摘要：利用超效率数据包络分析方法，基于可持续发展工商理事会(WBCSD)的环境效率概念，构建了工业环境效率评价模型，分析了286个地级城市在2005－2010年间的工业环境效率的变化轨迹，基于此，利用变异系数和面板数据估计模型，分别对全国以及东、中、西部地区环境效率的空间差异的收敛性及其影响因素进行了分析。结果表明:在2005－2010年间，工业环境效率总体上有所降低，且基本呈现东高西低的空间格局，其中，东部地区的工业环境效率高于全国平均水平，但呈现逐年下降的趋势，中、西部地区的环境效率均低于全国平均水平，但呈现缓慢增长的趋势。以及东、中、西部地区工业环境效率的空间差异既存在绝对收敛，即:工业环境效率的空间差异随着时间尺的推移呈现逐渐缩小的趋势;也存在明显的东、中、西地理空间和高、中、低收入水平俱乐部收敛特征;还存在条件收敛特征，即:存在环境效率水平落后地区对发达地区的“追赶效应”，城市规模、经济水平、财政能力和工业外向度对全国尺度环境效率的空间收敛过程具有促进作用，而工业增长能力则相反;不同区域的不同控制变量对环境效率的影响作用不同，城市规模、经济水平、财政能力对东部地区环境效率改善及其在区域间的收敛过程具有明显的促进作用;而中部地区城市规模、财政能力、工业增长能力与其工业环境效率之间存在明显的负向关系。城市经济水平、工业外向度则表现出促进作用;西部地区城市规模、经济水平与环境效率之间存在显著的正向关系。

　　关键词：工业;环境效率;空间收敛;数据包络分析;面板估计;地级城市

　　自改革开放以来，在快速工业化的推动下，我国经济飞速发展。目前，大多数地区仍处于工业化初、中级阶段，工业是地方经济的支柱，也是最大的资源消耗和污染排放部门。工业作为环境资源巨大消耗的经济单元，创造了40．1%的GDP，却排放了全国89．2%的废水、81．3%的二氧化硫和83%的二氧化碳。工业发展所导致的资源过度消耗和环境质量恶化已成为了制约可持续发展的瓶颈之一。因此，研究工业环境效率及其时空演变特征对评价工业发展与环境之间的协调性，全面判断工业发展质量及其未来趋势具有重要意义。另外，我国幅员辽阔，空间发展不均衡，地区要素禀赋结构迥异，不同地区工业结构和发展水平的差异很大，这势必导致工业环境效率的空间分布也存在一定的差异性。那么这种差异性在不同区域尺度有多大?环境效率的空间差异在时间尺度上的演变规律是什么?是否会随着时间的推移而缩小，出现收敛现象?是否存在落后地区的“追赶效应”?如果存在收敛，区域间城市工业环境效率收敛的特征是否一致?收敛速度又受什么因素决定?以上问题，对于我国在城市尺度分配工业减排任务，科学合理地制定区域污染物减排政策，指导工业与环境协调发展具有一定的现实意义。

　　1、文献综述

　　工业环境效率是指工业系统创造单位价值产生的环境影响的大小。环境效率最初应用于企业层面，后来，逐步向更微观(产品)和宏观层面(行业、园区和区域)两个方向深入，但受数据可获得性和质量的影响，针对产品、企业或某一行业的相关研究较少，且主要集中于重污染企业或行业(如造纸、纺织等)，大部分研究集中在区域层面，包括园区、城市、省域或全国层，这些研究对于认识我国工业发展与环境之间的协调性，辨识影响工业环境效率的影响因素具有重要的意义。但环境效率及其变化的影响因素很多，例如经济规模、产业结构、能源结构、消费结构、技术水平等等。另外，地域广阔，不同区域的人口、经济和技术等发展水平和特征呈现较大差异，这可能导致工业环境效率及其影响因素在空间上也存在差异。目前关于环境效率空间差异及其收敛性的研究还较少，且基本上集中在污染物排放和能源消耗等方面。污染物排放收敛性一般采用单位GDP排放强度来进行分析，如二氧化碳、二氧化硫等，也有学者针对污染物达标排放的区域差异进行收敛性分析。关于能源消耗的收敛性分析一般采用能源消耗强度和能源效率指标来进行分析。目前关于环境效率、生态效率收敛性的相关研究较为少见，现有的研究也仅针发达国家地区进行分析，如Camarero．M．在2008年对工业化国家的环境效率进行了收敛性分析，认为工业化国家存在明显的收敛现象，瑞士作为基准国，其环境效率最高，其他国家都在“追赶”瑞士。该作者又在2013年对OECD国家的生态效率进行了分析，得出了同样的结论，认为OECD国家之间的生态效率差距在逐渐缩小。

