張帆 姚樹潔 汪鋒

摘要：

在中國城市化和工業(yè)化進程中，環(huán)境污染一直是最受關注的問題之一。習近平總書記在黨的十九大報告中強調要聚焦藍天保衛(wèi)戰(zhàn)等重點任務，持續(xù)推進污染防治，加強生態(tài)系統(tǒng)保護修復，壯大綠色環(huán)保產業(yè)，大力推動綠色發(fā)展，使生態(tài)環(huán)境質量繼續(xù)得到改善。相比中國城市內部交通污染物帶來嚴重的“城市病”問題，以電力驅動的高速鐵路列車是最符合可持續(xù)性發(fā)展的綠色交通基礎設施之一。文章通過構建新的高鐵與環(huán)境污染關系的理論分析框架，利用廣義空間二段最小二乘法及2010—2018年全國285個城市的面板數(shù)據(jù)對兩者之間的關系進行實證分析。不僅系統(tǒng)地分析了高鐵是否對空氣污染、單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量及單位GDP工業(yè)廢水排放量產生重大影響，還分析了這種影響發(fā)生的傳導機制。實證結果顯示：我國城市環(huán)境污染存在顯著的空間溢出效應，意味著環(huán)境污染治理要遵循區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控的策略；高鐵對環(huán)境污染有明顯的抑制作用，相對于沒有高鐵的城市，高鐵連通城市PM2.5年均濃度、單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量及單位GDP工業(yè)廢水排放量分別降低1.5%、11.4%和12%；東部和西部地區(qū)高鐵對環(huán)境污染的抑制作用顯著，非中心城市高鐵對環(huán)境污染的影響大于中心城市，表明高鐵網絡能夠在一定程度上縮小城市生態(tài)效率不平衡，有助于環(huán)境協(xié)調發(fā)展；高鐵通過顯著提高中國城市全要素生產率，進而抑制環(huán)境污染。文章的研究為實現(xiàn)高鐵發(fā)展對城市環(huán)境污染的抑制作用提供了理論借鑒，為建設和發(fā)展高鐵經濟提供了以下政策參考：中國高鐵是改變城市空間地理格局的重要基礎設施，環(huán)境污染存在顯著的空間溢出效應，因此從城市的空間地理視角思考環(huán)境污染的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控策略，特別是考慮在學術探討和政策實踐中均較少討論的高鐵網絡布局對環(huán)境污染的作用具有重要的理論和實踐價值；高鐵開通對抑制城市環(huán)境污染的作用具有異質性，進一步在中西部地區(qū)和非中心城市推進新型交通基礎設施建設，促進城際運輸網絡現(xiàn)代化和效率提升，不僅有助于當?shù)亟洕l(fā)展，同時也有利于保護生態(tài)環(huán)境。

關鍵詞：高速鐵路；環(huán)境污染；綠色全要素生產率；空間二段最小二乘法

中圖分類號：F061.5; F124.3; X196? 文獻標志碼：A? 文章編號：1008-5831（2023）01-0024-14

黨和政府高度關注環(huán)境污染治理問題。黨的二十大報告提出，我們要推進美麗中國建設，堅持山水林田湖草沙一體化保護和系統(tǒng)治理，統(tǒng)籌

產業(yè)結構調整、污染治理、生態(tài)保護、應對氣候變化，協(xié)同推進降碳、減污、擴綠、增長，推進生態(tài)

優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展……加快推動產業(yè)結構、能源結構、交通運輸結構等調整優(yōu)化。習近平總書記在黨的十九大報告中強調要聚焦藍天保衛(wèi)戰(zhàn)等重點任務，持續(xù)推進污染防治，加強生態(tài)系統(tǒng)保護修復，壯大綠色環(huán)保產業(yè)，大力推動綠色發(fā)展，使生態(tài)環(huán)境質量繼續(xù)得到改善。國務院分別于2021年、2018年和2013年發(fā)布了《關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》和《大氣污染防治行動計劃》，推動污染防治的措施之實、力度之大、成效之顯著前所未有。交通污染物排放是中國各大城市污染的關鍵影響因素之一，帶來嚴重的“城市病”問題［1］。相較于高速公路、航空運輸?shù)瘸鞘型獠拷煌ɑA設施，高鐵更加適合中國幅員遼闊、人口眾多的國情［2］。以電力驅動的高鐵列車具有低污染特征，被公認為是最符合可持續(xù)性發(fā)展的綠色交通基礎設施［3］。更為重要的是高鐵通過改寫城市之間的時空關系，提高城市間可達性，加速資本、勞動力、技術生產要素流通速度［4］，極大地促進城市經濟系統(tǒng)的生產效率提高，進而能夠有效抑制環(huán)境污染。我們利用最新的城市統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步發(fā)現(xiàn)，最近幾年中國城市的高鐵發(fā)展與環(huán)境污染存在相關關系。目前，關于中國高鐵對環(huán)境的影響研究大多使用雙重差分法，而且對高鐵的環(huán)境污染異質性產生的機制討論不夠深入。本文通過構建新的高鐵與環(huán)境污染關系的理論分析框架，利用空間計量模型對兩者之間的關系以及影響機制進行實證分析，為我國通過城市外部交通基礎設施建設治理環(huán)境污染，實現(xiàn)經濟綠色發(fā)展提供新的思路。

