基于多元回归的计量经济学论文

国际化大都市北京的空气质量影响因素分析【摘要】：空气是人类赖以生存的物质基础, 适宜人们生存的空气是保证人类身心健康的前提。前人对空气质量问题的研究大多集中在对其测量及其标准划分的理论部分，对于真正影响空气质量的多因素模型构建及分析甚少涉及。本文使用1985-2010年共26年的空气质量数据建立计量经济学模型，准备从GDP年增长率，能源消费增长率，常住人口增长率等影响因素为切入点，研究考察北京市的空气质量。分析表明影响北京市空气质量的主要因素是GDP增长率，城市覆盖绿化率，机动车拥有量增长率，对此我们提出了一些切实可行的建议。【关键词】：计量经济学模型；北京空气质量；影响因素一、问题提出空气质量与人类的生活息息相关。立足国际，在过去漫长的岁月里，伦敦确实是世界闻名的雾都。这主要有两方面的原因：一是自然的原因，二是人为的原因，伦敦为英国工业革命的主要发源地之一，工厂众多，烟囱林立，加上城市人口密集，家家都使用传统的壁炉。于是，烟与雾交集混杂在一起，形成著名的伦敦雾。所以，伦敦雾是多种因素的产物。 20世纪初，伦敦人大部分都使用煤作为家居燃料，产生大量烟雾。这些烟雾再加上伦敦气候，造成了伦敦“远近驰名”的烟霞，英语称为London Fog（伦敦雾）。因此，英语有时会把伦敦称作“大烟”（The Smoke），伦敦并由此得名“雾都”。1952年12月5日至9日期间，伦敦烟雾事件令4000人死亡，政府因而于1956年推行了空气清净法案，于伦敦部分地区禁止使用产生浓烟的燃料。历时半个世纪，伦敦才告别雾都，空气质量得到明显改观。 参考伦敦雾都历史简介。此外很多国家为了发展经济也造成了空气质量的严重下降，例如乌克兰被放射性金属严重污染的切尔诺贝利、俄罗斯的化学武器生产基地捷尔任斯克、多米尼加共和国名副其实的毒城海纳、赞比亚胡乱开采和疏于管理的卡布韦。立足于国内，我国改革开放以来,伴随着经济的高速发展,工业化程度的加深,环境污染日益严重,恶化的空气质量已经对人们的健康生活造成威胁。以宜宾、贵阳、重庆为代表的西南高硫煤地区的城市和北方能源消耗量大的山西、山东、河北、辽宁、内蒙古及河南、陕西部分地区的城市二氧化硫污染较为严重。90年代的北京曾经沙尘肆虐,空气质量达不到国际标准,痛失了2000年奥运会举办权。自1998年开始, 北京市采取了一系列措施来提高环境质量, 包括调整产业结构、增加绿地面积、制定法律法规等。在2008年奥运期间,北京推出单双号限行的制度, 并将其固定下来作为缓解交通环境压力的政策。经过多年的努力,北京市空气质量得到了极大改善,环境质量有了很大提高,二级及以上的天数从2000 年的177天增加到2008 年的274天。 数据来源于中华人民共和国环境保护部官方网站。SO2、CO、NO2及可吸入颗粒物平均浓度均有下降。“可持续发展”理念也渐渐深入人心。近来，有些城市的空气质量愈演愈烈，其中，南京、成都、重庆尤为突出。据成都市环境监测中心站发布的数据显示，2010年12月9日成都中心城区空气污染指数（API）为102，空气质量呈轻微污染，首要污染物为可吸入颗粒物。这也是本月以来，成都中心城区空气质量第三次出现轻微污染。在我国的“十二五”规划中也明确强调要坚持绿色发展，加快建设建设资源节约型、环境友好型社会。也特别提出要改善民生。空气质量对于人类的康健至关重要，在一个良好的空气质量环境下生活才能舒适。而北京作为我国的政治中心更应该起到带头作用。二、文献综述关于空气质量的文献，前人大多集中在对空气质量的测量及划分标准方面的理论研究。其中李祚泳，汪嘉杨，张国丽用于基于韦伯-费希纳定律在适当设定各项空气污染物浓度“参照值”的基础上，用相应于“参照值”的污染物的“规范值”得到7项空气污染物皆适用的空气质量普适韦伯指数公式。该公式应用于多个实例分析，并与多种其它评价方法的评价结果比较表明，空气质量普适韦伯指数公式具有简单、实用和直观的特点。并且还有学者对长江三角洲地区年度空气质量测定，对不同季节环境空气质量变化研究以及北方地区采暖季与非采暖季空气质量的比较研究。这些文献的研究结果表明：空气质量随着季节的变化和地区的不同而呈现出不同的状况，科学的测量方法对于改善空气质量有着至关重要的作用。此外，也有学者对空气质量影响因素做出过单因素模型分析。其中崔华胜，扫路机作业对首都空气质量的影响研究发现，扫路机作业对北京市城市空气质量有重要影响。这种影响既表现在其作业中产生的一次扬尘上，也表现在其作业后路面残留垃圾灰土由于车辆扰动而产生的二次扬尘上。通过改进不同形式扫路机的结构，可以有效抑制作业一次扬尘的产生。而通过采用新设备、新工艺，改进路面质量，可以有效地防止二次扬尘的产生。王红梅，黄晓，通过Daniel的Spearman秩相关系数法对昆明市空气污染物进行定量分析检验，研究各种污染物负荷的增减情况，从而评估环境空气质量的整体趋势。王书肖，陈瑶晟等利用MM5-CMAQ模型计算了各区县各行业燃煤对北京市空气质量的影响，找出各类燃煤源，在此基础上提出控制和改善的措施。这些研究表明：空气质量的好坏严重依赖于人类日常的各项活动，随着经济的发展，这种以牺牲环境质量和空气质量为代价的生产活动越来越多，严重危害到我们的生存环境和身心健康。