城市人口規(guī)模、就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放

程開明 洪真奕

摘要 隨著中國城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，城市生產(chǎn)活動(dòng)的活躍引致空氣污染排放的加劇，明晰城市人口規(guī)模和就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響效應(yīng)意義深遠(yuǎn)。該研究通過構(gòu)建理論模型開展數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)城市人口規(guī)模、就業(yè)密度與城市生產(chǎn)性空氣污染排放之間均滿足倒“U”型關(guān)系，且規(guī)模與密度均對(duì)倒“U”型門檻值存在調(diào)節(jié)效應(yīng)?；诖?，利用2010—2018年中國274個(gè)地級(jí)以上城市的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，估計(jì)結(jié)果表明：①城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響均符合穩(wěn)健的倒“U”型特征，2018年生產(chǎn)性空氣污染排放由升轉(zhuǎn)降的規(guī)模門檻值和密度門檻值分別為105萬人和3 469人/km2。②目前，中國部分城市的人口規(guī)模與就業(yè)密度已超過門檻值，步入生產(chǎn)性空氣污染排放的“雙下行”通道，這些城市人口增加延長了非生產(chǎn)時(shí)間，對(duì)有效勞動(dòng)供給造成的損失超過勞動(dòng)力時(shí)間稟賦的增加，從而使得生產(chǎn)受限減少了生產(chǎn)性空氣污染排放；同時(shí)，城市高就業(yè)密度有利于創(chuàng)新擴(kuò)散和知識(shí)外溢，對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放產(chǎn)生的減排作用強(qiáng)于高就業(yè)密度帶來的生產(chǎn)激勵(lì)效應(yīng)對(duì)空氣污染排放的增排作用，這些作用的綜合結(jié)果使得生產(chǎn)性空氣污染排放趨于下降。③城市人口規(guī)模擴(kuò)張有助于降低密度門檻值，城市就業(yè)密度的提升也有助于降低規(guī)模門檻值。人口規(guī)模的擴(kuò)張能夠?yàn)橹R(shí)外溢等提供有利條件，促使密度門檻前移；而就業(yè)密度的提升則會(huì)產(chǎn)生一定的擁擠效應(yīng)，使得非生產(chǎn)時(shí)間更快增長，生產(chǎn)擴(kuò)張?zhí)崆笆芟蓿偈挂?guī)模門檻前移。以上結(jié)論對(duì)推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化與高質(zhì)量發(fā)展具有啟示意義。

關(guān)鍵詞 城市人口規(guī)模；就業(yè)密度；生產(chǎn)性空氣污染排放；倒“U”型關(guān)系；調(diào)節(jié)效應(yīng)

中圖分類號(hào) F061. 5；F062. 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2023）07-0117-16 DOI：10. 12062/cpre. 20221048

改革開放以來中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)，城市人口規(guī)模與生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，空氣污染排放增加。為采取措施切實(shí)改善空氣質(zhì)量，人們迫切希望找到影響城市生產(chǎn)性空氣污染排放的主要因素［1］。城市規(guī)模擴(kuò)張是否會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的生產(chǎn)性空氣污染排放呢？一方面，其可能加劇污染排放強(qiáng)度［2］；另一方面，也可能為減輕污染排放帶來新機(jī)遇［3］，因?yàn)槌鞘幸?guī)模擴(kuò)張往往優(yōu)化要素配置，從而引發(fā)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新［4］。城市的要素配置除受規(guī)模因素影響外，還受到密度因素影響［5］。現(xiàn)實(shí)中，城市人口增長和土地?cái)U(kuò)張速度往往并不一致，城市間人口密度或就業(yè)密度的差異顯著。城市就業(yè)密度的不同是否也影響生產(chǎn)性空氣污染排放呢？一方面，較高的密度往往使城市的生產(chǎn)活動(dòng)更為活躍，從而引發(fā)新的污染排放；另一方面，其又有助于基礎(chǔ)設(shè)施共享，孕育新技術(shù)和傳播新知識(shí)，推動(dòng)綠色生產(chǎn)與出行，從而促進(jìn)節(jié)能減排［6］。因此，有必要從城市規(guī)模與密度兩個(gè)方向探析其對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響機(jī)制及實(shí)際效應(yīng)。

1 文獻(xiàn)綜述

城市規(guī)模與密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響機(jī)制勢必涉及集聚經(jīng)濟(jì)的作用［5］，兩者均可能對(duì)生產(chǎn)性空氣污染產(chǎn)生類似“環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）”的非線性影響［7］。從規(guī)模層面來看，城市規(guī)模擴(kuò)張會(huì)改變城市的勞動(dòng)供給及生產(chǎn)效率。對(duì)勞動(dòng)供給而言，城市規(guī)模擴(kuò)張往往意味著就業(yè)人口增加，這一方面使得可用于生產(chǎn)活動(dòng)的勞動(dòng)力時(shí)間稟賦增加，但相對(duì)的通勤時(shí)間和溝通需求也會(huì)額外增加［8-9］，并對(duì)勞動(dòng)供給造成折損?？梢姡鞘幸?guī)模擴(kuò)張并不必然增加勞動(dòng)供給，因此，也不必然促進(jìn)生產(chǎn)并加重生產(chǎn)性污染排放，而是既可能加劇污染［2，10］，也可能減輕污染［3，11］，表現(xiàn)為某種“門檻效應(yīng)”。許多研究都有關(guān)注類似的“門檻效應(yīng)”。許抄軍［12］發(fā)現(xiàn)中國城市規(guī)模與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系表現(xiàn)為正“N”型曲線，最佳城市規(guī)模約為260萬人，較優(yōu)的城市規(guī)模是200萬～350萬人；Prick等［13］則認(rèn)為合理的規(guī)模范圍更寬，在100萬～400萬人。Han等［14］考察全球大城市人口規(guī)模與PM2. 5濃度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)北美、歐洲和拉丁美洲的城市擴(kuò)張與空氣污染之間的關(guān)系不顯著，而非洲和印度的城市擴(kuò)張與PM2. 5濃度之間呈現(xiàn)出正“U”型特征?！伴T檻效應(yīng)”還可能在不同規(guī)模的城市表現(xiàn)出異質(zhì)性，比如小城市人均污染排放隨人口規(guī)模增加單調(diào)遞減，中等城市和特大、超大城市則表現(xiàn)為倒“U”型關(guān)系，大城市呈正“N”型關(guān)系［15］。除勞動(dòng)供給外，城市規(guī)模變動(dòng)也會(huì)改變城市的生產(chǎn)效率從而影響生產(chǎn)性空氣污染排放，其中涉及規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)等諸多作用渠道［4，16］?？傊?，城市規(guī)模對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響效應(yīng)具有多渠道、多方向的特征，有必要進(jìn)一步深入研究。

