区域产业结构演变对PM2.5排放的影响机理研究

摘要：以北京为样本，基于三次产业 排放数据的研究，对不同层次不同类型结构演变的影响机理进行实证分析，结果表明，区域产业结构演变的减排效应来源于三条路径；一是调整高能耗部门的直接减排效应；二是高技术化的工业结构升级产生的间接技术减排效应；三是以中高技术产业规模增长促使经济增长与 排放脱钩，产生的规模减排效应；并基于样本三种情景下的工业结构演变效应，提出工业化进程中，工业结构与 排放演变的三阶段模型，而进入后工业化时代的北京，虽在样本分析期，降低资源密集部门比重成为最显著的结构减排因素，并能够有效解释“政策蓝”的出现；但提高高技术部门比重的工业结构演变才是符合北京经济发展和减排双重目标的主导结构类型。

关键词：产业结构演变； 排放；因素分解模型；通径分析；影响机理

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.05.05

中图分类号：F205 文献标识码： ：文章编号：

Abstract Based on the date from Beijing and the research of three industries pm2.5 emissions data， making empirical analysis of influential Mechanism in the different levels and the different types of structural evolution， the results showed that the reduction effect of regional industrial structure evolution is from three paths. One is adjusting the direct reduction effect of the high energy consuming sectors. Second， high technicalization of industrial structure upgrading encouraged secondary industry to decrease the emissions intensity to produce indirect technical effect. Thirdly， by economic growth of high-tech industry keeping “321” the proportion of industrial structure， economic growth from PM2.5 emissions decoupled so that produced the indirect scale reduction effect. At the same time， based on sample empirical result of the three scenarios of industrial structure evolution effect， three stages evolution model of the industrial structure and the PM2.5 emissions in the process of industrialization was put forward. Beijing entered a Post-industrial Era， although in the sample analysis， reducing the resource intensive sectors is the most significant structural adjustment factor， and can effectively explain the emergence of the "policy blue”， but with the high-tech sectors rising industrial structure evolution， consider the goal of the economic development while emissions reduction should be the dominant type of structure adjustment in the future.

Key Words： the industrial structure evolution； PM2.5 emissions； factor decomposition model； path analysis； influence mechanism

引言

2014年7月，被称为“史上最严”的空气污染治理考核“实施细则” 出台，以北京为例，2017年 浓度要以2012年为基数下降25%；根据要求，北京采取了退出392家污染企业，全面禁止建设钢铁、水泥等高能耗、高污染项目等工业调整措施，但距减排5%的预期目标还有1%的差距，原因何在？这是当前亟需明确的问题，即以产业结构调整且以工业结构调整为重点的减排措施对减排 能否有效？得出此答案需要明确两个问题：来源于三次产业的 排放是多少？因 排放源构成复杂 [ ]，只有确定区域产业排放占有较大比重时，针对产业的减排措施才能取得预期效果。源于产业的 排放量是由产业规模、技术和结构变动影响有关的总量[ ]，其中产业结构变动的影响效应是多少？尤其是工业结构调整的影响效应是多少？是将产业结构尤其是工业结构调整作为重要减排措施的重要依据。对于第一个问题， 排放源研究特别是近两年以北京为对象的研究成果众多，但极少具有明确的产业排放比例研究，针对此问题，项目前期研究结论显示北京三次产业排放分别占 排放总量的0.36%，33.82%和11.04%，其余为区域传输和生活排放；此结果与2015年初环保部公布的北京本地污染源的 排放比例[ ]基本一致，研究结论获得认可[ ]。基于此结果，本文重点展开对第二个问题的研究。

关于产业结构调整对环境影响效应的研究成果较多，多以碳排放为污染变量[ ][ ]，以三次产业结构变动为影响因素[ ][ ]，基于 恒等式和 分解法构建碳排放因素分解模型[ ][ ]，得到产业结构调整效应或抑制[5，6，8]或促进[7，10]或不显著[9， ]；这些研究提供了对污染排放影响因素研究的方法，明确了三次产业结构在不同阶段不同区域的减排情景。而产业结构调整的“结构红利”[ ， ]，能够降低能源强度，提高生产效率，显然这将对排放强度产生影响；于峰认为以往研究产业结构调整对环境影响效应的实证结果中暗含着技术效应[ ]。因此回答产业结构演变对 排放的影响效应问题不仅需解析不同类型产业结构变动数量的直接影响，还要从产业结构变动产生的上下联动因素、影响路径，即从机理上解析产业结构演变对 排放的影响，否则会因此错估产业结构调整的减排效应，错误判断当前阶段的重要减排因素。特别是以 排放为污染变量的研究，邬龙等构建了九种驱动因素模型[ ]，但缺少产业排放数据支撑，因此未能解析产业结构变动带来的影响效应。本文将基于文献[4]产业排放数据研究结果，实证分析不同类型产业结构变动数量的直接影响效应和主要影响因素、影响路径和联动效应，以回答本文所提问题之答案。

