我国煤炭消费与区域大气污染的关系研究

李 丹，郭丕斌，齐晓燕，周喜君，3

（1.忻州师范学院经管系，山西忻州034000；2.忻州师范学院会计系，山西忻州034000；3.山西财经大学资源型经济转型研究院，山西太原030006）

绿色矿业

我国煤炭消费与区域大气污染的关系研究

李 丹1，郭丕斌1，齐晓燕2，周喜君1，3

（1.忻州师范学院经管系，山西忻州034000；2.忻州师范学院会计系，山西忻州034000；3.山西财经大学资源型经济转型研究院，山西太原030006）

针对我国以煤炭为主要能源且大气污染严重的局面，本文采用面板单位根检验、面板协整检验、模型估计方法对我国东部、中部和西部三大区域2003～2014年之间煤炭消费与大气污染的关系进行了研究。结果表明：煤炭消费引致的污染气体排放强度各不相同，烟粉尘排放强度最大、废气排放强度次之、二氧化硫排放强度最小；同一污染气体在各区域的排放强度也各不相同，东部地区二氧化硫和烟粉尘的排放强度相对较大，这与近年来东部地区雾霾较为严重相吻合。

煤炭消费；大气污染；面板单位根检验；面板协整检验

作为主要能源的煤炭对我国经济的持续增长起到了非常重要的作用。然而，煤炭在燃烧过程中产生的二氧化硫、烟粉尘等废气，如果不及时处理就会造成大气污染。尤其是近年来我国大片区域出现的雾霾天气，大众及多数媒体认为是煤炭利用导致了雾霾的形成。于是关于减少煤炭消费的呼声越来越高，国家也在《大气污染防治行动计划》和《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》体现了这一政策趋势。然而，煤炭利用对区域大气污染的影响究竟如何衡量，还需要有确切数据来说明。因此，研究煤炭消费与区域大气污染的关系具有重要的现实意义。

关于煤炭消费与环境污染的关系研究中，部分学者从单个省份或城市的角度进行研究。如胡红安等［1］运用灰色关联分析法对陕西省的煤炭消费与

环境污染的关系进行分析，发现工业废气与煤炭消费的关联度最大，关联度达到0.96，二氧化硫与煤炭消费的关联度大于烟尘与煤炭消费的关联度，二者关联度分别是0.9、0.8942。杜亚鲁等［2］对山东省经济发展与环境空气污染的关系进行研究，发现二者呈倒“N”型趋势，即随着煤炭消费的不断增加，二氧化硫排放量和烟尘排放量先降低，再逐步升高，达到峰值后又逐渐降低，并且认为在2005年左右大气污染排放量达到峰值，济南市已度过了随着经济的高速发展空气环境不断恶化的库茨涅兹环境曲线的初期阶段。路云霞等［3］对南京市空气污染的现状、特征、问题进行分析，并提出要加快产业结构调整、控制能源消费总量、防治工业污染和机动车尾气污染的对策。谢元博、李巍［4］基于能源-环境模型评估不同情景下大气污染物暴露水平对居民健康的潜在风险，并提出北京市应实施更加严格的包括能源消费总量和强度双控制的节能措施，降低煤炭在能源消费中的比重，不断提高清洁能源的比重等措施。部分学者从全国的角度进行研究，如郝新东、刘菲［5］对我国煤炭消费与PM2.5的关系进行研究，发现煤炭消费是PM2.5的主要成因。韩明霞、李华民［6］对我国煤炭消费与大气污染排放的现状进行描述。齐晓燕、郭丕斌［7］以山西省为例研究我国煤炭生产与环境污染之间的关系，发现煤炭生产对山西废气、二氧化硫、固体废物存在单向的因果关系。另外，也有学者研究经济增长和环境质量的关系，如张明分别从我国东部地区［8］、东北地区［9］的视角，田柳和赵军［10］从收入分配视角研究二者关系，杜颖等［11］从河北省的视角对经济增长和环境污染的关系进行研究。可以看出，很少有学者从三大区域的角度对我国煤炭消费与大气污染的关系进行研究。鉴于此，本文利用2003～2014年我国煤炭消费与废气总量、二氧化硫、烟粉尘的数据，通过面板单位根检验、面板协整检验、模型估计对我国煤炭消费与区域大气污染的关系进行研究。

1 模型与数据

1.1 模型构建

为了研究煤炭消费与大气污染的关系，本文将指标体系分为两部分：一部分是煤炭消费指标，用煤炭消费量表示；另一部分是大气污染指标，用反映总体排放水平的废气总量和反映危害程度的二氧化硫、烟粉尘表示。利用面板数据模型估计分析我国东部、中部、西部三大区域煤炭消费与大气污染的关系。面板数据模型分为混合效应模型、固定效应模型和随机效应模型，本文假设的面板数据模型，如式（1）所示。

i代表各个省份；t代表时间。

1.2 数据来源及处理

本文的数据来源于历年的《中国能源统计年鉴》、《中国环境年鉴》、《中国统计年鉴》和各省份的统计年鉴，数据跨度是2003～2014年。我国有34个省级行政区，本文没有包括台湾省、香港、澳门的数据，西藏地区对大气污染数据的统计不够全面，也对其进行排除。因此，本文选取了30个省级行政区，参考吴巧生等［12］的做法将其划分为三大区域，其中：东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、广西、海南共12个省级行政区；中部地区包括山西、内蒙古、吉林、黑龙