從密度層面來看，城市密度也會(huì)對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放產(chǎn)生重要影響。Ciccone等［17］最早將城市密度定義為城市單位面積內(nèi)人口與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的數(shù)量，建議用城市密度代替城市規(guī)模來分析集聚經(jīng)濟(jì)對(duì)城市勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響。以就業(yè)密度為例，城市就業(yè)密度不僅影響城市的勞動(dòng)供給與生產(chǎn)效率，還會(huì)影響城市的生產(chǎn)活躍度。就勞動(dòng)供給而言，城市就業(yè)密度上升易產(chǎn)生擁擠效應(yīng)，對(duì)道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不佳的城市而言，這將會(huì)延長通勤時(shí)間［18-20］，耗費(fèi)一部分本可以用來投入生產(chǎn)的時(shí)間；但高就業(yè)密度同時(shí)也有利于縮短人與人之間的空間距離，從而節(jié)省一部分溝通時(shí)間來彌補(bǔ)通勤成本上升對(duì)生產(chǎn)造成的不利影響。可見，就業(yè)密度變動(dòng)對(duì)勞動(dòng)供給的影響具有不確定性。其對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)活躍度的影響也是如此。高就業(yè)密度的城市往往具有更強(qiáng)的知識(shí)外溢效應(yīng)和生產(chǎn)激勵(lì)效應(yīng)，知識(shí)外溢效應(yīng)得益高就業(yè)密度下廠商間、員工間能更頻繁地相互學(xué)習(xí)，這有利于推動(dòng)知識(shí)進(jìn)步和技術(shù)革新，幫助提升城市整體生產(chǎn)效率，從而推動(dòng)節(jié)能減排［21-23］；而生產(chǎn)激勵(lì)效應(yīng)則與高就業(yè)密度下廠商間能更好地分享固定投入、生產(chǎn)要素能更快地達(dá)成匹配有關(guān)［24-25］，往往造成更多的生產(chǎn)性污染排放［26-27］。總體來看，城市就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響也很有可能滿足非線性關(guān)系，比如呈倒“U”型［28］，甚至更為復(fù)雜的正“N”型或倒“N”型［29］。

回顧相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)：①在對(duì)城市規(guī)模、城市密度影響生產(chǎn)性空氣污染排放的效應(yīng)探討中，直接將城市規(guī)模和城市密度作為核心解釋變量的文獻(xiàn)較少，多數(shù)研究是將兩者作為控制變量，考察其他變量對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響。②城市規(guī)模、城市密度影響生產(chǎn)性空氣污染排放的實(shí)證模型缺乏微觀基礎(chǔ)。部分學(xué)者將城市規(guī)?；虺鞘忻芏茸鳛楹诵慕忉屪兞渴褂?，但未對(duì)其影響生產(chǎn)性空氣污染排放的內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行深入解析，使得實(shí)證模型缺乏理論支撐。③未考慮城市規(guī)模、城市密度影響生產(chǎn)性空氣污染排放的交互性，即調(diào)節(jié)效應(yīng)。部分實(shí)證分析關(guān)注了城市規(guī)?；虺鞘忻芏葘?duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的門檻效應(yīng)［28，30］，但往往只挑選了兩者中的一個(gè)作為門限變量來開展分析，未考察兩者共同影響生產(chǎn)性空氣污染排放的交互效應(yīng)。

鑒于此，該研究在Copeland等［31］和趙曜［5］的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)城市人口規(guī)模和就業(yè)密度共同影響生產(chǎn)性空氣污染排放的理論模型，借助數(shù)值模擬得到“人口規(guī)模-污染排放”曲線和“就業(yè)密度-污染排放”曲線并提出研究假設(shè)，利用計(jì)量模型對(duì)雙重倒“U”型關(guān)系和調(diào)節(jié)效應(yīng)開展實(shí)證檢驗(yàn)，估計(jì)得到2018年中國城市生產(chǎn)性空氣污染排放水平下降所需達(dá)到的規(guī)模門檻與密度門檻。結(jié)果顯示：中國城市人口規(guī)模和就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響均呈現(xiàn)穩(wěn)健的倒“U”型特征，2018年城市生產(chǎn)性空氣污染排放由升轉(zhuǎn)降所需達(dá)到的規(guī)模門檻與密度門檻分別為105萬人和3 469人/km2，城市人口規(guī)模擴(kuò)大有助于降低密度門檻值，城市就業(yè)密度提升也有助于降低規(guī)模門檻值。

該研究邊際貢獻(xiàn)在于：①理論模型充分考慮了城市人口規(guī)模與就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放影響的多渠道、多方向特征，能夠?yàn)榈埂癠”型的“人口規(guī)模-污染排放”曲線和“就業(yè)密度-污染排放”曲線提供機(jī)制解釋。②捕捉了雙重倒“U”型關(guān)系中城市人口規(guī)模對(duì)密度門檻的負(fù)向調(diào)節(jié)作用和就業(yè)密度對(duì)規(guī)模門檻的負(fù)向調(diào)節(jié)作用，探究了背后的調(diào)節(jié)機(jī)制，并考察了現(xiàn)實(shí)中的調(diào)節(jié)效應(yīng)表現(xiàn)。③通過構(gòu)建包含雙重倒“U”型關(guān)系和負(fù)向交互性的實(shí)證模型，估計(jì)得到中國城市生產(chǎn)性空氣污染排放由升轉(zhuǎn)降所需達(dá)到的規(guī)模門檻與密度門檻，考察了中國城市在規(guī)模和密度維度上對(duì)大氣環(huán)境的“生產(chǎn)環(huán)保達(dá)標(biāo)性”。

2 理論模型、數(shù)值模擬與研究假設(shè)

2. 1 城市生產(chǎn)性空氣污染排放的一般均衡分析

2. 1. 1 城市的通勤、溝通與生產(chǎn)

在Copeland 等［31］和趙曜［5］的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)城市人口規(guī)模、就業(yè)密度共同影響城市生產(chǎn)性空氣污染排放的理論模型。為簡化分析，此處考慮一個(gè)Abdel?Rahman等［32］提出的單中心圓形城市，假定有兩大生產(chǎn)部門，生產(chǎn)部門的廠商生產(chǎn)完全同質(zhì)化的最終品，其生產(chǎn)過程產(chǎn)生單位空氣污染；生產(chǎn)部門為生產(chǎn)部門提供中間品和服務(wù)，但每一廠商只提供某種具有一定壟斷性質(zhì)的中間品或服務(wù)，其生產(chǎn)過程不產(chǎn)生空氣污染。

生產(chǎn)活動(dòng)均在城市中心商務(wù)區(qū)（CBD）內(nèi)進(jìn)行，城市總?cè)丝跀?shù)為。為簡化分析，此處假定所有人口均從事生產(chǎn)活動(dòng)，即城市總?cè)丝跀?shù)等于總勞動(dòng)力數(shù)。勞動(dòng)力居住在中心商務(wù)區(qū)外圍，每個(gè)勞動(dòng)力擁有單位時(shí)間的勞動(dòng)稟賦，整個(gè)城市的總有效勞動(dòng)供給取決于總勞動(dòng)力時(shí)間稟賦和非生產(chǎn)時(shí)間，城市平均就業(yè)密度用表示。

假定居住地與CBD之間單位距離的通行時(shí)間耗費(fèi)為1，記為“單位通勤時(shí)間”；CBD內(nèi)部單位距離的通行時(shí)間耗費(fèi)為2，記為“單位溝通時(shí)間”。為簡化分析，假定就業(yè)密度對(duì)非生產(chǎn)時(shí)間的邊際負(fù)外部性（> 0）只作用通勤活動(dòng)，有1 = + ，表明就業(yè)密度上升增加通勤成本，其中，為通行單位距離的必要時(shí)間耗費(fèi)；而就業(yè)密度對(duì)非生產(chǎn)時(shí)間的邊際正外部性（> 0）只作用溝通活動(dòng)，有2 = - ，表明就業(yè)密度上升降低溝通成本。若每一勞動(dòng)力每天在CBD中從事生產(chǎn)活動(dòng)期間都需要前往城市中心辦理一項(xiàng)業(yè)務(wù)（即溝通活動(dòng)）再返回繼續(xù)生產(chǎn)，其勞動(dòng)力時(shí)間稟賦只用于生產(chǎn)、溝通和通勤，不作閑暇等他用，整個(gè)城市非生產(chǎn)時(shí)間為“總通勤時(shí)間”與“總溝通時(shí)間”之和，即：

