魏 冬 馮 采

一、引言

2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布中國將“采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。隨后，2020年12月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書，要求“中國把推進能源綠色發(fā)展作為促進生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，制定好2030年前碳排放達(dá)峰行動方案，進而加快實現(xiàn)“十四五”規(guī)劃中推動綠色低碳發(fā)展的既定目標(biāo)。碳中和、碳達(dá)峰、ESG投資理念更是成為今年兩會的熱點議題，標(biāo)志著我國在空氣污染治理、經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型、能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重塑方面的決心。為限制污染排放水平，政府會推行污染規(guī)制，這可能會提高企業(yè)成本，進而損害產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平。另一方面，對于相關(guān)產(chǎn)業(yè)而言，隨著更為嚴(yán)厲的環(huán)境規(guī)制、環(huán)境政策的出臺，為降低環(huán)境政策帶來的生產(chǎn)成本的增加，企業(yè)不得不另尋他法，加快科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級的步伐，這樣空氣污染反而“激勵”了科技創(chuàng)新。

事實上，并不能簡單地斷定空氣污染程度與科技創(chuàng)新的關(guān)系。空氣污染對不同產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新會同時產(chǎn)生“抑制效應(yīng)”和“激勵效應(yīng)”?！耙种菩?yīng)”即空氣污染會使得科技創(chuàng)新的人才更傾向于離開空氣污染嚴(yán)重地區(qū)，同時政府為降低空氣污染而推行的環(huán)境規(guī)制會顯著提高企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低科技創(chuàng)新的人力和資本投入，進而抑制產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新?！凹钚?yīng)”指的是，空氣污染水平的提高會影響企業(yè)研發(fā)投資決策，進而促進企業(yè)更多地進行科技創(chuàng)新投入；同時，政府的環(huán)境規(guī)制可以直接促進環(huán)境友好的技術(shù)創(chuàng)新，倒逼生產(chǎn)者加快科技創(chuàng)新與產(chǎn)品升級步伐。本文研究的問題是，近年我國空氣污染對產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新水平的影響是哪一種效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，在具體哪種條件下“激勵效應(yīng)”會超過“抑制效應(yīng)”，在不同地區(qū)不同產(chǎn)業(yè)的具體影響效果又是如何。

中國的空氣污染情況較為嚴(yán)重，空氣污染讓中國付出了巨大的代價(Pope et al.，2002；Baccarelli et al.，2014；Rohde et al.，2015；Rich et al.，2015)。而在空氣污染的來源上，工業(yè)污染占的比例很高。因此，國家出臺了關(guān)于若干針對性政策，以控制不同產(chǎn)業(yè)的污染排放。環(huán)境規(guī)制力度的加強顯著提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本，部分研究認(rèn)為環(huán)境規(guī)制降低了企業(yè)的生產(chǎn)效率，抑制了企業(yè)的科技創(chuàng)新水平(Dension，1981；Gollop and Robert，1983；Gray，1987)。部分研究認(rèn)為環(huán)境規(guī)制可以倒逼生產(chǎn)者加快科技創(chuàng)新與產(chǎn)品升級步伐，對科技創(chuàng)新產(chǎn)生激勵效應(yīng)，最終實現(xiàn)環(huán)境改善和技術(shù)進步的雙贏結(jié)局。十八大后，中國提出了“大力推進生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策，計劃加大了對于環(huán)境的規(guī)制力度。這樣的規(guī)制是否會對產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新水平造成影響，是正面影響還是負(fù)面影響，不同的產(chǎn)業(yè)不同的地區(qū)不同的環(huán)境規(guī)制力度的情況下又是如何。本文研究的主要動機是，在我國將進行具體政策制定的時候，建立空氣污染對產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平較為完善的理論模型并進行實證研究，分析空氣污染對產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的具體影響，進而為決策者提供理論支撐和政策建議。

研究空氣污染對科技創(chuàng)新水平影響的難點在于：一、面對空氣污染濃度的提高，不同產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新水平受到的“抑制效應(yīng)”和“激勵效應(yīng)”存在較大差距，如何將發(fā)明專利授權(quán)與各個產(chǎn)業(yè)建立聯(lián)系，進而準(zhǔn)確地分析不同產(chǎn)業(yè)面對空氣污染增長情況下的科技創(chuàng)新水平變化。二、我國的空氣污染監(jiān)測和防治體系建立得較晚，如何選取有效的空氣污染數(shù)據(jù)以建立與同期的發(fā)明專利授權(quán)的聯(lián)系，進而得出準(zhǔn)確有效的結(jié)論。三、空氣污染會通過多種途徑影響產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平，需要考慮“抑制效應(yīng)”和“激勵效應(yīng)”以及各類環(huán)境規(guī)制，建立完整且合理的理論模型。

本文通過以下方式解決了上述難點，豐富了該領(lǐng)域現(xiàn)有研究。第一，本文結(jié)合了中國國家知識產(chǎn)權(quán)局、中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫，收集和總結(jié)了專利分類編號和國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的映射表。將發(fā)明專利一一對應(yīng)到現(xiàn)行的國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進而可以較為準(zhǔn)確地分析不同產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平受到空氣污染的作用大小。同時，本文使用了專利申請時的說明書信息大數(shù)據(jù)。通過詳細(xì)的說明書數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出每一個專利的權(quán)利要求數(shù)、審查員前引和審查員后引等條件，專利信息豐富，為評估我國各行業(yè)的科技創(chuàng)新水平提供了依據(jù)，解決了目前存在的第一個難點。第二，本文使用衛(wèi)星遙感影像計算歷年的PM2.5濃度，保證了空氣污染變量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的連續(xù)性和統(tǒng)計方式的一致性，解決了第二個難點。第三，本文建立了完整且合理的空氣污染影響科技創(chuàng)新水平的模型?？紤]了從人力物力投入到環(huán)境規(guī)制，再到環(huán)境規(guī)制的執(zhí)行，以及后續(xù)的政府科技資金支持和專利交易市場的發(fā)達(dá)程度，解決了第三個難點。

本文的創(chuàng)新之處在于：第一，本文收集總結(jié)了專利分類編號和國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的映射表，將發(fā)明專利一一對應(yīng)到不同省級行政單位和產(chǎn)業(yè)，從產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利角度分析了空氣污染對科技創(chuàng)新的影響。第二，本文使用了專利申請時使用的說明書信息數(shù)據(jù)。通過詳細(xì)的說明書信息數(shù)據(jù)，可以觀察到每一個專利的權(quán)利要求數(shù)、審查員前后引和專利數(shù)據(jù)年限等信息，使得專利質(zhì)量分析具有堅實且有效的數(shù)據(jù)支持。第三、本文分析了環(huán)境規(guī)制的執(zhí)法力度，同時從環(huán)境規(guī)制的數(shù)量和質(zhì)量進行分析，同時也分析政府科研資金的投入和技術(shù)交易市場發(fā)達(dá)程度對空氣污染促進產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的影響并提出了政策建議，豐富了現(xiàn)有研究。

本文的結(jié)構(gòu)如下：第一部分為引言部分；第二部分為文獻(xiàn)綜述部分，回顧了空氣污染對科技創(chuàng)新水平帶來“抑制效應(yīng)”和“激勵效應(yīng)”的相關(guān)文獻(xiàn)；第三部分是模型設(shè)計，包括了固定效應(yīng)模型和動態(tài)面板模型；第四部分是數(shù)據(jù)來源與描述；第五部分是實證結(jié)果；第六部分是異質(zhì)性分析，討論了不同地區(qū)、不同產(chǎn)業(yè)和不同環(huán)境規(guī)制執(zhí)行力度的影響，同時細(xì)分了34個不同行業(yè)進行討論；第七部分是穩(wěn)健性分析，包括使用中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)兩個擴展數(shù)據(jù)庫、環(huán)境規(guī)制增量與存量、環(huán)境規(guī)制執(zhí)法力度、改變科技創(chuàng)新變量和改變固定效應(yīng)分進行分析；第八部分是作用機制分析與政策建議；第九部分是本文小結(jié)。