所以在此我们以前人的研究为基础，综合多种影响空气质量的因素来分析北京市空气质量的改善过程以及对其中的不足提出较为理性的建议。 三、变量的选取及分析空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业企业生产排放、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。如何准确测度空气质量,分析各地区的空气质量状况和变化,以及如何提高空气质量等问题, 越来越受到学术界的重视。空气质量有两种含义,一种含义是指广义的室外的环境空气质量,从空气质量这一角度反映某一特定地区的环境状况。另一种含义是指小范围的局部的空气质量状况,例如,室内空气质量,高校教室空气质量、手术台空气质量、汽车车内空气质量。（1）被解释变量y的选取：我国现用于度量城市空气质量等级的空气质量指数（API），其主要将常规监测的几种空气污染物二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、颗粒物(PM10)、一氧化碳(CO)、颗粒物(PM2.5)等的浓度简化成为单一的数值形式，并分级表示空气污染程度和空气质量状况。根据环境空气质量指数日报技术规定空气质量按照空气质量指数总共分为七个档次，相对应空气质量的七个级别，指数越大、级别就越高，也说明污染的情况越严重，对人体的健康危害也就越大。具体如下：空气质量划分标准空气质量级别050级51100级1011501级1512002级2012501级2513002级301500级空气质量状况优良轻微污染轻度污染中度污染中度重污染重污染根据科学鉴定：一级标准的空气不存在空气污染的问题，不会对人体健康产生危害，可多参加户外活动，多呼吸一下清新的空气。二级其空气质量级别是良，是可以接受的级别，除了少数对某些污染物特别容易过敏的人群外，也不会对人体健康产生危害，可以正常进行室外活动。所以在此我们选用一级及二级空气质量天数在一年的占有率作为被解释变量，综合反映北京市每年的空气质量状况。(2) GDP增长率GDP是国内生产总值的缩写，是指一个国家或地区的经济中所生产出的全部最终产品和劳务的价值，常被公认为衡量国家经济状况的最佳指标。它不但可反映一个国家的经济表现，更可以反映一国的国力与财富。地区的经济增长能力通常用地区的GDP来衡量，空气质量与经济增长密切相关，如果人类采取粗放型的经济增长方式，空气的质量会因此而恶化，相反，如果人类采取的是集约型的经济增长方式，走可持续的发展道路，加大科技的投入和环保力度，空气的质量可能不会受到影响，甚至会得到一定程度的改善。（3）能源消费增长率众所周知，煤、石油的消耗会产生大量的烟尘，氮氧化物，二氧化碳，二氧化硫等，而天然气，水能，太阳能，核能等清洁能源对空气的影响相对较小。目前世界上因燃煤而排入大气的SO2在空气中停留的时间大致为一周，一部分随大气颗粒物直接落到地面，另一部分随雨雪降到地面。在高空中SO2被氧化成SO3，遇水而成硫酸烟雾。氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，但目前仍未可确定导致这种后果的氮氧化物含量及吸入气体时间。（4）常住人口增长率根据常理推断，随着城市经济的增长，常住人口数量呈增长的趋势，这会带来一系列的问题，首先，人口数量的增多，对资源和能源的需求量加大，给资源和环境带来压力。其次，由于城市土地资源紧张，人口分布相对集中，再加上人均消费水平的上升，使生活排污量剧增，对环境造成侵害。再次，人口数量增多，生产规模扩大，大量生产废弃物产生，增加生活污水和垃圾污染。据统计，我国目前城市垃圾的年产量约为1.5亿吨，并以越来越快的速度不断增长。总而言之，城市日益增加的人口数量与城市空气质量的恶化有着直接间接的关系。（5）城市覆盖绿化率城市覆盖绿化率与空气质量呈现正相关的关系，绿地面积越多，空气质量能够得到逐步改善。城市绿地不仅可以净化空气，还可以减轻噪音污染。绿地和绿树好比城市之“肺”，它可以吸收大量二氧化碳，放出氧气；同时能阻挡飞扬的灰尘，吸收各种有害的气体，从而起到过滤、净化空气的作用。城市绿地和绿树通过光合作用，不断吸收二氧化碳，使空气中负离子的数目得到相应提高。（6）工业产值占总产值的比重在大多数发展中国家，产业结构不完善，即使像北京这样的国际化大都市产业结构也不尽合理，工业产值所占比重过高，而其低下的生产效率，不合理的能源消费结构导致粉尘烟气的过度排放，增加大气中的悬浮颗粒，而悬浮颗粒物浓度大，会降低大气能见度，影响视程，并引发交通事故。它还削弱紫外线强度，不仅影响动植物生长，还会使儿童患佝偻病。当初北京为了取得举办奥运会的权利，在改善城市空气质量的过程中，逐步将高耗能的企业迁出市外。（7）机动车拥有量增长率“机动车”，是指以动力装置驱动或者牵引，上道路行驶的供人员乘用或用于运送物品以及进行工程专项作业的轮式车辆。