2. 2 參數(shù)設(shè)定與數(shù)值模擬

通過給定一個(gè)代表性城市經(jīng)濟(jì)體的相關(guān)參數(shù)，來模擬城市人口規(guī)模（）和就業(yè)密度（）對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放（?）的影響。具體變量及參數(shù)值的設(shè)定情況，見表1。將模型中的生產(chǎn)部門、生產(chǎn)部門分別對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)中的工業(yè)部門和第三產(chǎn)業(yè)部門。收入份額類參數(shù)的取值為中國全部國有和規(guī)模以上非國有工業(yè)企業(yè)資本收入份額樣本測算值［35］；、的取值分別為中國工業(yè)部門勞動(dòng)收入份額、第三產(chǎn)業(yè)部門資本收入份額［36］。中間品或服務(wù)的異質(zhì)性參數(shù)設(shè)定為白重恩等［35］測算的中國工業(yè)企業(yè)價(jià)格加成比。技術(shù)參數(shù)設(shè)定為周文等［37］使用的城市整體生產(chǎn)率水平。排污成本參數(shù)根據(jù)國家發(fā)展改革委、財(cái)政部和環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于調(diào)整排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)問題的通知（發(fā)改價(jià)格［2014］2008號(hào)）》（表1中簡稱《通知》）中“各?。▍^(qū)、市）要將廢氣中的二氧化硫和氮氧化物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整至不低于每污染當(dāng)量1. 2元”這一規(guī)定設(shè)定并調(diào)整量綱得到。價(jià)格參數(shù)基于2010—2018年《中國勞動(dòng)統(tǒng)計(jì)年鑒》中城鎮(zhèn)單位非農(nóng)行業(yè)平均工資數(shù)據(jù)測算，平均工資水平約為62 994. 3元/人·年，不考慮節(jié)假日，小時(shí)工資率約為7. 2元/小時(shí)，調(diào)整量綱后得到的值；參數(shù)描述一單位資本的使用價(jià)格，將其設(shè)定為1；根據(jù)單豪杰［34］的方法估算2010—2018年中國城市資本存量額，作為資本投入額的代理變量，其中位數(shù)水平約為1 096. 4億元，除以單位化價(jià)格，得到資本投入量約為1 000單位。其他變量或參數(shù)由于缺乏相關(guān)研究，結(jié)合實(shí)際情況直接給定，具體見表1。

先考察城市人口規(guī)模（）對(duì)污染排放的影響，得到“人口規(guī)模-污染排放”曲線，這一過程中需給定就業(yè)密度（）的取值。為了考察不同就業(yè)密度下“人口規(guī)模-污染排放”曲線的變動(dòng)情況，依次給定就業(yè)密度（）的取值為3. 01、3. 86、4. 04，分別對(duì)應(yīng)2010、2014和2018年中國建成區(qū)非農(nóng)就業(yè)密度調(diào)整量綱后的中位數(shù)水平，并確定人口規(guī)模的變動(dòng)范圍為0 < < ?。類似地，再考察城市就業(yè)密度（）對(duì)污染排放的影響，得到“就業(yè)密度-污染排放”曲線，這一過程中需給定人口規(guī)模（）的取值。為了考察不同人口規(guī)模下“就業(yè)密度-污染排放”曲線的變動(dòng)情況，依次給定人口規(guī)模（）的取值為59. 3、66. 1、75. 6，分別對(duì)應(yīng)2010、2014和2018年中國城區(qū)人口調(diào)整量綱后的中位數(shù)水平，并確定就業(yè)密度的變動(dòng)范圍為? < < 43. 48。周文等［37］將中國總?cè)丝趩挝换癁?，國土總面積單位化為0. 12 hm2，其中，城市土地總面積為0. 023 hm2，可見即使所有人口全部居住于城市，城市平均人口密度也不會(huì)超過43. 48人/km2，平均就業(yè)密度也必然低于該值。此外，參照趙曜［5］所研究，城市人口規(guī)模與就業(yè)密度的變動(dòng)邊界和通過求解約束條件來加以確定。

現(xiàn)實(shí)中，密度相同但規(guī)模不同的兩個(gè)城市，更大的城市往往具有更齊全的產(chǎn)業(yè)部門，有利于形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)與知識(shí)外溢效應(yīng)。因此，令的取值隨城市人口規(guī)模（）增大而增大。對(duì)于規(guī)模相同但密度不同的兩個(gè)城市，則可認(rèn)為兩者的取值接近，但就業(yè)密度更大的城市更“擁擠”。這產(chǎn)生兩方面的效應(yīng)：一是對(duì)通勤造成不便，增加通勤時(shí)間；另一個(gè)是縮短人與人之間的距離，便利溝通。簡言之，同等規(guī)模但密度更大的城市有更大的{，}和。因此，令{，，}的取值隨城市就業(yè)密度（）上升而增大?；谏鲜鲈O(shè)定，可得到不同就業(yè)密度下的“人口規(guī)模-污染排放”曲線和不同人口規(guī)模下的“就業(yè)密度-污染排放”曲線，分別見圖1和圖2所示。

圖1中，空氣污染排放（?）隨人口規(guī)模（）擴(kuò)大先上升后下降，且規(guī)模門檻的數(shù)值隨就業(yè)密度（）增大逐漸下降。圖2中，空氣污染排放（?）隨就業(yè)密度（）提升先上升后下降，空氣污染步入下降通道需跨越“就業(yè)密度門檻”，這一閾值隨人口規(guī)模（）擴(kuò)大也逐漸下降。

2. 3 機(jī)制解析與研究假設(shè)

為直觀反映城市人口規(guī)模、就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放的雙重倒“U”型關(guān)系和門檻變動(dòng)背后的機(jī)制，進(jìn)一步給出影響路徑見圖3和圖4所示。

圖3中，城市人口規(guī)模（）通過影響有效勞動(dòng)供給（）這一路徑對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放產(chǎn)生作用，其中，又包含對(duì)總勞動(dòng)力時(shí)間稟賦（）和非生產(chǎn)時(shí)間（）兩方面的影響：城市人口規(guī)模擴(kuò)張必然導(dǎo)致總勞動(dòng)力時(shí)間稟賦（）增加和額外的通勤與溝通需求增長，從而使得非生產(chǎn)時(shí)間（）也延長。當(dāng)城市人口規(guī)模較小時(shí)，前者的增長速度往往超過后者，使得有效勞動(dòng)供給（）總體增加，從而推動(dòng)生產(chǎn)，使得生產(chǎn)性空氣污染排放隨城市人口規(guī)模擴(kuò)張而增加；當(dāng)城市人口規(guī)模較大時(shí)，人口繼續(xù)增加會(huì)使這一情形發(fā)生反轉(zhuǎn)，即非生產(chǎn)時(shí)間（）的延長超過總勞動(dòng)力時(shí)間稟賦（）的增長，有效勞動(dòng)供給（）減少，這使得生產(chǎn)的進(jìn)一步擴(kuò)張受限，生產(chǎn)性空氣污染排放也隨之下降。因此，總體上“人口規(guī)模-污染排放”曲線呈現(xiàn)倒“U”型特征。此外，就業(yè)密度（）提升會(huì)產(chǎn)生一定的“擁擠效應(yīng)”，使單位距離通勤時(shí)間耗費(fèi)和通勤負(fù)外部性都變大，但同時(shí)其又有利于溝通，使溝通的正外部性也變大，最終結(jié)果是使得非生產(chǎn)時(shí)間（）由于通勤時(shí)間的更快增長而迅速延長，有效勞動(dòng)供給更快耗損，生產(chǎn)擴(kuò)張?zhí)崆笆芟?，從而使生產(chǎn)性污染排放在更小的規(guī)模上就開始下降，這便是圖1中就業(yè)密度對(duì)規(guī)模門檻發(fā)揮負(fù)向調(diào)節(jié)效應(yīng)的機(jī)制所在。

