工业数字化对污染与碳减排协同效应的评估：全流程管理与空间溢出视角

本文深入探讨了工业数字化（INDIG）对污染与碳减排协同效应（SPC）的多维度影响，基于中国地级市面板数据，采用空间杜宾模型（SPDM）和多重中介效应模型，揭示了INDIG通过可再生能源替代（RES）、绿色工艺创新（GPI）和环境规制（ER）等路径显著促进SPC，并存在显著的空间溢出效应，为区域绿色协同治理提供了理论依据和政策启示。

　　

1 引言

协同污染减排与碳减排（SPC）是中国“十四五”时期生态文明建设的核心任务。工业数字化（INDIG）作为数字经济的重要组成部分，其规模是数字产业化的4.5倍，在推动SPC方面具有更显著的作用。当前中国SPC仍处于探索阶段，面临政策割裂、治理模式碎片化等挑战。工业数字化通过技术赋能，有望打破传统治理困境，构建“源头预防—过程控制—末端治理”的全链条闭环治理体系，实现SPC的“帕累托最优”。

2 文献综述

2.1 工业数字化的内涵与测度

INDIG通常指数字技术对传统产业的渗透与重构，涵盖智能农业、数字金融、数字政府等领域。宏观层面常通过产业产值、资本要素等指标构建评价体系，微观层面则采用企业年报文本分析等方法。现有研究多集中于数字经济整体，针对INDIG的专门测度仍较为缺乏。

2.2 数字经济的生态环境效应

数字技术通过打破“数据孤岛”、构建协同监管网络，有效缓解了传统环境治理的碎片化问题。企业通过数字化平台实现产业链信息互通，促进跨区域生态产品供需匹配，提升环境治理效率。

2.3 SPC的研究进展

SPC研究聚焦于污染与碳减排的协同机制、政策评估及驱动路径。现有研究较少从全流程管理视角构建多重中介模型，且对INDIG的空间溢出效应关注不足。

3 理论分析与研究假设

3.1 直接效应

INDIG通过提升产业效率、降低信息不对称，内化环境污染的负外部性，同时依托“梅特卡夫定律”实现规模经济，为清洁生产提供条件，假设H1认为INDIG对SPC具有直接促进作用。

3.2 空间效应

大气污染物与碳排放具有流动性和溢出特性，数字技术的渗透性与知识溢出效应使得INDIG对邻近地区SPC产生辐射带动作用，假设H2提出INDIG对SPC存在正向空间溢出。

3.3 间接效应

基于全流程治理框架，INDIG通过三条路径间接影响SPC：

• •
  源头预防：通过可再生能源替代（RES）减少化石能源依赖（假设H3a）；
• •
  过程控制：通过绿色工艺创新（GPI）提升资源利用效率（假设H3b）；
• •
  末端治理：通过环境规制（ER）强化排放监管（假设H3c）。

4 研究方法与数据

4.1 模型构建

采用基准回归模型和空间杜宾模型（SPDM）分别检验直接效应与空间效应，并构建多重中介模型验证RES、GPI、ER的中介作用。空间权重矩阵基于地理距离构建。

4.2 变量测度

• •
  被解释变量SPC：通过耦合协调模型综合二氧化硫、烟尘、废水及CO₂排放数据计算；
• •
  核心解释变量INDIG：从一二三产业维度，采用投影寻踪-遗传算法构建指标；
• •
  中介变量：RES（清洁能源占比）、GPI（绿色专利数量）、ER（环境监管强度）；
• •
  控制变量：绿色金融（GF）、对外开放（OPEN）、人力资本（HCA）、信息化水平（INFO）、人口密度（PD）。

数据来源于2012–2023年中国城市统计年鉴及国家统计局，经线性插值与对数化处理。

5 实证结果

5.1 基准回归

固定效应模型显示，INDIG对SPC具有显著正向影响（系数0.116，p<0.01），控制变量中绿色金融与信息化水平同样促进作用显著。

5.2 内生性与稳健性

通过工具变量法（地形起伏度、历史邮政交互项）和系统GMM缓解内生性问题，结论保持稳健。剔除异常样本、调整控制变量后结果依然一致。

5.3 空间效应

全局莫兰指数表明INDIG与SPC均存在显著空间正相关。SPDM结果显示，INDIG对邻近地区SPC具有显著溢出效应（系数0.024，p<0.05），且长期效应高于短期。

5.4 机制检验

中介模型证实：

• •
  INDIG通过促进RES间接提升SPC（间接效应0.092）；
• •
  通过提升GPI间接促进SPC（间接效应0.960）；
• •
  通过强化ER间接推动SPC（间接效应0.994）。

6 异质性分析

• •
  地理区位：能源盆地城市INDIG对SPC的促进效应更强；
• •
  城市等级：一、二、三线城市显著高于四、五线城市；
• •
  城市规模：大城市显著高于中小城市；
• •
  城市群：京津冀、长三角、珠三角城市群的INDIG效应更为突出。

7 结论与启示

7.1 主要结论

INDIG通过直接作用、空间溢出及全流程中介路径（RES-GPI-ER）显著促进SPC，且效应存在显著异质性。

7.2 政策启示

• •
  构建跨区域数字协同平台，强化空间溢出效应；
• •
  针对不同地区制定差异化政策，重点支持能源盆地与城市群；
• •
  完善全流程治理体系，推动“预防-控制-治理”闭环管理；
• •
  加强数字基础设施投入，避免“数字鸿沟”加剧发展不平衡。

7.3 研究局限与展望

未来可进一步引入企业微观数据、细化行业分析，并探索INDIG与SPC的双向因果关系及阈值效应。