控制有毒化学物质已成为一项紧迫的国际优先事项，以减少其对人类健康的影响（世界银行，2016年）。1986年，美国推出了有毒物质排放清单（TRI）系统，用于管理制造业中有毒化学物质的排放数据。该系统将有毒化学物质排放的公开披露制度化到各个设施层面（Mastromonaco，2015年）。此后，许多其他国家也引入了类似的排放报告系统（经合组织，2017年）。
如今，许多行业的产品供应链跨越多个国家（Lee，2014年；Anderson和Yotov，2016年）。一个典型的例子是北美自由贸易协定（NAFTA），该协定于1994年1月1日正式生效，连接了加拿大、墨西哥和美国。根据世界投入产出数据库（WIOD）的数据，这三国之间的中间产品进出口总额（以货币计）在1995年至2013年间增长了21.7%（Timmer等人，2015年，2016年）。因此，此类协定通过降低关税促进了生产效率，进而刺激了贸易发展。
这些协定还加剧了国际竞争，提高了生产力，导致成员国之间频繁进行中间产品交易（Caliendo和Parro，2015年）。2006年至2014年间，全球价值链（GVC）格局，尤其是在北美地区，处于一个成熟期。在20世纪90年代和21世纪初，由于贸易自由化、NAFTA的实施以及中国加入世界贸易组织，跨境生产网络迅速扩张，但随后GVC的增长开始放缓。根据Ferrantino和Taglioni（2014年）的研究，全球贸易年增长率从2010年初的13.3%下降到2013年初的0.5%，而嵌入GVC中的贸易增长放缓更为明显，这标志着从数量扩张向稳定的转变。
增加值贸易的网络分析进一步支持了这一趋势。测量网络指标（如平均供应链路径长度SPC和网络直径）的研究表明，2006年至2014年间，全球生产链相对稳定，平均路径长度从2.44缩短至2.32，网络直径保持在6左右（Ge和Wang，2024年）。这些发现表明生产网络变得更短、更集中，表明这是一个区域整合阶段，而非全球进一步碎片化的过程。
在北美背景下，“工厂北美”这一概念体现了这一趋势。Baldwin（2018年）指出，到2000年代末，NAFTA成员国，特别是美国、加拿大和墨西哥，形成了稳定的区域生产网络，区域内中间产品流动主导了跨境贸易模式。贸易纯度和区域贸易协定研究也表明，虽然NAFTA加强了区域整合，但在此期间GVC带来的全球碎片化效益有所减弱（Huang等人，2020年）。综合这些实证发现，2006–2014年代表了北美GVC的成熟期；网络不再在全球范围内快速扩张，而是在区域内整合，优化了生产结构，并稳定了附加值流动。
然而，自由贸易协定（FTA）也允许企业将生产转移到环境标准较宽松的国家，从而逃避排放责任（Copeland和Taylor，2003年）。多项研究估计了与美国最终需求相关的行业层面有毒化学物质排放量（Koh等人，2016年；Fujii等人，2017年）。Koh等人（2016年）结合了1999年至2009年美国的有毒物质排放数据与多区域投入产出（MRIO）表格，发现由于美国工业的污染减排努力，美国的毒性足迹减少了12%。然而，他们没有分析非美国最终需求对美国毒性足迹的影响。
Fujii等人（2017年）将美国的有毒物质排放数据与全球MRIO表格相结合，通过整合供给侧指数分解和需求侧结构分解分析（SDA），识别了1998年至2009年间43个国家和地区最终需求对美国工业排放变化的主要驱动因素。他们发现，由于美国工业的污染减排措施，美国的工业部门有毒排放量减少了83%。
尽管先前的研究（Koh等人，2016年；Fujii等人，2017年）已经确定了美国有毒排放变化的主要驱动因素，但它们并未探讨全球供应链结构变化的影响。鉴于实证分析全球供应链与环境关系的重要性，本研究聚焦于三个拥有强大供应链网络的NAFTA成员国（加拿大、墨西哥和美国），并探讨了两个关键研究问题：
问题1：在北美GVC成熟期（2006–2014年），NAFTA成员国之间中间产品的双边贸易结构变化是否增加了墨西哥的化学污染？考虑到墨西哥较高的排放强度和较为宽松的环境法规，这一变化是否起到了作用？
问题2：在北美GVC成熟期（2006–2014年），NAFTA成员国之间中间产品的双边贸易结构变化是否增加了这三个国家的化学污染物总排放量？
第一个问题间接考察了NAFTA的贸易结构是否促进了墨西哥污染活动的集中。
自Leontief（1953年）估计美国经济结构变化对工业产出和劳动力需求的影响以来，许多研究者使用SDA方法实证研究了结构变化对工业产出（Carter，1967年；Skolka，1989年；Fujimagari，1989年；Barker，1990年；Fujita和James，1991年）、要素生产率（Wolff，1985年、1993年、1994年）以及环境（Kagawa，2012年；Lenzen，2016年）的影响。Oosterhaven和Hoen（1998年）将SDA方法从国家层面扩展到多区域层面，并利用六个欧洲国家的MRIO表格分析了贸易模式变化对国民收入的影响。Hitomi等人（2000年）将多区域SDA框架应用于日本九个地区。Kagawa和Inamura（2004年）进一步发展了该方法，重点研究了国家间的空间反馈效应。
尽管先前的研究（Oosterhaven和Hoen，1998年；Hitomi等人，2000年）主要关注贸易系数矩阵的变化（即国家r的供应与部门i向国家s的部门j生产一个单位所需的中间产品i的总交付量之比），但本研究将贸易系数矩阵划分为FTA成员国的子矩阵。这种方法允许更精细的多区域SDA框架，突出了FTA成员国内部以及FTA与非FTA国家之间的贸易变化。尽管方法论上的扩展较为直接，但所提出的框架对于理解FTA国家间的贸易变化如何塑造全球经济和环境至关重要。据我们所知，这是该领域的一个新颖方法论贡献。
首先，我们将北美三国（加拿大、墨西哥和美国）的有毒物质排放数据库（PRTR）与全球MRIO表格（Timmer等人，2015年，2016年）相结合。然后，我们应用所提出的多区域SDA框架，分析2014年不变价格下的环境扩展型全球投入产出（IO）表格（Tokito等人，2024年）。具体而言，我们识别了2006年至2014年间受44个国家和地区最终需求影响的这三个国家工业部门有毒排放变化的主要驱动因素。其次，我们实证分析了工业排放强度、生产技术、最终需求以及NAFTA区域内中间产品贸易结构变化的影响。第三，我们解释了墨西哥化学排放量迅速增加的原因，重点关注FTA内部的供应链结构。由于先前的研究未实证分析NAFTA内部贸易变化对化学排放的影响，本研究也做出了独特的实证贡献。
本文的其余部分安排如下：第2节概述了关于“污染避风港”假说的事前和事后研究；第3节介绍了研究方法；第4节描述了数据；第5节报告了实证结果；第6节讨论了研究结果并总结了全文。