圖4中，就業(yè)密度（）主要通過三條路徑影響生產(chǎn)性空氣污染排放。一是，路徑“→ → → ”，該路徑上就業(yè)密度（）提升（此時(shí){，，}的取值保持恒定）有利于縮短非生產(chǎn)時(shí)間（），因?yàn)槠鋵?duì)溝通的正外部性要強(qiáng)于對(duì)通勤的負(fù)外部性，不過非生產(chǎn)時(shí)間（）的下降速度會(huì)逐漸趨緩，這意味著該路徑上就業(yè)密度（）提升會(huì)增加有效勞動(dòng)供給（），從而拉動(dòng)生產(chǎn)并增加生產(chǎn)性空氣污染排放。二是，路徑“→ → ”，這一路徑與城市的通勤、溝通無關(guān)，反映就業(yè)密度（）對(duì)中間品部門發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)，正如式（4）所示，直接對(duì)最終品部門的生產(chǎn)產(chǎn)生激勵(lì)效應(yīng)，該路徑同樣促使生產(chǎn)性空氣污染排放增加。三是，路徑“→ ”，代表“知識(shí)外溢效應(yīng)”，即就業(yè)密度（）提升通過知識(shí)進(jìn)步、技術(shù)革新等途徑提高最終品部門的生產(chǎn)效率，正如= （） ≡ [1 （）]（1 - ）1 所示，該路徑直接減少生產(chǎn)性空氣污染排放。當(dāng)就業(yè)密度較低時(shí)，前兩條路徑的影響發(fā)揮主要作用，三條路徑的綜合作用使得生產(chǎn)性空氣污染排放增加；當(dāng)就業(yè)密度較高時(shí)，密度再增大會(huì)使“知識(shí)外溢效應(yīng)”的減排作用得以充分發(fā)揮，第三條路徑的影響逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，三條路徑的綜合作用使生產(chǎn)性空氣污染排放減少。因此，“就業(yè)密度-污染排放”曲線也呈現(xiàn)倒“U”型特征。此外，城市人口規(guī)模（）的擴(kuò)張為規(guī)模經(jīng)濟(jì)和知識(shí)溢出的形成提供有利條件，強(qiáng)化路徑“→ → ”和路徑“→ ”，但路徑“→ ”相較于路徑“→ → ”對(duì)污染排放的作用更為直接，這使得城市人口規(guī)模擴(kuò)張引致的路徑“→ ”帶來的減排效果要強(qiáng)于路徑“→ → ”帶來的增排效果，使得生產(chǎn)性空氣污染排放在更低的就業(yè)密度水平上就開始下降，這便是圖2中城市人口規(guī)模對(duì)密度門檻發(fā)揮負(fù)向調(diào)節(jié)效應(yīng)的機(jī)制所在。

基于上述數(shù)值模擬和機(jī)制解析，提出以下三個(gè)研究假設(shè)。

假設(shè)1：城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響效應(yīng)均呈倒“U”型。

假設(shè)2：在城市人口規(guī)模對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響效應(yīng)中，就業(yè)密度發(fā)揮著負(fù)向調(diào)節(jié)作用，其提升有助于降低規(guī)模門檻。

假設(shè)3：在城市就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響效應(yīng)中，人口規(guī)模發(fā)揮著負(fù)向調(diào)節(jié)作用，其擴(kuò)張有助于降低密度門檻。

3 計(jì)量模型與指標(biāo)說明

3. 1 實(shí)證模型與變量選取

首先，利用計(jì)量模型對(duì)雙重倒“U”型關(guān)系進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，估算城市生產(chǎn)性空氣污染排放進(jìn)入下行通道所需達(dá)到的“規(guī)模門檻”與“密度門檻”。設(shè)定城市人口規(guī)模和就業(yè)密度共同影響生產(chǎn)性空氣污染排放的面板計(jì)量模型為：

ln= 0 + 1 ln，- 1 + 2 ln2 ，- 1 +3 ln，- 1 + 4 ln2 ，- 1 + 5 ln，- 1 +6，- 1 + Σ= 7+ 6- 6，，- 1 + + + （6）

其中：為城市生產(chǎn)性空氣污染排放，為人口規(guī)模，為就業(yè)密度，為資本投入額，為產(chǎn)業(yè)部門結(jié)構(gòu)，為控制變量向量；、和分別表示城市個(gè)體固定效應(yīng)，年份固定效應(yīng)和隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)；將所有解釋變量滯后一定期數(shù)，以緩解可能存在的內(nèi)生性問題。之所以可能存在內(nèi)生性，一方面是因?yàn)樯a(chǎn)性空氣污染排放高的城市可能具有較低的集聚吸引力，使外來務(wù)工人員不愿意流入或?qū)е卤镜厝丝谙蛲膺w移［38］，從而影響城市人口規(guī)模。人口遷移的影響因素大致分為經(jīng)濟(jì)性因素與舒適性因素，實(shí)證模型中控制了城市綠化這一舒適性因素，在一定程度上能減弱被解釋變量對(duì)城市人口規(guī)模的內(nèi)生性偏誤。另一方面，生產(chǎn)性空氣污染排放嚴(yán)重的城市往往擁有更多高能耗、高污染企業(yè)，政府可能出臺(tái)一些政策來改變城市就業(yè)密度，實(shí)證模型中控制了政府干預(yù)程度，能夠減弱這一內(nèi)生性影響。

被解釋變量ln為城市生產(chǎn)性空氣污染排放量的對(duì)數(shù)。城市空氣污染排放按來源不同可大體分為生產(chǎn)源排放與生活源排放，目前，中國城市生活源空氣污染排放的數(shù)據(jù)缺損較嚴(yán)重，許多城市未公布相關(guān)數(shù)據(jù)，而生產(chǎn)源（尤其是工業(yè)源）的城市空氣污染排放數(shù)據(jù)則相對(duì)完備。鑒于數(shù)據(jù)可得性，借鑒陶長琪等［39］和周芳麗［3］的研究，選取“工業(yè)二氧化硫排放量（2）”作為測度城市生產(chǎn)性空氣污染排放量的主要變量，并選取“工業(yè)煙（粉）塵排放量（）、工業(yè)氮氧化物排放量（）”作為替代指標(biāo)進(jìn)行穩(wěn)健性檢驗(yàn)，用以驗(yàn)證雙重倒“U”型關(guān)系。此外，利用“工業(yè)廢水排放量（）”來測度城市生產(chǎn)性水體污染排放水平，以考察雙重倒“U”型關(guān)系對(duì)城市生產(chǎn)性水體污染排放是否同樣成立。

