冬季集中供熱對空氣質量的不利影響

(武漢大學經濟與管理學院 湖北 武漢 430000)

冬季集中供熱對空氣質量的不利影響

李浩然

(武漢大學經濟與管理學院湖北武漢430000)

集中供熱與城市空氣質量的惡化具有時空上的高度重合性和科學上的因果聯系，但集中供熱在多大程度上助長了空氣污染尚未得到精確的測量。本文使用淮河流域重點城市空氣質量日報面板數據，采用雙重差分的識別策略，將供暖城市視為處理組，非供暖城市為對照組，回歸分析了冬季供暖對空氣質量的數值影響。結果發現，集中供熱城市供熱期間空氣污染指數平均比非供熱地區高9點至15點左右。

集中供熱；空氣污染；雙重差分

一、引言

隨著中國經濟的迅速發展，人民的物質生活需求得到不斷滿足的同時，對健康的生活環境的需求也在不斷提高。而與之相對的，則是我國以“霧霾”為代表的空氣污染問題逐年加劇的現象。據統計，1981年至1993年間中國的環境總懸浮顆粒物(Total Suspended Particulates，簡稱TSP)為美國1970年頒布的清潔空氣法案的五倍以上。

我國的霧霾天氣尤以北方地區最為嚴重，根據2013年中國環境質量公報，空氣質量相對較差的前十位城市為邢臺、石家莊、邯鄲、唐山、保定、濟南、衡水、西安、廊坊和鄭州，全部分布在北方。霧霾天氣又多發于冬季集中供暖期間，因此中國北方的集中供暖制度是北方大范圍霧霾天氣的重要原因。中國的集中供暖制度始于20世紀50年代，參照當時蘇聯的模式，初步建立了建筑供暖體系，以秦嶺、淮河為界，劃定北方為集中供暖區，南方不集中供暖，此即為南北供暖線。由于霧霾與集中供熱政策之間存在這種時空分布的重合性和科學上的因果聯系，現有文獻一般采用斷點回歸的方法研究霧霾對地區空氣質量的影響。Almond et al.(2009)首次運用南北供暖分界線作為地理斷點，結果發現，相比于南方城市，供暖引起北方空氣污染程度顯著增加，且北方的TSP濃度是同時期美國的5至8倍。隨后，Chen et al.(2013)同樣運用南北供暖分界線的地理斷點，研究了由于冬季供暖導致的北方TSP濃度增加對健康的影響，研究發現供暖政策導致秦嶺-淮河以北的人群平均壽命減少5.5年。

但是，運用秦嶺-淮河一線作為地理斷點研究集中供熱政策的影響存在不少的缺陷。秦嶺-淮河一線是我國的一條重要地理分界線，其意義不僅僅是集中供熱制度的界限。在斷點回歸的實驗設計中，需要保證除內生變量之外的其他影響因素在斷點左右不變，而在Almond et al.(2009)和Chen et al.(2013)中均忽視了秦嶺-淮河一線的本身具有的多重含義，因此無法證明北方空氣質量的下降是由集中供熱政策引起，還是由氣候、農業等因素的變化引起。

二、文獻綜述

Almond et al.(2009)首次運用秦嶺-淮河一線作為地理斷點，使用城市與秦淮線的距離作為斷點設計的驅動變量(driving force)對1982年至1993年中國76個城市的日均TSP、SO2和NOx濃度進行分別的分析，估計中國北方冬季供暖政策對空氣質量的影響。相比于南方城市，供暖導致北方城市的空氣污染程度顯著增加，其TSP濃度較之南方高出300mg/m3，且冬季氣溫每降低1華氏度，北方城市的TSP濃度上升約100mg/m3。Chen et al.(2013)對我國1981年至2000年間的90個城市日均TSP濃度和人口死亡率的關系進行回歸分析。其回歸驗證了由于供暖導致的污染物增加對居民健康的影響，發現TSP濃度大量增加導致北方五千多萬的居民失去了總計250億的預期壽命，北方居民的預期壽命減少約5.5年。