一、文獻回顧

（一）交通基礎設施與環(huán)境污染

交通問題已成為我國經濟發(fā)達地區(qū)改善環(huán)境質量的重要障礙，汽車尾氣是中國重點城市空氣污染的主要來源之一［5］。尤其在大都市地區(qū)，機動車尾氣排放與其城市空氣污染問題密切相關［6］。對于人口規(guī)模較大的城市，路面交通資源因需求過大而較易出現(xiàn)供不應求，進而引發(fā)交通擁堵并惡化空氣污染。機動車尾氣排放導致公路系統(tǒng)環(huán)境效率低下［7］。

相比機動車，軌道交通具有顯著的規(guī)模效應，無論在降低路面交通擁堵程度，還是改善城市空氣質量方面都具有較大優(yōu)勢［8］。Li等的研究表明，地鐵密度提高1個標準差，可以使空氣質量提高2%［9］。梁若冰和席鵬輝基于RDID方法估計中國14個城市新開通45條線路對空氣污染的影響，發(fā)現(xiàn)軌道交通具有顯著的污染治理效應［10］。鐵路運輸對環(huán)境效率具有顯著的積極影響［11］，在鐵路運輸使用率較高的地區(qū)，這種影響還在增強［12］。

高鐵和其他傳統(tǒng)運輸方式相比，能耗量和溫室氣體排放量均為最低，是符合可持續(xù)性發(fā)展的綠色基礎設施［13-14］。在中短途路線上盡可能用高鐵代替航空服務能夠有效減少空氣污染，對環(huán)境改善具有顯著的正向作用［15-16］。通過構建雙重差分模型，祝樹金等［17］、范小敏和徐盈之［18］證明高鐵對西部地區(qū)環(huán)境污染的抑制效應比東中部更明顯。而張華和馮烽則發(fā)現(xiàn)高鐵的減霾效應在東中部、沿海、非資源型及創(chuàng)新水平高的城市更顯著［19］。張永慶和張金月運用傾向得分匹配倍差法發(fā)現(xiàn)，高鐵開通后，長江經濟帶流域環(huán)境污染下降了4.2%［20］。而孫學濤、張廣勝的研究則認為，高鐵開通減少富裕城市的污染排放，但加重了貧困城市的環(huán)境污染［21］。

（二）交通基礎設施、全要素生產率與環(huán)境污染

交通基礎設施改善加快人員流動、帶動固定資產投資，從而引致更為充分的市場競爭，促使資源流向更具效率的地方，有利于細分市場，提高分工和專業(yè)化水平及經營規(guī)模，從而提高全要素生產率［22］。鐵路提速縮短地區(qū)之間人員交流時間，減少技術傳輸過程中不必要的損耗，降低傳播過程中的內容失真和漏損［23］，對沿途企業(yè)技術進步和效率改進發(fā)揮積極作用，促進全要素生產率增長。劉秉鐮等指出2001—2007年鐵路基礎設施對全要素生產率有著持續(xù)顯著的正向影響，鐵路和公路基礎設施存量的增加共帶動中國全要素生產率增長了11%，占全要素生產率整體增幅的59%［24］。施震凱等發(fā)現(xiàn)鐵路提速對沿途企業(yè)技術進步和效率改進發(fā)揮了積極作用， 對非國有控股、沿海地區(qū)、出口型企業(yè)具有更為顯著的生產率促進效應［25］。孫廣召和黃凱南的研究表明高鐵開通對不同地區(qū)全要素生產率增長率影響存在差異，對區(qū)域中心城市地區(qū)和非中心城市地區(qū)有正向作用，對全國性中心城市地區(qū)為負向作用［26］。而張夢婷等則認為，高鐵開通產生了明顯的虹吸效應，對外圍城市企業(yè)生產率有負向影響［27］。生產率提高對改善環(huán)境污染有顯著正向影響［28］。李國璋等利用1978—2007年相關數(shù)據(jù)，從全要素能源效率、產業(yè)結構和能源結構角度，通過逐步回歸法探討這些因素對環(huán)境污染的影響，研究結果表明要降低環(huán)境污染必須提高能源效率［29］。于峰等發(fā)現(xiàn)生產率提高、環(huán)保技術創(chuàng)新與推廣降低了我國環(huán)境污染［30］。