二、文獻(xiàn)綜述

空氣污染會對科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生“抑制效應(yīng)”和“激勵效應(yīng)”?！耙种菩?yīng)”主要通過損害科研人力投入的數(shù)量和質(zhì)量方面影響科技創(chuàng)新水平，同時為了緩解空氣污染的程度，地方政府會推出相應(yīng)的環(huán)境規(guī)制，環(huán)境規(guī)制通過提高成本和擠出中小企業(yè)兩個方式降低科技創(chuàng)新效率。“激勵效應(yīng)”主要通過污染狀態(tài)下，政府對于創(chuàng)新的支持和環(huán)境規(guī)制帶來的間接效應(yīng)，即環(huán)境規(guī)制能刺激創(chuàng)新生產(chǎn)以達(dá)到降低可變成本，刺激科技創(chuàng)新的提高。

(一)對科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生抑制效應(yīng)

空氣污染從科研人力投入的數(shù)量和質(zhì)量兩方面影響科技創(chuàng)新水平。在科研人力投入數(shù)量方面，部分研究認(rèn)為空氣污染是民眾遷移的重要決定因素之一，大量的人口流出會使得該地區(qū)科研人力投入數(shù)量出現(xiàn)下降，科研人力投入數(shù)量的下降會致使科研創(chuàng)新效率的降低。環(huán)境模范城市會因為良好的空氣質(zhì)量吸引大量移民，但是空氣質(zhì)量較差的城市則會出現(xiàn)更多的人口流出現(xiàn)象(李佳，2014；席鵬輝，2015)。在1996年至2010年間，中國發(fā)生的空氣污染的獨立變化減少了50%的浮動遷移流入量，并會通過凈移出減少一個縣城約5%的人口。(Cole et al.，2010；Chen et al.，2017)。1985年至1990年間，學(xué)者分析了美國的空氣污染與人口遷移數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)空氣污染更為嚴(yán)重的縣，人口遷入率會顯著降低(Hunter，1998)。人口的遷移可以直接影響地方的科研人力投入數(shù)量，較低的科研人力投入數(shù)量會降低科技創(chuàng)新的產(chǎn)出，進而損害科技創(chuàng)新水平。與此同時，不同經(jīng)濟社會群體因為空氣污染產(chǎn)生的遷移存在著職業(yè)和受教育程度的差異，高技能的科研人員能承擔(dān)更多的轉(zhuǎn)移成本，因此受教育程度較高的“污染移民”的比例較一般民眾更多，科研人員的數(shù)量會受到空氣污染的直接影響，進而損害空氣污染地區(qū)整體的科技創(chuàng)新水平。

空氣污染也會降低科研人力投入的質(zhì)量，質(zhì)量方面的影響主要分為兩種：一種是通過提高曠工率，另一種是通過對科研人員生理或心理造成損害，進而降低科研人力投入的質(zhì)量。第一種方式，曠工率與科研人力投入質(zhì)量。目前有豐富的關(guān)于空氣污染與曠工缺勤率的研究，部分學(xué)者通過調(diào)查墨西哥煉油廠周圍居民的工作情況，發(fā)現(xiàn)SO2濃度每上升1%，會降低周圍居民0.43%至0.67%的工作時長。煉油廠關(guān)閉后，SO2濃度平均下降19.7%，促使周圍居民的工作時長增加3.5%(Hanna et al.，2015)。部分研究調(diào)查了成年勞動力的曠工率和青少年的學(xué)習(xí)缺勤率。發(fā)現(xiàn)成年勞動力在空氣污染的環(huán)境下，需要花更多的時間照顧受到感染的老人和小孩，因此導(dǎo)致成年勞動力選擇更多的家庭時間，曠工率增加，工作時間減少。同時，青少年在空氣污染的環(huán)境下，學(xué)習(xí)缺勤率會比空氣質(zhì)量較好的時候高出0.9%(Fernando et al.，2017；Qin et al.，2017；Deryugina et al.，2016；Schlenker and Walker，2016)。第二種方式，生理或心理健康與科研人力投入質(zhì)量。有豐富的文獻(xiàn)論證了空氣污染會對當(dāng)?shù)鼐用裨斐缮頇C能、認(rèn)知能力和心理健康損害，進而損害科研人力投入質(zhì)量?？諝馕廴緡?yán)重?fù)p害呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)，顯著增加人群入院率和發(fā)病率。PM2.5日均濃度每增加10微克/立方米，急診量會增長0.5%到1%(董鳳鳴，2013)。部分空氣污染物可以直接進入人體，危害人體的組織和器官，同時部分空氣污染物可以作為病毒的載體，增加人體患病的可能，嚴(yán)重?fù)p害個體的健康狀況，進而直接影響個體勞動力供給和工作能力。因此，空氣污染對人體生理的損害可以直接導(dǎo)致科研人力投入質(zhì)量的下降。同時，空氣污染使得中樞神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與體積發(fā)生變化，影響到認(rèn)知功能并對心理健康造成負(fù)面影響，進而損害到科研人力投入的質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，長期暴露在空氣污染環(huán)境中的人群，其定向能力、即時記憶、注意力、計算和語言能力等方面較常人更低。空氣污染會直接損害人的執(zhí)行功能、語言和運動能力(Power et al.，2011；Colicino et al.，2014)。已有文獻(xiàn)中也有針對科研人員發(fā)明創(chuàng)造水平與空氣污染濃度的研究，研究發(fā)現(xiàn)空氣污染濃度的上升會顯著降低科研人員發(fā)明創(chuàng)造的效率(Kapoor and Lim，2007)。

此外，在空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)，地方政府會推出環(huán)境規(guī)制政策。環(huán)境規(guī)制主要從兩個方面降低科技創(chuàng)新：一、企業(yè)為滿足環(huán)境規(guī)制的要求，需要提高生產(chǎn)成本，繼而減少企業(yè)創(chuàng)新投入，帶來低效率；二、因為環(huán)境規(guī)制，小企業(yè)無法進入生產(chǎn)，進而造成更高的市場集中度，帶來壟斷，繼而降低創(chuàng)新效率。第一是成本方面，在環(huán)境規(guī)制下，生產(chǎn)者會承擔(dān)必要的社會責(zé)任與成本支出。抽取有限的內(nèi)部資金進行污染治理和污染后果緩解，擠出R&D資金進而降低科研效率，致使科技創(chuàng)新水平下降。以美國為例，自1969年《國家環(huán)境政策法》頒布以來，美國控制環(huán)境污染和資源破壞的行政規(guī)章大量增加，陸續(xù)頒布的《清潔空氣法》、《清潔水法》、《有毒物質(zhì)控制法》等法律。美國的環(huán)境規(guī)制可以解釋1972年至1975年期間美國整體16%的生產(chǎn)率下降(Dension，1981)。環(huán)境規(guī)制過程中，電力企業(yè)使用價格更加昂貴的低硫煤進行生產(chǎn)，全要素生產(chǎn)率在1973年至1979年期間因為總成本的上升，每年平均下降0.59%(Gollop and Robert，1983)。1958年至1980年期間，環(huán)境規(guī)制使得美國450個制造業(yè)的生產(chǎn)率年均降低0.57%(Gray，1987)。不同行業(yè)呈現(xiàn)出差異性的影響，1960年至1980年期間，美國化工、鋼鐵、有色金屬、非金屬礦物制品以及造紙等產(chǎn)業(yè)有10%至30%的生產(chǎn)率下降可以由環(huán)境管制解釋，同時環(huán)境規(guī)制在不同的行業(yè)間有顯著的差異，部分行業(yè)呈顯著正的影響、部分行業(yè)呈顯著負(fù)的影響、部分行業(yè)沒有顯著變化(Barbera and Mconnell，1990)。因此分析不同行業(yè)在污染規(guī)制條件下受到不同的影響，具有重要的現(xiàn)實意義和政策指導(dǎo)價值。第二是市場方面，嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)制帶來的運行和投資成本，提高地區(qū)成長中企業(yè)進入市場的門檻，使得市場集中度提高產(chǎn)生壟斷，并損害市場效率。壟斷企業(yè)策略性地使用環(huán)境規(guī)制工具阻礙其他企業(yè)的進入，缺乏持續(xù)進行科技創(chuàng)新投入的動力，進而使得科技創(chuàng)新水平下降(Heyes，2009；Lanoie and Tanguay，1998)。

