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清洁水供应、污水处理系统与儿童死亡率

推文人 | 王子琳
原文信息:Alsan M, Goldin C. Watersheds in Child Mortality: The Role of Effective Water and Sewerage Infrastructure, 1880 to 1920. Journal of Political Economy. 2019;127 (2) :586-638.
 
一、引言
 
  在19世纪,居高不下的儿童死亡率是美国和欧洲大部分地区居民短寿的主要原因。但从1870年到1930年,在美国马萨诸塞州,对于达到20岁的居民而言其预期寿命变化很小,而白人婴儿死亡率从1/5下降至1/16,五岁以下儿童死亡率也下降了近一半。是什么导致了儿童死亡率的迅速下降呢?
 
  作者指出,在同期,许多美国和欧洲大都市地区都安装了有效的清洁水供应和污水处理系统,清洁水供应及污水处理系统切断了病原体通过粪便-口腔的传播途径,可能能够解释儿童死亡率的下降。
 
  本文的主要贡献在于:(1)这是首次对美国历史上最早的儿童死亡率持续下降原因进行的实证检验;(2)利用清洁水供应及污水处理的外生变化来进行识别,并获得了五岁以下人群死亡原因的信息以进行渠道分析。
 
二、背景
 
  在内战后的时代,波士顿都会区的人口密度迅速增加。1875年,波士顿污水处理委员会的报告提议为波士顿及其周边城市建设一套排水系统。波士顿市当局采取行动,从1877年到1884年,建立了一套综合的污水处理系统——大都会污水处理系统,将城市污水由深水航道排入月亮岛。1889年,在迪尔岛建立另一个排水口。1895年,在朗茨岛建立第三个排水口(地图1)。
  另一方面,人口的增长也对马萨诸塞州的供水构成了严重威胁。1895年,卫生委员会建议在萨德伯里和沃楚西特建立水库,从纳舒厄河南岸取水,并淹没西博伊尔斯镇。大型渡槽将为经过翻新的切斯兰特谷泵站带来淡水,然后通过新建的铁质干线将淡水分配到大都会供水区所覆盖的城市。
 
  清洁水供应和污水处理系统的完工日期,即城市受清洁水供应和污水处理干预的时间主要由工程相关因素决定,而施工过程中出乎意料的外生冲击,如流沙、巨石等,进一步导致完工时间的延迟。Cox风险模型表明,水和污水干预措施的时间安排受到地理特征,如距离、海拔的强烈影响,并且不会受到城市人口统计特征的显著影响。
 
三、估计方程和实证结果
 
1.实证策略
 
  本文的实证分析建立在外生的清洁水供应和污水处理系统的完工日期之上,同时假设在没有干预措施的情况下,清洁水供应和污水处理系统的完工日期不同的城市的儿童死亡率会有类似的变化趋势。基于上述条件,本文采用双重差分的方式来估计干预措施对于健康的影响,估计方程如下:
  其中,i指示城市,t指示年份。清洁水供应和污水处理系统作为虚拟变量加入,表明城市是否在第t年采用了清洁水供应和污水处理干预措施,其系数是干预措施对于结果变量的影响的双重差分估计值。清洁水供应和污水处理系统的交互项用来评估这两项基础设施投资所起到的是互补还是替代作用。控制变量包括随时间和城市变化的人口密度的对数、外国人比例、男性比例和制造业女性比例等。
 
  本文所感兴趣的结果变量是五岁以下儿童死亡率的对数值,此外,本文也讨论了另外的结果变量如其他年龄(一岁以下,两岁以下和五岁以下)和特定死亡原因的死亡率。采用对数值是因为水平值将限制每个城市的死亡率每年减少相同的数值。由于清洁水供应和污水处理是在城市层面,因此在整个分析过程中,采用市一级聚类稳健标准误。
 
  对上述方程的估计结果表明清洁水供应和污水处理系统相结合将显著降低儿童死亡率,而单独采取清洁水供应或污水处理系统所产生的影响要小得多。接下来,本文通过添加一系列超前项和滞后项来进一步估计:
 
 
  其中k是事件时间,涵盖了41年。本文将事件时间分为两年一组,虚拟变量表示清洁水供应、污水处理及其组合是否已经生效、形成干预(已生效0至1年,2至3年,依此类推)。九年以上的超前项和滞后项被编码为单独的一个组。两年期的分组通过增加用于估计超前项和滞后项系数的观测数量来提高估算的精确度。由上述方程,可以得出结果变量对于实施干预的动态响应。
 
