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原文信息：Wang-Sheng Lee, Trang My Tran, Lamont Bo Yu. Green infrastructure and air pollution: Evidence from highways connecting two megacities in China. Journal of Environmental Economics and Management, 2023, 122.
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引言
高铁对于空气质量的影响具有两面性。一方面，当越来越多的人选择搭乘高铁，就会增加高铁的使用频率、减少高铁的等待时间，进一步吸引更多的人选择搭乘高铁替代汽车出行，最终减少空气污染。另一方面，对高铁等交通基础设施的巨额投入可能导致出行需求增加，更多汽车前往高铁站，增加空气污染。综上所述，高铁对空气质量的净影响是难以分辨的。
根据《四川统计年鉴》的数据，2015年之后，成都的公路客运量减少，而铁路客运量增加。此外，根据调查采访的结果，开通成渝高铁之后，98.1%的受访者表示高铁已成为城际出行的主要方式，私家车的使用比例从23.4%降至3.6%，旅行需求增长60%。
本文的研究重点是开通成渝高铁对汽车出行的替代效应，以及开通成渝高铁如何影响高速公路沿线区域的空气质量。如图所示，为了精准测量高速公路沿线区域的空气质量，本文采用高德地图的最优路线规划功能来确定汽车的行驶路线，并且收集距离高速公路15公里以内区域的空气质量监测数据。
本文通过研究发现，开通成渝高铁使CSY高速公路沿线区域的CO下降6.4%、PM2.5下降7.1%、PM10下降2.2%。主要贡献在于：其一，本文使用高频与高空间分辨率数据来检验污染物光谱，可以在短时间内追踪受到影响的高速公路的长度。其二，本文使用最先进的机器学习方法来解释空气污染数据的气象变化和季节变化，并模拟开通成渝高铁对空气污染的因果影响。
数据
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2013-2018年的空气污染和气象数据来自中国科学院和中国环境监测总站联合编制的AQR数据集，其采样频率为一小时，空间分辨率为15×15平方千米，不仅包含PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3的地表浓度，而且包含湿度、地表压力、温度、风速、风向等数据。其余气象变量数据来自MERRA-2数据集，其空间分辨率为55×65平方千米，包含42个大气层的地表温度（采样频率为三小时）和地面降水（采样频率为一小时）。
下列为CSY高速公路每小时空气污染数据的描述性统计表格。开通成渝高铁之后，大部分与汽车相关的污染排放都已减少。
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方法
3.1 标准RDiT
其中，Air_Pollutantsh,t是污染物浓度，包含PM2.5、PM10、NO2、CO以及O3。OpeningHSRt是开通成渝高铁的时间虚拟变量，2015年12月26日之前取值为0，之后取值为1。P(Dayt)是一个三阶多项式，控制未开通成渝高铁时可能存在的空气污染的时间变化趋势。Xh,t不仅包含湿度、地表压力、温度、风速、风向以及降水，而且包含固定效应及其交乘项。此外，本文还加入滞后12小时的污染物浓度。
3.2 增广局部线性RDiT
本文在Hausman和Rapson（2018）两步法的基础之上进行修改，第一阶段使用随机森林方法而非参数方法，第二阶段使用500次重复抽样的Bootstrap方法，第二阶段的模型如下：
其中，
是第一阶段预测的残差。本文感兴趣的是β1的估计值，反映开通成渝高铁的短期效应
3.3 DID
其中，TreatedSegments是虚拟变量，对于CSY高速公路取值为1，对于控制路段取值为0。
实证结果
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4.1 RDiT估计结果
表A1的面板A为标准RDiT的估计结果，开通成渝高铁与多数污染物浓度呈现正相关，但是统计上并不显著。表A1的面板B为增广局部线性RDiT的估计结果，开通成渝高铁对CO 和NO2浓度具有显著负向影响。
图2绘制的是使用机器学习后增广局部线性RDiT第一阶段的残差，开通成渝高铁使CSY高速公路沿线区域的CO、PM2.5以及PM10浓度下降，但是NO2和O3没有明显变化。
表3为使用机器学习后增广局部线性RDiT的估计结果，开通成渝高铁使CSY高速公路沿线区域的CO下降6.4%、PM2.5下降7.1%、PM10下降2.2%，但是NO2和O3没有明显变化。
4.2 CSY高速公路的时间异质性
本文将样本数据每隔3小时分作一个时间段，例如凌晨0-2点、下午3-5点、晚上6-8点等，并进行分组回归。结果如图A4所示，晚高峰时段减少空气污染的效果最佳。
4.3 DID估计结果
表5为DID的估计结果，开通成渝高铁对CO、PM2.5以及PM10浓度具有显著负向影响，而对O3浓度具有显著正向影响。
4.4 稳健性检验
本文通过甜甜圈检验（Donut-test）、带宽选择（Bandwidth Selection）、混合工业活动（Confounding Industrial Activities）进行稳健性检验，确保估计结果的有效性。
4.5 成本-效益分析
本文的成本-效益分析主要是CSY高速公路沿线区域居民的健康效益和缩短通勤时间的效益。经过估测，CO下降6.4%即减少0.054mg/m³，相当于开通成渝高铁第一年婴儿死亡人数减少60；PM2.5下降7.1%即减少3.3μg/m³，相当于开通成渝高铁第一年人口死亡率下降1.07%；通勤时间缩短2.5小时，相当于开通成渝高铁创收5871万美元。具体估测方法请详见原文。
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结论
本文通过研究发现，开通高铁线路会减少高速公路沿线区域的空气污染物浓度，具体而言，开通成渝高铁使CSY高速公路沿线区域的CO下降6.4%、PM2.5下降7.1%、PM10下降2.2%。此外，晚高峰时段减少空气污染的效果最佳。研究结论不仅帮助了解高铁开通的环境效益，而且帮助理解高铁开通的潜在影响，对于其他正在寻求环境友好型交通解决方案的国家具有启发意义。
推文作者：朱锦杨，武汉大学经济与管理学院研究生
Abstract
Following market liberalization, the vehicle population in China has increased dramatically over the past few decades. This paper examines the causal impact of the opening of a heavily used high speed rail line connecting two megacities in China in 2015, Chengdu and Chongqing, on air pollution. We use high-frequency and high spatial resolution data to track pollution along major highways linking the two cities. Our approach involves the use of a novel augmented regression discontinuity in time approach that incorporates machine learning to inform our specification choice in the first stage. Our estimates show that CO is reduced by 6.4% and PM2.5 by 7.1% along the main affected highway. These findings are supported using a difference-in-differences approach.
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