推文人 | 谭小清

推文信息：Siyu Chen, Chongshan Guo, Xinfei Huang.2018. “Air pollution, Student Health, and School Absences: Evidence from China” Journal of Environmental Economics and Management 92:465-497.

 

引言和背景

 

众所周知，发展中国家面临着严重的空气污染问题，充足的证据显示空气污染对人的呼吸系统和心血管系统有极大的危害，2012年，全球由于空气污染死亡的人数达到370万，其中88%来自发展中国家。学生是高频率暴露在空气污染下的群体，已有研究表明，发达国家（美国）的空气污染会增加孩子缺课率和影响孩子在考试中的表现。空气污染导致学生频繁生病无法参加学校活动，有理由相信这会对他们的学习质量产生负面影响，进而影响人力资本的集聚和未来的收入，他们将在未来没有优势找到一份高收入的工作，这在以高学历决定高工资的发展中国家更明显，发展中国家政府应该重视空气污染并且采取措施防止。由于数据的缺失和低质量，空气污染更为严重的发展中国家关于空气污染与学生健康和学校缺勤率之间的关系还是一个开放的话题。广州市作为一个大的制造业城市，空气污染水平超过国际标准，作者以广州市为例，采用工具变量法识别了广州市空气污染与学生健康和学校缺勤率之间的因果关系。

 

数据及实证策略

 

详细充实的数据是本文的一大亮点。学生生病和缺勤记录来自广州市疾病和预防控制中心的学生健康监测系统，系统收集广州市12个区的3139所中小学（1671所幼儿园、1075所小学、439所中学和127所高中）2013至2015年每个教学日、每所学校学生生病和缺勤记录；空气污染数据来自中国环境保护部，本文主要关注空气质量指数（AQI）、PM2.5、ozone、SO2和CO，收集了广州市12个区每小时的AQI和四种污染物数据；气象数据来自美国国家海洋和大气局（NOAA），本文主要关注影响学生健康和缺勤的天气状况，收集了广州市每3小时的气象数据——累积降水、气温、风速、露点（衡量湿度）和气压。本文天气变量都采用非参数形式，分成5个类别；0-25%省略组，25-50%，50-75%和75-100%，如果天气变量属于这个类别就等于1，否则等于0；逆温数据来自美国国家航空和宇宙航行局（NASA），数据包括每6个小时从110米到36000米42个垂直层的空气温度。作者将学生疾病和缺勤率汇总到学校-年级-日期层面，并且与24小时学校层面的污染指标和气象变量合并到一起，排除寒暑假、节假日、双休的观测变量，删除了0-2岁儿童的观测值（上学时间相对灵活），最终文章有2013年1月至2015年11月期间，12238所学校-年级层面，总计3122724个观察结果。

 

本文首先采用固定效应模型来估计空气污染对学生健康和学校缺勤率的同期影响，模型如下：

因变量为呼吸道疾病率或学校-年级s在日期t的总缺勤率，Pollutantist是先前24小时内空气污染物i（AQI，PM2.5，ozone，SO2或CO，以10个单位为基础）的平均质量浓度,Wt’表示包含气温、风速、露点、气压和累积降水的天气变量，school、year、week表示学校-年级、年份、日历周的固定效应，Ht、dow表示节假日和工作日前后一天的虚拟变量，school×year、year×week、school×week、week×dow、school×year×week为交互项，控制随年份变化学校-年级层面特征、特定年份季节特征、学校-年级层面特定季节特征、特定季节工作日前后特征以及给定的年份季节学校-年级受到的特定冲击，εst为残差，βi为本文感兴趣的系数。

 

由于上述的OLS估计依然存在遗漏变量和污染水平的系统性测量误差引起的内生性问题，作者使用是否存在逆温这个气象现象作为工具变量，这一做法最早由Arceo 等在2016年提出。正常情况下，大气的温度随着高度的上升而下降，冷空气下降，热空气上升。当逆温出现时，出现大气温度随着高度的上升而上升的反常现象，阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍污染物的扩散，几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的“被子”罩在城市的上空，近地面的污染物“无路可走”，越积越厚，空气污染势必加重。本文定义如果地面上空第二层（320米）温度高于第一层（110米）的温度就存在逆温现象，否则不存在逆温现象。本文的两阶段最小二乘模型如下：

TLst代表是否存在逆温的虚拟变量，模型也控制了固定效应和气象因素。作者通过图形说明AQI和其他四种污染物随着逆温的出现而增加，通过比较出现逆温和没有出现逆温天数的呼吸道疾病率和总的缺勤率，逆温出现时比率更高。第一阶段回归结果显示，逆温出现会使AQI水平增加12.38%，这个结果在1%显著水平下显著，通过了弱工具变量检验。

 

主要结果及解释

 

1.空气污染的同时期影响

 

如表3，AQI每增加10单位，呼吸道疾病率提高约0.00582个百分点，结果在1%显著水平下显著。在（4）列，作者进行了安慰剂检验，将因变量换成胃肠道疾病率，结果非常小且不显著，说明空气污染主要影响呼吸道疾病。作者还采用了逐步回归法进行了稳健性检验。

