一、引言及文献综述
改革开放以来，中国的经济活动呈现空间集中趋势，东部沿海地区成为中国经济集聚度最高的区域。同时，中国城市环境污染问题日益突出，已成为中国经济发展过程中的另一新常态。东部沿海地区的经济集聚度较高，同时环境污染相对严重，经济活动的集中与环境污染似乎呈现出某种内在联系。中国的新型城镇化、“一带一路”、长江经济带、京津冀一体化等发展战略将促使经济活动继续走向空间集中，这些发展战略在一定程度上是通过促进经济空间集聚以期获得各种溢出和规模经济等收益。
经济活动的空间集聚是引起包括环境污染在内的各类城市病的重要原因之一，一般认为污染是阻碍经济活动集中的一种分散力，但污染治理具有规模经济特征，空间集聚可能是控制污染物总量和降低污染强度的重要机制。Glaser认为经济密度高的城市相比经济活动分散的乡村更加节能环保，城市居民在住房、供暖和照明等资源的人均量上远低于农村居民，集聚可有效降低通勤距离从而降低污染排放。显然，传统发展理念忽视了经济集聚可能存在的内在减排机制。如果经济集聚本身具有内在的减排机制，那么说明中国的区域发展策略与环保政策指向是一致的。
一方面，经济集聚具有规模污染效应。经济活动集中的过程中，产出规模的扩张会引起污染排放量增加。Virkanen、Frank、Verhoef 和 Nijkamp等的研究表明经济集聚是加重环境污染的重要原因之一。刘军等的研究表明产业集聚对环境污染的综合影响以加重环境污染为主。另一方面，经济集聚对环境污染也具有积极的影响，集聚经济的规模效应及各类溢出效应有利于减排。Zeng 和Zhao论证了产业集聚的两种环境效应，即需求减少效应和成本减少效应。豆建民和张可从规模经济、成本节约、污染设施共享、专业化分工和污染集中监管等方面对经济集聚的减排效应进行了解释。He、许和连和邓玉萍发现FDI的集聚可改善环境质量。李勇刚和张鹏、张可和豆建民认为东部沿海大城市的经济集聚产生的减排效应高于中小城市。陆铭和冯浩发现人口和经济活动的集聚有利于降低污染排放强度。
由于双重效应的存在，一些研究表明两者关系呈非线性。如李伟娜等发现制造业集聚与大气污染间呈“N”形关系；张可和豆建民、沈能、豆建民和张可、杨仁发、原毅军和谢荣辉等人发现经济集聚与环境污染呈倒“U”形关系。闫逢柱等则认为产业集聚对环境污染的影响存在短期和长期的差异。
工业污染会直接影响农业部门的产出和收入水平，从而减少对工业品的需求，降低区域内部经济活动的密度和企业的空间分布。经济活动的空间集中会引起规模污染，导致人口和经济活动扩散，引起经济活动在不同地区的疏密度发生改变。
环境污染会影响劳动力供给，影响工资水平而影响企业劳动成本，进而影响企业的选址，最终反映在地区经济疏密度和空间分布上。污染会直接影响集聚的收益：劳动生产率。环境污染会直接影响劳动者的身体健康并降低人力资本质量，Hanna 和Oliva、杨俊等的研究发现环境污染通过影响劳动者的身体健康，减低人力资本质量，劳动生产率随之降低；同时环境污染通过影响劳动力市场的供给来间接影响劳动生产率。
环境污染直接影响居民居住地的选择，从而引起人口在空间上的移动，进而影响人口、各类需求以及企业生产的空间分布。人口居住地的变动会直接影响中心市场的地理位置，人口的空间分布会影响企业的生产和销售策略，企业会根据产品需求变动和中心市场空间位置的变动而改变生产线的选址。同时，政府会对企业的污染排放行为进行管制。企业要获得污染排放权需付出一定的成本，当环境规制较高时，一些污染型企业会考虑重新选址，污染型企业可能会选择环境规制较低的地区，从而造成“污染天堂”现象。企业靠近中心城市是为了本地市场效应，当污染成本超过国内市场效应的收益时，会引起企业和资本的空间转移，从而影响经济活动的疏密度和空间分布。
