大值 平均值 标准差 I 雾霾污染指数 1.00 7.81 3.18 0.88PS 人口规模 万人 285.00 10849.00 4306.00 2719.81 PL 劳动人口占总人口比重 % 64.48 83.85 73.82 3.63HS 家庭户规模 人/户 2.33 4.85 3.15 0.40 PU 城市人口占总人口比重 % 21.13 89.6 51.43 14.61PD 人口密度 人/平方公里 2.00 3825.69 428.99 645.54 EDU 人均受教育年限 年 4.16 12.08 8.63 1.17 GDP 人均GDP 万元 0.58 10.80 3.62
18、2.14 EINV 环境治理投资总额占GDP比重 % 0.05 4.66 1.37 0.70IND 第二产业产值占GDP比重 % 19.74 61.50 47.26 8.20 PC 机动车数量 万辆 5.44 1351.83 233.32 243.13 数据来源:中国统计年鉴中国环境统计年鉴中国城市统计年鉴中国人口和就业统计年鉴以及新中国60年统计资料汇编。 表 2 变量的单位根检验 变量 水平序列值 一阶差分序列值 LLC检验 ADF-Fisher检验 PP-Fisher检验 LLC检验 ADF-Fisher检验 PP-Fisher检验 lnI -8.95568*(0.0000) 70.57
19、36(0.2129) 70.3707(0.2178) -12.6331*(0.0000) 113.461*(0.0001) 172.618*(0.0000)lnPS -2.38524*(0.0085) 58.2861(0.6103) 156.522*(0.0000) -2.14836*(0.0158) 87.035*(0.0197) 124.996*(0.0000)lnPL -1.12894(0.1114) 31.4309(0.9996) 49.0311(0.8842) -10.7010*(0.0000) 80.7405*(0.0552) 187.475*(0.0000)lnHS -2.822
20、87*(0.0024) 63.5459(0.4217) 86.7534*(0.0207) -9.96899*(0.0000) 147.362*(0.00000) 222.808*(0.0000)lnPU -5.32339*(0.0000) 36.5260(0.9959) 83.9899*(0.0330) -9.60914*(0.0000) 93.1667*(0.0064) 133.245*(0.0000)lnPD -0.78565(0.2160) 50.4607(0.8526) 50.6548(0.8480) -2.64200*(0.0041) 54.0593*(0.0535) 243.871
21、*(0.0000)lnEDU -4.15363*(0.0000) 38.4990(0.9917) 46.5780(0.9277) -11.5140*(0.0000) 87.2927*(0.0188) 177.506*(0.0000)lnGDP 5.71016(1.0000) 15.2649(1.0000) 49.1687(0.8814) -19.1174*(0.0000) 107.776*(0.0003) 129.083*(0.0000)lnEINV -4.61218*(0.0000) 50.2745(0.8570) 72.3374(0.1735) -10.7038*(0.0000) 87.1
22、271*(0.0194) 180.043*(0.0000)lnIND -4.86050*(0.0000) 95.2535*(0.0042) 141.669*(0.0000) -3.62330*(0.0001) 100.555*(0.0014) 165.702*(0.0000)lnPC 2.53511(0.9944) 16.1699(1.0000) 8.56057(1.0000) -56.8414*(0.0000) 264.887*(0.0000) 107.495*(0.0003)注:括号中数字为相应的P值,*、*、*分别表示在1%、5%和10%的检验水平下,变量拒绝“存在单位根”的原假设。 (
23、二)协整检验 如果变量同阶单整,则进行协整检验。首先假设不存在协整关系,使用 Kao 和 Pedroni 对数据进行协整检验,结果如表3所示:两者都在1%的显著水平下拒绝“变量间不协整”的原假设,说明被解释变量与解释变量间存在长期稳定的协整关系,可以进行回归分析。 表 3 面板数据协整关系检验结果 检验方法 统计量 统计值 P值 Kao检验 ADF -2.4111 0.0080 Pedroni检验 Panel-PP -11.7645 0.0000 Panel-ADF -2.8066 0.0025 Group-PP -17.4304 0.0000 Group-ADF -3.7163 0.0001
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