1产业结构演变对 排放的作用关系分析

1.1产业结构演变类型

当前区域产业结构调整的减排措施包含提高第三产业比重的三次产业结构升级，降低重化工业、资源密集型工业部门、中低技术制造业比重的工业结构升级，以及提高现代服务业比重的第三产业结构升级等，显示其是一个多层次多类型的问题。其中三次产业结构和第三产业内部结构的演变趋势非常清晰，而工业结构演变在不同发展阶段显示出不同趋势。 [ ]将工业结构的演变划分为两个阶段，分别为：①以轻工业为中心向重工业为中心推进的阶段；②以原材料工业为中心向以加工工业为中心演进的阶段。进入20世纪90年代后，世界主要经济体工业结构的演变又表现出高技术化趋势[ ]，这是工业结构演变的第三阶段。显然这三阶段对应于不同类型的工业部门，据此可划分工业结构演变的三种情景：① 两部门工业结构，即消费资料工业（轻工业）与资本资料工业（重工业），且工业化进程中资本资料工业比重稳步上升[ ]；② 三要素部门工业结构，即生产劳动密集型产品为主的轻工业、以生产资源密集型产品为主的重化工业和以生产资本技术密集型产品为主的电子工业 [ ]；③以高技术化为特征的工业结构：按照技术要素密集程度，将工业部门划分为低、中低、中高、高技术部门[ ， ]。

1.2作用介质及路径

不同层次不同类型的产业结构演变有两种结果，一是不同产业部门产出占比的变化，二是产业部门内部升级，即高技术高效率的产业部门对低技术低效率产业部门的替代[ ]。前者演变中将直接影响经济增长，能源及煤炭消费总量，能源消费结构，后者的演变不仅影响上述变量，同时表现为能源强度降低，即能源效率提升。近两年，关于上述社会经济因素对中国 排放影响效应的研究从不同视角展开[15， ， ]，其中产业结构演变作为影响 的直接因素，同时又作用于经济增长、能源消费及产业技术等中间介质而间接影响 排放，显然复杂的作用关系对正确估计产业结构演变的影响效应具有极大影响，因此本节基于区域产业结构演变视阈，明确产业结构演变与 排放之间的直接影响关系，以及通过中间介质作用的间接影响关系，构建产业结构演变对 排放影响的机理模型（见图1），为实证研究奠定理论基础。

1产业结构演变的直接影响效应。产业结构演变中存在以减排为目标的产业结构调整，关停并转能源消耗多，尤其是煤炭消耗多的部门，将降低能源及煤炭消费总量，从而减少 排放。

II产业结构演变的间接技术效应。中国不同时期和区域的实证研究结果表明产业结构演变对能源结构和强度有影响[ ， ]；美日德1970～1992年间的实证研究结果也证实产业结构优化能够导致能源强度的下降[ ]；因此即使能源消费总量不变或者增加，也能够降低单位 的污染排放强度，从而产生间接技术减排效应。

III产业结构演变的规模影响效应。经济增长作为影响环境污染的重要因素之一，环境 曲线经典的描述了二者之间的演变关系，但不同阶段经济增长所依赖的产业结构影响二者之间关系曲线的演变趋势 [ ]。因此，路径III演化的是产业结构演变对经济增长与 排放之间关系的影响，使经济增长可能产生间接增排效应，减排效应或者没有影响，结论有待进一步的实证研究。

2研究思路、方法与数据来源

2.1研究思路与方法

对于机理模型（图1）的实证研究需以区域为样本解析产业结构演变影响 排放的主导因素；主导因素到 排放之间的影响介质和路径；以及各路径的影响效应？因此，构建 排放因素分解模型并解析产业结构变动的直接影响效应及主导减排因素；利用适合分析多自变量和因变量之间复杂关系的通径分析模型解析路径。此处仅对 排放分解因素模型的构建及其解析方法进行阐述。区域样本选择北京，原因在于北京是中国 污染较为严重并最受关注的区域之一，并且具有 公开数据可获年限最长和处于工业化高级阶段的研究优势，使该样本研究结论更具有启示性和示范性。

