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图片来源:GPT-4o

原文信息:Du X, Zhang S, Zou E. Marine Microplastics and Infant Health[R]. National Bureau of Economic Research, 2024.

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引言

近年来,随着污染治理的推进,中国的环境质量得到了极大改善。环境监测数据表明,近十年来,中国的空气质量与水体质量都日趋向好,“蓝天白云”“青山绿水”已经成为生活的常态。然而,与此同时,伴随着科技的进步,一些新的污染物质正在引起人们的关注。目前国际上广泛关注的新污染物包括持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素、微塑料(直径小于5mm的塑料颗粒)等四大类。相比于传统的空气污染物(颗粒物、臭氧、二氧化硫等)和水体污染物(COD等),这些新污染物通常来源于复杂的化学过程,具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,带来的健康风险较大。然而,这些新污染物尚未引发足够的重视,在环境政策中也缺乏针对性的措施来进行治理。尽管前沿的环境科学文献已经开始关注这一类污染物,但迄今几乎没有经济学研究将目光放在这里。

在近期的一篇NBER工作论文中,新加坡国立大学Xinming Du教授、密歇根大学Eric Zou教授和老道明大学Shan Zhang教授共同关注了这一环境科学中的前沿问题。在这篇文章中,他们基于遥感科学方法,构建了美国、墨西哥、巴西等国家沿海区域的微塑料含量数据,并和区域层面的婴儿健康指标联系起来,分析了海洋微塑料污染对健康的影响。这篇文章第一次从经济学的视角研究了新污染物所带来的健康风险,对未来的环境政策制定具有重要的启发意义。

数据与方法

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2.1 数据

本文的一个重要创新点是从遥感科学的文献中,找到了衡量海洋微塑料含量的方法,并构建出了一套新的数据集,这体现了经济学研究中学科交叉的重要性。具体而言,本文基于CYGNSS Level 3(Evans and Ruf, 2021)这一数据产品,获取了2017年4月到2018年9月之间的逐日海洋微塑料含量数据,空间分辨率大约为0.25°。这是本文的核心数据集。

为了测度婴儿健康水平,本文从不同渠道分别获取了美国、墨西哥和巴西的婴儿出生健康数据。第一个数据来源是Demographic and Health Survey (DHS),这是一个跨国数据,本文仅保留了其中距离海岸线200km以内的地区,共10,545条出生记录的观测。第二个数据来源是美国National Vital Statistics System(NVSS),包括了来自461个海岸县在2017-2018年间的934081条出生记录。第三个数据来源是墨西哥的Mexican National Health System (MNHS),包括了来自1221个海岸城市在2017-2018年间的725726条出生记录。最后一个数据来源则是巴西的Brazil Live Birth Information System (SINASC),包括了来自2419个海岸城市在2017-2018年间的1344769条出生记录。

此外,为了进一步进行因果识别和探讨影响机制,本文还使用了以下的数据:首先,本文利用洋流流向作为微塑料来源的外生变化进行因果识别,洋流流向数据来自于NASA的Ocean Surface Current Analyses Realtime (OSCAR)。回归模型中控制了海洋的叶绿素浓度,数据来源于VIIRS卫星观测。在机制分析层面,作者们探讨了大气影响和食物摄入两种可能的机制,从MERRA2获取了气溶胶光学厚度(AOD)数据,从Nielsen消费者调查中获取了海鲜消费数据,从Global Fishing Watch获取了捕鱼强度数据

2.2 方法

本文的核心计量模型如下式所示: 

这是一个比较标准的回归方程,  表示出生个体,  表示月份。变量含义推文中不再赘述,感兴趣的读者可以自行参阅原文。

为了解决潜在的内生性问题,本文采取了三种策略:第一,利用洋流的流向构建“运输”模型。海洋微塑料会随着洋流流动而变化,因此,本文利用洋流的流向,计算了某一区域200km外海洋微塑料水平通过洋流对该地区微塑料水平的影响,由于洋流流向是外生的,且200km外的微塑料水平不会直接影响到当地的婴儿健康,因此这一方法很好的解决了一些内生性问题。第二,妊娠期可以分成多个阶段,本文讨论了妊娠期不同阶段的海洋微塑料暴露的影响,并和医学文献进行比对,可以进一步加强本文结果。第三,本文使用了多个国家的数据,这些结果的一致性比较也可以提供更强的证据来支持本文结论。

2.3 洋流传输模型

这篇文章创新性地提出了一个微塑料的洋流传输模型来进行因果识别。模型的构建过程较为复杂,感兴趣的读者可以参阅原文,其核心思想是:第一,由于海洋的水体是流动的,因此对于任何一处沿海区域,其微塑料主要来自于其它地区(尤其是远海地区)微塑料的传输;第二,远海地区(本文中定义为200km之外)的微塑料浓度和本地的社会经济条件(回归中可能的遗漏变量)不相关;第三,洋流的方向是外生给定的。因此,可以利用这些逻辑构建出一个新的海洋微塑料浓度。

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主要结果

3.1 妊娠期微塑料暴露对婴儿健康的影响

1(Figure 1)展示了本文的初步结果,有两个主要发现:第一,妊娠期的海洋微塑料暴露对于婴儿健康有着显著的负面影响(纵坐标为婴儿低出生体重的反向变量),尤其是在妊娠期的第二和第三阶段。同时,作为两组安慰剂检验,可以看到,在妊娠期之前和之后的微塑料浓度,都没有显著影响。第二,无论是直接使用微塑料浓度,还是使用基于洋流传输模型模拟得到的微塑料浓度,结果都是基本一致的,证实了结果的可靠性