（三）邊際貢獻

總結已有文獻我們發(fā)現(xiàn)，高鐵對環(huán)境污染的影響研究尚存在可補充的空間。第一，對高鐵及霧霾污染問題的探討大多使用雙重差分法?？紤]到空氣及水資源是流動的，如果不考慮其空間相關性，對環(huán)境污染的研究可能會有偏誤，因此本文采用空間二段最小二乘法（Generalized Spatial Two-stage Least Square， GS2SLS），能夠控制環(huán)境污染的空間溢出效應，并解決可能存在的遺漏變量、測量誤差及雙向因果問題。第二，本文不僅系統(tǒng)地分析了高鐵是否對空氣污染、單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量及單位GDP工業(yè)廢水排放量產生重大影響，還分析了這種影響發(fā)生的傳導機制。

二、高鐵對環(huán)境污染影響的理論分析

高鐵對環(huán)境污染的主要影響為其環(huán)境外部性。一方面，它使勞動力、資源和技術等生產要素的市場與企業(yè)之間更加容易接近，擴大人力資本、物質資本和技術的選擇范圍，有利于獲得各種優(yōu)質廉價的生產要素，優(yōu)化投資，提高資源配置效率，減少污染排放。另一方面，高鐵使企業(yè)能夠更快、更方便地接近銷售市場，了解市場需求并生產適銷產品，有利于提高資源利用和分配效率，減少資源浪費，從而減少污染物排放。

考察環(huán)境污染與經濟產出之間的關系存在兩種思路：其一是將環(huán)境污染的治理費用作為要素投入，直接將環(huán)境污染作為生產函數(shù)的投入要素納入生產函數(shù)，但這種方法不利于厘清資本、勞動、技術等其他要素投入對環(huán)境污染和污染治理的作用，因此與現(xiàn)實社會生產過程存在脫節(jié)；另一種思路是將環(huán)境污染作為一種負效用產出，如果希望減少環(huán)境污染，就需要相應地減少期望產出，或者將一部分經濟資源用于污染治理［31］。本文構造要素資源投入與產出、污染之間的技術結構關系，并考察高鐵是如何通過提高資源配置效率來減少環(huán)境污染的。用產出集合模擬環(huán)境技術：

P（x）={（y，b ） ∶xcan produce（y， b）}，RN+（1）

集合P（x）是指N種要素投入x所能生產的“好”產品與“壞”產品產量的所有組合。投入向量x=（x1+，…，xN）∈RN+；“好”產品向量y=（y1+，…，yM）∈RM+；“壞”產品b=（b1+，…，bJ）∈RJ+，指生產過程中排放的污染物。假定投入產出向量為：（xt（K×N），yt（K×M），bt（K×J）），可以構造滿足上述條件的環(huán)境技術：

P（xt）=Kk=1Zkytim≥ytk，m，m=1，…，M;Kk=1zkbtk，j，j=1，…，J;

Kk=1zkxtk，n≥xtk，l，n=1，…，N;zk≥0，k=1，…，K

（2）

高鐵運行加快人員和信息流動速度，使沿線城市更加容易吸引人才，獲得先進的管理方法和環(huán)境技術，從而體現(xiàn)在高鐵開通前后資源配置效率的提高上，即：

yt1（K×M）＜yt2（K×M）

bt1（K×J）＜bt2（K×J）

其中，t1代表開通高鐵之前，t2代表開通高鐵之后。

因此，開通高鐵通過提高資源配置效率對環(huán)境影響包含兩方面的含義：一是在產出不變情況下，開通高鐵通過提高資源配置效率減少污染物排放量；二是當經濟持續(xù)增長時，即使污染物排放總量仍然在增加，開通高鐵通過提高資源配置效率，仍然可以降低單位產出污染物排放。