(二)對科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生激勵效應(yīng)

空氣污染從兩個方面對科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生激勵效應(yīng)。一方面是政府的財政激勵，另一方面是環(huán)境規(guī)制帶來間接效應(yīng)，刺激企業(yè)進行創(chuàng)新生產(chǎn)。

環(huán)境規(guī)制的間接效應(yīng)方面。波特教授于1991年提出了著名的波特假說(Porter Hypothesis)，從一個全新的角度闡述了由空氣污染帶來的環(huán)境規(guī)制與科技創(chuàng)新之間的關(guān)系。波特教授認(rèn)為環(huán)境規(guī)制可以對科技創(chuàng)新產(chǎn)生激勵效應(yīng)，最終實現(xiàn)環(huán)境改善和技術(shù)進步的雙贏結(jié)局。波特假說認(rèn)為適當(dāng)?shù)沫h(huán)境規(guī)制不僅會顯著改善地區(qū)的環(huán)境，而且也能對企業(yè)產(chǎn)生積極影響，合理的環(huán)境規(guī)制可以促使企業(yè)改善生產(chǎn)工藝，減少資源投入，提高生產(chǎn)效率，進而產(chǎn)業(yè)激勵效應(yīng)，刺激企業(yè)進行科技創(chuàng)新。其內(nèi)在邏輯是：環(huán)境規(guī)制的間接效應(yīng)可以提高科技創(chuàng)新水平，從長期看來環(huán)境規(guī)制能刺激創(chuàng)新生產(chǎn)以達(dá)到降低可變成本的目的。波特教授通過一些國家的產(chǎn)業(yè)案例進行分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)的競爭優(yōu)勢并不單是來自投入資源要素或規(guī)模性生產(chǎn)，還來自其持續(xù)穩(wěn)定的創(chuàng)新能力和效率改進。在環(huán)境規(guī)制的約束下，企業(yè)被迫改變原有低效率生產(chǎn)方式，進行更多的創(chuàng)造和研究(Berman and Bui，2001；Brunnerrmeier and Cohen，2003；Hamamoto，2006)。環(huán)境規(guī)制對科技創(chuàng)新產(chǎn)生激勵效應(yīng)的具體體現(xiàn)為兩個方面：一、影響企業(yè)研發(fā)投資決策，進而促進企業(yè)更多地進行科技創(chuàng)新投入；二、環(huán)境規(guī)制可以直接促進環(huán)境友好的技術(shù)創(chuàng)新。一方面，環(huán)境規(guī)制可以影響企業(yè)研發(fā)投資決策。研究發(fā)現(xiàn)，由于進行科技創(chuàng)新的結(jié)果具有不確定性，企業(yè)管理者不會選擇使預(yù)期收益更小的生產(chǎn)決策，即相比于維持原有生產(chǎn)方式，企業(yè)管理者不會愿意更多地投入到科技創(chuàng)新當(dāng)中。但是環(huán)境管制出現(xiàn)以后，維持原有生產(chǎn)方式的成本上升，進行科技創(chuàng)新的成本相對下降，企業(yè)管理者會投入更多的資源進行科技創(chuàng)新(Millima and Prinee，1989；Palmer et al.，1997)。學(xué)者通過美國制造業(yè)1975年至1991年期間的科技創(chuàng)新投入和污染治理成本數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在控制行業(yè)特征變量以后，科技創(chuàng)新投入與污染治理成本之間存在正相關(guān)關(guān)系，即污染治理的成本越高，企業(yè)管理者會更傾向于投入到科技創(chuàng)新中(Jaffe and Palmer，1997)?；贠ECD國家的研究也發(fā)現(xiàn)了環(huán)境規(guī)制對科技創(chuàng)新顯著的激勵效應(yīng)。部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)美國、日本和德國，在二十世紀(jì)七八十年代，污染排放費用支出的上升會顯著提高科技創(chuàng)新的投入水平，同時其他國家的環(huán)境規(guī)制帶來的成本上升也會促進本國的技術(shù)創(chuàng)新活動(Lanjouw and Mody，1996；Arimura et al.，2007；Jphnston et al.，2010)。另一方面，可以直接促進環(huán)境友好的技術(shù)創(chuàng)新。環(huán)境規(guī)制顯著提高了美國和德國再生能源領(lǐng)域的專利產(chǎn)出(Greenstone et al，.2012)。同時基于歐洲化學(xué)工業(yè)的研究發(fā)現(xiàn)，提高環(huán)境規(guī)制政策的嚴(yán)格水平及公眾參與的程度有利于激發(fā)環(huán)境友好的技術(shù)創(chuàng)新。學(xué)者分析研究了OECD國家環(huán)境規(guī)制與環(huán)境友好專利的產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格程度的增大會激勵環(huán)境研發(fā)活動，促進環(huán)境友好專利技術(shù)的開發(fā)(Frondel et al.，2007)。大量文獻(xiàn)研究了環(huán)境規(guī)制與環(huán)境友好專利的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制政策會顯著提高環(huán)境友好專利產(chǎn)出水平(Hasici et al.，2009；Lee et al.，2011；Lanoie et al.，2011；Kneller and Manderson，2012)。部分國內(nèi)學(xué)者結(jié)合運用工業(yè)企業(yè)面板數(shù)據(jù)進行實證研究，發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制對以專利數(shù)量衡量的技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生了顯著的正影響(李強，2009；王動，2011；沈能，2012)。

三、模型設(shè)計

本文使用了三個發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)庫，分別來自于中國國家知識產(chǎn)權(quán)局、中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫。這三個數(shù)據(jù)庫都存在不同的缺點，所以本文綜合使用它們。本文選擇了國家知識產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)庫作為主要研究數(shù)據(jù)庫，另外兩個數(shù)據(jù)庫作為擴展數(shù)據(jù)庫，在穩(wěn)健性分析中使用。國家知識產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)庫的優(yōu)點是，它包含全部的發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)，有最為詳盡的專利申請說明書信息。它的缺點是所有專利都只能定位到省級行政單位層面，而空氣污染水平在同一個省級行政單位可能存在一定差異，這會導(dǎo)致估計出現(xiàn)誤差，是本文主要研究數(shù)據(jù)和基本模型存在的缺陷。

本文在穩(wěn)健性分析部分引入使用中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺的定位到地級行政單位但缺乏專利質(zhì)量信息的數(shù)據(jù)庫和工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫的定位到地級行政單位的規(guī)模以上企業(yè)發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)綜合進行分析研究，以增強本文結(jié)論的可靠性。本文在數(shù)據(jù)來源部分會詳細(xì)解釋三個數(shù)據(jù)庫的具體情況。