Figure 1. The Effect of In-Utero Microplastic Exposure on Low Birth Weight

表1(Table 1)报告了基准回归的结果,包括了来自四个数据源的样本,并使用了三种不同的微塑料测度指标。可以看到,除了DHS因为样本量较小,结果不明显之外,在三组大样本的回归分析中,都可以发现微塑料浓度对婴儿的出生体重有显著的负向效应。由于是来自三个国家的样本,因此这些结果的一致性同样为本文的结论提供了更多支持。将这些回归结果翻译为经济效应的话,考虑第(1)列的均值,可以认为微塑料浓度每增加1个单位,则出生时体重达到“过低”标准的婴儿会增加0.287/千人。相比于27.6/千人的均值,这是一个较为明显的增长。

Table 1. The Effect of In-Utero Exposure to Microplastics on Low Birth Weight

3.2 机制分析

那么,为什么妊娠期的海洋微塑料暴露会影响婴儿健康?本文提出了两种可能性:第一,由于微塑料是一种难以降解的污染物,因此可能会通过食物链进入人体;第二,微塑料由于具有“微”的特征,很容易气溶胶化,并通过大气进入人体中。这两种渠道都已经得到了科学文献的部分支持。

为了检验这两种渠道,本文大开脑洞,提出了非常巧妙的研究思路来进行讨论。首先,对于第一种机制,本文考虑了各个区域居民的海鲜消费量和捕鱼量,来作为对海产品摄入的指标。结果如表2(Table 2)所示,可以看到,对于海鲜消费多/消费少的区域,或者捕鱼量大/捕鱼量少的区域,海洋微塑料的影响并没有体现出非常显著的差异。因此,富含微塑料的海鲜通过食物链进入人体不太可能是一种潜在机制。

Table 2. Channel: Access to Seafood

接下来,本文检验了另一种机制,即微塑料的气溶胶化。许多科学证据显示,由于微塑料很轻很小,在恰当的气候条件下,可能会随着水分的蒸发进入大气成为气溶胶,并随着大气的扩散进入人体中,许多研究(包括经济学研究)已经证实了气溶胶对人体健康的负面效应。本文讨论这一机制的思路是,分析气溶胶光学厚度(AOD)和海洋微塑料之间的关系。从表3(Table 3)结果可以看到,海洋微塑料高的区域,AOD显著更高。同时,如果当地蒸发量大,则这一效应更明显。因此,这一渠道得到了数据的支持。

Table 3. Channel: Microplastic Aerosolization

总结和评述

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本文利用新的遥感数据测度了海洋微塑料的浓度,并和婴儿健康数据相结合,讨论了妊娠期微塑料暴露的健康后果,发现海洋微塑料暴露对于婴儿健康有着显著负面影响。在笔者的认知范围内,本文是经济学领域第一篇严谨讨论新污染健康后果的论文。尽管本文仍然存在一些问题,如数据过于粗糙、微塑料的遥感测度可能不够准确、机制讨论不够深入和完善等,但这篇论文仍具有非常重要的价值。

首先,在方法学上,本文创新性的从遥感科学中引入了新的数据,为未来可能的相关研究提供了一条新的道路。此外,本文在撰写过程中,借鉴了工程学上的污染扩散模型,发展了一套新的方法,来模拟污染物的传输,这一方法具有广泛的普适性,可以被未来更多研究所利用。在本文的两位作者合著的另一篇NBER工作论文“Trade, Trees, and Lives”中,他们也采用了类似的建模思路,感兴趣的读者可以借鉴参考。

本文也具有重要的政策价值。事实上,近年来,新污染物问题已经得到了环保部门的日益重视。2022年12月,国家六部委联合发布了《重点管控新污染物清单》,明确了14个大类新污染物禁止生产、使用、进出口、新建和纳入强制性生产审核、风险管控等措施。在传统的经济学研究中,由于数据限制,许多研究使用的都是十多年前的数据,而无法满足现实政策制定的需要。而本文却直接和环境科学与相关政策制定的最前沿展开了对话,这正是“文章合为时而著”的最佳体现。

推文作者:胡志韧,康奈尔大学SC Johnson商学院与Charles H. Dyson应用经济与管理学院博士研究生,个人主页:https://sites.google.com/view/zhiren-hu。

 Abstract 

A century of plastic usage has led to an accumulation of plastic waste in waterways and oceans. Over time, these wastes break down into particles smaller than 5 microns – or “microplastics” – which can infiltrate human biological systems. Despite decades of research into this emerging source of environmental pollution, there is a paucity of direct evidence on the health impacts of microplastics exposure at a population scale. This paper reports the first empirical link between in-utero microplastic exposure and adverse birth outcomes. Our analysis is based on a compiled dataset of 3 million births that occurred in coastal areas of 15 countries spanning four continents, which we merge with a novel remote-sensing measurement of marine microplastic concentrations. We show that in-utero exposure to microplastics, particularly during the third trimester of pregnancy, leads to a significant increase in the likelihood of low birth weight. A doubling of exposure increases low birth weight hazard by 0.37 per 1,000 births, which implies over 205,000 cases per year globally can be attributed to microplastic exposure. We further show that aerosolization – whereby microplastic particles become airborne and inhalable due to seawater evaporation – is an important pathway for health impact, a challenge that is likely to escalate as ocean temperatures continue to rise.

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