也有學者研究發(fā)現(xiàn)高鐵對環(huán)境質量具有負向效應。比如，高鐵的原材料，包括混凝土、鋼鐵等均產自高能耗生產部門，其生產過程會排放大量廢水、廢氣和固體污染物。另外，高鐵在運行過程中會對沿途居民區(qū)造成一定的噪聲污染［32］。但是，這些研究在很大程度上忽略了高鐵在減少其他運輸方式（如汽車、飛機和傳統(tǒng)鐵路系統(tǒng)）污染方面的替代作用。準確研究高鐵對環(huán)境的影響必須考慮其對環(huán)境污染的直接效應和替代效應。如果替代效應大于直接效應，那么高鐵將有利于改善環(huán)境質量，這正是本研究的重點。根據(jù)以上的理論分析，我們可以提出以下兩個理論假設。

假設1：高鐵對環(huán)境污染具有顯著的負向作用，能夠顯著減低單位GDP環(huán)境污染量。

假設2：高鐵能夠提高綠色全要素生產率（GTFP），進而抑制環(huán)境污染。

三、實證模型

本文運用空間計量技術構造基于全國285個城市的地理距離空間權重矩陣，使用GS2SLS考察2010—2018年間高鐵開通對環(huán)境污染的影響。我們采用以下基礎模型：

lnPolit=β0+ρW·（lnPolit）′+β1HSRit+β2Xit+αi+γt+εit（3）

其中：下標i和t分別代表城市和年份，Pol表示環(huán)境污染，在實證中分別由PM2.5年均濃度值（PM2.5）、單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量（NOx）、單位GDP工業(yè)廢水排放量（waw）表示。W為基于全國285個城市的地理與經濟距離嵌套空間權重矩陣。HSR為是否開通高鐵的啞元變量。若某城市某年開通了高鐵，HSRit=1， 否則HSRit=0。如HSR的估計系數(shù)β1顯著為負，說明高鐵城市比非高鐵城市環(huán)境污染減小。αi為與第i個城市特征相關的誤差項，γi為時間誤差項，εi為隨機誤差項。

X為本文考慮的其他與高鐵及環(huán)境污染相關的控制變量。參考孫傳旺等［1］、Yang等［13］以及張明志等［16］，選擇：（1）人均GDP（pgdp）及其二次項（pgdp2），采用2010年不變價格處理。（2）綠化水平（gcr）——城市建成區(qū)綠化覆蓋率。（3）城鎮(zhèn)化率（urb），用城鎮(zhèn)人口占總人口的比重來衡量。（4）就業(yè)人員密度（emp），用單位面積就業(yè)人員數(shù)來衡量。（5）機場（airport），某城市是否擁有民用機場啞元變量。（6）汽車保有量（car），用每百人汽車保有量來衡量。

考慮到環(huán)境污染問題具有明顯的空間溢出效應，我們運用空間計量技術進行模型估計以克服空間自相關問題。構造基于全國285個城市地理與經濟距離嵌套權重矩陣（W）。W的計算公式為W=λW1+（1-λ）W2，其中W1為地理距離空間權重矩陣，W1元素wij表示城市i與城市j距離的倒數(shù)。λ為地理距離空間權重矩陣的權重，令其取值為0.5。W2為經濟距離空間權重矩陣，其矩陣的構成元素w′ij計算公式為：

w′ij=1/e，i≠j

0，i=j（4）

其中，e為城市i與城市j之間人均GDP之差，以此表示經濟距離。

首先進行初步的空間效應檢驗，判斷地區(qū)變量間是否存在空間相關性，即計算莫蘭I指數(shù)（Morans I）。莫蘭I指數(shù)本質上為空間自相關指數(shù)，可視為觀測值與其空間滯后的相關系數(shù)。其取值一般介于-1到1之間，大于0表示正相關，小于0表示負相關。如果莫蘭I指數(shù)顯著不為0，則說明存在空間效應，需進一步進行空間計量分析。

估計方法使用GS2SLS，該方法選取各解釋變量及其空間滯后項作為工具變量，并基于2SLS方法估計空間面板模型，能夠對高鐵或環(huán)境污染的空間溢出效應及內生性予以控制。即使在異方差與正態(tài)分布的情況下，依然是一致估計。本文在對基準回歸估計時選擇了最高三階空間滯后項作為工具變量。

在樣本量選擇和時間跨度選擇中，考慮到2009年12月26日全國第二條高速列車，也是第一條由字母G開頭的高速列車武廣高鐵開通運營，結合可獲得的數(shù)據(jù)，本文研究的時間區(qū)間定為2010—2018年。在樣本篩選過程中，剔除了在研究區(qū)間內新設立的地級市（如海南省三沙市、貴州省銅仁市等），在研究區(qū)間內撤銷的地級市（如安徽省巢湖市等），或是在研究區(qū)間內存在嚴重數(shù)據(jù)缺失情況的地級市（如西藏自治區(qū)各個城市），最終樣本為包括四個直轄市在內的共285個地級及以上城市。

