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空气污染与犯罪活动:来自美国芝加哥的微观地理证据

原文信息:

Evan Herrnstadt, Anthony Heyes, Erich Muehlegger, Soodeh Saberian. 2021. “Air Pollution and Criminal Activity: Microgeographic Evidence from Chicago”, American Economic Journal: Applied Economics,13(4):70-100.

 

01

引言及背景

 

空气污染在许多方面危害人类的福祉,从短期和长期来看,污染对成人和婴儿的健康产生不利影响,降低生产力和劳动力市场参与度,损害短期认知,降低测试分数,并诱发规避行为。这篇论文通过提供准实验证据,证明空气污染会影响暴力犯罪活动,为污染的负面影响的文献增加了一个新的维度。从社会的角度来看,暴力犯罪行为的代价是极其昂贵的。

 

囿于数据限制,本文仍然无法检验空气污染影响暴力犯罪的机制渠道。但大量医学、生物学和心理学方面的研究确定了几种接触污染可能影响攻击性的途径:第一,身体不适;第二,大脑化学物质(降低血清素);第三,神经组织发炎;第四,其他生理变化行为(荷尔蒙、睾酮水平)。

 

本文的研究结果具有以下政策启示:第一,尽管本文估计空气污染影响犯罪的规模较小但能转化为较大的社会成本;第二,本文的研究结果增加了对空气污染边际外部成本的估计,并提高外部性修正法规的最优程度程度或庇古污染税的最优规模;第三,本文强调特定社区的城市内污染变化的重要性,有利于政府考虑“环境公平”(Environmental Justice)。

 

数据

 

02

 

本文使用的数据主要包括以下两部分:

 

第一,犯罪数据。来自2001年至2012年向芝加哥警署举报的所有犯罪的行政记录。对于每个报告的犯罪,数据集报告犯罪的类型,报案的日期、时间、纬度、经度,以及事件的其他信息(是否进行了逮捕,是否被视为国内犯罪)。

 

第二,气象数据。来自国家气候数据中心(NCDC)地表综合数据库(NCDC 2001-2012)。该数据库报告了约1000个地点的温度、降水和其他气象变量,本文实证分析中主要使用温度、降水、风速和风向等气象变量数据。

 

03 

城市层面的空气污染与犯罪

 

1.实证策略

为了解决不可观测的经济活动,基于芝加哥的东南和西南风能带来更高的污染水平的事实,利用风向作为污染的工具变量,使用两阶段最小二乘法估计空气污染对犯罪活动的影响:

Pollt表示芝加哥在t天所有监测点PM10的平均水平,进行标准化处理;ln(Crimet)表示芝加哥在t天暴力犯罪和财产犯罪数量的自然对数值;Wt表示20度区间内的日平均风向;Xt表示一系列天气控制变量和时间固定效应,具体包括:日最高温度、日降水量、平均风速、露点、气压和平均天空覆盖,每月第一天的虚拟变量、1月1日虚拟变量、假期虚拟变量、周虚拟变量、月份虚拟变量。标准误为Newey-West标准误,允许天气和犯罪活动之间的序列相关性。

 

2.主要结果

表2第(3)列的结果表明,逐步加入时间固定效应和天气控制变量后,PM10排放量每增加一个标准差,暴力犯罪就会增加2.9%。第(6)列的结果表明,空气污染对财产犯罪的影响不显著。

表3报告了空气污染对非FBI第一类暴力犯罪和非暴力犯罪以及所有暴力犯罪和非暴力犯罪的影响结果,结果表明,空气污染只对暴力犯罪具有显著的正向影响,PM10排放量每增加1个标准差,相对不那么严重的暴力犯罪增加1.4%,总暴力犯罪增加1.7%。

微观地理证据

 

04

 

1.实证策略

城市层面的识别策略为环境空气污染和暴力犯罪之间的因果关系提供了启示性证据。如果不能控制与风向和犯罪相关的不可观测变量,或者错误地指定因变量和与犯罪相关的可观测变量之间的因果关系,本文可能会对污染和犯罪活动之间的因果关系做出错误的推断。