综上述可知，经济集聚与环境污染存在双向内生关联。既有研究多关注经济集聚的规模污染效应，而对其减排效应的研究较少。至少存在以下不足：一是忽略了经济集聚与环境污染可能存在的内生性，罕有考虑环境污染对经济集聚的反向影响，这种反向内生性影响可能对实证的结果造成重要影响。二是多忽略了经济集聚和环境污染各自存在的地区空间相关，特别是罕有考察空间相关对实证研究结论的影响。三是地级市层面的经验研究较少。相比省域空间尺度，地级市尺度的产出密度能相对精确地反映经济集聚度且更容易捕捉空间溢出效应。基于以上不足，本文将充分考虑经济集聚与环境污染的内生性以及经济集聚空间相关性对经济集聚减排效应的影响，基于2002年-2012年中国285个地级及以上城市的数据，运用空间联立方程模型和广义倾向匹配得分法考察经济集聚的减排效应。
二、实证研究设计
（一）模型设定
考虑现实中环境污染对经济集聚存在反向的内生影响，本文采用空间联立方程模型来矫正这种内生性。已有众多研究表明经济集聚和环境污染具有显著的空间溢出特征，如Hussein 和 Kaneko、潘文卿、张可和汪东芳、张可、张可等。忽略经济集聚和环境污染的空间相关会引起遗漏变量的问题，导致有偏的估计，本文同时将经济集聚和污染排放的空间滞后项纳入实证模型并考虑环境污染可能对经济集聚产生的反向影响，不仅考虑经济集聚和环境污染的空间溢出效应，而且考虑邻近地区的经济集聚对本地环境污染的影响以及邻近地区的环境污染对本地经济集聚的影响。构建空间联立方程，模型如下：
其中，i和j表示地区;t表示年份;P为污染排放强度，考虑了三种污染物，即二氧化硫（SO2）、工业废水（pw）、工业粉尘（pd）的单位非农产出排放量（污染排放强度）;lind表示经济集聚水平，二次项为slind;wij表示空间关系，采用地理邻近二值空间权重矩阵，即两地区地理邻近时取1，地理不邻近时取0。
方程（1）为污染方程，用来检验经济集聚的减排效应。其中,α4和α5为本文重点关注的估计系数，在联立方程系统估计时若满足α4>0、α5<0且均显著，则表明经济集聚对污染排放强度的影响存在一个减排临界点。α1用来捕捉地区间污染排放强度的空间溢出效应，α2表示邻近地区的经济集聚对本地污染排放强度的影响。方程（2）为产出密度方程，用来控制环境污染对经济集聚可能存在的反向内生影响。若β3<0且显著则表明环境污染对经济集聚产生了抑制作用，环境污染充当了经济活动集中的分散力。β1和β2分别捕捉经济集聚的空间溢出和邻近地区环境污染对本地经济集聚的影响。
同时考虑一组影响污染排放强度的控制变量X，包括地区发展水平、技术进步、产业结构、对外开放程度、环境规制、城镇化水平、能源强度。影响经济集聚水平的控制变量T包括交通便利度、对外开放度、环境规制、人口规模、市场规模、教育规模、教育质量和医疗水平。μi、ηi表示地区个体效应，εit、υit为随机扰动项。
（二）变量选取
经济集聚水平（ag）：单位面积上承载的经济活动量被认为是测度经济集聚的良好指标。采用单位面积的非农产出来度量经济集聚程度。
污染排放强度（P）：采用单位非农产出的污染排放量测度。
地区发展水平（rgdp）：采用人均GDP测度。环境“库兹涅茨曲线”认为环境污染与经济发展水平呈倒“U”形关系，故加入其二次项（srgdp）。
技术进步（tech）：采用年度研发投入占GDP的比重测度。技术改进可提高企业能源利用和生产效率，有利于减排。技术创新与环境污染显著相关，环保技术可降低污染物的排放。技术进步也可能因扩大了生产规模而加重环境污染。
产业结构（lis）：采用第二产业增加值占GDP比重测度。工业占比越大污染会越严重。
对外开放程度（open）：采用FDI占GDP比重测度。较高的对外开放度对环境具有一定的改善作用。但是，如果引进污染型产业，则会加重环境污染。同时国外资本和产业的进入有利于形成更高的经济集聚度。
环境规制（regul）：采用环境治理投资占GDP比重测度。环境规制会抑制企业的排污，环境规制会影响企业的选址策略从而影响经济集聚水平。