PM2.5年均濃度數(shù)據(jù)來源于哥倫比亞大學社會經濟數(shù)據(jù)和應用中心（SEDAC，http：//sedac.ciesin.columbia.edu/）發(fā)布的基于光學衛(wèi)星空間遙感獲得的年全球PM2.5濃度年均值柵格地圖，利用arcGIS軟件將其解析為中國所有城市的年均PM2.5濃度數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)更新至2016年，因此考察全國285個城市高鐵對霧霾污染的影響時，時間區(qū)間定為2010—2016年，但后文穩(wěn)健性檢驗中將根據(jù)可得數(shù)據(jù)補充2014—2018年全國112個環(huán)保重點城市中高鐵對霧霾污染的影響。中國城市單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量（NOx）及單位GDP工業(yè)廢水排放量（waw）數(shù)據(jù)通過《中國城市統(tǒng)計年鑒》2011—2019年獲取并計算整理。實證中的其他控制變量，pgdp，gcr，urb，emp數(shù)據(jù)來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》2011—2019年，以及各省統(tǒng)計年鑒。airport數(shù)據(jù)來源于中國民航總局（CAAC）網站發(fā)布的“官方民用航空業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報（2010—2018）”。car數(shù)據(jù)來源于CEIC數(shù)據(jù)庫。

在前文理論和實證研究基礎上，還將深入討論高鐵對環(huán)境影響的作用機制，即高鐵是否通過提高GTFP來減輕環(huán)境污染。借助中介效應模型［33］，構建如下三個回歸方程來識別檢驗高鐵對環(huán)境影響的作用機制：

lnPolit=θ0+τW·（lnPolit）′+θ1HSRit+θ2Xit+αi+ γt+εit（5）

lnGTFPit=β0+β1HSRit+β2X′it+α′i+ γ′t+ε′it（6）

lnPolit=δ0+ξW·（lnPolit）′+δ1HSRit+δ2GTFPit+δ3Xit+α″i+ γ″t+ε″it（7）

Pol與HSR定義同前文，GTFP為綠色全要素生產率，X為其他控制變量。αi為與第i個城市特征相關的誤差項，γt為時間誤差項，αit為隨機誤差項。依然使用基于空間權重矩陣W的GS2SLS法進行回歸。式（6）中，β1的期望估計系數(shù)為正。式（7）中，δ1和δ2的期望估計系數(shù)為負。根據(jù)中介效應模型原理，若系數(shù)θ1、β1、δ2均顯著，且δ1較θ1的顯著性或絕對值有所下降，則表明存在中介效應，即高鐵通過提高GTFP，進而抑制環(huán)境污染。

在計算GTFP時，考慮到投入產出的松弛問題，Tone［34］提出SBM（Slack Based Measure）模型測量被評價決策單元（DMU， Decision Making Unit）的效率值。相較經典的徑向DEA模型，SBM模型中非有效DMU不必沿到原點的射線方向進行改進，即不需要同比例縮減投入或擴大產出，可以用于非期望產出存在下的經濟效率測算。本文將每個城市都視為一個生產決策單元來構建生產性前沿，采用考慮非期望產出和松弛問題的非徑向、非角度SBM模型來測算2010—2018年中國285個地級及以上城市的綠色全要素生產率。產出指標包括期望產出和非期望產出。投入要素包括資本K、勞動力L、表征資源消耗的工業(yè)用電量EC和表征環(huán)境污染的二氧化硫排放量SO2四種要素。由于統(tǒng)計年鑒中并未直接公布各地的資本存量數(shù)據(jù)，因此需要進行估算。在計算中以永續(xù)盤存法為基礎，參考張軍等［35］的方法，以2010年為基期，對我國285個城市資本存量進行估算。表1給出了2010—2018年全國285個城市面板數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計。

四、高鐵對城市環(huán)境污染影響的估計結果

（一）基準回歸結果

空間計量模型首先需要計算莫蘭I指數(shù)，以檢驗空間計量分析是否適用于該模型。由表2各個年份中國城市霧霾污染的莫蘭I檢驗結果可見，各個年份莫蘭I值均通過1%水平下的顯著性檢驗，且均為正值，證明我國城市霧霾污染在空間上存在明顯的正自相關關系。而且莫蘭I值的整體趨勢是隨著時間推移不斷增加，這表明地區(qū)間霧霾污染的空間相關性在不斷上升。2010—2018年單位GDP氮氧化物排放量以及工業(yè)廢水排放量變量的莫蘭I檢驗結果，也顯示出明顯的空間相關性，由于篇幅原因不再列出?？梢耘袛啵疚倪\用空間計量模型檢驗我國高鐵開通與環(huán)境污染關系較之傳統(tǒng)計量方法更為合適。

