推文人 | 黄娜群 

 

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

 

引言

 

汽车产生负的外部效用，比如拥堵，空气污染和交通事故。为了降低拥堵的外部性，收取通行费是一个有效的方式。 很多理论模型商讨了拥堵定价，但是很少的模型关注汽车尾气带来的污染的外部性。 Arnott 和 Kraus (2003) 介绍了告诉公路拥堵价格定价理论。加入汽车污染的外部性的模型可以用一个简单的图来表示。

 

 

横轴表示两个地区之间的交通流量，N_0，纵轴表示每一次通行的费用。如果没有任何通行费，个体只会考虑私人成本 （汽车使用费用，比如汽油费，和时间成本） ，忽略拥堵和污染的外部性。马路上汽车的数量会是 N^*。大于社会最优的数目。如果征收交通费，而且交通费扥与拥挤的外部性，那么汽车的数目是N^(**)。如果征收的数目等于拥堵和污染的外部性，那么汽车的数目达到社会的最优（假设仅有拥堵和污染这两个外部性）。

 

拥堵定价已经在很多城市实行了，比如新加坡，伦敦，斯德哥尔摩，但是实证研究很少关注拥堵定价对于污染的影响。Daniel 和Bekka (2000) 使用来自NewCastleCounty,Delaware的数据和编程软件TRANPLAN, 模拟了拥堵定价对于车辆污染物排放的影响。他们发现拥堵定价能够降低主要高速上的汽车尾气排放物5-15%。Mitchell 等(2005) 使用来自Leeds,UK的数据，模拟了不同道路定价机制对空气质量的影响。Anas 和 Lindsey (2011) 总数了一些研究伦敦，斯德哥尔摩和米兰的研究。他们发现通行费能够降低汽车尾气排放8.5%-19%，具体取决于城市，通行费和污染的类型。在中国，还没有类似的研究。这篇使用了中国城市的高速费的免除的数据，发现交通费能够大幅度降低环境污染（换句话说，交通费的免除增加了污染）。

 

中国高速公路网发展得非常迅速：里程数从1990年的552千米增加到2005年的41,005千米,而且预计会在2020年达到85,000千米。在大多数高速公路会收费，从而为建设费用融资。通行费率是有省政府规定的，根据车辆类型，高速公路和省而不同。交通局的一个2010年的调查，样本包括 12个省份，显示通行费有1000亿元的收入。根据图1， 我们知道，交通费的免除，会增加交通流量，从而增加拥堵和汽车尾气。一个例子是，上海沪嘉高速费中2012年1月1日开始的免除，增加了20%的交通流量 （原新闻稿： 停止收费首日元旦零时至17时该公路交通流量比上周日增加了10%，估计日均交通量最大增幅约为40%）。

 

中国城市的环境污染是一个比较严重的问题。根据世界银行对186个国家的调查，中国城市的年均 〖PM〗_10 ，排在污染最严重的国家的22位。〖PM〗_10是指可吸入颗粒物，空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物是82。

 

在2003年，由于环境污染引起的健康成本站中国国内生产总值的1.2%-3.8（世界银行，2007）。在2005年，悬浮颗粒和臭氧造成的经济成本是1120亿美元（1997年汇率）(Matus et al., 2012)。最近的一项研究Chen etal.(2013)表明，由于冬天烧煤供暖产生悬浮颗粒，造成淮北以北城市的当地居民的寿命预期大约低5.5个百分点。

 

汽车是城市空气污染的一个主要原因（Cai and Xie, 2007）。比如，在北京，汽车造成至少23%的颗粒物污染。大多数高速公路行驶的车是客车（而非货车）。 比如，在北京，这些车占了高速公路82%的交通流量。免除高速通行费将会增加汽车，从而造成更加拥堵和更多的汽车尾气的排放。

 

我们使用发生在中国的一个准自然实验来研究废除高速通行费对于城市空气质量的影响。

 

在2012年，中国国务院发布公告说，免除八个座位以下的客车的在四个公共假期的高速过路费：春节，清明节，劳动节和国庆节，从2012年的国庆节开始执行。 也就是说，2012年的国庆8天长假（2012年9月30日-2012年10月7日），高速通行费是首次免除的。 我们使用2011年的7天国庆长假 （10月1日-10月7日座位比较。2011年的国庆节和2012年的国庆节的唯一区别是高速通行费的免除，没有其他政策影响空气质量。

 

尽管很多高速公路通过城市的郊区，但是市内通行通常是和城市间的通行连在一起的。所以，增加的交通流量也会增加那些高速公路开始，经过和结束的城市的汽车尾气的排放。

 

所以，一个高速公路费的外生变化（有政策引起），使我们能够检验高速通行费对于城市空气污染的影响。高速公路上交通流量的增加会改变驾驶者的路线的选择，从而改变污染物在城市的空间分布。我们关注城市级别的空气污染，定量分析废除高速通行费对于空气污染的增加的影响。

 

我们使用2011年和2012年98个城市的空气污染和气候数据去研究高速通行费的移除对于城市的空气污染的影响。为了控制影响空气污染的不可观测因素，我们使用了面板数据的断点回归和差分法，在差分法中，使用2011年的国庆节作对比。结果显示2012年高速费的移除增加了大约20%的空气污染。

 

数据

 