本文首先構(gòu)建了空氣污染與產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的OLS模型，探究兩者之間的關(guān)系。考慮到科技創(chuàng)新的人力投入和資本投入會直接影響到科技創(chuàng)新水平，本文在模型中控制這兩個變量。同時，結(jié)合已有文獻(xiàn)，環(huán)境規(guī)制會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，改變企業(yè)的創(chuàng)新動力，所以本文在模型中控制環(huán)境規(guī)制變量。由于不同省份具備特異性，本文引入省級行政單位層面的個體固定效應(yīng)，用以控制不隨時間變化但隨省級行政單位變化的不可觀測因素的影響。

使用固定效應(yīng)模型可以控制隨省級行政單位變化的不可觀測因素，但是隨時間變化的不可觀測因素?zé)o法控制。僅使用固定效應(yīng)模型無法有效地估計空氣污染對科技創(chuàng)新帶來的影響。所以本文接下來使用第二個策略——動態(tài)面板模型，引入質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量的一期滯后項，以表征科技創(chuàng)新水平變化的前后期關(guān)聯(lián)，繼而使用差分GMM和水平GMM進行回歸分析，增強本文結(jié)論的可靠性。

(一)基本模型

通過計量模型估計空氣污染對產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的影響，本文使用“固定效應(yīng)”模型，針對不同產(chǎn)業(yè)進行分析，其基本模型設(shè)定形式如下：

(1)

(二)動態(tài)面板模型

本節(jié)在基本模型上加入了質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量的一期滯后項，以表征科技創(chuàng)新水平變化的前后期關(guān)聯(lián)，建立了動態(tài)面板模型如下：

(2)

由于模型中產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平與空氣污染濃度可能存在誤差項與解釋變量相關(guān)的情況。為了處理這些問題，本節(jié)在計量分析中使用GMM方法以控制模型中可能存在內(nèi)生性，進而得到一致的估計。本文在處理內(nèi)生性過程中使用系統(tǒng)內(nèi)部的工具變量，本文允許解釋變量的弱外生性，即假定誤差項可以與解釋變量前值和當(dāng)期值相關(guān)，但是不能對未來產(chǎn)生反饋。在上面的限制條件下，本節(jié)對上式進行差分得到下面的估計方程：

Patenti,j,t-Patenti,j,t-1=β0+β1·(Patenti,j,t-1-Patenti,j,t)+β2·Pollutioni,t

+σ′(Xit-Xit-1)+εi,j,t-εi,j,t-1

(3)

本文使用主流的差分GMM估計(Arellano et al.，1991)，該差分估計方式可以消除不隨時間變化的特定地區(qū)效應(yīng)。但是在使用差分GMM進行估計的同時，會損失部分樣本信息，進而影響估計結(jié)果的漸進有效性。本文為獲得準(zhǔn)確有效的結(jié)論，同時使用系統(tǒng)GMM進行分析，為控制模型中存在的內(nèi)生性，本文使用被解釋變量的滯后一階和二階值作為工具變量進行估計并將得到的結(jié)果與固定效應(yīng)基本模型匯總進行分析。

四、數(shù)據(jù)來源與描述

本文的數(shù)據(jù)由空氣污染數(shù)據(jù)、發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)和環(huán)境規(guī)制數(shù)據(jù)三部分組成。

首先是空氣污染數(shù)據(jù)，本文使用了1998年至2015年期間省級行政單位層面的PM2.5濃度數(shù)據(jù)。本文空氣污染PM2.5數(shù)據(jù)來自于美國航空航天局的地球觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)的氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)(AOD)，該數(shù)據(jù)集結(jié)合了來自分辨率成像光譜儀(MODIS)，多視角成像光譜儀(MISR)和海洋觀測寬視場傳感器(SeaWiFS)數(shù)據(jù)。GEOS-Chem化學(xué)傳輸模型用于將氣溶膠的總柱測量與近表面PM2.5濃度聯(lián)系起來。使用地理加權(quán)回歸(GWR)與全球地面測量以預(yù)測和改變初始衛(wèi)星導(dǎo)出PM2.5值(Sherbinin et al.,2005)。衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)可以有效減少不同地區(qū)統(tǒng)計部門的統(tǒng)計誤差，同時避免可能存在的統(tǒng)計部門故意低報漏報污染的情況，衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)具有較好的準(zhǔn)確性與一致性，可以得出準(zhǔn)確性較高的結(jié)果。

其次是發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)。本文的發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)來自三個數(shù)據(jù)庫(1)當(dāng)存在聯(lián)合發(fā)明人時，三個數(shù)據(jù)庫的所屬地區(qū)都根據(jù)第一發(fā)明人的實際地址確定。，它們分別是中國國家知識產(chǎn)權(quán)局、中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺和工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫。這三個數(shù)據(jù)庫都存在不同的缺點，本文綜合使用三個數(shù)據(jù)庫進行分析，三個數(shù)據(jù)庫分別滿足的條件匯總于表1，可以滿足條件為√，不能滿足條件為×。

表1 不同數(shù)據(jù)庫滿足的條件

在處理中國國家知識產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)庫的過程中，本文構(gòu)建專利分類編號與國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)分類的映射表，將授權(quán)的發(fā)明專利一一對應(yīng)到相關(guān)產(chǎn)業(yè)(詳見附表1)。在專利質(zhì)量評估方面，本文選擇了兩個維度，一個是專利的審查員引用數(shù)和被引用數(shù)，一個是專利的要求權(quán)利數(shù)。這兩個指標(biāo)可以有效地測度專利的質(zhì)量(Klemperer，1990；Lerner，1994；Gray et al.，2005；Lee et al.，2007)。專利質(zhì)量由以上兩個維度進行歸一化處理并按照同等權(quán)重，與人均發(fā)明專利授權(quán)量進行質(zhì)量加權(quán)，得出質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量變量作為衡量產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新能力的指標(biāo)。

環(huán)境規(guī)制來自于《中國環(huán)境年鑒》和各省級統(tǒng)計年鑒。本文從中選取了頒布環(huán)境法律數(shù)、頒布環(huán)境行政規(guī)章數(shù)和行政處罰數(shù)，作為執(zhí)法要求和執(zhí)法力度的代表變量?？蒲腥肆ν度?R&D人員全時量)、科研資本投入(R&D經(jīng)費支出)、政府科技資金支持和專利市場發(fā)達(dá)程度來自《中國科技統(tǒng)計年鑒》和各省級統(tǒng)計年鑒。

表2 變量與定義

表3 數(shù)據(jù)描述

五、實證結(jié)果

(一)基本模型

首先，本文在全國層面對PM2.5空氣污染濃度和產(chǎn)業(yè)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量進行分析。使用OLS進行回歸，結(jié)果如表4所示。從全國省級行政單位層面看，空氣污染濃度的上升與產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的提高具有相關(guān)性，即PM2.5濃度的增加會顯著提高產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量。在全國層面，空氣污染產(chǎn)生的激勵效應(yīng)大于抑制效應(yīng)。