表3報告了全國285個城市基于空間權重矩陣W模型（3）的GS2SLS估計結果，由表中W×lnPol的估計系數(shù)可以看到，被解釋變量空間滯后項的系數(shù)始終在1%的水平上顯著，驗證了環(huán)境污染存在顯著的空間溢出效應，意味著環(huán)境污染治理要遵循區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控的策略。

其中第2列HSR的估計系數(shù)（-0.015）在5%的水平上顯著為負，表明高鐵能改善城市環(huán)境質量。相對沒有高鐵的城市，全國高鐵城市的PM2.5年均值降低了1.5%。第3列和第4列HSR的估計系數(shù)顯著為負，同樣表明高鐵有利于減少工業(yè)氮氧化物及工業(yè)廢水排放量。相對非高鐵城市，高鐵城市單位GDP工業(yè)氮氧化物及單位GDP工業(yè)廢水排放量分別減少11.4%和12%。城市綠化和城市化水平對抑制環(huán)境污染也有積極作用，但其作用沒有高鐵那么明顯。汽車擁有量增加一定程度上會加劇環(huán)境污染，但對不同污染物的影響程度有明顯差異。

（二）異質性分析結果

表4報告了東、中、西部地區(qū)基于空間權重矩陣W模型（3）的GS2SLS估計結果。表中結果表明，各地區(qū)被解釋變量空間滯后項的系數(shù)顯著為正，驗證了環(huán)境污染在各地區(qū)存在空間溢出效應。

第2—第4列中HSR的估計系數(shù)都顯著為負，表明我國東部地區(qū)高鐵能夠有效抑制霧霾污染、減少工業(yè)氮氧化物及工業(yè)廢水排放量。東部地區(qū)開通高鐵的城市相對于沒有開通高鐵的城市，PM2.5年均濃度、單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量和單位GDP工業(yè)廢水排放量分別降低了1.5%，47.8%和32.1%。中部地區(qū)高鐵使單位GDP工業(yè)廢水排放量明顯降低7.3%，而對霧霾污染及工業(yè)氮氧化物排放量的影響不明顯。西部地區(qū)開通高鐵的城市，PM2.5年均濃度和單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量分別降低了1.5%和43.2%。

此外，我們將所有城市分為中心城市（33個）和非中心城市（249個）［將《國家城市系統(tǒng)規(guī)劃（2010—2020年）》（由住建部、國家發(fā)展和改革委員會、衛(wèi)生健康委員會以及教育部等19個中央部委共同制定）中確定的9個國家中心城市，包括北京、天津、上海、廣州、重慶、成都、武漢、鄭州和西安，以及《國家社會和經濟發(fā)展計劃》中規(guī)定的27個具有獨立規(guī)劃地位的城市以及省會城市，包括石家莊、沈陽、大連、長春、太原、呼和浩特、哈爾濱、濟南、青島、南京、杭州、廈門、深圳、蘇州、寧波、合肥、福州、南昌、長沙、南寧、?？凇①F陽、昆明、蘭州、西寧、銀川和烏魯木齊，共同定義為中心城市。其余249個城市定義為非中心城市。］，基于模型（3）進行回歸。結果表明對于非中心城市，高鐵顯著抑制了環(huán)境污染。而對于36個國家及地區(qū)中心城市子樣本，高鐵能夠抑制霧霾污染，但對工業(yè)氮氧化物及工業(yè)廢水排放的影響不顯著。非中心城市高鐵帶來的污染減輕表明高鐵網絡能夠在一定程度上縮小城市生態(tài)效率不平衡，有助于環(huán)境協(xié)調發(fā)展。在中心城市，高鐵未能對污染產生顯著影響可以這樣解釋：因為中心城市一般都是全國性或區(qū)域性經濟增長和人口集聚中心，其內部污染很難受到外部交通基礎設施變化的影響。然而，高鐵的出現(xiàn)一般來說會增加外部人口流入中心城市的數(shù)量，在這樣的情況下并沒有增加中心城市的污染，說明高鐵發(fā)展對這些城市的污染排放作用是中性的?？紤]到大多數(shù)城市（非中心城市比中心城市多得多）污染下降顯著得利于高鐵的發(fā)展，說明高鐵不僅有利于全國環(huán)境的改善，也有利于從中心城市分流人口及環(huán)境壓力［由于文章篇幅原因，此部分回歸結果未列出，可以發(fā)郵件索要。］。