数据主要来源于中国主要城市的日空气污染指数（API）和日天气状况。城市级别的空气污染指数从0-500，取决于在观测点测量的三个因素： 〖PM〗_10（可吸入颗粒物或飘尘），NO_2 （二氧化氮）和 SO_2（二氧化硫）。 API数值越高表明污染越严重。国家环境保护局公布了120 个城市的每日的环境污染指数（数据来源：http://datacenter.mep.gov.cn/report/air_daily/air_dairy.jsp，但是直接输入网址，找不到该数据）。 API与可见度和美国国家航空航天局发布的气溶胶光学厚度是高度相关的（Chen et al.， 2012)。我们侧重的样本是2011年1月1日至2012年12月31日，也在稳健性检验和安慰剂检验中，考虑了2009年的数据。从2013年1月1日开始，国家环境保护部停止公布每日污染指数，采用了一个姓的指标，74个城市的空气质量指数（AQI）（数据来源：http://www.datacenter.mep.gov.cn/airdesc.jsp，直接输入该网址，也是找不到数据。推送者看到的数据来源是：http://datacenter.mep.gov.cn/websjzx/dataproduct/resourceproduct/queryDataToReport.vm?id=3&url=/websjzx/report!list.vm?xmlname=1512478367400&ftype=zyml）。两年的样本提供了一致的日污染指数同时也可以用2011年的数据作为对照组。

 

〖PM〗_10 与 API 具有以下的分段函数的关系（Andrews,2008）。

 

在实证分析中，作者同时使用API和〖PM〗_10检验高速费的免除的影响。将空气污染和环境数据和城市数据合并（删除没有高速通行费的城市），我们最终得到31个省（包括直辖市）的98个地级市数据。图2显示了样本中的城市和链接这些城市的高速公路。表1显示了关键变量的统计特征。相比于2011年国庆期间，当高速费免除时，2012年国庆期间的API 平均增加了12，〖PM〗_10 增加了 〖19 ug/m〗^2，能见度降低了0.4 公里。这显示了2012年国庆期间的空气污染程度更加严重。高速公路交通流量数据能够提供更加一致的证据，但是目前这样的数据在中国无法公开得到。

 

研究方法/模型设置

 

我们使用2011年国庆节作为2012年国庆节的对照组。

 

在公式（1）中，因变量P_it 是城市i 在t天的三个空气污染的其中一个指标： 日空气污染指标，〖PM〗_10 和能见度。〖 α〗_i 是城市固定效应，用于控制城市级别的随着时间不变的不可观测的影响空气质量的因素。Nationalday 是虚拟变量，在国庆节的日子等于1， 其余等于0（2011年10月1日-7日，2012年9月30日-10月7日）。Notoll 也是虚拟变量，在2012年国庆期间等于1（2012年9月30日-10月7日）。 W_it 包含与天气相关的变量（最大风速，降雨量，湿度和温度）。 X_it 包含其他变量，包括表示周末的虚拟变量，表示月的虚拟变量，2012年的虚拟变量和出了国庆节的节假日的虚拟变量。f(t) 表示时间的多项式，用于控制不可观测的时间维度的影响日空气质量的因素。不失一般性，我们考虑废除高速过路费之前，期间和之后有着不同的时间趋势。三个分开的时间趋势，也有利于吸收交通费移除期间不同寻常的空气污染的趋势。我们使用对称的时间趋势产生了相似的结果。严格来说，汽油价格也最好控制住。但是汽油价格是中央政府管制的，而且汽油在交通费免除的国庆长假期间没有变化。

 

由于我们控制了国庆节的效应，〖 β〗_2 就是移除高速公路通行费对于空气污染的影响。对于这个系数的解释类似于二重差分法的交叉项系数的解释。对于标准误差，我们允许API同一个省的不同城市之间有空间的联系。

 

模型（1）有一些特殊的情况。 第一个情况：把国庆节看做一个外生的政策冲击，考虑这个政策在两年的效果是否不一样。第二个情况，选择政策前后的小的样本范围，使用断点回归的方案。第三个情况，加入城市级别的时间趋势。第四个，考虑政策效果的异质性。比如私人交通工具的可替代。我们将样本分为在2011和2012年具有至少一条高铁的城市和没有高铁的城市。

 

在断点回归中，我们考虑时间函数的线性关系或者四次项。Gelman 和 Imbens (2014) 指出，在断点回归中，高次项可能不是最合适的。Gelman 和Zelizer (2015) 检验了两个发表的文章，显示断点回归估计对于高项式比较敏感。我们使用线性和二项式，但是在附录中也考虑多项式。

 

研究结果

 

研究结果已经在引言中提及，具体结果请看原文。

 

读后感悟

 

1.作者在考虑识别或者估计方法时，非常仔细。钦佩作者扎实的实证功底。

 

2.如果有以后有具有代表性的空气质量道路交通观测站提供的空气污染的数据，类似研究能到更细的范围，而不只是城市级别。

 

Abstract

 

Most highways in urban China are tolled tofinance their construction. During the eight- day National Day holiday in 2012,highway tolls were waived nationwide for passenger vehicles. We use this toidentify the effects of highway tolls on air pollution. Using daily pollutionand weather data for 98 Chinese cities in 2011 and 2012 and employing both aregression discontinuity design and differences-in-differences method with the2011 National Day holiday as a control, we find that eliminating tollsincreases pollution by 20% and decreases visibility by one kilometer. We alsoestimate that the toll elasticity of air pollution is 0.15. These findingscomplement the scant literature on the environmental impact of road pricing.