表4 質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染

從表4可以看出，PM2.5濃度的增加在不同條件下顯著提高產(chǎn)業(yè)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量。在不加入固定效應(yīng)和其他控制變量的時候，PM2.5的濃度每增加1個單位顯著提高質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量2.223%?？紤]到不同地區(qū)的基礎(chǔ)條件存在一定差距，不同的地區(qū)具備各自的特異性，本文引入個體固定效應(yīng)進行回歸，固定所在的省級行政單位。在引入個體固定效應(yīng)以后，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量2.869%。作用大小較未加入固定效應(yīng)前有所增加，說明考慮到各地區(qū)自身不同的情況后，空氣污染對于科技創(chuàng)新水平的提高有更明顯的促進作用。進一步，科研人力投入和科研資本投入會直接影響科技創(chuàng)新水平，為了控制人力和資本對科技創(chuàng)新水平的影響，本文加入了R&D人員全時量和R&D經(jīng)費支出，以期能夠更加準(zhǔn)確地評估空氣污染對質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量的影響。在逐步引入R&D人員全時量和R&D經(jīng)費支出后，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量1.229%和1.184%，這說明科研人力投入和科研資本投入可以解釋部分科技水平的增長。前文分析了環(huán)境管制對于科技創(chuàng)新水平的影響，環(huán)境規(guī)制在減少人力投入，提高生產(chǎn)成本，從而降低科技創(chuàng)新水平的同時，也會倒逼生產(chǎn)者加快科技創(chuàng)新與產(chǎn)品升級步伐，激勵科技創(chuàng)新水平的提高。因此，本文加入了當(dāng)年該地區(qū)頒布的環(huán)境保護法律數(shù)和行政規(guī)章數(shù)，用以控制環(huán)境規(guī)制的影響。發(fā)現(xiàn)在加入固定效應(yīng)和多種控制變量以后，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量的1.127%。這說明在全國層面，空氣污染對科技創(chuàng)水平的激勵效果大于抑制效果，可以顯著促進科技創(chuàng)新水平的提高，結(jié)果較為穩(wěn)健。本文將在后續(xù)針對污染嚴(yán)重地區(qū)和非污染嚴(yán)重地區(qū)、污染密集產(chǎn)業(yè)和非污染密集產(chǎn)業(yè)、環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)和非環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)分別進行研究。

(二)動態(tài)面板模型

本節(jié)同時使用差分GMM和系統(tǒng)GMM進行分析。為控制模型中存在的內(nèi)生性，本文選取被解釋變量的滯后一階和二階值作為工具變量進行估計并將得到的結(jié)果與固定效應(yīng)模型匯總進行分析，具體如表5。

表5 全國層面各類模型結(jié)果

從表5可以看出，兩種估計方法都通過了序列相關(guān)檢驗和工具變量有效性檢驗。而且，無論是OLS模型、固定效應(yīng)模型、差分GMM模型還是系統(tǒng)GMM模型，空氣污染都會顯著提高質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量，即空氣污染可以通過倒逼生產(chǎn)者加快科技創(chuàng)新與產(chǎn)品升級步伐，從而提高產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平。使用差分GMM估計時，PM2.5濃度每增加1個單位，質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量會有顯著1.445%的提高。使用系統(tǒng)GMM估計時，PM2.5濃度每增加1個單位，質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量會有顯著1.360%的提高。靜態(tài)面板和動態(tài)面板在不同分析方法下的結(jié)論穩(wěn)健，空氣污染可以倒逼科技創(chuàng)新水平提升。

六、異質(zhì)性分析

本節(jié)將樣本進行區(qū)別，分為污染密集產(chǎn)業(yè)和非污染密集產(chǎn)業(yè)、環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)和非環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)以及細(xì)分34個產(chǎn)業(yè)進行分析，完善了本文論證過程。

(一)產(chǎn)業(yè)的污染水平

本節(jié)探究在不同產(chǎn)業(yè)，空氣污染對產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生的影響。研究污染密集產(chǎn)業(yè)是否相比于非污染密集產(chǎn)業(yè)有更強激勵效應(yīng)，即污染密集產(chǎn)業(yè)會更多地加快科技研發(fā)速度，進而彌補因為空氣污染帶來的人力投入下降和企業(yè)成本上升。根據(jù)本文背景部分對于污染密集產(chǎn)業(yè)的定義，本節(jié)將以下十一種行業(yè)劃為污染密集行業(yè)：造紙及紙制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、紡織業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、食品制造業(yè)、皮革毛皮羽毛(絨)及其制品業(yè)、石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)和有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)以及酒、飲料和精制茶制造業(yè)。本節(jié)將污染密集產(chǎn)業(yè)回歸結(jié)果和非污染密集產(chǎn)業(yè)回歸結(jié)果匯總在表6和表7。

表6 污染密集產(chǎn)業(yè)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染

表7 非污染密集產(chǎn)業(yè)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染

從表6和表7可以看出，污染密集產(chǎn)業(yè)和非污染密集產(chǎn)業(yè)，空氣污染濃度對質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量的影響有所不同。面對空氣污染濃度的提高，污染密集產(chǎn)業(yè)會更多地進行研發(fā)，提高科技創(chuàng)新水平。污染密集產(chǎn)業(yè)在不加入固定效應(yīng)和逐步加入科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)2.171%、2.102%、1.742%、1.642%和1.794%的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量。在非污染密集產(chǎn)業(yè)，PM2.5污染濃度的上升也會提高產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新水平，但是提高程度相比于污染嚴(yán)重地區(qū)較低。在不加入固定效應(yīng)和逐步加入科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)2.018%、2.255%、1.103%、1.112%和1.084%的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量。這說明污染密集產(chǎn)業(yè)，相比于非污染密集產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了更多的“激勵效應(yīng)”，面對空氣污染濃度的上升，有更多的科技創(chuàng)新產(chǎn)出。

(二)環(huán)境規(guī)制的嚴(yán)格程度

本節(jié)探究在不同環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格程度的地區(qū)，空氣污染對科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生的影響。分析在環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格的地區(qū)是否相比于環(huán)境規(guī)制寬松的地區(qū)有更強激勵效應(yīng)。即環(huán)境規(guī)制越嚴(yán)格的地方，企業(yè)維持原有生產(chǎn)方式需要付出的成本更高，于是進行科技創(chuàng)新的動力越強。由數(shù)據(jù)描述可知，當(dāng)年頒布的環(huán)境法律數(shù)均值為0.83，當(dāng)年頒布的環(huán)境規(guī)章均值為3.70，本文將所有省級行政單位平均當(dāng)年頒布環(huán)境法律數(shù)和環(huán)境行政規(guī)章數(shù)有一項超過均值的地區(qū)都視為環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)。按照上述標(biāo)準(zhǔn)，云南省、北京市、廣東省、江蘇省、江西省、河北省、海南省、遼寧省、陜西省、甘肅省合計十個省級行政單位是環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)。本文將環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)和非環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)分別進行固定效應(yīng)模型回歸分析，回歸結(jié)果如表8和表9所示。

表8 環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染

從表8和表9可以看出，環(huán)境規(guī)制的嚴(yán)格程度不同，空氣污染濃度對質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量的影響也有所不同。面對空氣污染濃度的提高，環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格的地區(qū)按照原有粗放式生產(chǎn)方式生產(chǎn)的成本會顯著提高，進而促使企業(yè)進行科技創(chuàng)新，以期通過技術(shù)進步達(dá)到環(huán)境規(guī)制的要求，避免受到環(huán)境規(guī)制的處罰和限制。環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格的地區(qū)，在不加入固定效應(yīng)和逐步加入科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)1.408%、2.171%、1.397%、1.337%和1.277%的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量。非環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格的地區(qū)，在不加入固定效應(yīng)和逐步加入科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)2.064%、2.567%、0.995%、0.971%和0.917%的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量。通過回歸的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于非環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)，環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格的地區(qū)會在各種條件下，顯示出更強的“激勵效應(yīng)”，環(huán)境規(guī)制的嚴(yán)格程度越高，空氣污染對于科技創(chuàng)新水平的提高就更多。為通過加大環(huán)境規(guī)制力度以提高產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新能力的政策建議提供了理論支持。

