碳減排約束政策對中國城市空氣質(zhì)量的影響研究*

劉 亦 文

(1．湖南大學(xué) 公共管理學(xué)院，湖南 長沙 410082；2．湖南工商大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410205)

一 問題的提出及文獻綜述

呼吸清潔空氣是人類最基本的需求，但令人遺憾的是，這在世界許多地方已經(jīng)變成了一種奢求。以亞洲和太平洋地區(qū)為例，參照世界衛(wèi)生組織基于公共健康保護提出的空氣質(zhì)量指導(dǎo)值，2015年該地區(qū)僅有不到8%的人口可以呼吸到滿足健康水平的空氣，剩下92%的40多億人都暴露在空氣污染之中，面臨不同程度的健康風(fēng)險[1]?？諝馕廴臼窃斐扇蚣膊∝摀?dān)的重要風(fēng)險因素，已成為地球上最大的健康威脅之一[2]，尤其是貧困和弱勢群體，例如老人、兒童等敏感人群。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的研究估算，每年空氣污染暴露導(dǎo)致全球700萬人過早死亡，其中近90%發(fā)生在低收入和中等收入國家[3]，而大約有三分之一的與空氣污染相關(guān)的死亡發(fā)生在亞洲和太平洋地區(qū)[1]。中國過去四十余年非凡的經(jīng)濟發(fā)展衍生了嚴重的空氣污染[4-6]，有研究指出超過50%的中國人口暴露在不安全的空氣中，五分之一的死亡可歸因于空氣污染[7]，每年有120萬至200萬人死于空氣污染[8]。而Chen等估計，由于冬季燃煤取暖，中國淮河以北城市居民的預(yù)期壽命比其他地區(qū)居民少約5.5年[9]。除了對人類健康的重大影響，空氣污染還對社會福祉、糧食生產(chǎn)和環(huán)境等造成嚴重損害。如2013年暴露于環(huán)境和室內(nèi)空氣污染造成全球約5.11萬億美元的福祉損失[10]。此外，由于能見度降低，空氣污染還會對人們的戶外出行頻率[11]、社交活動[12]、生產(chǎn)率[13]產(chǎn)生負面影響，甚至影響股票收益[14]。

生態(tài)環(huán)境保護是黨百年輝煌歷史中的重要篇章。特別是黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央以前所未有的力度推進生態(tài)文明建設(shè)，在實現(xiàn)世所罕見的經(jīng)濟快速發(fā)展奇跡和社會長期穩(wěn)定奇跡的同時，取得了舉世矚目的綠色發(fā)展奇跡，為全面建成小康社會增添了綠色底色和質(zhì)量成色。碳達峰、碳中和目標的提出標志著我國生態(tài)環(huán)境保護進入減污降碳協(xié)同治理新階段。面對經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展、空氣質(zhì)量改善與碳達峰、碳中和的多目標需求， 碳排放總量和強度雙約束政策被認為是減污降碳協(xié)同治理的有效政策工具。理論上，為了實現(xiàn)碳減排目標，化石燃料的消費必須隨之下降，而這又會帶來大氣污染物的協(xié)同減排效應(yīng)。那么碳排放總量和強度雙約束政策在控制碳排放總量和強度的同時，能否促進城市空氣質(zhì)量改善？兩者之間是否存在必然的因果關(guān)系？目前，針對中國碳排放總量和強度約束的研究存在以下不足：第一，現(xiàn)有研究主要關(guān)注碳稅和碳市場交易情景下中國碳排放總量和強度約束目標是否能夠?qū)崿F(xiàn)，極少關(guān)注碳排放總量和強度雙約束的政策影響[15]；第二，研究碳排放總量和強度約束的政策影響，主要集中在對宏觀經(jīng)濟以及居民福利等方面的考察，而對城市空氣質(zhì)量改善的溢出效應(yīng)關(guān)注很少，且研究方法大多采用仿真模擬[16-17]，僅考察碳排放總量和強度約束可能帶來的政策效果[18-19]，缺乏對碳排放總量和強度雙約束政策所帶來的實際效果的研究?；诖?，本文基于2003-2018年中國30個重點城市主要空氣污染物年度數(shù)據(jù)，采用雙重差分模型檢驗了中國碳排放總量和強度雙約束政策是否能夠同時實現(xiàn)二氧化碳的直接減排和大氣污染物的協(xié)同減排。通過研究碳排放總量和強度雙約束政策對城市空氣質(zhì)量的影響，旨在全面考察碳排放總量和強度雙約束政策的有效性和溢出效應(yīng)，為中國如期實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標和空氣質(zhì)量達標，推進生態(tài)文明建設(shè)助力美麗中國夢提供科學(xué)參考依據(jù)。