随着经济的繁荣和人民生活水平的提高，机动车的拥有量不断增加，在给经济带来繁荣和机遇的同时，也带来了很大的问题，近年来，机动车尾气排放已成为城市大气污染的重要来源之一，汽车尾气排放的主要污染物有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等。这些有害物质均会对人体产生危害，在特定条件下，这些污染物还非常容易转化为强致癌物质，增大居民的癌症发病率。对环境的负面效应也越来越大，造成地表空气臭氧含量过高，加重了城市热岛效应，使城市空气质量持续恶化。四、数据处理及建模本文模型数据样本从1985-2010年年份二级及好于二级天数年占有率（y)GDP增长率(x1)能源消费增长率(x2)常住人口增长率(x3)城市覆盖绿化率(x4)工业占总产值的比重(x5)机动车拥有量增长率(x6)19850.25860.186981 0.031393 0.016580 22.100.508363 0.245133 19860.27230.108129 0.085267 0.047910 22.860.495612 0.299365 19870.28090.147069 0.031605 0.018482 22.900.472766 0.301109 19880.29560.255202 0.055259 0.013372 25.000.461970 0.306712 19890.30780.111653 0.015528 0.013195 26.000.466667 0.319987 19900.32590.098246 0.021303 0.010233 28.000.437899 0.321002 19910.30670.195887 0.059877 0.007366 28.430.426782 0.320098 19920.32520.184004 0.040213 0.007313 30.330.413200 0.318943 19930.33230.249753 0.092781 0.009074 31.330.382758 0.309872 19940.38250.292372 0.037153 0.011691 32.390.364883 0.303001 19950.39380.316424 0.043536 0.112089 32.680.350070 0.289331 19960.46210.186708 0.056941 0.006634 33.240.322043 0.217832 19970.48820.160910 -0.004097 -0.015404 34.220.306148 0.240056 19980.49950.144480 0.023897 0.004516 35.600.282012 0.233098 19990.53210.126872 0.025870 0.009313 36.300.270270 0.281285 20000.56670.180267 0.060767 0.084633 36.500.266945 0.275714 20010.50410.172787 0.020561 0.015767 38.780.253182 0.278250 20020.55620.163700 0.048926 0.027507 40.570.236663 0.247148 20030.61370.160417 0.047798 0.023328 40.870.244548 0.210976 20040.6230.204905 0.105717 0.024924 41.910.257691 0.259884 20050.64110.155191 0.074399 0.030348 42.000.244924 0.135671 20060.66030.164761 0.069208 0.027958 42.500.224420 0.119057 20070.6740.212989 0.064521 0.032891 43.000.211520 0.186783 20080.74860.128793 0.006692 0.037967 43.500.191786 0.193351 20090.78020.093387 0.038444 0.035398 44.400.189509 0.138233 20100.7830.161326 0.058408 0.117892 45.000.195839 0.196566 数据来源：y来源于中华人民共和国环境保护部x1,x2,x3,x4,x5,x6数据来源于北京市统计信息网增长率等于今年的数据减去去年的数据后再除以去年的数据而得。工业占总产值的比重等于工业产值比上生产总值。回归结果如下：Y = 0.3531312465 - 0.3736372989*X1 - 0.1172513039*X2 + 0.6653439001*X3 + 0.01262551674*X4 - 0.3808881852*X5 - 0.5108172319*x6 1.143421 -2.950448 -0.406874 3.05353 2.320044 -1.013341 -3.184553 T=26 R2=0.97 t0.05(19)=2.093 1.