本文借鉴已成为科学和权威研究碳排放驱动因素分解方法的 恒等式[8，9， ]，将 排放的驱动因素依次分解为能源排放强度、能源效率、产业结构和产业规模；前两个因素均与该行业的减排和节能技术有关，为重点分析产业结构演变的影响效应，将其合并为一，修正的 排放因素的 恒等式见公式（1）

2.2数据来源及处理

（1） 数据来源及产业部门分解

应用 恒等式和 分解，关键是能够将 排放数据在产业的各部门中进行分解。基于文献[4]研究结果，可将 排放在三次产业中进行分配；进一步部门分解中，根据煤炭、原油等能源的消费使用是产生 排放的重要因素[25]，因此使用分行业能源消费总量（万吨标准煤）的比例进行产业内 排放的部门分解。本文要得出产业结构演变对 的影响效应的实证结果，因此保持能源消费结构不变，使用样本分析期初即2008年分行业能源消费总量数据进行 的部门分配。

（2）产业增加值、能源消费数据来源及处理

本研究中使用的产业增加值数据包括三次产业，第三产业各部门以及工业各部门，工业各部门数据由规模以上工业企业经济指标数据汇总得到，以上包括能源消费数据来源于北京统计年鉴。由于2011年行业分类进行调整，因此，各项分类数据均根据最新国民经济行业分类目录 进行调整，部门名称使用2011年分类目录上名称。

3产业结构演变对 排放影响效应及主导因素分析

根据产业结构演变类型，应用公式（1）实证分析三次产业结构、工业结构及第三产业结构演变对 排放的影响效应和主导因素。

3.1产业结构演变影响效应

3.1.1三次产业结构演变影响效应

表1结果显示，样本期间结构和技术虽在多数时期均具有减排效应，但仅在2010～2012年，2013～2014年期间，二者的减排效应同时存在，从而大于规模增长效应，产生PM2.5排放与产业经济增长脱钩时段，此结果说明结构升级和技术减排需同时进行，才能够使减排 取得显著成效；此结果实证了牛鸿蕾等[ ]提出的技术减排和结构调整的协调一致是减排关键所在的结论。

3.1.2三种情景下的工业结构演变效应

文献[5～11]的研究结论的不确定性说明工业化进程对工业结构与污染排放之间的演变效应产生影响。 提出工业化与环境污染程度演变的三阶段模型[19]，陈永国等模拟了产业结构与碳排放强度演进的“开口P型曲线”[ ]均符合此观点。因此，本文对工业结构演变的三种情景对 排放的影响效应的实证分析，可观测到主导减排因素和影响效应的变化，可进一步论证上述研究结论。

表2结果显示 的工业排放量增加3.67微克，其中工业经济增长贡献16.34微克，而来自于结构演变和技术的减排效应降低12.67微克。当分析期工业结构具有显著变化，则结构效应显著，反之技术效应显著；因此在三种工业结构 演变效应的对比分析中，可以明确北京现阶段减排 最为有效的工业结构类型和主导因素。

两部门工业结构演变效应最不显著，原因在于按照轻重工业划分的工业结构调整量较小，且重工业比重呈现波动上升，源于此时期北京重工业划分中包括了高技术制造业，这些行业增长速度快，但并不是重要的 排放源；而同时，由于高技术部门比重的增加，因此使技术减排效应更加显著。由此推测，高技术部门比重增加引致技术效应叠加出现。另一方面，也明确表明霍夫曼两部门结构不能反映当前北京工业结构演变，不能作为后工业化时代影响 排放的主导结构。

的三要素部门工业结构演变效应较为显著，尤其是 年，结构减排2.95微克，对应资源密集型行业比重下降4.5%，这是北京 年末及 年初 高企后积极应对公众减排要求，采取大力调整资源密集型部门的结果，但显然着重于结构调整而未能同期提高减排技术，仍使 年的工业排放增加。此结果表明，单纯依靠调整资源密集行业的结构减排难以实现 年的减排目标；另一方面表明此结构是能够在特定时期和目标下反映北京工业结构变化的一种状态。

