(武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 湖北 武漢 430000)

冬季集中供熱對空氣質(zhì)量的不利影響

李浩然

(武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院湖北武漢430000)

集中供熱與城市空氣質(zhì)量的惡化具有時空上的高度重合性和科學(xué)上的因果聯(lián)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(diǎn)城市空氣質(zhì)量日報面板數(shù)據(jù)，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(zhì)量的數(shù)值影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，集中供熱城市供熱期間空氣污染指數(shù)平均比非供熱地區(qū)高9點(diǎn)至15點(diǎn)左右。

集中供熱；空氣污染；雙重差分

一、引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民的物質(zhì)生活需求得到不斷滿足的同時，對健康的生活環(huán)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(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1981年至1993年間中國的環(huán)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(qū)最為嚴(yán)重，根據(jù)2013年中國環(huán)境質(zhì)量公報，空氣質(zhì)量相對較差的前十位城市為邢臺、石家莊、邯鄲、唐山、保定、濟(jì)南、衡水、西安、廊坊和鄭州，全部分布在北方。霧霾天氣又多發(fā)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(jì)50年代，參照當(dāng)時蘇聯(lián)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(qū)，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(xué)上的因果聯(lián)系，現(xiàn)有文獻(xiàn)一般采用斷點(diǎn)回歸的方法研究霧霾對地區(qū)空氣質(zhì)量的影響。Almond et al.(2009)首次運(yùn)用南北供暖分界線作為地理斷點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(yùn)用南北供暖分界線的地理斷點(diǎn)，研究了由于冬季供暖導(dǎo)致的北方TSP濃度增加對健康的影響，研究發(fā)現(xiàn)供暖政策導(dǎo)致秦嶺-淮河以北的人群平均壽命減少5.5年。

但是，運(yùn)用秦嶺-淮河一線作為地理斷點(diǎn)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(diǎn)回歸的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，需要保證除內(nèi)生變量之外的其他影響因素在斷點(diǎn)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(zhì)量的下降是由集中供熱政策引起，還是由氣候、農(nóng)業(yè)等因素的變化引起。

二、文獻(xiàn)綜述

Almond et al.(2009)首次運(yùn)用秦嶺-淮河一線作為地理斷點(diǎn)，使用城市與秦淮線的距離作為斷點(diǎn)設(shè)計(jì)的驅(qū)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(jìn)行分別的分析，估計(jì)中國北方冬季供暖政策對空氣質(zhì)量的影響。相比于南方城市，供暖導(dǎo)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(guān)系進(jìn)行回歸分析。其回歸驗(yàn)證了由于供暖導(dǎo)致的污染物增加對居民健康的影響，發(fā)現(xiàn)TSP濃度大量增加導(dǎo)致北方五千多萬的居民失去了總計(jì)250億的預(yù)期壽命，北方居民的預(yù)期壽命減少約5.5年。

由于空氣污染相關(guān)問題的研究于國內(nèi)尚處于起步階段，相比研究課題的選擇，數(shù)據(jù)的獲取往往是需要面對的首要問題。中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部(MEP)發(fā)布的城市日度級別的空氣污染指數(shù)API(自2012年2月29日起停止發(fā)布API，改為發(fā)布空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)是國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行空氣污染問題研究的主要數(shù)據(jù)。Yuyu Chen et al.(2013)和Guojun He et al.(2016)研究了2008年北京奧運(yùn)會的空氣質(zhì)量改善舉措所起的作用，發(fā)現(xiàn)在奧運(yùn)會期間各項(xiàng)綠色政策(包括限行、限排和停工等)在短期內(nèi)顯著改善了空氣質(zhì)量，并發(fā)現(xiàn)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(shù)運(yùn)用于油價變動等經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象對空氣污染的影響方面的研究，做出了細(xì)致的實(shí)證分析。梁若冰和席鵬輝(2015a)運(yùn)用模糊斷點(diǎn)設(shè)計(jì)研究城市空氣質(zhì)量與環(huán)境移民的關(guān)系，選擇住房銷售面積作為人口代理變量，并根據(jù)國家環(huán)保模范城市考核指標(biāo)體系(API是否高于100)設(shè)計(jì)了模糊斷點(diǎn)回歸，結(jié)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(jù)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(huán)保投入的影響，根據(jù)API等級分類規(guī)則，設(shè)計(jì)多斷點(diǎn)回歸模型檢驗(yàn)地方政府是否會因?yàn)榄h(huán)境質(zhì)量惡化而追加環(huán)保投入，結(jié)果表明較低水平的空氣污染會導(dǎo)致環(huán)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(yīng)。梁若冰和席鵬輝(2015c)研究油價變動對空氣污染的影響，實(shí)證結(jié)果表明油價的提高無法改變一個地區(qū)的整體空氣質(zhì)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(yīng)，而僅通過非私人汽車和出租車的使用變化來影響空氣質(zhì)量。梁若冰和席鵬輝(2016)檢驗(yàn)軌道交通對空氣污染的異質(zhì)性影響，估計(jì)了中國14個城市新開通的45條線路對空氣污染的影響，發(fā)現(xiàn)軌道交通的開通具有顯著且穩(wěn)健的污染治理效應(yīng)。

