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Digital Empowerment, Technological Innovation and Air Pollution Control: Evidence from Patent Text Mining
数字技术的快速发展及其应用场景的多元化极大改变了传统经济治理模式,但这种技术创新的环境效应尚不明晰。本文利用文本挖掘分析技术,构建了精细化的全国数字技术专利数据,系统研究了数字技术创新对我国环境空气质量的影响、作用渠道及其异质性效应。研究发现:数字技术创新显著降低了我国空气污染水平,尤其体现在人工智能、大数据和5G通信等数字技术的应用上。测算表明,数字技术专利增长使得全国PM2.5浓度年均降低1.013 μg/m3,减少了约166亿元统计生命价值的损失。机制分析发现,数字技术创新通过绿色创新端的技术效应和生产管理端的治理效应提高了工业企业的空气污染治理成效。进一步分析表明,数字技术赋能效果在不同技术类别、区域和企业类型特征的情况下存在显著差异。本文结论对数字技术有重点、分类别地赋能空气污染治理,完善落实精准化差异化管控措施,协同推动环境高水平保护和经济高质量发展具有重要政策启示。
Abstract
The rapid development of digital technology and the diversification of its application scenarios have greatly changed traditional economic governance models, but the environmental effects of such technological innovation remain unclear. This paper uses text mining analysis techniques to construct refined national digital technology patent data and systematically studies the impact of digital technology innovation on China's ambient air quality, its channels of action, and its heterogeneous effects. The study finds that digital technology innovation significantly reduces China's air pollution levels, especially in the application of digital technologies such as artificial intelligence, big data, and 5G communication. Estimates show that the growth of digital technology patents reduces the national annual average PM2.5 concentration by 1.013 μg/m3, reducing losses in statistical life value by approximately 16.6 billion yuan. Mechanism analysis finds that digital technology innovation improves industrial enterprises' air pollution control effectiveness through the technological effect at the green innovation end and the governance effect at the production management end. Further analysis shows that the empowerment effect of digital technology differs significantly across technology categories, regions, and enterprise types. The conclusions of this paper have important policy implications for digital technology to empower air pollution control in a focused and categorized manner, improve the implementation of precise and differentiated control measures, and jointly promote high-level environmental protection and high-quality economic development.
数字技术创新显著降低空气污染水平
基于全国2016个空气质量监测站点数据,采用工具变量法估计发现,数字技术专利价值度存量每增加1000个单位,PM2.5浓度平均降低约0.7963 μg/m3,且在1%水平上显著。该结果在替换工具变量、反事实分析、替换指标等稳健性检验后依然成立。
不同类型数字技术降污效应存在差异
异质性分析表明,人工智能、5G通信和大数据技术的降污效应最为显著,其中5G通信技术系数最大为-7.7160;云计算技术和区块链技术的污染治理作用并不显著。原因在于AI、5G和大数据在生产中应用更广泛,能更易实现规模经济和效率经济。
数字技术专利增长带来显著经济价值
测算表明,数字技术专利增长使全国PM2.5浓度年均降低1.013 μg/m3,每年可避免12817人因空气污染而死亡,相当于每年减少约166亿元统计生命价值的损失。反事实分析显示,样本期内数字化赋能使一线城市PM2.5浓度最高下降约8.95 μg/m3。
数字技术创新通过技术效应和治理效应降低企业污染
机制检验发现,数字技术创新显著提升工业企业绿色专利申请总数和废气治理设施处理能力,估计系数均在1%水平上显著为正。数字技术专利价值度每增加1000个单位,工业企业周边1公里PM2.5浓度降低约0.2058 μg/m3,工业废气和二氧化硫排放量分别下降约11%和28%。
数字技术赋能效果存在区域和企业类型异质性
中部和东部地区的数字技术降污效应显著,西部地区尚未显现;数字行业企业和重工业企业的边际降污效应更加显著。数字技术创新更容易促进数字行业企业开展绿色创新,且企业生产端的绿色创新产出受数字技术创新影响的边际效益更大。
核心解释变量
数字技术创新水平,用监测站点5公里半径范围内数字技术专利合享价值度存量表征,并按人工智能、大数据、云计算、区块链、5G通信等分类构建工具变量
被解释变量
空气污染水平,包括PM2.5、PM10、NO2、O3浓度及AQI;企业层面还包括绿色专利申请总数、废气治理设施处理能力、工业废气和二氧化硫排放量
样本与数据
全国2016个空气质量监测站点日度数据(2014—2019年),与中国工业企业数据库、中国专利数据库、中国企业污染数据库及企业周边PM2.5浓度数据匹配
识别方法 / 模型设定
采用份额移动法(Bartik)构造工具变量,利用样本基准日期各站点分类型数字技术价值度存量份额与全国层面不同数字技术类型价值度增长率的内积作为工具变量,进行两阶段最小二乘估计(IV-2SLS)
内生性及稳健性检验
包括:替换工具变量(改变基准时点、利用历史邮电数据构建新工具变量);反事实分析(假设数字技术专利数量为0);安慰剂检验(随机分配专利价值度并重复抽样500次);替换数字技术创新指标(滞后10/20/30天、替换为专利数量存量、不同半径1-10km);替换空气污染数据(替换为PM10、NO2、O3、AQI,剔除前后10%样本);排除同期政策干扰(蓝天保卫战、清洁取暖试点、环境规制能力、城市绿化水平);排除数字技术专利异地使用影响
空气质量监测结果数据
空气质量可支持的研究问题:空气质量监测结果数据可为本文《数字赋能、技术创新与空气污染治理——来自专利文本挖掘的证据》的研究提供基础数据支撑,支持围绕空气污染展开的实证与空间分析,辅助验证并拓展本文的研究结论,提升研究数据的可复现性与应用价值。
空气质量监测站点数据
空气质量可支持的研究问题:空气质量监测站点数据的经纬度与城市字段如何与专利文本挖掘得到的数字化、技术创新指标进行空间匹配,进而识别数字赋能与技术创新的空气污染治理效应在监测站点层面的空间异质性。
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