推文人 | 郑佳佳

 

原文信息

 

Shihe Fu, Yizhen Gu. Highway toll and air pollution: Evidence from Chinese cities[J],Journal of Environmental Economics and Management, 2017(83):32-49.

 

研究背景

 

在中国，大多数城市的高速公路对过往机动车辆都实行收费通行制度，所征收的费用主要用以弥补高速公路的建设和维护成本。然而，机动车辆在公路上行驶的同时也会产生诸如交通拥堵，空气污染，交通事故等负外部性，对这种负外部性的解决可以通过在高速公路收费制度中加入拥堵成本、污染成本等方式将负外部性内部化，从而缓解交通拥堵、空气污染及其交通事故频发等状况。然而，目前关于高速公路收费定价制度的研究中（Arnott and Kraus(2003)），多关注于对拥堵成本的考量，而忽略了该收费制度对机动车辆在高速公路上行驶可能带来的其他外部性问题（比如空气污染等），尤其是针对中国的研究几乎是凤毛麟角。鉴于此，本文利用中国城市收费站的相关数据，考察了这种收费制度对我国城市空气污染的影响。

 

在中国，高速公路建设里程增长迅速：1990年，我国高速公路仅有522公里，2005年我国高速公路总长度已经达到了41005公里，而且预计到2020年这一长度将会增长至85000公里。在绝大多数的高速公路上，收费制度被普遍施行。收费费率由省级地方政府制定，并且根据行驶车辆的种类，公路的类型以及各省份的具体特征而有所不同。2012年7月24日，国务院发布了关于在法定节假日施行高速公路免收过路费的通知：对于7座以下的小型客运车辆在四个法定节假日（春节，清明节，劳动节，国庆节）通过全国各地的高速公路均不再收取费用，此通知自2012年国庆节假期（2012年10月1日）开始施行。由于机动车辆是我国城市空气污染中较为重要的污染排放源之一，因而从理论上看，在法定节假日取消高速公路收费制度有可能会导致更多的人驾驶私家车出行，从而带来更多的交通拥堵，排放更多的污染。结合断点回归设计和双倍差分法，本文收集了98个城市2011年和2012年间国庆节假期的每日空气污染数据以及天气状况数据，以2011年样本为控制组，以2012年（法定节假日取消高速公路收费的第一年）样本为处理组，考察了取消高速公路收费对我国城市空气污染的影响。

 

数据来源

 

本文收集了设有高速公路收费站的98个样本城市在法定节假日（国庆节）期间的日空气污染指数数据（API）和天气情况数据。其中API数据来源于中国环境保护部官方网站，该网站每日实时报道全国120个主要城市的API状况。本文关注的样本期间为2011年1月1日到2012年12月31日，同时为了进行稳定性检验，本文将样本期间扩展至2009年。由于我国环境保护部自2013年1月1日起，不再公布API数据，转而公布我国74个重点城市的AQI数据，为了保证研究数据的一致性，本文将样本期间设定为2011年和2012年。每日的天气状况数据包含风速，湿度，温度和降雨量，能见度等指标，从网站www.wunderground.com获得。

 

模型设定

 

2012年的国庆节假日从9月30日至10月7日，共计8天。在这8天内，我国高速公路对所有7座以下小型客车施行免费通行制度。这是我国第一次在全国范围内施行的高速公路免费通行措施，而且在2012年是唯一的一次。人类的生产活动和消费活动均会产生空气污染，法定节假日会改变生产活动和消费活动的比例关系，从而对空气污染产生影响，我们称之为假期效应。为了识别高速公路免费通行政策对空气污染的影响，我们同时选取了仍然施行高速公路收费通行制度的2011年国庆节假期（10月1日到10月7日）样本城市的空气污染状况作为对比，衡量这种高速公路收费制度在法定节假日的变化对我国城市空气污染的影响。本文的基准模型设定为包含了城市固定效应的面板模型：

 

 

由于在模型设定中已经控制了国庆节假期对空气污染的影响，因而对于变量Notoll的估计系数即为取消高速公路收费政策对空气污染的影响效应。

 

对模型（1）的估计中，首先分年度数据，将国庆节假期视为外生政策变量进行估计，然后比较这种外生政策的空气污染效应在不同年份是否存在显著不同；其次，采用模糊断点回归设计，选择外生政策实施前后的小窗口进行估计；第三，假设每一个城市的空气污染状态遵循不同的时间发展趋势，通过城市虚拟变量与可变时间趋势变量的交叉项来表示城市固定效应（包含了不可观测的，在不同的城市会随着时间而不断发生变化的影响空气质量的因素特征），进一步在模型（1）的估计中加入这种城市固定效应进行分析，将其估计结果作为稳健性分析；最后，考虑到诸如高铁等其他公共出行方式可能会带来的内生性问题，本文通过将样本划分为在2011和2012年至少有一条高铁线路通过的城市以及在这两个年度均没有高铁线路通过的城市两个子样本进行分别估计，以识别这种公共铁路设施对地方空气污染的影响。

 

估计结果

 

（1）模糊断点回归（RDD）

 

首先将样本分为2011年度和2012年度两个子样本进行估计。结果见下表：

在上表中，被解释变量为对数形式的API，除了Nationalday变量以外的其他变量回归系数都省略了，这里只显示了核心变量Nationalday的估计系数。从估计结果中，可以看出：2011年，与正常工作日相比，国庆节期间的API降低了9%~21%，并且该值随着时间趋势高阶的加入一直保持稳定。但是，在2012年国庆节假期期间，API仅仅降低了5%，并且在加入不同阶数的时间趋势项时，该值表现并不稳定。由于这两个年份国庆节假期的唯一不同在于2012年国庆节假期期间取消了高速公路收费制度，所以上表估计结果意味着取消高速公路收费制度会显著增加空气污染。