二 模型設(shè)定、數(shù)據(jù)來源與處理

(一)模型構(gòu)建

雙重差分方法通過部分控制不同地區(qū)共同的城市空氣質(zhì)量變化趨勢，可以有效消除不可觀測因素的影響，從而識別出環(huán)境政策的因果效應(yīng)。在應(yīng)用研究中通常采用回歸方法估計DID估計量，具體形式如下：

yit=α+βDi+δTi+τ(Di×Ti)+εit

(1)

Yang 等[20]沿用Nunn 和Qian[21]的方法，考察碳排放總量和強度連續(xù)型變量與時間啞變量的交叉項系數(shù)，研究碳排放總量和強度雙約束政策對工業(yè)綠色生產(chǎn)率的影響。參考已有研究，本文采用連續(xù)型變量的雙重差分方法，考察碳排放總量和強度雙約束政策實施前后中國重點城市空氣質(zhì)量的變化，具體模型形式如下：

(2)

(3)

碳排放總量和強度雙約束政策實施年份為2010年，那么2010年之前年份的系數(shù)大小基本保持不變(β2003≈β2004≈β2005≈β2006≈β2007≈β2008≈β2009)，而2010年及之后年份系數(shù)應(yīng)隨年份逐漸增大(…β2009≤β2010≤β2011≤β2012≤β2013≤β2014≤β2015≤β2016≤β2017≤β2018)，本文首先對此進行檢驗。

(二)變量選取與數(shù)據(jù)說明

本文選取中國內(nèi)地30個重點城市(直轄市和省會城市)為研究對象，拉薩市由于數(shù)據(jù)缺失嚴重暫不列入本文研究范圍，利用2003-2018年的年度數(shù)據(jù)進行實證分析，主要變量說明具體如下：

1.城市空氣質(zhì)量

空氣污染物主要包括：二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、PM10和PM2.5等。本文對SO2、NO2和PM10三種空氣污染物重點關(guān)注，并根據(jù)式(4)將三種污染物數(shù)據(jù)折算成綜合污染指數(shù)(P)。

(4)

其中：Cit表示第t年i項空氣污染物濃度的年平均值(單位：ug/m3)，Sit表示第t年i項空氣污染物的年均值二級標準(SO2：60ug/m3；NO2：40ug/m3；PM10：70ug/m3)，Pt表示第t年綜合污染指數(shù)。

2.二氧化碳排放量

本文采用IPCC[22]二氧化碳排放量估算方法對各城市二氧化碳排放量進行估算，估算方法如下：

(5)

3.控制變量說明

城市的空氣污染物排放量在短時間內(nèi)一般不會出現(xiàn)劇烈波動，但其濃度卻能出現(xiàn)幾倍甚至幾十倍的差異。這主要是由于大氣對污染的稀釋能力會隨著氣象條件的不同而發(fā)生巨大變化。影響大氣污染散布的氣象因子主要有：熱力因子(太陽輻射量、氣溫垂直分布等)、大氣中的水分(濕度、云、雨、霧等)、大氣壓強等。因此，為研究碳排放總量和強度雙約束政策對城市空氣質(zhì)量的凈影響，本文選取了氣溫、降水量、日照時間和平均氣壓作為控制變量。