核心解釋變量為城市人口規(guī)模（ln，- 1）、就業(yè)密度（ln，- 1）。二次項(xiàng)ln2 ，- 1 和ln2 ，- 1 分別用以捕捉人口規(guī)模、就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放之間可能存在的倒“U”型關(guān)系，預(yù)期符號(hào)為1 > 0、 3 > 0且2 < 0、 4 <0。需要說明的是，雖然假設(shè)2和假設(shè)3的檢驗(yàn)要求在方程中引入交叉項(xiàng)，但式（6）的主要目的是驗(yàn)證雙重倒“U”型關(guān)系，并估計(jì)兩個(gè)門檻值，在已有兩個(gè)二次項(xiàng)的基礎(chǔ)上若再引入交叉項(xiàng)易引發(fā)嚴(yán)重的多重共線性。因此，此處先不考慮交互效應(yīng)。對(duì)于城市人口規(guī)模，采用《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》中的城區(qū)總?cè)丝跀?shù)。對(duì)于就業(yè)密度，鑒于以建成區(qū)為統(tǒng)計(jì)口徑的就業(yè)人口數(shù)據(jù)難以獲得，參考蘇紅鍵等［40］的做法，用“市轄區(qū)非農(nóng)就業(yè)人口數(shù)與建成區(qū)面積之比”來衡量城市就業(yè)密度。需要說明的是，之所以不將市轄區(qū)面積作為分母，是因?yàn)榻ǔ蓞^(qū)才是城市集聚經(jīng)濟(jì)的主要發(fā)生區(qū)域，市轄區(qū)的非農(nóng)就業(yè)人口主要分布于建成區(qū)，若將市轄區(qū)作為分母會(huì)低估真實(shí)的城市人口集聚程度［5］，但該做法在一定程度上也削弱了就業(yè)密度背后隱含的就業(yè)人口與就業(yè)區(qū)域的適配性。為彌補(bǔ)這一缺憾，后續(xù)將利用“市轄區(qū)非農(nóng)就業(yè)人口/市轄區(qū)面積”等指標(biāo)作為替代指標(biāo)進(jìn)行雙重倒“U”型關(guān)系的穩(wěn)健性檢驗(yàn)。此外，選用城區(qū)人口而非市轄區(qū)人口，是為避免出現(xiàn)“用市轄區(qū)人口數(shù)來衡量城市人口規(guī)模的同時(shí)又將市轄區(qū)就業(yè)人數(shù)作為分子測度城市就業(yè)密度”而造成的嚴(yán)重多重共線性問題，但后續(xù)也使用市轄區(qū)年末總?cè)丝?、年平均人口等指?biāo)作為替代指標(biāo)進(jìn)行雙重倒“U”型關(guān)系的穩(wěn)健性檢驗(yàn)。其他解釋變量包括城市資本投入額的對(duì)數(shù)（ln，- 1）和產(chǎn)業(yè)部門結(jié)構(gòu)（，- 1），預(yù)期符號(hào)為5 > 0，6 < 0。借鑒單豪杰［34］的做法，通過永續(xù)盤存法來估算城市資本存量并取對(duì)數(shù)，以此作為城市資本投入額的代理變量；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以“第三產(chǎn)業(yè)與第二產(chǎn)業(yè)增加值之比”表示。

實(shí)證模型中還包含13個(gè)控制變量，具體為城市化水平、人力資本水平、城市綠化水平、基礎(chǔ)設(shè)施水平、政府干預(yù)程度、經(jīng)濟(jì)開放度、行業(yè)結(jié)構(gòu)和地理環(huán)境。城市化水平以市轄區(qū)年末非農(nóng)業(yè)人口占市轄區(qū)總?cè)丝诘谋戎兀ǎ┍硎?。人力資本水平以每萬人普通高等學(xué)校在校學(xué)生數(shù)的對(duì)數(shù)（ln）表示。城市綠化水平以建成區(qū)綠化覆蓋率（）表示。基礎(chǔ)設(shè)施水平以城市人均鋪設(shè)道路面積的對(duì)數(shù)（ln）表示。政府干預(yù)程度以一般公共財(cái)政支出占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重（）表示。經(jīng)濟(jì)開放度用以人民幣計(jì)價(jià)的外商直接投資額占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重（）表示。行業(yè)結(jié)構(gòu)以城市石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)（）、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)（）、非金屬礦物制品業(yè)（）、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)（）、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)（）以及電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（）的三種污染排放量占比表示，依據(jù)《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國90%的生產(chǎn)性空氣污染排放來自這六大行業(yè)，因此，參照Brandt等［41］的做法，匹配1998—2013年的《中國工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫》與《中國工業(yè)企業(yè)污染排放數(shù)據(jù)庫》，對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)插補(bǔ)后，得到2006—2014 年城市層面的行業(yè)污染排放量分類數(shù)據(jù)，計(jì)算六大行業(yè)的工業(yè)二氧化硫、煙（粉）塵和氮氧化物排放量，以各個(gè)行業(yè)的排放量占比作為行業(yè)結(jié)構(gòu)的代理變量。但由于受數(shù)據(jù)年份所限，這六個(gè)行業(yè)結(jié)構(gòu)代理變量相對(duì)于被解釋變量滯后四期，其他解釋變量均滯后一期。地理環(huán)境以城市年均氣溫（）表示。

3. 2 數(shù)據(jù)來源與描述

實(shí)證分析對(duì)象為中國地級(jí)以上城市，由于呂梁、巴彥淖爾、烏蘭察布、巢湖、亳州、巴中、資陽、玉溪、臨滄、拉薩、隴南、固原、中衛(wèi)等13個(gè)城市的具體變量數(shù)據(jù)缺失較為嚴(yán)重，將其從《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒（2011）》287個(gè)地級(jí)以上城市中剔除（因數(shù)據(jù)可得性等原因，研究未涉及香港、澳門和臺(tái)灣），故最終實(shí)證分析的數(shù)據(jù)為2010—2018年274個(gè)地級(jí)以上城市的面板數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)主要源自中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)（CNRDS）、歷年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及部分城市的統(tǒng)計(jì)年鑒，主要指標(biāo)的基本描述性統(tǒng)計(jì)量見表2。

4 實(shí)證檢驗(yàn)與結(jié)果分析

4. 1 雙重倒“U”型關(guān)系的檢驗(yàn)

4. 1. 1 全樣本估計(jì)與門檻值初步測算

由于擾動(dòng)項(xiàng)組內(nèi)自相關(guān)、組間異方差和組間同期相關(guān)性等診斷性檢驗(yàn)表明模型存在前兩類問題，但不存在擾動(dòng)項(xiàng)組間同期相關(guān)問題，因此，更宜采用校正后的面板估計(jì)策略。首先，使用“OLS+面板校正標(biāo)準(zhǔn)誤”法進(jìn)行估計(jì)，并與“OLS+聚類穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤”的結(jié)果對(duì)比。為進(jìn)一步提高估計(jì)效率，再假定擾動(dòng)項(xiàng)服從AR（1）過程，分別采用能夠解決擾動(dòng)項(xiàng)組內(nèi)自相關(guān)問題的可行廣義最小二乘法（FGLS）、能夠同時(shí)解決擾動(dòng)項(xiàng)組內(nèi)自相關(guān)和組間異方差問題的全面可行廣義最小二乘法（Overall-FGLS）分別進(jìn)行估計(jì)，估計(jì)結(jié)果見表3。

從模型的估計(jì)結(jié)果來看，核心解釋變量城市人口規(guī)模、就業(yè)密度的一次項(xiàng)系數(shù)均顯著為正，二次項(xiàng)系數(shù)均顯著為負(fù)，與理論預(yù)期相符，表明人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響均符合倒“U”型特征，假設(shè)1成立，散點(diǎn)圖分別見圖5和圖6。

模型（1）和模型（2）中，各變量的回歸系數(shù)相同，標(biāo)準(zhǔn)誤雖有所不同但差異不大。模型（1）的混合回歸使用穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤，無法解決數(shù)據(jù)中存在的擾動(dòng)項(xiàng)組間異方差問題；考慮到擾動(dòng)項(xiàng)組間異方差的存在可能與城市間的規(guī)模差異有關(guān)，模型（2）使用“組間異方差穩(wěn)健”的面板校正標(biāo)準(zhǔn)誤后，表征城市人口規(guī)模的城區(qū)人口數(shù)以及與城市人口規(guī)模大小密切相關(guān)的城市資本投入額等變量的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤有所減小。從估計(jì)結(jié)果來看，模型（1）和模型（2）均支持雙重“倒U型”關(guān)系成立。模型（3）和模型（4）進(jìn)一步利用擾動(dòng)項(xiàng)一階自相關(guān)的信息得到更有效的估計(jì)，結(jié)果也顯示雙重倒“U”型關(guān)系成立。