表9 非環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格地區(qū)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染

(三)細(xì)分產(chǎn)業(yè)分析

本節(jié)將深入探究不同產(chǎn)業(yè)，面對空氣污染濃度的上升科技創(chuàng)新水平受到的影響。本文將存在專利對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)劃分為34類,PM2.5污染濃度上升一個單位，加入固定效應(yīng)和科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下科技創(chuàng)新水平的變化，匯總于表10中。從表10可以看出，不同產(chǎn)業(yè)面對空氣污染濃度提高時，在科技創(chuàng)新水平上的反應(yīng)有所不同。第一產(chǎn)業(yè)中除了農(nóng)業(yè)是有顯著正向的作用以外，林業(yè)出現(xiàn)了負(fù)向的作用，牧業(yè)和漁業(yè)沒有出現(xiàn)顯著的作用效果。在第二產(chǎn)業(yè)中，采礦業(yè)中除了煤炭開采和洗選業(yè)的科技創(chuàng)新水平受到負(fù)向的影響外，其他產(chǎn)業(yè)并未受到顯著影響，制造業(yè)大多都呈現(xiàn)出隨著空氣污染濃度上升，倒逼產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平增長的情況，其中污染密集產(chǎn)業(yè)的回歸系數(shù)較非污染密集產(chǎn)業(yè)更大。在第三產(chǎn)業(yè)中，空氣污染對科技創(chuàng)新水平?jīng)]有出現(xiàn)顯著地作用，這說明第三產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新可能主要受到非環(huán)境因素的影響，比如地方經(jīng)濟發(fā)展水平或開放水平。通過對34個產(chǎn)業(yè)進行細(xì)致的回歸分析，本文發(fā)現(xiàn)面對空氣污染濃度的上升，污染企業(yè)普遍會出現(xiàn)創(chuàng)新自救，從而使得產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平出現(xiàn)增長。

表10 分產(chǎn)業(yè)回歸結(jié)果匯總

七、穩(wěn)健性分析

本章驗證了本文結(jié)論“空氣污染可以提高產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平”的有效性和穩(wěn)健性，具體來講，從五個方面進行穩(wěn)健性分析，依次使用工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、使用行政法規(guī)存量、加入執(zhí)法力度。改變科技創(chuàng)新水平變量和改變固定效應(yīng)。

(一)使用工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)

本節(jié)使用1998年至2013年工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫，它的優(yōu)點是可以兼顧定位地級行政單位層面和通過企業(yè)的產(chǎn)業(yè)分類將發(fā)明專利進行產(chǎn)業(yè)分類，它的缺點是只包括了規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)，不包括中小企業(yè)的發(fā)明專利。本節(jié)使用企業(yè)發(fā)明專利授權(quán)數(shù)據(jù)作為科技創(chuàng)新水平的衡量標(biāo)準(zhǔn)進行回歸分析，結(jié)果如表11。

表11 發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染(工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫)

從表11可以看出，在更換數(shù)據(jù)樣本為工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫地級市數(shù)據(jù)后，空氣污染水平的提高能夠顯著提高發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量，在多種條件下穩(wěn)健。在不加入固定效應(yīng)和逐步加入科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)0.0513%、0.105%、0.111%、0.0908%和0.0822%的發(fā)明專利授權(quán)量。在使用本節(jié)數(shù)據(jù)庫時，只考慮了規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)，空氣污染對企業(yè)科技創(chuàng)新水平的改善作用小于考慮包括全部專利來源的數(shù)據(jù)庫，但是依然有顯著的改善作用。規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)科技水平進步相對較小的原因可能是因為：一、規(guī)模以上企業(yè)普遍有更雄厚的實力和背景，可以承受更大的環(huán)境規(guī)制帶來的成本上升，所以會有更少的動機去改變目前的生產(chǎn)模式，進行科技創(chuàng)新。二、規(guī)模以上企業(yè)的科技創(chuàng)新水平普遍較高，空氣污染帶來的科技創(chuàng)新水平的提升比例相對更小。本節(jié)使用工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)進行分析驗證，一定程度上彌補了本文主要研究數(shù)據(jù)在省級層面而不是地級層面的局限，加強了本文的穩(wěn)健性。

(二)行政法規(guī)存量

考慮到環(huán)境規(guī)制是倒逼企業(yè)在污染條件下進行科技創(chuàng)新的關(guān)鍵因素，對本文“空氣污染倒逼科技創(chuàng)新水平提高”的結(jié)論準(zhǔn)確和有效性有著重要影響。本節(jié)更變環(huán)境規(guī)制變量以驗證結(jié)論的穩(wěn)健性。上文使用當(dāng)年頒布的環(huán)境法律數(shù)和環(huán)境行政規(guī)章數(shù)作為環(huán)境規(guī)制變量，本節(jié)考慮環(huán)境規(guī)制的存量也有著重要的意義，一個地方的環(huán)境規(guī)制存量也能在長期影響地方的空氣污染情況和科技創(chuàng)新水平。所以本節(jié)將當(dāng)年頒布環(huán)境法律和環(huán)境行政規(guī)章數(shù)改變?yōu)槔塾嬵C布環(huán)境法律和環(huán)境行政規(guī)章數(shù)，并使用固定效應(yīng)模型進行回歸分析。本節(jié)為了驗證環(huán)境規(guī)制更變的影響，將控制變量加入順序更變?yōu)橄燃尤氕h(huán)境規(guī)制，然后加入科研人力和科研資本，驗證回歸結(jié)果是否穩(wěn)健。結(jié)果如表12。

從表12可以看出，在將環(huán)境管制從增量改變?yōu)榇媪恳院螅諝馕廴緦τ行Оl(fā)明授權(quán)的影響依然顯著且作用大小與使用增量時差距不大。在不加入固定效應(yīng)和逐步加入環(huán)境規(guī)制控制變量、科研人力和科研資本的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)2.223%、2.869%、0.863%、1.221%和1.166%的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量，PM2.5污染水平的提高依然會顯著提高產(chǎn)業(yè)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量，且結(jié)果穩(wěn)健。

表12 質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染(存量)

(三)執(zhí)法力度

環(huán)境規(guī)制對企業(yè)成本的提高程度與執(zhí)法力度緊密相關(guān)。執(zhí)法力度較弱的時候，環(huán)境法律和環(huán)境行政規(guī)章的數(shù)量無法直接影響企業(yè)的科研決策，而執(zhí)法力度較強的時候，即使環(huán)境法律和環(huán)境行政規(guī)章數(shù)量較少，依然可以直接影響企業(yè)的科研決策，倒逼企業(yè)進行改革創(chuàng)新。所以環(huán)境規(guī)制不僅需要考慮到環(huán)境法律和環(huán)境行政規(guī)章的數(shù)量，還需要考慮到執(zhí)法力度。同時控制環(huán)境規(guī)制的數(shù)量和執(zhí)行質(zhì)量，才能使得本文結(jié)論更加準(zhǔn)確和有效。

本文引入環(huán)境行政處罰數(shù)作為執(zhí)法力度變量。其直接結(jié)果是確定環(huán)境行政責(zé)任，包括罰款、責(zé)令停產(chǎn)等多種具體形式。廣泛適用于不同的環(huán)境違法行為。本節(jié)將環(huán)境行政處罰數(shù)作為控制變量加入環(huán)境規(guī)制，并使用固定效應(yīng)模型進行回歸分析。本節(jié)為了驗證環(huán)境規(guī)制更變的影響，將控制變量加入順序更變?yōu)橄燃尤氕h(huán)境規(guī)制，然后加入科研人力和科研資本，驗證回歸結(jié)果是否穩(wěn)健。結(jié)果如表13。