影響一個國家或地區(qū)大氣污染物排放的主要因素有經(jīng)濟增長、能源消費強度和能源結(jié)構(gòu)等。同時，世界各國均以降低能源消費強度作為減少空氣污染排放的主要手段之一。沿用已有研究，本文采用單位地區(qū)生產(chǎn)總值的能源消費(用intensity表示)衡量能源消費強度。據(jù)“中國煤炭消費總量控制和政策研究”課題組估算，2012年煤炭直接燃燒造成的SO2、NO2和煙塵排放量分別占中國相應(yīng)污染排放量總量的79%、57%和44%[23]。因此，本文中的能源消費結(jié)構(gòu)(用coal表示)用各市原煤消費量占該市一次能源消費總量的比重來表示。根據(jù)《2015年環(huán)境統(tǒng)計年報》顯示，工業(yè)源依然是大氣污染物的最主要來源。粗放型的工業(yè)發(fā)展方式造成了巨大的能源消耗和污染物排放，使城市空氣質(zhì)量變得越來越壞。學(xué)者們一般用工業(yè)生產(chǎn)總值占地區(qū)生產(chǎn)總值比重考察工業(yè)發(fā)展對大氣污染物的影響[24]。由于部分城市統(tǒng)計資料沒有公布工業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)，為保證變量統(tǒng)一性，本文采用第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占地區(qū)生產(chǎn)總值比重衡量工業(yè)發(fā)展(用industry表示)。以上變量數(shù)據(jù)均來源于各城市統(tǒng)計年鑒。

在變量形式上，自變量和因變量的雙對數(shù)變換可以降低異方差，同時對數(shù)變換后，自變量的系數(shù)可以理解為對因變量的彈性，具有較強的應(yīng)用意義。因此，本文對所有連續(xù)型變量均取對數(shù)處理。各變量統(tǒng)計特征如表1所示。

表1 主要變量統(tǒng)計特征

(三)統(tǒng)計分析

表2列出了實施碳排放總量和碳排放強度雙重約束政策前后中國內(nèi)地30個重點城市(直轄市和省會城市)空氣質(zhì)量變化的統(tǒng)計特征。從表2不難發(fā)現(xiàn)，實施碳排放總量和碳排放強度雙重約束政策后，中國內(nèi)地30個重點城市(直轄市和省會城市)碳排放總量和碳強度均顯著下降。這表明碳排放總量和碳排放強度雙重約束政策在中國政府強制執(zhí)行下取得了有效成效。同時，碳排放總量和碳排放強度雙重約束政策的實施對中國內(nèi)地30個重點城市(直轄市和省會城市)SO2、NO2、PM10、P和CI等污染物減排都有不同程度的正向作用，其中，SO2、PM10、P顯著下降， NO2雖也有所下降，但統(tǒng)計并不顯著。不難發(fā)現(xiàn)，實施碳排放總量和碳排放強度雙重約束政策，是可以有效地改善中國城市空氣質(zhì)量。

表2 碳排放總量和強度雙約束政策實施前后城市空氣質(zhì)量統(tǒng)計特征

三 回歸結(jié)果

(一)動態(tài)因果效應(yīng)

表3 碳排放總量和強度雙約束政策對城市空氣質(zhì)量影響的動態(tài)變化

圖1 碳排放總量和強度雙約束政策與時間啞變量交叉項系數(shù)動態(tài)變化時序圖

(二)平均因果效應(yīng)