江、安徽、江西、河南、湖北、湖南共9个省级行政区；西部地区包括重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆共9个省级行政区。另外，为了消除样本数据的异方差性，本文将所有数据取对数，取对数后的变量分别记作LCC、LFQ、LSO2、LYFC，检验和回归过程借助软件Eviews8.0完成。

2 实证分析

2.1 面板单位根检验

面板单位根检验是指将面板数据中变量的各横截面序列作为一个整体进行单位根检验。本文借鉴吴巧生等［12］的研究方法，采用了IPS检验和Fisher检验（包括ADF和PP检验），煤炭消费、废气总量、二氧化硫、烟粉尘的一阶差分面板单位根检验结果见表1。

表1 一阶差分面板单位根检验结果

结果发现，除PP-Fisher检验结果显示部分原数据平稳以外，煤炭消费指标、大气污染指标的一阶差分均拒绝存在单位根的假设。因此，在10%的显著性水平下，三大区域煤炭消费、废气总量、二氧化硫、烟粉尘均为平稳的一阶单整序列。

苦木性寒，味苦。归肺、大肠二经。苦木具有清热解毒，祛湿之功效。临床用于治疗畜禽风热感冒、咽喉肿痛、湿热泻痢、化脓性感染、外伤感染、

2.2 面板协整检验

如果变量满足同阶单整过程，则可以进行面板协整检验，考查变量之间是否有长期均衡关系。面板协整检验可以分为两种：一种是基于面板数据的协整回归方程，需要对其残差数据进行单位根检验［］，包括Kao检验、Pedroni检验和Westerlund检验等；另一种是由Johansen迹检验方法推广发展的面板数据协整检验，包括Johansen-Fisher面板协整检验、Larsson检验和Banerjee检验等［14］。本文采用Kao检验和Johansen-Fisher面板协整检验，具体的检验结果见表2～4。

从表2可以看到，在10%的显著性水平下，三大区域的煤炭消费和废气总量之间均存在长期均衡关系。

从表3可以看到，在10%的显著性水平下，三大区域的煤炭消费与二氧化硫之间均存在长期均衡关系。

表2 煤炭消费与废气的面板协整检验

表3 煤炭消费与二氧化硫的面板协整检验

从表4可以看到，在10%的显著性水平下，东部地区、中部地区的煤炭消费和烟粉尘之间均存在长期均衡关系。西部地区的Kao检验结果为0.2431，未通过检验，即煤炭消费与烟粉尘之间不存在同质协整关系，而Johansen-Fisher面板协整检验结果表明存在一个方程的协整关系，结合现实生活中煤炭消费会产生烟粉尘等有害颗粒。所以，综合考虑认为西部地区的煤炭消费与烟粉尘之间存在长期均衡关系。2.3 模型估计

表4 煤炭消费与烟粉尘的面板协整检验

面板协整检验的结果表明煤炭消费与大气污染之间存在长期均衡关系，但变量之间的影响程度如何需要通过模型估计进行判断。因此，本部分通过模型估计，分析变量之间的具体数量关系。以东部地区煤炭消费与废气的关系为例，具体的分析过程如下所示。

第一步，设煤炭消费为自变量，废气为因变量，估计混合模型见式（2）。

第二步，估计截面时期固定效应模型见式（3）。

根据Redundant Fixed Effects检验的结果P值为0，可知煤炭消费与废气总量之间的关系应选择固定效应模型而不是混合效应模型。

第三步，估计随机效应模型，根据Hausman检验的结果P值为0，可知煤炭消费与废气之间的关系应选择固定效应模型而不是随机效应模型。

第四步，确定固定效应模型。固定效应模型可以分为截面固定效应模型、时期固定效应模型、截面时期固定效应模型。一般认为R2的值越接近于1说明方程的拟合度越好，DW值越接近于2说明方程自相关的概率越小。综合考虑，本文选择截面时期固定效应模型，即东部地区煤炭消费每增加1个单位，废气总量增加0.70个单位。同时，我们将

这一数据定义为煤炭消费引致的污染物排放强度，简称排放强度。

三大区域煤炭消费与废气、煤炭消费与二氧化硫、煤炭消费与烟粉尘的关系模型分别见表5～7。

表5 煤炭消费与废气的关系模型

表6 煤炭消费与二氧化硫的关系模型

表7 煤炭消费与烟粉尘的关系模型

通过Redundant Fixed Effects检验和Hausman检验发现，在10%的显著性水平下，东部地区、中部地区、西部地区煤炭消费与废气总量之间的关系均应选择固定效应模型。东部地区煤炭消费每增加1单位，废气总量增加0.70单位，中部地区煤炭消费每增加1单位，废气总量增加1.44单位，西部地区煤炭消费每增加1单位，废气总量增加0.53单位。