 

为了验证上述估计结果是否会随着模糊断点估计中窗口宽度的不同而发生变化，本文进一步调整了模糊断点估计的窗口，使用对称窄窗口，并依次加入局部线性、二次项时间趋势对上述样本进行模糊断点回归，考察国庆节假期前后样本城市空气污染的差异。表3为进一步估计结果：

表3结果显示：2011年，与国庆节假期前后的七天相比，国庆节假期期间的空气污染程度（API的对数形式）分别降低了8%和11%；但是在2012年，与国庆节假期（8天）的前后八天相比，国庆节期间的空气污染程度反而分别上升了3%和7%，因而，这里的结果进一步验证了小窗口模糊断点回归的结果，即国庆节假期取消高速公路收费制度显著加剧了我国样本城市的空气污染状况。

 

（2）双重差分回归（DID）

 

考虑到城市之间的异质性和节假日效应可能会在识别取消收费制度的空气污染影响方面产生干扰，本文进一步使用面板双重差分估计法进行了估计。结果见表4：

在表4 的估计结果中，全样本估计结果显示：在国庆节假期期间，样本城市的空气污染程度降低了17%到19%；然而，取消了高速公路收费制度后的2012年国庆节假期期间，样本城市的空气污染程度反而上升了15%到20%，即取消高速公路收费制度显著加剧了样本城市的空气污染程度。在子样本中，2011年和2012年至少有一条高铁线路通过的城市共计40个，而在两个年度中均没有一条高铁线路通过的城市有46个，无论有没有高铁线路通过，表4 Panel2和Panel3的估计结果均显示：取消高速公路收费制度显著加剧了空气污染状况，同时在有高铁线路通过的城市，取消高速公路收费制度对空气污染的影响更为强烈。至此，本文可以得出一个基本结论：在公共道路基础设施较为发达的城市，通过建立收费站的方式降低机动车污染排放更为有效，因为私家车主可以通过选择公共交通而不是改变出行计划以规避道路通行费用，而公共交通恰恰是低污染排放的出行方式。

 

（3）以PM10和能见度指标为被解释变量的估计结果

除了API指标以外，本文又以PM10（对数形式）和每日空气能见度（对数形式）指标为被解释变量进行了估计，结果如表6所示。从表6可知：取消法定假期高速公路收费制度显著加剧了样本城市空气中PM10含量，同时显著降低了其空气能见度。PM10的增加意味着空气质量变差，能见度指标的降低除了降低城市的居住舒适度以外，还会导致交通危险性的增加，因此取消法定假期高速公路收费制度不仅仅会导致空气污染的加剧，同时也会降低城市的宜居程度，增加公共交通系统发生交通事故的概率。

 

此外，取消高速公路法定假期收费制度会带来空气污染的加剧，这其中可能会包含假期收割效应，即取消法定假期的高速公路收费设定可能会改变人们的出行计划，将原先安排在假期之前或之后的出行推后或提前至假期，从而导致取消高速公路收费制度对空气污染的影响被高估。作者对此进行了验证，结果表明：这种假期收割效应在我国并不显著存在。究其原因，在我国，除了法定节假日以外，绝大多数企业的员工并没有其他的灵活带薪假期，因此人们的出行计划几乎都安排在法定节假日，同时取消高速公路法定节假日收费制度会在一定程度上降低人们的出行成本，因此在法定节假日取消高速公路收费制度大大提升了人们的出行量，从而加剧了空气污染。

 

最后，对于控制组（2011年样本）的选取是否合适，作者使用2009年和2010年的数据进行了敏感性检验，结果证实：以2011年国庆节假期样本城市的数据作为控制组，对2012年国庆节假期取消高速公路收费制度的空气污染影响的研究是合理的。

 

除此之外，作者在模型中使用加权收费费率变量替代是否收费虚拟变量，衡量了收费费率对空气污染的弹性，其估计值为-0.27到-0.37之间，并且在1%的水平上显著。这意味着如果将我国高速公路的收费平均提高0.04元每公里，空气污染程度将会降低1.5%，这对于各地政府制定进一步制定合适的高速公路收费政策提供了依据。

 

结论

 

2012年，我国开始施行高速公路在法定节假日对7座以下客车免费通行的制度，在当年国庆节期间（9月30日至10月7日），城市空气污染增长了20%，PM10增长了26%，能见度降低了1千米，并且不存在假期收割效应，这意味着高速公路在法定节假日对7座及以下客车免费通行制度加剧了空气污染状况，并且收费费率对空气污染的弹性为-0.15.更深层地，据估计，在法定节假日由于空气污染加剧（如PM10增长）而导致的健康损失以及由此引致的工作时间损失可达9.5亿元人民币。

 

Abstract

 

Most highways in urban China are tolled to finance their construction. During the eight-day National Day holiday in 2012, highway tolls were waived nationwide for passenger vehicles. We use this to identify the effects of highway tolls on air pollution. Using daily pollution and weather data for 98 Chinese cities in 2011 and 2012 and employing both a regression discontinuity design and differences-in-differences method with the 2011 National Day Holiday as a control, we find that eliminating tolls increases pollution by 20% and decreases visibility by one kilometer. We also estimate that the toll elasticity of air pollution is -0.15. These findings complement the scant literature on the environmental impact of road pricing.

 

Key words

 

Highway toll, Air pollution, Visibility, Regression discontinuity design, Differences-in-differences