基于式(3)考察碳排放總量和強度雙約束政策的實施對中國內(nèi)地30個重點城市(直轄市和省會城市)空氣質(zhì)量的平均影響程度，具體結(jié)果如表4所示。表4中(1)和(2)分別表示無時間效應(yīng)和有時間效應(yīng)的模型回歸結(jié)果。表4結(jié)果顯示，考慮時間效應(yīng)的模型回歸結(jié)果優(yōu)于未考慮時間效應(yīng)的模型回歸結(jié)果，且時間變量的聯(lián)合顯著性檢驗表明應(yīng)拒絕“無時間效應(yīng)”。本文在回歸方程中將考慮時間效應(yīng)。碳排放總量和強度雙約束政策與時間啞變量的交叉項系數(shù)反映碳排放總量和強度雙約束政策實施后碳排放總量和強度下降導(dǎo)致空氣污染物排放的平均減少程度。其中，SO2、NO2、PM10和P四個空氣污染指標下的碳排放總量和強度雙約束政策與時間啞變量的交叉系數(shù)均顯著為正。具體而言，碳排放總量和強度雙約束政策實施后碳排放總量與強度下降1%會使SO2平均濃度較之前多下降2.7633%，使NO2平均濃度較之前多下降1.0576%，使PM10平均濃度較之前多下降3.0981%，使綜合污染指數(shù)(P)較之前多下降0.0869%?？刂铺寂欧趴偭颗c強度主要通過減少化石能源消費，而SO2主要來源于含硫化石燃料的直接燃燒，減少化石能源消費能直接減少SO2的排放，從而表現(xiàn)出碳減排約束政策對SO2較大的作用效果。碳減排約束政策能夠通過強制降低工業(yè)污染物排放而控制PM10的人為來源，但無法影響自然因素，碳減排約束政策對PM10排放的影響程度不大。

表4 碳強度約束政策對城市空氣質(zhì)量的平均影響效應(yīng)

從控制變量來看，降水量和日照時間對空氣污染物濃度有顯著影響，經(jīng)濟增長與空氣污染呈倒U型關(guān)系，人均地區(qū)生產(chǎn)總值一次方與空氣污染濃度呈顯著正向關(guān)系，人均地區(qū)生產(chǎn)總值二次方與空氣污染濃度呈顯著負向關(guān)系。能源消費結(jié)構(gòu)、能源消費強度以及第二產(chǎn)業(yè)占比對空氣污染濃度具有顯著正向影響，目前我國正處于工業(yè)化進程，工業(yè)發(fā)展走的是高耗能、粗放型的道路，且我國能源消費結(jié)構(gòu)主要以煤為主，而煤是空氣污染物的主要來源之一，因此，不管是能源消費結(jié)構(gòu)、能源消費強度還是第二產(chǎn)業(yè)占比都會對空氣污染物減排產(chǎn)生正向影響。

(三)穩(wěn)健性檢驗

本文考慮對樣本期間進行如下處理：(1)選取政策實施前的年份進行處理，即將研究區(qū)間定為2003-2009年，假定政策實施年份為2006年；(2)為消除樣本容量不對稱可能帶來的問題，將研究區(qū)間定為2003-2015年，2010年為政策實施年份。相應(yīng)實證結(jié)果見表5。

表5結(jié)果顯示，選取政策實施前年份為研究區(qū)間，假定碳排放總量與強度雙約束政策已經(jīng)實施，此時碳排放總量與強度雙約束政策對城市空氣質(zhì)量改善并沒有顯著促進作用。這表明政策并未實際實施，政策效果還未彰顯。此外，控制碳排放總量與強度雙約束政策實施前后的樣本容量相同，結(jié)果表明，碳排放總量與強度雙約束政策的實施能顯著影響四種空氣污染物濃度，意味著碳排放總量與強度雙約束政策實施后能夠顯著改善城市空氣質(zhì)量。

表5 穩(wěn)健性檢驗：不同樣本區(qū)間

進一步驗證本文實證結(jié)果的可靠性，將研究對象以長江劃分為南北區(qū)域，探究不同區(qū)域內(nèi)城市空氣質(zhì)量與碳排放約束政策之間的相互作用，結(jié)果如表6所示。表6結(jié)果表明碳排放總量和強度雙約束政策與時間啞變量的交叉系數(shù)顯著，表明碳排放總量與強度雙約束政策實施后不同區(qū)域內(nèi)的城市空氣質(zhì)量得到明顯的改善。