以高技术化为特征的工业结构演变对比三要素部门工业结构演变，结构减排效应略低，此差距源于大力调整资源密集型部门的 年；除此之外均是高技术化的工业结构演变减排效应更为显著，甚至超过或近似等于技术减排效应，显然，这是最符合北京现阶段发展规划的工业结构演变情景；并且伴随中低技术部门比重下降，可以预见工业技术升级，从而间接促进技术减排效应提升，此推理存在是确定其为北京减排效应最佳的工业结构调整类型的依据，有待机理解析后确定答案。

3.1.3第三产业部门结构演变效应

第三产业部门结构演变趋势是现代服务业比重增加，根据《现代服务业行业分目录类》 确定现代服务业各部门，其余的传统服务业中分离出交通运输和餐饮两个PM2.5排放的主要部门[3，4]，由此划分为流通服务业、一般服务业和现代服务业。表3结果显示，总量效应和技术效应均较为显著，相比之下，结构效应并不显著。原因在于流通服务业的能源消费总量约占第三产业50%，但其增加值比重仅占不到10%，虽然样本期比重下降1.3%，但影响较小。此结果表明第三产业不能依靠结构减排，技术减排是促进PM2.5下降的主要因素。

3.2不同时期主导减排因素

对比同一时期实证结果，即可找出该时期主导减排效应，进而深入分析这一主导减排效应来源，即可得出主导部门及其变动因素，其结果见表4所示。

结构升级作为减排效应的主要来源出现在 年， 年两个时期，减排主导因素由第二产业比重下降，变化为资源部门比重下降，显示出北京产业结构调整措施的变化，由三次产业结构转为工业结构；此结果表明第二产业，资源密集部门，以及中低技术部门比重下降均可作为北京当前阶段产业结构演变的减排因素考虑。技术升级作为减排效应的主要来源出现在其余四个时期，主导因素主要为第二产业和低技术部门排放系数下降，并在 年间，减排效应具有显著增加趋势。表4的结果显示对高能耗部门的两次调整并未能收到预期的减排结果，依靠技术减排效应的贡献是样本期的主要减排措施。

4影响机理解析

4.1通径分析模型及结果

本节利用通径分析解析不同层次不同类型的产业结构演变对 排放的影响路径。对应于不同层次的产业结构演变，分别设产业 排放 ，第二产业 排放 ，第三产业 排放 为因变量，对应三次产业部门、工业部门及第三产业部门构建分层次模型，将对应层次的产业结构演变 ，影响介质和产业排放强度 作为自变量 ；而不同层次不同类型的产业结构之间可能发生联动影响，并影响 排放，因此构建跨层次模型，以产业 排放为因变量，代入所有产业结构演变变量，以及不同层次的影响介质变量。首先通过逐步回归分析选择进入变量，即具有显著影响的因素，并通过通径分析中的直接通径系数、间接通径系数和总通径系数表示产业结构演变的直接、间接和综合影响效应。

结果显示分层次模型中只有模型 中有产业结构演变变量进入模型，因此仅对这一分层次通径分析结果进行分析，见图2左。跨层次产业结构演变的通径分析结果见图2右，模型及系数均通过检验 。

4.2 机理分析

图2证实高技术化的结构演变具有间接技术效应和规模效应，并将图1的理论推理模型实证化，基于区域样本，结合第四部分效应解析，北京产业结构演对 排放的影响机理分析如下。

工业结构演变的影响机理：这是一条以高技术化为特征的工业结构升级对第二产业 排放的减排路径，综合影响效应为-0.56，对 排放产生抑制作用。这主要源于间接技术减排效应这一分支路径，具体而言，高技术的工业结构升级红利促使能源强度降低，生产效率提升，从而促进第二产业 排放强度降低，达到减排效果。这一过程中，第二产业经济增长与 排放之间负相关，表明经济增长与 排放实现脱钩状态。直接影响路径上，高低技术部门增加值之比与 排放之间呈正相关性，结合其具有-1.28微克的直接减排效应结果，显然其比值在样本分析期是下降的，源于高技术部门比重在 年大幅下降，后续二者比值虽有波动性增长，但样本期仍下降8%。如此，计量分析结果得出基于高低技术部门之比演变趋势增加的间接技术减排效应并未实现，由此说明北京工业结构升级的“结构红利”并未发生，李东军的研究得出同样结论[ ]；现实中第二产业对 排放的促排效应也符合这一结果。显然，北京结构升级的减排效应仅处于直接减排阶段，并未产生间接减排效应，所以依靠各种减排技术成为这一阶段促使 下降的主导因素，这与表4中呈现的分析结果一致。