進(jìn)一步根據(jù)Lind等［42］給出的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩個(gè)倒“U”型關(guān)系的真實(shí)性進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果均支持雙重倒“U”型關(guān)系成立。以全面FGLS模型（4）為例，檢驗(yàn)結(jié)果表明：城市人口規(guī)模的門檻值為39萬人，95%的置信區(qū)間為［18，62］，上下界均位于人口規(guī)模的樣本取值范圍［13，2 426］內(nèi)，“人口規(guī)模-污染排放”曲線的斜率在樣本取值最小處顯著為正，最大處顯著為負(fù)，表明倒“U”型曲線的兩端均足夠陡峭，檢驗(yàn)結(jié)果在1%顯著性水平下拒絕了“城市人口規(guī)模與生產(chǎn)性空氣污染排放之間表現(xiàn)為單調(diào)或U型關(guān)系”的原假設(shè)，兩者呈倒“U”型關(guān)系。另一方面，城市就業(yè)密度的門檻值為4 521人/km2，95%的置信區(qū)間為［3 894，5 518］，區(qū)間上下界均位于就業(yè)密度的樣本取值范圍［827，20 926］內(nèi)；“就業(yè)密度-污染排放”曲線斜率在樣本取值最小處和最大處均足夠陡峭，檢驗(yàn)結(jié)果在1%顯著性水平下拒絕了“城市就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放之間表現(xiàn)為單調(diào)或U型關(guān)系”的原假設(shè)，兩者也呈倒“U”型關(guān)系。

其他解釋變量中，城市資本投入額的系數(shù)顯著為正，與預(yù)期相吻合，當(dāng)年資本投入額增加使來年生產(chǎn)性空氣污染排放上升。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的作用顯著為負(fù)，也符合預(yù)期，表明第三產(chǎn)業(yè)相較第二產(chǎn)業(yè)更為綠色清潔，其發(fā)展有利于減輕生產(chǎn)性空氣污染排放。

4. 1. 2 按城市規(guī)模分組估計(jì)與門檻值再測算

為進(jìn)一步考察雙重倒“U”型關(guān)系在不同規(guī)模城市組的表現(xiàn)，根據(jù)2014年國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于調(diào)整城市規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)的通知》（以下簡稱《通知》），將所有城市按城區(qū)人口數(shù)劃分為小城市組、中等城市組和大城市以上組。由于《通知》將城市按城區(qū)常住人口劃分為5類7檔，此處三組城市的城區(qū)人口規(guī)模分別為50萬人以下、50萬～100萬人、100萬人以上，子樣本中不包括城市規(guī)模所屬類別在2010—2018年間發(fā)生變動(dòng)的城市。分組的估計(jì)結(jié)果見表4。從表4來看，對(duì)于小城市和中等城市而言，城市人口規(guī)模對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響為正，表明中小城市多處于“人口規(guī)模-污染排放”倒“U”型曲線左側(cè)；對(duì)于大城市及以上城市，人口規(guī)模對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響為負(fù)，表明這些城市已處于倒“U”型曲線右側(cè)，即城市人口規(guī)模越大，污染排放越小?？傮w來看，城市人口規(guī)模與生產(chǎn)性空氣污染排放之間確實(shí)呈現(xiàn)顯著的倒“U”型關(guān)系。同時(shí)，考慮到城市人口規(guī)模對(duì)污染排放的作用方向在中等城市組和大城市以上組之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，有理由認(rèn)為：生產(chǎn)性空氣污染排放步入下行通道所需的規(guī)模門檻，應(yīng)該離中等城市組與大城市以上組的分類臨界值（城區(qū)人口100萬人）不遠(yuǎn)。進(jìn)一步將中等城市組和大城市以上組的城市合并后重新估計(jì)，得到新的門檻值為132萬人，相較以前的39萬人顯然更為準(zhǔn)確。

同時(shí)，表4也揭示了城市就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放的關(guān)系，對(duì)于小城市和中等城市而言，就業(yè)密度與污染排放之間并未呈現(xiàn)出顯著倒“U”型關(guān)系，而是就業(yè)密度增大，生產(chǎn)性空氣污染排放增加；對(duì)于大城市及以上城市，就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響呈現(xiàn)先升后降的倒“U”型特征。大城市以上組的就業(yè)密度門檻為3 539人/km2，95%置信區(qū)間為［2 701，4 293］，這一區(qū)間雖位于樣本區(qū)間［2 282，20 926］內(nèi)，但兩者的下界已比較接近。剔除就業(yè)密度的二次項(xiàng)后，就業(yè)密度一次項(xiàng)顯著為負(fù)，表明大城市及以上城市的就業(yè)密度與污染排放的真實(shí)關(guān)系更接近倒“U”型曲線的右支。因此，為得到更可靠的就業(yè)密度門檻估計(jì)值，同樣選擇剔除小城市組后重新估計(jì)，得到新的門檻值為3 566人/km2。此外，表4中城市資本投入對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的邊際影響在不同規(guī)模的城市中存在異質(zhì)性，小城市和中等城市分別表現(xiàn)為加重污染排放和減輕污染排放，而大城市則表現(xiàn)為影響不明朗，這可能與不同規(guī)模城市中資本投入的結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。

4. 2 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

4. 2. 1 替換被解釋變量的估計(jì)結(jié)果

首先通過替換被解釋變量來考察雙重倒“U”型關(guān)系的穩(wěn)健性，分別用工業(yè)煙（粉）塵、工業(yè)氮氧化物排放量的對(duì)數(shù)代表生產(chǎn)性空氣污染排放水平，進(jìn)行全樣本FGLS估計(jì)，結(jié)果見表5。

當(dāng)生產(chǎn)性空氣污染排放的測度指標(biāo)替換為工業(yè)煙（粉）塵、工業(yè)氮氧化物排放量時(shí)，估計(jì)結(jié)果仍然支持城市人口規(guī)模、就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放之間呈倒“U”型關(guān)系。但當(dāng)考慮生產(chǎn)性水體污染排放時(shí)，估計(jì)結(jié)果卻支持正“U”型關(guān)系，即工業(yè)廢水排放量隨城市人口規(guī)模擴(kuò)張呈現(xiàn)先下降后上升趨勢。而就業(yè)密度對(duì)廢水排放的影響更偏向于單調(diào)的線性影響［43］。在剔除人口規(guī)模、就業(yè)密度的二次項(xiàng)后，兩者的一次項(xiàng)均顯著為正，表明城市人口規(guī)模、就業(yè)密度增大通常會(huì)帶來工業(yè)廢水排放量的單調(diào)增長。

總體上，相對(duì)于生產(chǎn)性水體污染排放，生產(chǎn)性空氣污染排放的變化規(guī)律更符合雙重倒“U”型特征。生產(chǎn)性水體污染排放隨城市人口規(guī)模變動(dòng)表現(xiàn)出正“U”型關(guān)系，主要是由于生產(chǎn)性水體污染的排放量要遠(yuǎn)大于生產(chǎn)性空氣污染，這使得生產(chǎn)性水體污染排放受城市人口規(guī)模的影響更大，生產(chǎn)激勵(lì)效應(yīng)的負(fù)面效果往往強(qiáng)于知識(shí)外溢效應(yīng)的正面效果。在城市發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)集聚能夠通過企業(yè)共享處理設(shè)施等途徑實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的集中化處理，使工業(yè)廢水排放量趨于下降；但隨著產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步集聚，企業(yè)生產(chǎn)用水量激增甚至超過處理設(shè)施承載力，使工業(yè)廢水的排放量重新上升。