表6 穩(wěn)健性檢驗：不同地域區(qū)間

采用“空氣質(zhì)量達到及好于二級的天數(shù)”(Day)作為城市空氣質(zhì)量的代理指標更進一步驗證本文實證結(jié)果的可靠性。結(jié)果如表7所示。表7結(jié)果顯示，碳排放總量和強度雙約束政策與時間啞變量的交叉項系數(shù)顯著為負，表明碳排放總量與強度雙約束政策實施后能夠顯著提高城市空氣優(yōu)良天數(shù)。

表7 穩(wěn)健性檢驗：不同因變量

四 結(jié)論及政策建議

生態(tài)環(huán)境治理政策工具的選擇、設(shè)計與應(yīng)用是關(guān)系生態(tài)環(huán)境治理和綠色發(fā)展效果、政策執(zhí)行成敗的關(guān)鍵性因素。當前，中國面臨著二氧化碳減排和空氣污染物減排的雙重任務(wù)，迫切需要找到一條合理且高效的環(huán)境規(guī)制道路，實現(xiàn)碳排放總量控制目標、大氣污染物減排和經(jīng)濟社會發(fā)展的共贏。大氣污染物與溫室氣體排放具有同根同源性，都主要來自于化石燃料的燃燒。同時，降低碳排放與減少污染物排放的相關(guān)政策要求和基本路徑本質(zhì)上是一致的。減污降碳協(xié)同治理能在一定程度上降低政策實施成本，避免政策失效風(fēng)險，還可以帶來額外效益。本文采用連續(xù)變量的雙重差分方法，基于2003-2018年中國30個重點城市(直轄市和省會城市)面板數(shù)據(jù)，考察碳排放總量和強度雙約束政策對中國重點城市大氣污染物的協(xié)同減排影響。實證結(jié)果表明，碳排放總量和強度雙約束政策對SO2、NO2以及PM10的濃度具有顯著影響，同時對綜合污染指數(shù)具有顯著影響。特別是碳排放約束政策實施后，碳強度下降1%會使SO2平均濃度較之前下降2.7633%，使NO2平均濃度較之前下降1.0576%，使PM10平均濃度較之前下降3.0981%，使綜合污染指數(shù)較之前下降0.0869%。氣象條件中，年平均降水量對空氣污染物濃度具有顯著負向影響，日照時間對空氣污染物濃度具有顯著正向影響。經(jīng)濟發(fā)展水平與空氣污染物濃度呈倒U型關(guān)系。煤炭消費占能源消費總量比重、能源消費強度以及第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占地區(qū)生產(chǎn)總值比重均對空氣污染物濃度具有顯著正向影響。

碳排放總量和強度雙約束政策是一項行政命令控制型減排措施，具有執(zhí)行力強、見效快的特點，短期內(nèi)對城市空氣質(zhì)量具有明顯改善作用。在當前市場型環(huán)境政策工具與手段推廣(如碳交易市場建設(shè))困難重重，資源環(huán)境形勢日益嚴峻的形勢下，碳排放總量和強度雙約束政策仍將是我國今后一段時期內(nèi)延續(xù)的政策。值得注意的是，作為一項行政命令控制型環(huán)境規(guī)制，碳排放總量和強度雙約束政策在執(zhí)行過程可能會引起諸多不良后果，如損害居民福利、違背市場經(jīng)濟規(guī)律等，因此，政府在執(zhí)行該項政策時，要充分考慮各地區(qū)實際情況，結(jié)合當?shù)丨h(huán)境狀況、經(jīng)濟發(fā)展程度以及氣象條件等，合理分配各地區(qū)碳減排目標，盡可能降低行政干預(yù)帶來的不良后果。