　　现有有关环境效率收敛性研究中，区域单元大都以国家或省域为基本单元，但根据收敛性分析的要求，区域分析单元的选择在很大程度上会影响研究结果的准确性，区域单元划分得越细，区域间的不均衡就越接近实际。那么，以省域或国家为基本单元的相关分析，可能无法正确判断区域内部的具体格局，使得计算结果的实用性和可操作性大打折扣。根据我国所处的发展阶段，城市化和工业化进程伴随交替进行，因此以城市为基本尺度来分析工业环境效率空间差异的收敛性，可能具有更强的实用性和指导性。而目前关于城市尺度的工业环境效率的空间差异及其收敛性的相关研究却鲜见报道。本文基于WBCSD的环境效率概念，利用超效率DEA分析方法，构建了工业环境效率的评价模型，计算并分析了2006－2010年间286个地级城市的工业环境效率及其变化轨迹，基于此，利用变异系数和面板数据估计模型，对全国及东、中、西部地区的环境效率空间差异的收敛特征及其影响因素进行了实证研究。

　　2、研究方法

　　2．1环境效率评价模型

　　DEA是由美国运筹学家Charnes和Copper提出的对决策单元(DMU)进行相对效率评价的模型方法。DEA是通过确定生产前沿面，以相对效率概念为基础发展起来的一种效率评价方法，可对同一类型的各决策单元的相对有效性进行评定和排序。由于使用传统DEA评价决策单元的效率时，会出现多个决策单元同时都处于生产前沿面，从而导致多个决策单元相对都有效，从而无法判断孰优孰劣，从而陷入对相对有效的决策单元无法做进一步分析的困惑。为了弥补这一缺陷，Andersen建立了基于投入导向的超效率DEA模型，使相对有效决策单元之间也能进行效率高低的比较。超效率DEA模型的基本思想是:在评价某决策单元(DMU)时，就无效的决策单元而言，其生产前沿面不变，因此其最终效率值与用传统DEA模型测量出来的一样;而对有效决策单元而言，在评价时，以其它所有的评价单元构成参考集，而不考虑被评价单元本身，结果是有效的，有效决策单元有可能按比例增加其投入，而其效率可保持不变，那么其所投入所增加的比例记为超效率评价值。超效率DEA模型的具体形式:

　　工业环境效率评价模型中的决策单元(DMU)为全国286个地级城市。投入要素为环境污染物排放量(即视工业污染物排放为工业发展的环境成果)，包括工业废水、二氧化硫、烟尘和固体废弃物排放量。产出指标为工业增加值。经超效率模型计算得到的值为相对环境效率值。如结果小于1，则表明环境效率DEA无效;如果结果等于或大于1，则表明环境效率DEA有效，且数值越大，有效性越好。

　　2．2空间收敛性分析方法

　　空间收敛性分析的目的在于检验不同地区的环境效率在样本期内的趋同和发散情况。目前收敛性检验主要分为三种类型［14］:α收敛、β绝对收敛和β条件收敛。α收敛和β绝对收敛均属于绝对收敛，表征不同地区的工业环境效率的增长速度会随时间推移而趋于相同，区别在于前者未考虑环境效率的初始水平以及各个地区的初始要素结构，而后者则假设不同地区之间具有相同的初始要素结构。对于工业环境效率的α收敛，通常采用标准差、变异系数、基尼系数和泰尔系数等加以测度，本文选择变异系数来进行α收敛分析。下文将重点介绍β绝对收敛、俱乐部收敛和β条件收敛分析的方法。

　　2．2．1β绝对收敛估计模型

　　环境效率的β绝对收敛是指在严格的假定条件下，包括相同的人口、收入水平、财政能力等，随着时间推移，所有城市的工业环境效率都将收敛于相同的水平。若β＜0，则表示工业环境效率存在绝对收敛，即环境效率的提升速度与初始水平成反比，环境效率较低的地区存在追赶环境效率较高地区的趋势。