 

为了提供更有说服力的因果证据,本文基于向芝加哥警方报告的每个案件的具体地点,利用州际高速公路这一空气污染源,通过比较由于风导致受污染影响不同相邻社区(距离高速公路1英里)的犯罪活动差异来估算污染和犯罪之间的因果关系。当风吹向州际高速公路时,汽车产生的污染会不成比例地影响到公路一边下风向地区,公路另一边的上风向地区不受影响,由于道路两边1英里范围内保证处理组和控制组之间气象条件一致,并且能够较好解决错误识别问题。本文关注样本范围是给定一天的平均风向在与州际公路方向正交线60度范围且距离州际高速公路1英里范围内。

主要识别策略如下:

2.主要结果

(1)基准结果

表4报告了主要结果,A部分是对暴力犯罪的估计结果,B部分是对财产犯罪的估计结果。结果表明,在逐步加入各类固定效应和天气变量后,相对于暴力犯罪的平均水平,下风向地区的暴力犯罪增加了大约1.9%。污染和财产犯罪之间没有显著关系。

表5报告了对不同类型暴力犯罪的影响结果,为了直接比较系数,使用犯罪数量作为因变量。结果发现,下风向暴露使加重攻击暴力犯罪显著减少、加重殴打暴力犯罪显著增加,对谋杀和强奸的系数为正但都不显著。研究结果表明,暴力犯罪的总体增长掩盖了由加重攻击罪的减少抵消的加重殴打罪的增加。这可能是因为污染导致了暴力犯罪的净增加,但也导致了加重攻击升级为加重殴打。

(2)风力驱动污染的支持性证据

微观地理的分析可以检验处理效应的估计是否以一种与下风向污染暴露机制一致的方式变化。第一,不同处理效应限制条件。本文改变了上下风向的范围和州际高速公路的距离范围。基准结果中本文将研究样本上下风向范围限制在一天内的平均风矢量与道路方向正交的60度以内,犯罪数量为州际公路两边一英里内。如果污染是驱动机制,估计效果会随着上下风向的界定范围越小和距离越近而逐渐变大。表6报告了不同限制条件下的回归结果,使用犯罪数量作为因变量,以便直接比较不同限制下的下风向影响水平。结果显示,一方面,扩展包含的角度会增加估计样本的大小,虽然提高了估计的精度(从左向右移动,标准误差单调下降),但增加包含角度往往会减弱下风向效应的点估计。另一方面,随着距离州际公路的范围增加一倍(从1 / 4英里增加到1 / 2英里,然后从1 / 2英里增加到1英里),但估计的系数并没有相应增加一倍,这表明下风向影响效应在公路附近最大,对犯罪的边际影响随着距离州际公路越远而减小。

第二,不同处理的时间点。大量文献检验空气污染对健康和生产力短期影响的文献,发现污染暴露的直接(和短期)影响,指出有害影响是由同时期而不是滞后暴露引起的。本文分别检验了当天以及七天前后的污染分别对犯罪的影响,估计结果见图4。结果发现,只有当天的污染对犯罪具有显著的正向影响。

第三,如果下风向暴露是驱动所观察效应的机制,在人们更有可能外出并暴露于污染的季节和一天中,下风向暴露的效应会增加。图5的结果表明,春季和夏季下风向的处理效应更大,相对于全年1.9%的暴力犯罪增长,由于位于州际公路的下风向,春季和夏季的暴力犯罪增加了3-5%。最高日温度在20-24摄氏度(68-75华氏度)之间时,处理效应达到了峰值。

(3)安慰剂检验

假设不知道I-290从东西向穿过芝加哥市的纬度,本文可以估计出许多不同纬度的下风向影响暴力犯罪的系数,检验是否在I-290纬度的下风向对暴力犯罪的影响最大。如果在其他纬度发现了更大的影响,可能高速公路以外的因素会影响本文的估计结果。结果见图7,结果表明:首先,估计的最大下风向效应(在图的中心)正好位于I-290东西向穿过芝加哥的纬度。其次,峰值右边,对应于I-290以北一英里的纬度,是下风向效应的最低估计值。最后,第二峰值(纬度41.84 N)大约在I-55纬度。