如表4，AQI每增加10单位，学校总的缺勤率增加0.00417个百分点，结果在1%显著水平下显著。作者将样本分为3组：呼吸道疾病相关的缺勤率、胃肠道疾病相关的缺勤率和与生病无关的缺勤率，结果显示，空气污染对呼吸道疾病引起的缺勤率的影响在1%显著水平下显著，AQI每增加10单位，缺勤率增加0.00416个百分点，空气污染对胃肠道疾病相关的缺勤率和与疾病无关的缺勤率的影响不显著。结果表明空气污染增加学校缺勤率的主要渠道是通过影响健康。

本文为了检验是否遗漏了气候或者流感在不同季节的影响，加入了虚拟变量是否是夏季（5月至10月）和AQI的交互项，结果显示空气污染对学生健康和学校出勤率的影响在不同季节不存在显著的不同；为了检验AQI是否合理衡量了空气污染的综合影响，作者采用主成分法构建了另一个单一的污染指数，结果与AQI为因变量时接近，说明AQI合理衡量了空气污染的综合影响；本文还检验了PM2.5、ozone、SO2、CO四种污染物分别对呼吸道疾病率和学校缺勤率的影响，结果显示PM2.5和ozone对呼吸道疾病率和学校的缺勤率有显著的正向影响。

 

2.滞后影响

 

本文利用滞后回归模型检验前期的空气污染是否对现阶段的学生健康和学校缺勤率有影响，滞后期从1天到5天。首先是使用约简式检验出现逆温的延长影响，结果显示逆温通过污染的集聚影响呼吸道疾病率和学校缺勤率持续4天；然后使用2SLS检验AQI水平对呼吸道疾病率和总缺勤率的累积影响，如表7，估计值从0期滞后单调增加到3期滞后，然后趋于平稳，表明空气污染对于健康和缺勤率的负面影响持续4天。

3.非线性影响

 

本文探讨了空气污染的非线性效应并且评定中国官方空气污染质量标准的有效性，作者将AQI水平分为三个组：0-50（省略组），50-100和100以上，建立两个虚拟变量代替模型（3）中的线性空气污染衡量指标，作者利用是否出现逆温以及逆温强度作为AQI的工具变量，使用2SLS回归模型估计结果。如表8，AQI水平的两个类别都对每天的呼吸道疾病率和总缺勤率有显著的正向影响，并且具有单调递增的特点。AQI水平超过官方阈值100，使呼吸道疾病率和缺勤率分别增加0.00164和0.00158个百分点。值得注意的是，当AQI水平低于100时，AQI对学生健康和学校缺勤率仍然具有显著的正向影响，这说明目前空气质量的官方标准不够低，不能够保护学生健康。

4.异质性分析

 

•不同学校类型的影响

 

作者将样本按照学校类型分成幼儿园、小学、初中和高中。空气污染对小学生的呼吸道疾病率和缺勤率的影响最大，对高中生的影响最小。作者认为可能存在以下两方面的原因：第一，高中生相对具有较强的免疫系统，他们不易受到空气污染的影响；第二，高中生的学习任务太重，他们花很少的时间在户外活动，因而他们暴露在空气污染下的可能性较小。文中结果的确显示空气污染对高中生的健康影响较小，证明了第一个机制。另外作者说明高中生缺勤的机会成本相对较高，当他们生病了也不愿意缺课。

 

•不同学校质量的影响

 

作者想检验不同家庭背景是否会导致空气污染不同的影响，富裕家庭更有可能对空气污染采取防御措施，因而受到空气污染的影响较小。但由于缺少学生家庭背景的数据，作者采用学校质量作为代理变量检验假设，学校质量用虚拟变量衡量，省级重点学校和非重点学校，结果显示没有显著差异，表明空气污染对学生的影响在不同家庭之间无差异，作者认为可能是来自富裕家庭的学生不太愿意避免空气污染。

 

结论

 

本文是现存文献中第一篇估计发展中国家空气污染与学生健康和学校缺勤率之间因果关系的文章，结果表明减少空气污染对发展中国家的确很重要。空气污染会减少学校的参与率和直接导致健康后果，健康和学校参与作为人力资本集聚的中心部分，它们的下降会直接引起负面的社会经济后果，政府应该采取措施规制空气污染和引导公众在空气污染的有害影响下保护自己。另外，作者通过本文的估计结果粗略估计在2015年，每天AQI水平增加10单位，全国教育成本可达131万美元。

 

Abstract

 

Little is known about the impact of air pollution on school children in developing countries. This paper aims to fill this gap by quantifying the causal effects of air pollution on the health status and the school attendance of the Chinese students. We relate the arguably exogenous daily variation in air pollution-instrumented by the occurrence of temperature inversion-with student illnesses and absences from more than 3000 schools in Guangzhou City. We find a sizable deleterious effect of air pollution on school attendance through the health channel. The impact persists for at least four days and displays a monotonically increasing pattern. Notably, this harmful effect is non-negligible even when pollution levels are below the official standards for air quality in China, suggesting that the current ambient air quality standards in China are not low enough to protect students.