4. 2. 2 替換核心解釋變量的估計(jì)結(jié)果

通過替換核心解釋變量的測度指標(biāo)來開展穩(wěn)健性檢驗(yàn)。將城區(qū)總?cè)丝跀?shù)替換為市轄區(qū)年末總?cè)丝跀?shù)與年平均人口數(shù)；將建成區(qū)非農(nóng)就業(yè)密度替換為市轄區(qū)非農(nóng)就業(yè)密度（市轄區(qū)年末非農(nóng)就業(yè)總數(shù)/市轄區(qū)面積）、剔除私營與個(gè)體從業(yè)人數(shù)的建成區(qū)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)單位就業(yè)密度（市轄區(qū)年末城鎮(zhèn)單位中二三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)/建成區(qū)面積）以及市轄區(qū)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)單位就業(yè)密度（市轄區(qū)年末城鎮(zhèn)單位中二三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)/市轄區(qū)面積），指標(biāo)數(shù)據(jù)均來自歷年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，估計(jì)結(jié)果見表6。

從表6來看，城市人口規(guī)模、就業(yè)密度測度指標(biāo)的替換并未影響雙重倒“U”型關(guān)系，假設(shè)1依然成立，估計(jì)結(jié)果具有較強(qiáng)的穩(wěn)健性。同時(shí)，從市轄區(qū)層面來衡量城市人口規(guī)模得到的規(guī)模門檻值（約80萬人）相較城區(qū)層面的門檻值（約40萬人）有所提高；將市轄區(qū)作為集聚區(qū)域來衡量城市就業(yè)密度得到的密度門檻（小于1 000人/km2）相較建成區(qū)（大于1 000人/km2）顯然更低，印證了以市轄區(qū)面積作為分母計(jì)算城市就業(yè)密度會(huì)在一定程度上低估城市人口集聚程度的觀點(diǎn)。以上穩(wěn)健性檢驗(yàn)基本證實(shí)了假設(shè)1，表明城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響均符合倒“U”型特征。

4. 3 調(diào)節(jié)效應(yīng)的檢驗(yàn)

4. 3. 1 由交互項(xiàng)識(shí)別調(diào)節(jié)效應(yīng)

數(shù)值模擬的結(jié)果顯示城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響可能存在負(fù)向交互性，前文為了重點(diǎn)驗(yàn)證假設(shè)1，在模型中并未考慮人口規(guī)模與就業(yè)密度的交叉項(xiàng)。為進(jìn)一步檢驗(yàn)假設(shè)2和假設(shè)3，需引入兩者的交叉項(xiàng)（ln，- 1 × ln，- 1）來考察規(guī)模門檻值是否受就業(yè)密度的調(diào)節(jié)效應(yīng)影響，以及密度門檻是否受人口規(guī)模的調(diào)節(jié)效應(yīng)影響，估計(jì)結(jié)果見表7。此處，將工業(yè)二氧化硫和工業(yè)煙（粉）塵排放量加總后取對(duì)數(shù)（lnIRP1）作為城市生產(chǎn)性空氣污染排放的新測度指標(biāo)，樣本中剔除了對(duì)門檻值估計(jì)造成干擾的小城市組樣本。

表7中的估計(jì)結(jié)果顯示：列（1）人口規(guī)模與就業(yè)密度的交叉項(xiàng)系數(shù)顯著為負(fù)，表明城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的影響存在負(fù)向交互作用，城市人口規(guī)模擴(kuò)大有助于抑制就業(yè)密度提升對(duì)污染排放產(chǎn)生的刺激效果，反之，就業(yè)密度提高也有助于緩解人口規(guī)模擴(kuò)張對(duì)污染排放產(chǎn)生的負(fù)面影響。為避免共線性，列（2）中未引入就業(yè)密度的二次項(xiàng)，結(jié)果顯示人口規(guī)模與就業(yè)密度的交叉項(xiàng)系數(shù)仍顯著為負(fù)，同樣表明規(guī)模門檻值受就業(yè)密度調(diào)節(jié)效應(yīng)影響，就業(yè)密度提升有助于降低規(guī)模門檻值，使城市在更小的規(guī)模水平上可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)性空氣污染排放量的下降，假設(shè)2成立。類似地，列（3）中未引入人口規(guī)模的二次項(xiàng)，結(jié)果顯示人口規(guī)模與就業(yè)密度的交叉項(xiàng)系數(shù)也顯著為負(fù)，表明人口規(guī)模對(duì)密度門檻值也存在調(diào)節(jié)效應(yīng)，假設(shè)3成立。

再將工業(yè)氮氧化物也納入污染排放量測度中，得到更為綜合的城市生產(chǎn)性空氣污染排放指標(biāo)（lnIRP2）。遺憾的是，由于半數(shù)城市未公布工業(yè)氮氧化物排放數(shù)據(jù)，若只選取中等城市、大城市以上城市則樣本量較少，因此，表7中后三列根據(jù)所有公布工業(yè)氮氧化物排放量的城市來估計(jì)，結(jié)果與以lnIRP1作為被解釋變量時(shí)基本一致，假設(shè)2和假設(shè)3依然成立。

概括起來，城市人口規(guī)模、就業(yè)密度與城市生產(chǎn)性空氣污染排放之間的關(guān)系可以用圖7來表示。具體而言，路徑①和路徑②分別對(duì)應(yīng)著人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放產(chǎn)生的直接影響，路徑③反映了人口規(guī)模對(duì)就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放之間關(guān)系的調(diào)節(jié)效應(yīng)，路徑④反映了就業(yè)密度對(duì)人口規(guī)模與生產(chǎn)性空氣污染排放之間關(guān)系的調(diào)節(jié)效應(yīng)。

4. 3. 2 從城市實(shí)際考察調(diào)節(jié)效應(yīng)

從表7 可得人口規(guī)模對(duì)污染排放的影響方程?ln1 ?ln= 3. 4677 - 0. 2188ln- 0. 2889ln以及規(guī)模門檻? 的估計(jì)表達(dá)式3. 4677 - 0. 2188ln? - 0. 2889lnˉ = 0，其中-表示城市就業(yè)密度均值；也可從表7得到就業(yè)密度對(duì)污染排放的影響方程?ln1 ?ln=6. 0738 - 0. 5890ln- 0. 2515ln以及密度門檻? 的估計(jì)表達(dá)式6. 0738 - 0. 5890ln? - 0. 2515lnˉ = 0，其中-表示城市人口規(guī)模均值。

基于上述方程，結(jié)合2010—2018年中國城市人口規(guī)模與就業(yè)密度的實(shí)際變動(dòng)，可計(jì)算得到各年份的規(guī)模門檻值?（人口規(guī)模門檻）和密度門檻值?（就業(yè)密度門檻）。圖8和圖9呈現(xiàn)了中國城市真實(shí)規(guī)模、真實(shí)密度與總體門檻值的差距。

圖8中，城市平均就業(yè)密度由2010年的3 379人/km2上升到2018年的4 819人/km2，同期城市生產(chǎn)性空氣污染排放由升轉(zhuǎn)降所需達(dá)到的規(guī)模門檻值逐年降低，從167萬人下降為105萬人，可見城市平均就業(yè)密度提升顯著降低了規(guī)模門檻，調(diào)節(jié)效應(yīng)明顯。但值得注意的是，中國城市人口規(guī)模的中位數(shù)始終低于均值，且增長速度也慢于均值，兩者的差距在逐漸拉大，說明人口正加速向大城市集聚，城市平均人口規(guī)模的較快增長主要是由部分大城市所拉動(dòng)，數(shù)量較多的中小城市人口增長相對(duì)緩慢。從均值來看，早在2013年，中國城市的人口規(guī)模均值（134萬人）已達(dá)到該年的門檻要求（129萬人），但從中位數(shù)來看，即使是在2018年，中國城市人口規(guī)模的中位數(shù)（76萬人）仍然與相應(yīng)的門檻值（105萬人）存在較大差距。2018年的274個(gè)城市中，超過規(guī)模門檻值（105萬人）的城市僅87個(gè)，占比為31. 75%，多為省會(huì)城市或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的中心城市。