2.主要结果
 
  本文首先估计在最终获得清洁水供应和污水处理系统的城市与不能获得清洁水供应和污水处理系统的城市之间是否存在婴儿和儿童死亡率以及其他人口统计学变量的预先存在的差异。即检查最终获得清洁水供应、污水处理或两种干预措施是否与1880年的协变量以及所感兴趣的死亡率指标相关。表1列出了这些结果。
  表1的结果表明,最终获得清洁水供应、污水处理或两种干预措施与1880年的协变量以及所感兴趣的死亡率指标不显著相关。
 
  接下来,本文以儿童死亡率的对数以及儿童死亡率为结果变量,估计了方程(1),得到的估计结果如下表所示:
  表2的结果表明,清洁水供应(忽略污水处理的作用)使儿童死亡率降低了12.6个对数点,污水处理(忽略清洁水供应的作用)使其减少了12.3个对数点。
 
  而两种干预措施之间存在很强的互补性,它们的综合效应将儿童死亡率降低了26.6个对数点(并且减少的大部分是由交互项驱动的)。
 
图2是结果变量儿童死亡率的对数对清洁水供应、污水处理及两种干预措施相结合的动态响应。结果表明,在干预之前的几年中,儿童死亡率情况既没有系统性地恶化,也没有变得更好。单独提供清洁水对儿童死亡率没有显著影响,而单独进行污水处理效果不大,而且两者组合带来儿童死亡率的迅速下降。
3.渠道分析
 
  为什么儿童从清洁水供应和污水处理干预措施中受益匪浅,它们如何可能受到受污染的水的影响?可能的解释是大多数婴幼儿并非全部母乳喂养,而是经常被喂食含有水的稀粥。1910年代末到1920年代初,公报中有关母乳喂养实践的内容显示,大约一半的幸存婴儿在6个月时完全母乳喂养,大约四分之一的儿童在6个月时完全用奶喂养,其余的则由奶和稀粥喂养相结合(美国劳工部,儿童局,1923年)。即使婴儿没有刻意给水,他们也沐浴在可能被污染的水中。最后,落在粪便上的苍蝇可能会将疾病传播给喂养幼儿的牛奶或稀粥。
 
  表3以分季节、分死因死亡率为结果变量,表明清洁水供应和污水处理干预措施大大减少了因胃肠道疾病导致的死亡,提高了儿童的生存率。在春夏季,由于腐败和苍蝇,胃肠疾病的流行率增加,并且儿童更容易死于脱水。而干预措施对结核病或非儿童死亡率没有显著影响。这是因为结核病通常通过空气传播的飞沫传播,尽量少受清洁水供应和污水处理干预措施的影响。鉴于当时成年人死亡的主要原因是肺结核,估计结果支持清洁水供应和污水处理干预措施改善儿童生存的渠道是通过减少影响由胃肠系统的疾病造成的死亡。
4.异质效应
 
  接下来,本文分析了干预措施的影响是否取决于城市中外国人的比例。本文将城市按1880年各种人口群体的中位百分比(干预前的最后一次美国人口普查)进行划分。
 
  结果表明,污水处理和清洁水供应相结合使得爱尔兰籍居民比例较高的城市儿童死亡率降低了35.5个对数点,远大于英国籍居民比例较高的地方。这表明社会和经济边缘化群体从波士顿地区的公共卫生投资中获得了更大的收益。
5.稳健性检验
 
  最后,本文通过进一步添加的时变市级控制变量,使用不同的样本来检验结果的稳健性。稳健型检验的结果表明,添加时变市级控制变量以及使用不同的样本对结果没有显著影响。
四、结论
 
  清洁水供应和污水处理系统两种公共卫生干预措施相结合是导致美国儿童死亡率首次持续下降的主要原因。如果没有适当处理污水,清洁水供应对儿童健康的益处是有限的。而后,儿童死亡率持续下降。在进步时代,灭菌牛奶的供应、街道清洁、卫生站、疫苗接种和护士家访进一步降低了儿童死亡率。在二十世纪后期,包括抗生素在内的一系列医疗技术继续降低了婴儿和儿童的死亡率。而近期,新生儿重症监护病房的使用已经使许多早产儿幸免死亡。然而,对于大部分发展中国家儿童而言,改善其健康仍然需要通过建设清洁水供应和污水处理系统等设施来减少腹泻等胃肠道疾病的发病率,正如在美国首次出现儿童死亡率下降期间所做的那样。
 
Abstract
 
We explore the first period of sustained decline in child mortality in the U.S. and provide estimates of the independent and combined effects of clean water and effective sewerage systems on under-five mortality. Our case is Massachusetts, 1880 to 1920, when authorities developed a sewerage and water district in the Boston area. We find the two interventions were complementary and together account for approximately one-third of the decline in log child mortality during the 41 years. Our findings are relevant to the developing world and suggest that a piecemeal approach to infrastructure investments is unlikely to significantly improve child health.



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