三次产业结构演变的影响机理：这是一条三二一产业结构演变，并与高技术化的工业结构升级合力影响产业 排放的减排路径，综合影响效应为-0.21，主导因素是第二产业比重。样本期第二产业比重降低减排5.29微克，居各类型结构减排效应之首，但其经济增长效应同样显著，结构减排仅抵消了经济增长效应的22.3%。此结果显示第二产业比重降低并非减排的有效方式，原因则可由图2 （右）阐释：第二产业比重与 排放具有显著正相关性，使降低其比重即刻产生直接减排效应，并通过第二产业排放强度降低具有间接技术效应；但经济增长和工业结构演变效应的间接影响反而产生增排作用，尤其是经济增长的规模增排效应极为显著。显然对处于后工业时代的北京，第二产业比重降低的直接减排效应和技术效应不能抵消经济增长引致的规模增排效应。因此，当前阶段的减排路径应是，第二产业比重保持当前水平，提高中高（含高）技术部门比重，促进第二产业排放强度降低，从而实现 与产业 排放的脱钩状态。

5结论与启示

区域产业结构演变影响机理的实证分析，明确了产业结构演变对 排放的影响路径和效应，以北京为样本回答了当前阶段北京减排 的最佳结构调整类型；并进一步基于前期和其他学者的研究，提出工业化进程中，工业结构与 排放演变效应的三阶段假说，但第三产业减排与工业化进程无关，为其他区域产业结构演变效应的正确估计提供解析思路和框架。

（1）产业结构演变对 排放的影响路径和效应

实证研究结果表明，产业结构演变对 排放的影响机理模型存在，产业结构演变的减排效应来源于三条路径；来源于减排因素调整的直接排放减少，包括第二产业、资源密集部门和中低技术部门比重下降；高技术化的工业结构升级的“结构红利”，能够促使第二产业排放强度降低，产生间接技术效应；以高技术化的工业经济增长维持三二一产业结构，可促使经济增长与 排放脱钩，产生规模减排效应。减排路径一及效应可当期发生，如“APEC蓝”和“阅兵蓝”；减排路径二和三则由区域经济发展阶段、工业化进程以及经济增长所依赖的产业结构决定。

（2）北京减排 最有效的产业结构调整类型和主导因素

样本分析期内北京两次出现以结构演变作为主导减排因素，但减排力度并不理想，原因在于其处于通过降低高能耗高排放部门获得直接减排效应阶段，即路径一，此时的结构减排效应并不能抵消经济增长的规模效应，使得技术减排至关重要，类似结论出现在众多研究文献中。机理研究显示结构演变能够产生超过直接影响效应的间接技术和规模效应，但北京工业结构的升级速度影响了间接效应的产生。因此，北京加快高技术化的工业结构演变，维持当前的三二一的产业结构，才是符合北京经济发展和减排双重目标的主导结构演变类型，提高高技术比重是演变的关键因素。

（3）工业结构与 排放演变效应的三阶段假说

研究表明不同层次不同类型的产业结构演变效应和路径是与区域经济发展阶段相关，基于前期以京津冀为样本实证研究结果以及文献[19，32]，本研究进一步提出工业化进程中，工业结构演变对 排放的影响效应变化可划分三阶段：工业化初、中期，霍夫曼两部门工业结构演变阶段，工业结构演变促进 排放增加；工业化中、后期，三要素部门工业结构演变阶段，工业结构演变， 排放先期上升，但可出现拐点，而后进入波动下降趋势；工业化后期及后工业时代，以中高技术部门比重上升的工业结构演变阶段，工业结构演变能够促进大气污染排放下降。若假说成立，中国减排 任务艰巨，以京津冀区域为例， 的区域传输特性与京津冀区域产业梯度发展的现状将使区域减排陷入困境。按照本文的研究思路和框架，可以冀、津为样本研究结构演变效应，由于 排放数据不全，则通过仿真得出工业化进程中产业结构演变对 排放的影响机理，从而明确适合于区域经济发展和工业化进程的短期和长期路径选择。

（4）第三产业应以技术减排为主

随着经济发展，第三产业结构演变为现代服务业比重提升，而一般服务业和流通业比重下降，但其结构减排效应有限，贡献仅为技术减排效应的八分之一，且同样作为服务于生产和生活的部门，已经较低的比重不能够持续下降。此结论与前期研究中（文献[4]）推测结论相符，第三产业减排与工业化进程无关，而与经济发展程度和生活方式的选择有关。