城镇化水平（urb）：采用城镇人口占常住人口的比重测度。城镇化会引致大量的能源消费和排放需求。城镇化进入成熟阶段后，环保技术的应用有利于污染减排，有利于发挥集聚经济的减排效应，故引入其二次项（sur）。
能源强度（ei）：能源消耗（如煤炭）是产生SO2等污染物的直接原因，能源消费是环境污染的主要来源。由于无法获得地级市的能源消耗相关数据，故采用年度工业用电量与地区生产总值的比值作为能源强度的代理变量。
交通便利度（tran）：采用人均道路面积测度。便利的交通有利于区域对外经济交流和提高通勤效率，吸引更多的投资和人口，提高经济集聚水平。
人口规模（pop）：采用常住人口数量测度。人口规模的增加和集中是引起经济集聚的重要原因之一。企业为了获得本地市场效应，倾向于靠近人口规模较大的中心市场。
市场规模（mar)：采用社会消费品零售总额测度。企业为了获得国内市场效应而不断靠近中心市场，企业不断地集聚于中心市场的周围以节约运输成本和提高产品市场份额。
教育规模（edu）：采用教育总支出占GDP比重测度。劳动生产率与教育的水平密切相关，教育有利于人力资本的积累。教育是人力资本和劳动力蓄水池形成的重要基础。
教育质量（qedu）：采用各类学校的师生比来测度。劳动生产率与教育质量密切相关，优质教育是提高人力资本质量的重要途径，教育也有利于环保理念的形成。
医疗水平（med）：采用万人床位数来间接测度。良好的医疗水平为劳动者的身体健康提供保障，从而提高劳动生产率，有利于吸引居住人口，进而影响经济集聚水平。
本文的数据主要来源于2003年-2013年《中国城市统计年鉴》和《中国区域经济统计年鉴》，部分缺失数据来自于各省市统计年鉴以及各地级市的年度环境统计公报。为了保持数据和指标的完整性和统一性，数据时间段取为2002年-2012年。产出指标调整为可比价。
三、实证结果及分析
（一）空间联立方程模型估计结果
（二）控制样本选择偏误和空间相关的再考察
（三）稳健性检验
四、结论与政策启示
本文从空间视角考察经济集聚对环境污染的影响。主要结论有：（1）经济集聚水平超过一定的临界水平后呈现出一定的减排效应。环境污染对经济集聚存在负向影响，考虑环境污染对经济集聚的反向内生影响后，经济集聚的减排临界点明显变大，环境污染在一定程度上抑制了经济集聚，是经济活动空间集中的分散力。城市发展过程中需要通过提高额外的经济集聚度才能抵消这种负面的影响。若不考虑环境污染对经济集聚的反向影响，可能会导致决策者对实际经济集聚的减排临界点的误判。（2）考虑了空间相关后，经济集聚对三种污染物的减排效应更加明显。经济集聚的空间相关使得每个城市只需要较小的经济密度即可获得经济集聚的减排效应，落入减排区间的城市更多，提高城市间的空间相关有利于改善环境。（3）经济集聚和环境污染均存在明显的空间溢出和地区交互影响，城市间的经济发展与环境治理均不可独善其身。
本研究对区域经济与生态环境的协调发展、地区间经济发展协同、污染联合治理及责任分担均具有重要的政策启示。其一，大力提高城市经济密度和促进经济活动的空间集中与生态环境保护并非对立关系，经济活动在空间上的高度集中甚至有利于减排。因此新型城镇化、长江经济带、“一带一路”、京津冀一体化等有利于经济活动走向空间集中的国家发展战略符合绿色发展理念，应充分利用好经济集聚的减排效应，并通过产业结构升级、提高环境规制、继续扩大对外开放、技术创新等途径减缓经济活动集中带来的规模污染。大力发展城市群，提高各类城市的经济密度反而有利于改善环境。其二，环境污染充当了经济活动集中的分散力，在利用经济集聚的减排效应的同时也应考虑这种负面影响。其三，促进区域一体化和同城化，加强地区（城市）间的经济联系有利于发挥经济集聚的减排效应。其四，区域间的经济发展和污染治理需形成联动协同，地区经济协同有利于减排。因此，应尽快建立区域间污染源核算体系，为区域间污染责任分担和区域间生态补偿提供依据。