表13 質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染(執(zhí)法力度)

從表13可以發(fā)現(xiàn)，在引入當(dāng)年環(huán)境行政處罰數(shù)以后，同時考慮環(huán)境規(guī)制的數(shù)量和執(zhí)行質(zhì)量后，空氣污染對有效發(fā)明授權(quán)的影響依然顯著。不加入固定效應(yīng)和逐步加入環(huán)境規(guī)制控制變量、科研人力和科研資本的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)2.223%、2.869%、0.826%、1.179%和1.127%的質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量，PM2.5污染水平的提高依然會顯著提高產(chǎn)業(yè)質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量，且結(jié)果穩(wěn)健。

(四)改變科技創(chuàng)新變量

上文使用的是加權(quán)之后的人均發(fā)明專利授權(quán)量，加權(quán)方式參考了專利質(zhì)量評估相關(guān)的主流文獻(xiàn)，將論文的前引后引和權(quán)利要求數(shù)作為專利質(zhì)量進行加權(quán)。然而單獨使用發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量而不進行質(zhì)量加權(quán)也是一個有價值有意義的衡量科技水平的指標(biāo)，這樣的衡量指標(biāo)不依賴于個人主觀的質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)。本節(jié)直接使用人均發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量作為地方科技創(chuàng)新水平的代表變量，不考慮專利的質(zhì)量因素，并使用固定效應(yīng)模型進行回歸分析，以檢驗本文結(jié)論的有效性。結(jié)果如表14。

表14 人均發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量與空氣污染

從表14可以看出，PM2.5濃度的增長可以在多種情況下顯著提高人均發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量，作用大小大于質(zhì)量加權(quán)時的人均發(fā)明專利授權(quán)量。這說明在一定程度上，只考慮發(fā)明專利的授權(quán)數(shù)量，比同時考慮質(zhì)量和數(shù)量，更高地估計出空氣污染促使科技創(chuàng)新水平提高的程度。在不加入固定效應(yīng)和逐步加入科研人力、科研資本和環(huán)境規(guī)制控制變量的情況下，PM2.5的濃度每增加1個單位會顯著提高產(chǎn)業(yè)4.794%、6.281%、1.940%、2.741%和2.620%的人均發(fā)明專利授權(quán)量，結(jié)果穩(wěn)健且變化趨勢與使用質(zhì)量加權(quán)的發(fā)明專利授權(quán)量作為衡量科技創(chuàng)新水平指標(biāo)時一致，這充分證明了本文結(jié)論的準(zhǔn)確性和有效性。

八、作用機制

通過上文的實證分析，我們建立了空氣污染濃度與產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平之間的相關(guān)關(guān)系，分析了二者間的因果關(guān)系，通過異質(zhì)性分析在不同的污染產(chǎn)業(yè)、不同的環(huán)境規(guī)制嚴(yán)格程度和34個細(xì)分產(chǎn)業(yè)條件下進行研究，并在環(huán)境規(guī)制存量、執(zhí)法力度、改變科技創(chuàng)新變量和改變固定效應(yīng)的條件下進行了穩(wěn)健性分析。本章則基于上文的研究結(jié)論，對空氣污染促進產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的作用機制與渠道進行詳細(xì)說明。

簡單來講，我們認(rèn)為之所以出現(xiàn)空氣污染推升科技創(chuàng)新水平的現(xiàn)象，可能存在以下兩條傳導(dǎo)渠道：一是“壓力”渠道——環(huán)境行政處罰力度加強，倒逼企業(yè)進行綠色科技創(chuàng)新，讓生產(chǎn)行為更加綠色；二是“激勵”渠道——政府的綠色產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金等各種形式的激勵政策，為企業(yè)進行科技創(chuàng)新、業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型提供了政策或資金支持。最后，我們通過協(xié)同機制的分析，指出地方政府科技資金籌集數(shù)量越大、地方專利市場越發(fā)達(dá)，技術(shù)的外溢效果就越強，科技創(chuàng)新水平的提高就越多。

(一)壓力渠道

近年來，隨著生態(tài)文明被放到更加突出的位置，我國多地政府都執(zhí)行了壓煤減排、提標(biāo)改造、限產(chǎn)停產(chǎn)等嚴(yán)厲措施，環(huán)境行政處罰案件數(shù)量大幅增長。受約束的企業(yè)，特別是個別傳統(tǒng)高污染、高耗能企業(yè)，會逐漸意識到環(huán)境成本是企業(yè)生產(chǎn)成本的一部分，當(dāng)其以往靠犧牲環(huán)境來牟取的利益小于監(jiān)管部門的罰款造成的環(huán)境成本時，就不得不尋求其他出路以減少損失。此時，企業(yè)會根據(jù)環(huán)境政策標(biāo)準(zhǔn)，適時調(diào)整自己的經(jīng)營決策，讓企業(yè)的經(jīng)營行為更加綠色。具體來講，企業(yè)會通過增加人力資本投入、R&D投入等方式，引入節(jié)能環(huán)保技術(shù)、綠色生產(chǎn)技術(shù)、先進生產(chǎn)設(shè)備等，提高自身產(chǎn)品科技含量，以在激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。上述過程，即為我們所定義的“壓力渠道”——倒逼企業(yè)科技創(chuàng)新，提升了社會整體科技創(chuàng)新水平。

從實踐來看，以浙江省為例，在嚴(yán)格的環(huán)境政策下，當(dāng)?shù)丶徔椨∪酒髽I(yè)為避免巨額罰款，紛紛進行綠色轉(zhuǎn)型，從國外進口了數(shù)字印染設(shè)備，并進行新設(shè)備、新技術(shù)的自主研發(fā)，隨著產(chǎn)品科技水平的提升，企業(yè)不僅大大減輕了環(huán)境規(guī)制帶來的不利影響，還打開了國外市場，業(yè)務(wù)實現(xiàn)成倍增長。

圖1 “壓力渠道”傳導(dǎo)圖

從表15的實證結(jié)果也可以看出，在不加入固定效應(yīng)和逐步加入環(huán)境規(guī)制、地區(qū)創(chuàng)新變量和科研投入總量的情況下，行政處罰數(shù)每增加1%，會顯著提高產(chǎn)業(yè)0.915%的企業(yè)創(chuàng)新強度，在加入固定效應(yīng)、環(huán)境規(guī)制、地區(qū)創(chuàng)新變量和科研投入總量以后，行政處罰數(shù)每增加1%，會顯著提高產(chǎn)業(yè)0.345%的企業(yè)創(chuàng)新強度。空氣污染加劇，環(huán)境監(jiān)管變得嚴(yán)格后，行政處罰造成的壓力會促使企業(yè)進行綠色轉(zhuǎn)型，促進自身創(chuàng)新能力的提高。

表15 行政處罰激勵企業(yè)創(chuàng)新強度

(二)激勵渠道

除了上節(jié)中提到的處罰措施，在污染嚴(yán)重的情況下，政府相關(guān)部門還會對企業(yè)的綠色創(chuàng)新提供支持，如2020年，國家級綠色投資基金成立，重點投向環(huán)境保護和污染治理、生態(tài)修復(fù)和國土空間綠化、能源資源節(jié)約利用、綠色交通、清潔能源等領(lǐng)域。這些有針對性減稅政策或綠色信貸、綠色產(chǎn)業(yè)基金，將為企業(yè)提供風(fēng)險投資、天使投資、創(chuàng)業(yè)貸款等服務(wù)，引導(dǎo)社會資本重點投向新一代信息技術(shù)、高端裝備、生物醫(yī)藥、新材料、新能源等“未來”產(chǎn)業(yè)，激勵企業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，更新生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)逐步走上綠色創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展的路徑，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級加速。