　　2．2．2俱乐部收敛估计模型

　　经济俱乐部收敛分析表明，具有相同特征的地区(或国家)也不一定收敛于同一稳态水平，经济发展的最后水平部分决定于初始状态。那么，对于城市工业环境效率是否存在俱乐部收敛现象呢?本文将分别进行两种类型的俱乐部收敛检验:地理空间和经济水平俱乐部检验。β条件收敛所要验证的是引入控制变量后，环境效率的空间差异是否会随着时间推移而逐渐缩小，即是否存在落后地区的“追赶效应”。本文根据已有研究成果将影响环境效率的主要因素作为控制变量，包括人口(表征城市人口规模，P)、人均GDP(表征城市收入水平，y)、城市财政收入(表征城市财政能力，CZSＲ)、工业利润(表征城市工业增长能力，LIＲUN)、外商直接投资(表征城市工业外向度，FDI)。将以上控制变量中，可得城市工业环境效率β条件收敛的面板数据检验模型:

　　条件收敛分析能够最大限度的避免遗漏解释变量，增强了环境效率空间差异的解释能力，在实证分析中得到了较为广泛的应用。

　　2．3数据来源

　　选择的研究样本包括我国大陆地区286个地级城市，其中东部、中部地区(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、广东和海南等11个地区;中部地区包括:山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北和湖南等8个地区;西部地区包括:内蒙古、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆等11个地区)均包括101个地级城市，西部地区包括84个地级城市。每个地级城市环境绩效评价以及空间收敛分析所需指标数据全部来自于《城市统计年鉴》

　　3、实证分析

　　以我国286个地级城市的工业系统为DMU，利用投入导向的径向超效率CCＲ模型，对286个DMU的环境效率进行计算。286个地级城市工业环境效率在2005和2010年两个截面的基本情况。2005年，环境效率达到DEA相对有效(即:环境效率评价值大于1)的地级城市11个(仅占3．85%)，其中，东部有8个城市达到相对有效，中部有3个城市，而西部达到相对有效的城市数为零。环境效率值在0．6－1．0之间的城市为13个(仅占4．55%)，其中东部10个，中部1个。而到了2010年环境效率达到DEA相对有效的地级城市缩减至5个(仅占1．75%)，其中东部地区缩减至3个，中部地区缩减至1个，而西部地区有一个城市(庆阳市)达到相对有效。环境效率值在0．6－1．0之间的缩减至5个(仅占1．75%)。

　　环境效率均值在2005年呈现东部最高，中部次之，西部最低的空间格局，且三个区域之间的差距较大。而到2010年环境效率均值在东、中、西部地区之间的差距有所缩小。与此同时，2010年全国及东部和中部城市工业环境效率均值与2005年相比有所降低，但西部地区则有所提升。东部地区城市的工业环境效率水平在全国是最高的，且高于全国平均水平，但其均值呈现逐年下降的趋势;中、西部地区的环境效率相差不大，且低于全国平均水平，但其均值呈现缓慢增长的趋势。就各地区均值变化情况而言，全国东、中、西部地区城市工业环境效率的空间差异具有一定的收敛性，但均值不能完全反映个例的变化特征，下面本文将基于面板数据估计模型，对我国工业环境效率的空间收敛性进行实证分析。

　　2009年外，东部地区工业环境效率的空间差异始终大于中、西部地区。中部和西部地区空间差异的大小在2008年出现了位序颠倒，即在2008年之前，中部地区大于西部，之后西部大于中部。就变异系数的时间变化轨迹来看，全国及东部地区城市工业环境效率的空间差异走势基本相同，2006年空间差异达到极值，随后经历了快速下降过程。全国及东部地区出现空间差异异常波动的主要原因在考察期内，海口市工业环境效率在全国或者东部地区最高，而其他城市处于全国较低水平。中部地区的空间差异呈现逐年缩小的趋势。西部地区的空间差异则经历了先减小(2005－2007年)、后增大(2007－2009年)，随后迅速降低的过程(2009－2010年)，在考察期没有呈现出明显的差距缩小的趋势。以上分析表明，随着我国工业污染防治力度的加大，使得各城市工业环境效率逐渐向不断提高的方向迈进，且其空间差异逐渐缩小，特别是东、中部地区的环境效率提高的趋同性在逐渐加强，而西部地区则没有表现出这种趋同性。