（三）機制檢驗結果

表5報告了全國層面基于中介效應模型（5）—（7）的估計結果。第2列HSR的回歸系數(shù)顯著為正，表明高鐵能夠促進GTFP增長。第3、5、7列HSR對霧霾污染、工業(yè)氮氧化物排放量及工業(yè)廢水排放量影響的估計系數(shù)即表3中對應的基準估計系數(shù)。第4、6、8列的結果為公式（7），同時加入HSR及GTFP變量后，考察其對霧霾污染、工業(yè)氮氧化物排放量及工業(yè)廢水排放量影響的估計系數(shù)。其中，HSR估計系數(shù)的絕對值及顯著性大幅度下降，GTFP的估計系數(shù)均顯著為負，符合中介變量的判斷標準。因此可以得出如下結論，高鐵促進了GTFP提高，進而有效抑制環(huán)境污染，即GTFP是高鐵抑制環(huán)境污染的作用機制。

表6上半部分報告了東部地區(qū)高鐵影響環(huán)境污染的作用機制檢驗結果。第2列HSR的估計系數(shù)在1%的水平上顯著為正，表明高鐵對GTFP有顯著的正向影響。第4、6、8列為同時加入HSR及GTFP變量后的估計結果，HSR估計系數(shù)的絕對值及顯著性大幅度下降，GTFP的估計系數(shù)均顯著為負。東部地區(qū)高鐵通過促進GTFP提高，進而有效抑制環(huán)境污染。表6下半部分的回歸結果也表明，西部地區(qū)高鐵通過促進GTFP提高，有效抑制了環(huán)境污染。

（四）穩(wěn)健性檢驗結果

為進一步確保研究結論的可靠性，我們進行了一系列穩(wěn)健性檢驗。首先，利用系統(tǒng)GMM方法，修正遺漏變量偏差并進一步避免潛在的內生性問題。模型設定如下：

lnPolit=β0+β1（lnPoli，t-1）+φ1HSRit+φ2Xit+αi+γt+εit（8）

其中，Poli，t-1表示環(huán)境污染滯后一期，其他變量如上文定義。

由表7結果可知，各模型中被解釋變量的一階滯后項系數(shù)在1%水平上顯著，表明前期環(huán)境污染對當期環(huán)境污染有顯著的影響。由HSR的回歸系數(shù)顯著為負可得，高鐵對霧霾污染、工業(yè)氮氧化物排放量以及工業(yè)廢水排放量均有顯著的抑制作用。AR（2）的估計系數(shù)不顯著，表明不存在二階序列相關。Sargan檢驗的估計系數(shù)不顯著，因此，系統(tǒng)GMM估計中的工具變量不存在過度識別問題，模型設定是合理的。

其次，基于模型（3），將地理與經濟距離嵌套空間權重矩陣W替換為地理距離權重矩陣W1進行第二項穩(wěn)健性檢驗。最后，利用《中國統(tǒng)計年鑒》2015—2019年公布的全國112個環(huán)保重點城市［包括51個東部城市、34個中部城市和27個西部城市。］的PM2.5年平均濃度數(shù)據(jù)，考察最近5年高鐵對霧霾污染的影響及其作用機制。同樣考察了這112個城市高鐵對工業(yè)氮氧化物排放量及工業(yè)廢水排放量的影響及其作用機制。各項檢驗結果依然是穩(wěn)健的［由于文章篇幅原因，此部分回歸結果未列出，可以發(fā)郵件索要。］。

五、結論

在中國城市化和工業(yè)化進程中，環(huán)境污染一直是備受關注的問題之一。本文選擇近年來中國基礎設施建設的亮點高速鐵路作為研究對象，研究了城際交通基礎設施對城市環(huán)境質量的影響及其背后的作用機制。本文的理論探索和實證分析發(fā)現(xiàn)高鐵開通能夠有效改善城市環(huán)境質量，相對沒有高鐵的城市，高鐵連通城市PM2.5年均濃度、單位GDP工業(yè)氮氧化物排放量及單位GDP工業(yè)廢水排放量分別降低1.5%、11.4%和12%。但高鐵對環(huán)境污染的影響具有明顯的區(qū)域異質性，東、中、西部地區(qū)和中心城市、非中心城市高鐵帶來的環(huán)境改善各不相同，東部地區(qū)非中心城市在前期的城際交通基礎設施投資中獲得的環(huán)境改善回報最大。進一步基于中介效應模型的實證探索發(fā)現(xiàn)，中國高鐵主要通過新技術的引入和資源配置效率的提高，促進城市GTFP提高，進而有效抑制城市環(huán)境污染。