圖9中，就業(yè)密度門檻值隨城市平均人口規(guī)模增長也逐年下降，從2010 年的3 875 人/km2 下降到2018 年的3 469人/km2，城市人口規(guī)模擴(kuò)張對(duì)就業(yè)密度門檻的調(diào)節(jié)效應(yīng)明顯。與城市人口規(guī)模類似，中國城市就業(yè)密度的中位數(shù)與均值的差距也存在一定的擴(kuò)大趨勢。2014年，中國城市的實(shí)際就業(yè)密度中位數(shù)水平（3 860人/km2）就已達(dá)到相應(yīng)門檻（3 664人/km2），表明已有半數(shù)城市步入“就業(yè)密度-污染排放”曲線的下行通道。2018年，就業(yè)密度超過該年份就業(yè)密度門檻值（3 469 人/km2）的城市達(dá)到189個(gè)，占比為68. 98%。就大氣環(huán)境而言，中國城市就業(yè)密度上的“生產(chǎn)環(huán)保達(dá)標(biāo)性”要優(yōu)于人口規(guī)模上的“生產(chǎn)環(huán)保達(dá)標(biāo)性”。

綜合考慮城市人口規(guī)模和就業(yè)密度，2018年中國共有68個(gè)城市的人口規(guī)模和就業(yè)密度均達(dá)到門檻要求，已步入雙重倒“U”型曲線的“雙下行”通道。從人口規(guī)模來看，這些城市都具有較大的人口規(guī)模，龐大人口帶來的通勤與溝通需求導(dǎo)致非生產(chǎn)時(shí)間大大延長，對(duì)有效勞動(dòng)供給造成的損失已超過人口規(guī)模擴(kuò)張所帶來的勞動(dòng)力時(shí)間稟賦增加，致使生產(chǎn)性空氣污染排放量下降。從就業(yè)密度來看，這些城市的就業(yè)密度已較高，充分促進(jìn)了勞動(dòng)力、企業(yè)之間的有效匹配及溝通交流，雖然其帶來了一定的生產(chǎn)激勵(lì)等污染排放促進(jìn)效應(yīng)，但同時(shí)也加速了隱性知識(shí)與技術(shù)創(chuàng)新的傳播，使得知識(shí)外溢效應(yīng)的優(yōu)勢充分凸顯，對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放產(chǎn)生足夠的抑制效果，使之總體呈下降趨勢。

5 主要結(jié)論與政策啟示

該研究在Copeland 等［31］和趙曜［5］研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了城市人口規(guī)模與就業(yè)密度共同影響城市生產(chǎn)性空氣污染排放的理論模型，基于數(shù)值模擬初步發(fā)現(xiàn)城市人口規(guī)模、就業(yè)密度與生產(chǎn)性空氣污染排放之間的雙重倒“U”型關(guān)系以及兩者在共同影響污染排放時(shí)的負(fù)向交互性；進(jìn)一步利用2010—2018年中國274個(gè)地級(jí)以上城市的面板數(shù)據(jù)，對(duì)雙重倒“U”型關(guān)系以及負(fù)向調(diào)節(jié)效應(yīng)進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)與識(shí)別，估計(jì)得到中國城市生產(chǎn)性空氣污染排放由升轉(zhuǎn)降所需達(dá)到的規(guī)模門檻與密度門檻。主要結(jié)論如下。

（1）中國城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)生產(chǎn)性空氣污染排放的邊際影響均符合倒“U”型特征，雙重倒“U”型關(guān)系是穩(wěn)健且真實(shí)的?？紤]工業(yè)二氧化硫與工業(yè)煙（粉）塵兩種典型的生產(chǎn)性空氣污染物，以城區(qū)人口數(shù)表征人口規(guī)模，以建成區(qū)非農(nóng)就業(yè)密度表征就業(yè)密度，估計(jì)得到2018年中國城市生產(chǎn)性空氣污染排放由升轉(zhuǎn)降的規(guī)模門檻與密度門檻分別為105萬人和3 469人/km2。

（2）城市人口規(guī)模、就業(yè)密度對(duì)倒“U”型關(guān)系存在調(diào)節(jié)效應(yīng)，人口規(guī)模擴(kuò)大有助于降低總體密度門檻，就業(yè)密度提升也有助于降低總體規(guī)模門檻。前者主要是因?yàn)槿丝谝?guī)模擴(kuò)大為發(fā)揮知識(shí)外溢效應(yīng)創(chuàng)造了有利條件，使生產(chǎn)性空氣污染排放更快下降；后者主要是因?yàn)榫蜆I(yè)密度提升產(chǎn)生擁擠效應(yīng)，增加了額外的非生產(chǎn)時(shí)間，擠占有效勞動(dòng)供給，使生產(chǎn)活動(dòng)擴(kuò)張?zhí)崆笆芟蓿廴九欧诺靡詼p輕。

（3）2018年中國共有68個(gè)城市的人口規(guī)模與就業(yè)密度均達(dá)到相應(yīng)的門檻要求，步入生產(chǎn)性空氣污染排放減輕的“雙下行通道”。這些城市龐大的人口數(shù)量所產(chǎn)生的通勤與溝通需求對(duì)有效勞動(dòng)供給造成的損失超過了人口規(guī)模擴(kuò)大所增加的勞動(dòng)力時(shí)間稟賦，致使生產(chǎn)擴(kuò)張受限，污染排放下降；同時(shí)，高就業(yè)密度有利于強(qiáng)化知識(shí)外溢效應(yīng)，推動(dòng)清潔生產(chǎn)，減輕生產(chǎn)性空氣污染排放。

基于以上發(fā)現(xiàn)，對(duì)于中國大力推進(jìn)以人為本的新型城鎮(zhèn)化和高質(zhì)量發(fā)展具有政策啟示意義。①未來新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的一個(gè)可能方向是進(jìn)一步放松大城市入戶限制條件，允許人口不斷向大城市集聚。根據(jù)倒“U”型的“人口規(guī)模-污染排放”曲線及進(jìn)入污染排放下降的規(guī)模門檻估計(jì)值約為105萬人可知，II型大城市在跨越門檻方面存在更為明顯的優(yōu)勢，可著力推動(dòng)這部分大城市的人口規(guī)模增長，有利于從總量層面顯著降低中國城市的生產(chǎn)性空氣污染排放。②實(shí)施與城市規(guī)模相協(xié)調(diào)的就業(yè)政策與產(chǎn)業(yè)政策。城市人口規(guī)模擴(kuò)大具有明顯的規(guī)模效應(yīng)，在推動(dòng)城市人口規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大的過程中，應(yīng)通過人才引進(jìn)、公共服務(wù)均等化等措施提高產(chǎn)業(yè)與人口的協(xié)同性；同時(shí)加大科技創(chuàng)新投入，大力推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，逐步降低高能耗、高排放行業(yè)占比，為知識(shí)外溢效應(yīng)的充分發(fā)揮保駕護(hù)航，以迅速降低密度門檻，幫助更多城市早日步入“就業(yè)密度-污染排放”曲線的下行通道。③堅(jiān)持緊湊型城市發(fā)展模式，注意規(guī)避城市蔓延問題。由于“就業(yè)密度-污染排放”曲線呈倒“U”型，城市內(nèi)部的空間集聚也有利于減輕生產(chǎn)性空氣污染排放，知識(shí)外溢是人口集聚對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生積極作用的核心機(jī)制，集聚效應(yīng)的發(fā)揮需要一定的就業(yè)密度，如果勞動(dòng)力的空間分布過于分散，集聚經(jīng)濟(jì)就難以有效發(fā)揮，不利于空氣質(zhì)量改善，故應(yīng)大力推進(jìn)建設(shè)緊湊化城市，遵循“綠色、節(jié)能、可持續(xù)”發(fā)展理念，以減輕生產(chǎn)性空氣污染排放。

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