经济意义的检验该模型可以通过初步的经济意义的检验，系数的符号符合经济理论。2.统计检验 从表中可以看出，显然能源消费增长率，工业占总产值的比重的系数通不过T检验。R2的值为0.973842，调整后的R2的值为0.965582，模型的拟合情况较好。F检验的值为117.894，说明整个模型对空气质量变化的影响是显著的。3.多重共线性的检验从F值可知此模型整体显著，但是分析各个变量后发现x2和x5不显著，可能存在多重共线性，其各变量的相关系数矩阵如下：根据相关系数矩阵可知x4与x5的相关系数的绝对值为0.980.97,根据klein法则判断出模型中存在多重共线性。用x1,x2,x3,x4,x5,x6分别对y做简单回归：Y = 0.6105810357 - 0.7145638236*X15.499787 -1.182957 R2=0.055095 Y = 0.4618886156 + 0.4994327354*X26.644193 0.383227 R2=0.006082Y = 0.4310720601 + 1.924173316*X310.07090 1.877631 R2=0.128081Y = -0.2849101655 + 0.0222366081*X4 -6.267878 17.30225 R2=0.925781Y = 0.9897812519 - 1.547438695*X5 30.40393 -16.25197 R2=0.916703Y = 1.052767457 - 2.253592546*X6 12.47207 -6.913267 R2=0.665707根据其可决系数的大小解释变量的重要性依次为x4,x5,x6,x3,x1,x2.将其他解释变量导入上述初始回归模型，寻找最佳回归方程：逐步回归过程cX4X5X6X3X1X2R2F接受与否Y=f(x4)0.280.022T值-6.2717.30.926299.37接受Y=f(x4,x5)0.160.02-0.55T值0.392.04-1.090.929151.47剔除Y=f(x4,x6)0.010.02-0.62T值0.0511.22-3.170.948211.15接受Y=f(x4,x6,x3)0.020.018-0.640.49T值0.2411.03-3.471.930.956158.79剔除Y=f(x4,x6,x1)0.020.02-0.56-0.33T值0.1712.49-2.71-2.360.959170.62接受Y=f(x4,x6,x1,x2)0.020.02-0.51-0.310.11T值0.212.25-2.68-2.06-0.360.959122.91剔除由上可得出最后的模型应为：Y = 0.01560569672 + 0.01886083734*X4 - 0.5027971919*X6 - 0.3246153253*X1 0.171791 12.49090 -2.708895 -2.361172 R2=0.959 F=170.64.异方差的检验Obs*R-squared的计算结果是9.098874，由于选用的没有交叉乘积项的方式，所以自由度为6，在0.05的显著水平下，卡方的值为12.599.098874，所以接受原假设，即该模型不存在异方差性。5.自相关检验已知DW=1.16，在0.05的显著水平下，查表得DW的临界值为DL=1.14 DU=1.65，所以DW检验陷入无法识别的区域，再次选用LM检验方法。以自由度为3，在0.05的显著水平下，卡方的值为7.814.85，所以不存在自相关。五、结论及建议（一）结论由上模型得出如下结论：城市覆盖绿化率每增加一单位，好于二级的天数年占有率平均增加0.019个单位；机动车拥有量增长率每增加一个单位，好于二级的天数年占有率平均减少0.5个单位；GDP增长率每增长一个单位，好于二级的天数年占有率平均减少0.32个单位。从理论上来说，城市覆盖率的增加有利于改善整个城市的空气质量，使其二级及好于二级的天数的增多。北京为迎接奥运, 在很多地区都植入了人工草坪来调节北京的绿色调, 并在一定程度上短期改善北京整体环境。机动车拥有量的增多会排放更多一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等，对空气质量产生不利影响。此外经济总量的增加也与空气质量密切相关。（二）具体建议（1）把治理扬尘作为生态友好发展的重要战略，努力构筑与社会、经济、环境发展相适应，与城市发展相协调的优质、高效、完善的扬尘污染治理长效机制。出台制约力强、覆盖面宽的法规制度，实现有法可依；在监管和细节上明确部门职责，做到“责任到人”，避免监管空白；完善空气质量监测机制，落实国家的环境保护政策。针对大风天气起尘特点，根据气象条件适时发布扬尘污染天气预警，预警期间，建筑施工单位应停止作业，相关部门洒水降尘；加强生态建设，增加水域面积、植树造林、提高城市绿化覆盖率，从源头减少扬尘。（2）进一步加强机动车污染治理。继续淘汰老旧车辆，研究建立老旧机动车更新淘汰长效机制。