本文的研究結論為通過進一步加強高鐵網絡建設，促進高質量發(fā)展和有效抑制環(huán)境污染提供了理論支撐：（1）中國高鐵是改變城市空間地理格局的重要基礎設施，環(huán)境污染存在顯著的空間溢出效應，因此從城市的空間地理視角思考環(huán)境污染的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控策略，特別是考慮在學術探討和政策實踐中均較少討論的高鐵網絡布局對環(huán)境污染的作用具有重要的理論和實踐價值；（2）高鐵開通對抑制城市環(huán)境污染的作用具有異質性，進一步在中西部地區(qū)和非中心城市推進新型交通基礎設施建設，促進城際運輸網絡現(xiàn)代化和效率提升，不僅有助于當?shù)亟洕l(fā)展，同時也有利于保護生態(tài)環(huán)境。

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High-speed rail and urban environmental pollution：

Analysis based on the panel data of 285 cities in China

ZHANG Fan1，2， YAO Shujie2， WANG Feng2

（1.School of Economics， Shanxi University of Finance and Economics， Taiyuan 030006，

P. R. China; 2. School of Economics and Business Administration， Chongqing University， Chongqing 400044， P. R. China）

Abstract：

In the process of urbanization and industrialization in China， environmental pollution has always been one of the most concerned issues. In the report of the 19th National Congress of the Communist Party of China， General Secretary Xi Jinping emphasized that we should focus on key tasks such as the defense of the blue sky， continue to promote pollution prevention and control， strengthen the protection and restoration of ecosystems， expand green environmental protection industries， vigorously promote green development， and continue to improve the quality of the ecological environment. Compared with the serious “urban disease” caused by traffic pollutants in Chinese cities， high-speed rail （HSR） is one of the most sustainable green transportation infrastructures. This paper studies the impact of HSR on the environmental pollution and its mechanism by employing a spatial econometric model and an intermediary effect model with the panel data of 285 cities in 2010-2018. The empirical results show that： 1） The urban environmental pollution in China has significant spatial spillover effects， which means that environmental pollution control should follow the strategy of regional joint prevention and control. 2） HSR can reduce environmental pollution. Compared with cities without HSR， the annual average PM2.5 concentration， nitrogen oxide emissions per unit of GDP， and industrial wastewater discharge per unit of GDP in HSR cities are reduced by 1.5%， 11.4%， and 12%， respectively. 3） HSRs reduction effect on the environmental pollution is significant in the eastern and western regions， while that in non-central cities is greater than in central cities， indicating that HSR network can reduce the imbalance of urban ecological efficiency to a certain extent and contribute to the coordinated development of the environment. 4） HSR reduce the environmental pollution by increasing the total factor productivity. This paper provides a theoretical reference for realizing the inhibitory effect of HSR on urban environmental pollution， and provides the following policy references for the construction and development of HSR： 1） Chinas high-speed rail is an important infrastructure that changes the spatial and geographical pattern of cities， and environmental pollution has significant spatial spillover effects. Therefore， the regional joint prevention and control strategies for environmental pollution should be considered from the perspective of urban spatial geography， especially considering academic discussions and policies. The effect of HSR network layout on environmental pollution， which is rarely discussed in practice， has important theoretical and practical value. 2） The opening of high-speed rail has a heterogeneous effect on restraining urban environmental pollution. Further promoting the construction of new transportation infrastructure in the central and western regions and non-central cities， and promoting the modernization and efficiency improvement of the intercity transportation network， will not only help the local economic development， but also be conducive to the protection of the ecological environment.

Key words：

high-speed rail; environmental pollution; green total factor productivity;generalized spatial two-stage least square（責任編輯 傅旭東）

作者簡介：

張帆，山西財經大學經濟學院，Email：zhangfan514@hotmail.com；汪鋒，重慶大學經濟與工商管理學院教授，Email：wangfeng2008@cqu.edu.com。

通信作者：姚樹潔，重慶大學經濟與工商管理學院教授，長江學者特聘教授，遼寧大學李安民經濟研究院院長，城市化與區(qū)域創(chuàng)新極發(fā)展研究中心秘書長，Email：yaoshujie@cqu.edu.com。