　　3．2β收敛

　　α收敛分析结果虽然表明全国及东、中部地区城市工业环境效率的空间差异随着时间进程呈现缩小的驱动现象，但都表现出不同程度的波动。而西部地区却未出现明显的缩小趋同现象。为了更精确地验证α收敛的结论性质，本文将分别采用β绝对收敛和β条件收敛的分析方法进行检验，取T为1。利用2005－2010年全国286个地级城市的面板数据进行β收敛分析。经F和Hausman统计量检验，结果表明全国及东、中、西部地区的β绝对、条件收敛分析均应该建立个体固定效应模型更为合理。

　　3．2．1β绝对收敛

　　全国及东、中、西部地区的β绝对收敛模型的估计效果较好，系数估计结果均在1%的置信水平上显著，且β值均小于0。就全国尺度而言，各城市的工业环境效率存在共同收敛的趋势，东、中、西部地区同样也表现出了明显的共同收敛特征，且东部地区的收敛趋势最为明显。东、西部地区的收敛趋势与全国相比较为明显，而中部地区则相对较弱。

　　3．2．2俱乐部收敛分析

　　俱乐部检验结果见表3。由表可知，无论就地理空间，还是经济水平而言，俱乐部检验系数的估计值均在1%的置信水平上显著不为零，表明估计结果理想。这表明，在研究期间，工业环境效率在地级城市之间呈现明显的东、中、西部地理空间俱乐部收敛和高、中、低经济收入水平俱乐部收敛特征，而且收入水平俱乐部收敛性特征比地理空间俱乐部收敛更为明显。无论是传统的东、中、西三大区域，还是高、中、低收入地区，由于各自区域内的城市规模、城市经济水平、城市财政收入能力、工业增长能力、工业外向度相似，各自区域内的城市工业环境效率也会呈现出各自的收敛特征，与全国尺度的结论相似，经济水平俱乐部收敛性特征比空间俱乐部较为明显。空间俱乐部内部，东部和西部的俱乐部收敛性基本相似，且明显与西部地区。而就收入分组而言，高收入地区的俱乐部收敛性最弱，低收入地区的最强，中等收入地区的居中。

　　3．2．3β条件收敛

　　在β绝对收敛分析模型的基础上，加入城市人口(代表城市规模)、人均GDP(代表城市收入水平)、财政收入(代表城市财政能力)、工业利润总额(代表城市工业增长能力)、FDI(代表城市工业外向度)等五个控制变量，得到条件收敛估计结果。β估计值在加入控制变量后，无论在全国还是在三大区域中，都显著不为零，且都为负数，这表明城市工业环境效率在全国及三大区域中都是条件收敛的，空间差异随着时间推移呈现逐渐缩小的趋势，存在落后地区的“追赶效应”。就收敛趋势而言，与全国相比，东、中部地区较强，而西部地区较弱。因此，全国整体以及三大区域既存在绝对收敛又存在条件收敛，这也说明了我国城市工业环境效率的空间差异呈现逐渐缩小的趋势，且这种趋势较为稳固。

　　就控制变量对环境效率变化的影响而言，从全国来看，城市规模(P)变化与环境效率变化之间表现出显著的正向关系。由于利用年度比值来表征环境效率的年际变化，所以随着城市规模的扩大，对于环境效率水平不断升高的城市，其升高幅度会不断增大，升高速度会不断加快;而对于环境效率水平不断降低的城市，其降低幅度会不断缩小，降低速度会有所放慢，简而言之，在全国尺度上，城市规模的扩大促进了环境效率的提高，进而加快区域间环境效率收敛过程，城市规模越大的地区，倾向于向高环境效率水平收敛。东、西部地区也表现出了与全国尺度相同的现象，城市规模的扩大对环境效率改善，以及区域内部环境效率空间差异的收敛具有促进作用，且西部地区的促进作用大于东部地区。而就中部地区而言，城市规模扩大与环境效率变化甚至呈现负相关系，即:随着城市规模的扩大，环境效率变化幅度会减小，对于环境效率不断升高的城市，其升高幅度会不断减小，升高速度会不断减缓;而对于环境效率水平不断降低的城市，其降低幅度会不断增大，降低速度会不断加快，简而言之，就中部地区而言，城市规模的扩大阻碍了城市环境效率的提高，导致各地区之间空间差异进一步扩大。

　　全国及东、中部地区的城市收入水平(y)的系数在1%的置信水平上均显著不为零，表明城市收入水平在全国尺度及东、中部地区与环境效率变化之间存在显著的正向关系，即:城市经济收入水平的提高对环境效率改善具有正向推动作用，对区域间环境效率收敛具有促进作用。