通过Redundant Fixed Effects检验和Hausman检验，可知在10%的显著性水平下，东部地区、中部地区、西部地区煤炭消费与二氧化硫之间的关系均适合固定效应模型。东部地区煤炭消费每增加1单位，二氧化硫增加1.03单位，中部地区煤炭消费每增加1单位，二氧化硫增加0.16单位，西部地区煤炭消费每增加1单位，二氧化硫增加0.19单位。

通过Redundant Fixed Effects检验和Hausman检验，可知在10%的显著性水平下，东部地区、中部地区、西部地区煤炭消费与烟粉尘之间的关系均适合固定效应模型。东部地区煤炭消费每增加1单位，烟粉尘增加1.02单位，中部地区煤炭消费每增加1单位，烟粉尘增加0.62单位，西部地区煤炭消费每增加1单位，烟粉尘增加0.92单位。

3 结论与讨论

本文采用2003～2014年的数据，通过面板单位根检验、面板协整检验、模型估计对我国煤炭消费与大气污染的关系进行了研究，具体的结论如下所述。

1）从三大区域整体来看，煤炭消费所带来的污染气体排放强度各不相同，即煤炭消费引致的烟粉尘排放强度最大、废气排放强度次之、二氧化硫排放强度最小。数据分析表明，煤炭消费每增加1单位，东部地区、中部地区、西部地区增加的烟粉尘为1.02单位、0.62单位、0.92单位，增加的废气总量为0.70单位、1.44单位、0.53单位，增加的二氧化硫为1.03单位、0.16单位、0.19单位。之所以出现这种情况，可能与污染气体的末端治理有关。由于二氧化硫会氧化成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物，大气中二氧化硫浓度在0.5ppm以上对人体已有潜在影响，所以各区域都特别重视二氧化硫的治理问题而忽视烟粉尘的治理，导致二氧化硫的排放强度相对较低，烟粉尘排放强度较高。

2）三大区域相比，同一污染气体在各区域的排放强度也各不相同。从以上数据可以看出，东部地区的烟粉尘排放强度和二氧化硫排放强度都比中部地区和西部地区高，这也与近年来东部地区大面积发生雾霾天气的情形相吻合。由于二氧化硫与大气中的烟尘有协同作用，而东部地区这两种污染物排放强度都比中西部高，从而形成雾霾天气的可能性也就比中西部更大，这可在一定程度上解释东部地区雾霾多发的原因。因此，加强清洁煤技术创新和末端治理，通过清洁利用煤炭，降低二氧化硫和烟粉尘排放强度是东部地区煤炭利用的重点工作。

［1］ 胡红安，孙秋，李海霞.陕西煤炭消费与环境污染的关联度分析［J］.西部工业大学学报：社会科学版，2009（9）：21-28.

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［14］ 肖涛，张宗益，呙小明.八大经济区能源消耗与经济增长关系的实证研究［J］.科研管理，2012（4）：139-146.

Research into the relationship between coal consumption and regional air pollution in China

LI Dan1，GUO Pi-bin1，QI Xiao-yan2，ZHOU Xi-jun1，3
（1.Department of Economics and Management，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，China；2.Department of Accounting，Xinzhou Teachers University，Xinzhou 034000，China；3.Resource-Based Economic Transformation Research Institute，Shanxi University of Finance&Economics，Taiyuan 030006，China）

Based on the conditions that air pollution is serious and coal is main energy in our country，this paper through the panel unit root test，panel cointegration test and model estimation conducted the research on the relationship between the coal consumption and the air pollution of China's eastern，central and western from 2003 to 2014.The results showed that：the coal consumption bringing about the emissions intensity of air pollution was various，the emission intensity of smoke dust was the biggest，followed by the exhaust gas and the emission intensity of the sulfur dioxide was the smallest；the emissions intensity of the same pollution gas in different regions was also various，emissions intensity of the sulfur dioxide and smoke dust was relatively large in the eastern，which coincides with the haze in the eastern region was more serious in recent years.

coal consumption；air pollution；panel unit roots test；panel cointegration test

F062.4

A

1004-4051（2016）09-0065-04

2016-01-20

山西省回国留学人员基金项目“山西省资源型经济转型评价”资助（编号：2015-097）；山西省回国留学人员基金项目“加快推进山西“综改区“建设步伐的政策研究”资助（编号：2014-077）；山西哲社规划办项目“煤炭清洁利用技术创新体系构建的理论与实践研究“资助

李丹（1964-），女，山西繁峙人，忻州师范学院经管系教授，博士，研究方向为知识管理与创新。E-mail：lidan8693@ 126.com。