由于空氣污染相關問題的研究于國內尚處于起步階段，相比研究課題的選擇，數據的獲取往往是需要面對的首要問題。中華人民共和國環境保護部(MEP)發布的城市日度級別的空氣污染指數API(自2012年2月29日起停止發布API，改為發布空氣質量指數(AQI)是國內學者進行空氣污染問題研究的主要數據。Yuyu Chen et al.(2013)和Guojun He et al.(2016)研究了2008年北京奧運會的空氣質量改善舉措所起的作用，發現在奧運會期間各項綠色政策(包括限行、限排和停工等)在短期內顯著改善了空氣質量，并發現PM10濃度10%的減少能使月度死亡率降低8%左右。梁若冰和席鵬輝(2015a、2015b、2015c、2016)將空氣污染指數運用于油價變動等經濟現象對空氣污染的影響方面的研究，做出了細致的實證分析。梁若冰和席鵬輝(2015a)運用模糊斷點設計研究城市空氣質量與環境移民的關系，選擇住房銷售面積作為人口代理變量，并根據國家環保模范城市考核指標體系(API是否高于100)設計了模糊斷點回歸，結果表明模范城市增加了住房銷售面積，這也得到了常住和戶籍人口的證據支持，同時戶籍政策抑制了模范城市人口的增長。梁若冰和席鵬輝(2015b)研究空氣污染對地方環保投入的影響，根據API等級分類規則，設計多斷點回歸模型檢驗地方政府是否會因為環境質量惡化而追加環保投入，結果表明較低水平的空氣污染會導致環保支出比重的下降;而較高水平的空氣污染并不存在這種效應。梁若冰和席鵬輝(2015c)研究油價變動對空氣污染的影響，實證結果表明油價的提高無法改變一個地區的整體空氣質量，這主要是因其對私人汽車、公共汽車以及摩托車無顯著效應，而僅通過非私人汽車和出租車的使用變化來影響空氣質量。梁若冰和席鵬輝(2016)檢驗軌道交通對空氣污染的異質性影響，估計了中國14個城市新開通的45條線路對空氣污染的影響，發現軌道交通的開通具有顯著且穩健的污染治理效應。

三、數據說明

本文使用的空氣污染數據來源為中華人民共和國環境保護部數據中心發布的全國城市空氣質量日報，時間區間為2000年6月5日至2015年2月25日，包含淮河流域安徽、山東、江蘇、河南和湖北五省的重點城市空氣質量日度指數，2012年2月29日之前的數據為空氣污染指數API，之后為空氣質量指數AQI。AQI數據與API的區別，主要體現在AQI較API監測的污染物指標更多。AQI分級計算參考的標準是環境空氣質量標準(GB3095-2012)，參與評價的污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六項；而API分級計算參考的標準是環境空氣質量標準(GB3095-1996)，評價的污染物僅為SO2、NO2和PM10三項。城市的供暖與停暖時間數據來源為中國燃氣網。本文的主要控制變量為日度天氣數據，包括日最高溫度、日最低溫度、天氣類型、風速等級和風向。

四、實證分析

(一)計量模型

本文使用雙重差分的識別策略來分析冬季供暖對供暖城市API/AQI的影響，相比斷點回歸方法，雙重差分的優勢在于能夠通過與非供暖城市的對比處理影響城市空氣質量的眾多遺漏變量的問題，且能夠精密的區分各個城市進入供暖時期的不同。

雙重差分方法的模型為：

Yimt=α+βHeatimt+φXimt+μi+ηm+εimt

其中，Yimt為i地區t期的空氣污染指數，m為月份；Heatimt為地區i在時間t是否集中供熱的虛擬變量，因此β為代表集中供熱城市供熱時期的空氣污染相比非供熱城市高出的數值；Ximt為控制變量集，包括溫度、天氣類型、風速、風向、年份、星期、地區×年份交互項和地區×月份交互項。天氣類型、風速、溫度和風向是極大影響著地區空氣污染水平的自然變量。μi為地區固定效應，用來控制各個城市的地理、氣候特征和人口規模等；ηm為月度的時間固定效應，代表隨月度變化的時間固定效應。