三、數(shù)據(jù)說明

本文使用的空氣污染數(shù)據(jù)來源為中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部數(shù)據(jù)中心發(fā)布的全國城市空氣質(zhì)量日報，時間區(qū)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(diǎn)城市空氣質(zhì)量日度指數(shù)，2012年2月29日之前的數(shù)據(jù)為空氣污染指數(shù)API，之后為空氣質(zhì)量指數(shù)AQI。AQI數(shù)據(jù)與API的區(qū)別，主要體現(xiàn)在AQI較API監(jiān)測的污染物指標(biāo)更多。AQI分級計(jì)算參考的標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)，參與評價的污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六項(xiàng)；而API分級計(jì)算參考的標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)，評價的污染物僅為SO2、NO2和PM10三項(xiàng)。城市的供暖與停暖時間數(shù)據(jù)來源為中國燃?xì)饩W(wǎng)。本文的主要控制變量為日度天氣數(shù)據(jù)，包括日最高溫度、日最低溫度、天氣類型、風(fēng)速等級和風(fēng)向。

四、實(shí)證分析

(一)計(jì)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(diǎn)回歸方法，雙重差分的優(yōu)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(zhì)量的眾多遺漏變量的問題，且能夠精密的區(qū)分各個城市進(jìn)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(qū)t期的空氣污染指數(shù)，m為月份；Heatimt為地區(qū)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(shù)值；Ximt為控制變量集，包括溫度、天氣類型、風(fēng)速、風(fēng)向、年份、星期、地區(qū)×年份交互項(xiàng)和地區(qū)×月份交互項(xiàng)。天氣類型、風(fēng)速、溫度和風(fēng)向是極大影響著地區(qū)空氣污染水平的自然變量。μi為地區(qū)固定效應(yīng)，用來控制各個城市的地理、氣候特征和人口規(guī)模等；ηm為月度的時間固定效應(yīng)，代表隨月度變化的時間固定效應(yīng)。

表1展示了模型的回歸結(jié)果，雙重差分系數(shù)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(shù)值。結(jié)果(1)為不包含年份、星期固定效應(yīng)和交互項(xiàng)的回歸結(jié)果，結(jié)果(2)控制了年份、星期固定效應(yīng)和交互項(xiàng)，結(jié)果(3)進(jìn)一步控制了入氣溫、天氣類型、風(fēng)速和風(fēng)向等天氣變量。表1的結(jié)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(xiàng)結(jié)果的的雙重差分項(xiàng)系數(shù)均在1%水平上顯著，說明這一結(jié)果具有較高的穩(wěn)定性。

表1 雙重差分回歸結(jié)果

五、文章結(jié)論

我國北方冬季集中供暖導(dǎo)致的空氣質(zhì)量問題已引起了廣泛的關(guān)注，但對冬季供暖的空氣污染效應(yīng)的定量研究還很少。本文運(yùn)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(dǎo)致的空氣質(zhì)量顯著下降。在加入氣象、年份、星期等控制變量后，重點(diǎn)考察了淮河流域五省集中供熱對空氣質(zhì)量的負(fù)向影響?；貧w結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供暖分界線以北的集中供熱城市，供熱期間空氣污染指數(shù)平均比非供熱地區(qū)高9點(diǎn)至15點(diǎn)左右。

雖然城市集中供熱會對城市空氣質(zhì)量產(chǎn)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(xù)目前中國北方的冬季燃煤供暖技術(shù)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(yè)當(dāng)下的重中之重。針對此結(jié)論，提出以下幾點(diǎn)建議，希望能有助于解決冬季采暖導(dǎo)致的污染問題。

第一，進(jìn)一步擴(kuò)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(qiáng)對現(xiàn)有鍋爐、發(fā)電機(jī)組等的技術(shù)改造，大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行供暖。

第二，為了提高空氣質(zhì)量、減少霧靈天氣，一方面需要大為發(fā)展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)，另一方面要推進(jìn)使用清潔燃料進(jìn)行集中供熱。由于我國“西氣東輸”工程和海油氣田的開發(fā)，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?zé)帷⑻柲?、風(fēng)能、核能、燃料電池、垃圾焚燒、農(nóng)村稻桿和木材工業(yè)廢棄物等，也應(yīng)在鼓勵之列。

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李浩然(1993-)，男，漢族，湖北襄陽人，武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院碩士研究生，研究方向發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)。