(4)更换识别策略

在主要识别策略中,包括了高速公路-边和高速公路-日期固定效应,在同一天比较了州际公路受到处理的下风向和控制的上风向区域的犯罪情况。作为另一种选择,本文利用面板长度,比较同一地区在不同年份同一天(例如,7月4日的I-290北侧)犯罪数量,即如果在某一天(比如2011年7月4日),州际公路的某一侧上风向时间占比高于其他年份同一天上风向时间占比,本文检验暴力犯罪是否增加。这种方法直接解决了与犯罪活动和上风向模式相关的季节性不可观测的问题。

 

本文构建了两种下风向污染暴露程度的测量方法:第一,利用一天中位于下风向的时间占比(0-1);第二,在每个小时,计算相对于正交角风的角度的余弦值(-1-1)。估计结果见表7,结果发现,使用下风向时间占比衡量处理强度时,在一条路线的一侧,位于下风向时每小时发生的暴力犯罪比位于上风向时每小时发生的暴力犯罪多2.4%;使用余弦值衡量处理强度时,当处理变量从−1(即完全下风向)变为1(完全上风向),暴力犯罪增加了3.6%。

05 

政策启示

 

关于污染和暴力犯罪之间因果关系的发现有两个明显的政策后果:第一,庇古税或对当地污染物的外部成本估计(不包括犯罪成本)将被低估;第二,越来越多的文献表明,接触污染可能会对认知和行为产生不良影响,其影响范围比之前认为的更广,本文的研究结果为这一观点提供了依据。

 

虽然本文估计的污染对犯罪的影响在百分比上不大,但每年犯罪的总代价是巨大的。本文提供了暴露于污染所产生的犯罪成本的两种估计,基于两种估计结果粗略地计算出污染暴露增加的额外犯罪成本:

 

第一,基于州际高速公路微观估计结果计算,从芝加哥到美国,每年与州际污染相关的犯罪成本为1.78亿美元。

 

第二,基于城市层面的估计结果计算,假设这些犯罪完全是成本最低的暴力犯罪(袭击),2001-2012年期间,芝加哥因减少污染而减少犯罪的收益可能保守估计为每年2200万美元。如果扩大到美国的城市人口,估计每年将增加到22亿美元。

 

本文的研究结论表明,空气污染可能会以经济上有意义的方式对人们的行为产生更广泛的影响(其他经济上重要决定、环境公平等)。

 

结论

 

06

 

这篇论文的主要贡献是确定从空气污染到暴力犯罪的短期变化的因果关系。在城市层面,本文利用了从工业设施到都市区东南部和西南部的风力驱动污染冲击,估计出PM10污染降低1个标准差与暴力犯罪减少2.9%相关。本文进一步利用芝加哥污染和犯罪的微观地理特征来补充全市范围的证据,结果与城市层面的发现一致,在一个主要州际高速公路的下风向一侧,暴力犯罪增加了1.9%。本文有助于人们日益认识到,除了众所周知的健康影响外,空气污染可能会以比以前认为的更广泛的方式影响人们的行为和认知。从政策立场来看,空气污染会造成额外的社会成本,边际社会成本的估计可能比以前考虑的要大。

 

本文围绕主要研究问题和故事脉络,由大到小、由浅入深逐层展开检验,并针对实证策略可能影响因果识别的问题逐一解决,文章的论证逻辑严密,是一篇值得反复阅读的文献。

 

Abstract 

A growing literature documents that air pollution adversely impacts health, productivity, and cognition. This paper provides the first evidence of a causal link between air pollution and aggressive behavior, as documented by violent crime. Using the geolocation of crimes in Chicago from 2001–2012, we compare crime upwind and downwind of major highways on days when wind blows orthogonally to the road. Consistent with research linking pollution to aggression, we find that air pollution increases violent crime on the downwind sides of interstates. Our results suggest that pollution may reduce welfare and affect behavior through a wider set of channels than previously considered.

 

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