表1展示了模型的回歸結果，雙重差分系數即為集中供熱城市供熱時期的空氣污染相比非供熱城市高出的數值。結果(1)為不包含年份、星期固定效應和交互項的回歸結果，結果(2)控制了年份、星期固定效應和交互項，結果(3)進一步控制了入氣溫、天氣類型、風速和風向等天氣變量。表1的結果說明，淮河流域的集中供熱城市API/AQI比非供熱城市要高9.1到15.8左右。三項結果的的雙重差分項系數均在1%水平上顯著，說明這一結果具有較高的穩定性。

表1 雙重差分回歸結果

五、文章結論

我國北方冬季集中供暖導致的空氣質量問題已引起了廣泛的關注，但對冬季供暖的空氣污染效應的定量研究還很少。本文運用雙重差分的方法，分析了2000年至2015年間淮河流域集中供熱城市因供暖導致的空氣質量顯著下降。在加入氣象、年份、星期等控制變量后，重點考察了淮河流域五省集中供熱對空氣質量的負向影響。回歸結果發現，供暖分界線以北的集中供熱城市，供熱期間空氣污染指數平均比非供熱地區高9點至15點左右。

雖然城市集中供熱會對城市空氣質量產生顯著不利影響，但冬季取暖是北方廣大人民的基本述求。而隨著供熱面積的高速增長，如果延續目前中國北方的冬季燃煤供暖技術與體制，那么勢必使得污染物的排放量大幅上升。在這一大背景下，如何提高供暖效率和推廣清潔能源成為了供暖行業當下的重中之重。針對此結論，提出以下幾點建議，希望能有助于解決冬季采暖導致的污染問題。

第一，進一步擴大供暖城市集中供暖的覆蓋面，以大鍋爐取代小鍋爐，防止低效率分散化的供暖布局。同時要加強對現有鍋爐、發電機組等的技術改造，大力發展熱電聯產進行供暖。

第二，為了提高空氣質量、減少霧靈天氣，一方面需要大為發展潔凈煤燃燒技術，另一方面要推進使用清潔燃料進行集中供熱。由于我國“西氣東輸”工程和海油氣田的開發，以天然氣作為燃料的集中供熱有望成為新趨勢。其他的清潔能源，如地熱、太陽能、風能、核能、燃料電池、垃圾焚燒、農村稻桿和木材工業廢棄物等，也應在鼓勵之列。

[1]Douglas Almond et al,Winter Heating or Clean Air Unintended Impacts of China’s Huai River Policy[J],American Economic Review:Papers & Proceedings,2009,99(2):184-190.

[2]Yuyu Chen et al,Evidence on the impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy from China’s Huai River policy[J],Proceedings of the National Academy of Sciences,2013,110(32):12936-12941.

[3]Yuyu Chen et al,The promise of Beijing:Evaluating the impact of the 2008 Olympic Games on air quality[J],Journal of Environmental Economics and Management,2013,66(2013):424-443.

[4]Guojun He et al,The effect of air pollution on mortality in China:Evidence from the 2008 Beijing Olympic Games[J],China & World Economy,2016,79(2016):18-39.

[5]席鵬輝,梁若冰.城市空氣質量與環境移民——基于模糊斷點模型的經驗研究[J].經濟科學,2015年第4期.

[6]席鵬輝,梁若冰.空氣污染對地方環保投入的影響——基于多斷點回歸設計[J].統計研究,2015年第9期.

[7]席鵬輝,梁若冰.油價變動對空氣污染的影響：以機動車使用為傳導途徑[J].中國工業經濟,2015年第10期.

[8]梁若冰,席鵬輝.軌道交通對空氣污染的異質性影響——基于RDID方法的經驗研究[J].中國工業經濟,2016年第3期.

李浩然(1993-)，男，漢族，湖北襄陽人，武漢大學經濟與管理學院碩士研究生，研究方向發展經濟學。