圖2 “激勵渠道”傳導(dǎo)圖

表16的實證結(jié)果也證明，隨著污染加重，政府將會加大對于綠色創(chuàng)新的支持。在不加入固定效應(yīng)和逐步加入環(huán)境規(guī)制、地區(qū)創(chuàng)新變量和科研投入總量的情況下，PM2.5每增加1個單位，會顯著提高0.101%的政府科技經(jīng)費籌集，在加入固定效應(yīng)、環(huán)境規(guī)制、地區(qū)創(chuàng)新變量和科研投入總量以后，PM2.5每增加1個單位，會顯著提高產(chǎn)業(yè)0.0598%的政府科技經(jīng)費籌集。

表16 空氣污染促進政府科技投入

(三)協(xié)同效用

本節(jié)對空氣污染促進產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平提高的作用機制進行分析。事實上政府對科技的資金支持和技術(shù)交易市場的發(fā)達(dá)程度是影響空氣污染激勵產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的重要因素。一方面，空氣污染會使得政府進行更多地科技投入，以期通過技術(shù)進步減少污染和改善環(huán)境。政府科技資金的支持主要以撥款和補助的形式存在，可以直接降低企業(yè)進行科技創(chuàng)新的成本，進而更多地投入到科技創(chuàng)新中。另一方面，技術(shù)交易市場的發(fā)達(dá)程度會直接影響地區(qū)的科技創(chuàng)新水平，更發(fā)達(dá)的技術(shù)交易市場可以使得企業(yè)的科技創(chuàng)新產(chǎn)出能夠更容易地進行交易，給予企業(yè)更多的動力進行科技創(chuàng)新，激勵科技創(chuàng)新水平的提高。因此，本文認(rèn)為空氣污染對產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的提高還受到政府科技資金支持和技術(shù)交易市場的發(fā)達(dá)程度的影響，并建立如下模型進行檢驗。

(4)

本文分別使用1998年至2008年期間政府科技經(jīng)費籌集總額和技術(shù)交易市場總量作為Influencei,t變量進行分析。結(jié)果如表17和表18。

表17 質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染(政府科技經(jīng)費籌集)

表18 質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量與空氣污染(專利市場交易額)

從表17可以看出，PM2.5濃度與政府科技經(jīng)費籌集的交互項呈現(xiàn)出正顯著關(guān)系。且在固定效應(yīng)和不同的控制變量下都顯著，結(jié)果較為穩(wěn)健。這說明以PM2.5濃度作為衡量指標(biāo)的空氣污染對以質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量作為衡量指標(biāo)的產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的改善效果受到政府科技資金籌集的影響。政府科技資金籌集的數(shù)量越大，空氣污染對產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的促進作用就更明顯，這說明了政府在科技方面的投入是科技創(chuàng)新水平提高的原因之一。根據(jù)直觀邏輯，政府更多地籌措科技資金，也會顯著改善產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平。

從表18可以看出，PM2.5濃度與專利市場交易額的交互項呈現(xiàn)出正顯著關(guān)系。且在固定效應(yīng)和不同的控制變量下都顯著，結(jié)果較為穩(wěn)健。這說明以PM2.5濃度作為衡量指標(biāo)的空氣污染對以質(zhì)量加權(quán)人均發(fā)明專利授權(quán)量作為衡量指標(biāo)的產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平的改善效果受到專利市場交易額衡量的專利市場發(fā)達(dá)程度的影響。專利交易市場越發(fā)達(dá)的地方，創(chuàng)新產(chǎn)出的專利可以更加有效和便捷地進行交易，使得科技創(chuàng)新的專利產(chǎn)出可以更容易地獲得經(jīng)濟收益，企業(yè)會有更多的動力進行科技創(chuàng)新。同時專利市場越發(fā)達(dá)，技術(shù)的外溢效果就越強，從而帶動整體科技創(chuàng)新水平的提高。根據(jù)直觀邏輯，一個地方的技術(shù)交易市場越發(fā)達(dá)，更利于科技創(chuàng)新水平的提高。

九、結(jié)論和政策建議

空氣污染會直接損害居民的健康，使居民向空氣污染較輕的地區(qū)遷移，污染管制也會提高企業(yè)成本，損害地區(qū)的科技創(chuàng)新水平。但空氣污染也能倒逼生產(chǎn)者加快科技創(chuàng)新的步伐。本文細(xì)致地分析了空氣污染對科技創(chuàng)新產(chǎn)生的“抑制效應(yīng)”和“激勵效應(yīng)”，并結(jié)合34個產(chǎn)業(yè)的專利大數(shù)據(jù)在全國層面進行分析研究。發(fā)現(xiàn)在全國的產(chǎn)業(yè)層面，空氣污染對科技創(chuàng)新水平產(chǎn)生的“激勵效應(yīng)”大于“抑制效應(yīng)”，在污染地區(qū)和污染密集產(chǎn)業(yè)，空氣污染對科技創(chuàng)新水平有更大的促進效果。

根據(jù)本文的分析，在全國層面空氣污染倒逼企業(yè)進行科技創(chuàng)新的激勵效應(yīng)很大，足夠抵消空氣污染對科技創(chuàng)新造成的抑制效應(yīng)。但這并不意味著空氣污染是可以接受的，促進科技創(chuàng)新水平提升的根本原因是激勵效應(yīng)，本文建議政府更多地關(guān)注和加強激勵效應(yīng)，完善環(huán)境保護制度，加強環(huán)境監(jiān)督力度，同時對科技創(chuàng)新進行更多的投入。根據(jù)作用機制分析部分的結(jié)果，本文提出了兩個促進科技創(chuàng)新水平提高的政策建議，一是加大政府對于技術(shù)研發(fā)的財政支持，并對污染企業(yè)收取“污染稅”，用以補貼科技創(chuàng)新的企業(yè)。二是建立健全地方的專利交易市場，保護專利所有人的權(quán)利，構(gòu)建良好的科研創(chuàng)新環(huán)境。

一、加大政府的財政支持。政府在科技創(chuàng)新方面應(yīng)該扮演領(lǐng)路人的角色，主動引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)從粗放式生產(chǎn)向精細(xì)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向，通過價格、稅收、補貼等工具，為技術(shù)創(chuàng)新提供有效的制度保障與經(jīng)濟激勵，降低企業(yè)的科技創(chuàng)新成本。同時，對于發(fā)展水平相對較低的中西部地區(qū)，政府要在適度加大對區(qū)域內(nèi)重點科技創(chuàng)新項目的扶持力度，并動用相應(yīng)的政策工具引導(dǎo)創(chuàng)新資源要素向該地區(qū)集聚。

二、發(fā)展專利交易市場。政府應(yīng)該搭建以高新技術(shù)為核心，集市場信息、標(biāo)準(zhǔn)檢測、金融保險服務(wù)等為一體的專利交易市場，營造一個有利于市場機制發(fā)揮作用的政策環(huán)境，為專利的有效交換和低效率高污染制造企業(yè)向高效率低污染制造企業(yè)的轉(zhuǎn)變提供良好的外部環(huán)境。同時，建立健全適度的知識產(chǎn)權(quán)保護既有利于國外先進知識的技術(shù)轉(zhuǎn)移和知識外溢效應(yīng)的發(fā)揮，保護知識產(chǎn)權(quán)所有者的正常利益，也能更多地激勵科技創(chuàng)新，從而提高整體的科技創(chuàng)新水平。