Nature子刊！北大團(tuán)隊(duì)最新研究：中國(guó)高鐵加劇了城鄉(xiāng)間空氣污染差距

北京大學(xué)賀燦飛、朱晟君聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)劉子亮，歷時(shí)兩年半，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature Cities 上發(fā)表了一項(xiàng)重要研究成果。

該研究利用涵蓋三十多萬(wàn)條企業(yè)污染記錄的微觀數(shù)據(jù)、精度高達(dá)1平方公里的衛(wèi)星遙感PM2.5數(shù)據(jù)，以及5平方公里網(wǎng)格化的人群健康數(shù)據(jù)，極其系統(tǒng)地評(píng)估了高鐵開(kāi)通對(duì)城鄉(xiāng)空氣污染及公共衛(wèi)生差異的影響。其中，企業(yè)層面的空氣污染和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)集來(lái)自中國(guó)財(cái)政部和國(guó)家氣象局。網(wǎng)格層面的健康數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)疾病預(yù)防控制中心。這些數(shù)據(jù)集根據(jù)保密協(xié)議提供給本研究使用，不對(duì)外公開(kāi)。

論文題目：China’s high-speed rail widens urban–rural disparities in air pollution and public health（中國(guó)高鐵擴(kuò)大了空氣污染和公共衛(wèi)生的城鄉(xiāng)差異）

通訊作者：劉子亮、賀燦飛

第一單位：北京大學(xué) - 城市與環(huán)境學(xué)院

發(fā)表時(shí)間：2026年3月6日

摘要

空氣污染常被視為城市問(wèn)題，而農(nóng)村地區(qū)的空氣污染及其相關(guān)健康影響卻鮮少受到關(guān)注。以中國(guó)為例，我們首先利用該國(guó)企業(yè)級(jí)廢氣排放數(shù)據(jù)、網(wǎng)格級(jí)PM2.5（細(xì)顆粒物）數(shù)據(jù)及網(wǎng)格級(jí)健康數(shù)據(jù)，證明農(nóng)村地區(qū)的空氣污染水平并不優(yōu)于城市地區(qū)。進(jìn)一步研究表明，高鐵建設(shè)使城市地區(qū)在降低廢氣排放強(qiáng)度、PM2.5濃度及心血管疾病致死率方面取得的成效顯著優(yōu)于農(nóng)村地區(qū)。這種城際交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，可能加劇城鄉(xiāng)間空氣污染與公共衛(wèi)生的差距。隨后我們發(fā)現(xiàn)，高鐵在城鄉(xiāng)地區(qū)實(shí)施的不均衡影響，與資源向城市傾斜的空間再分配密切相關(guān)。最后指出，這種不均衡影響雖存在波動(dòng)，但會(huì)隨時(shí)間推移持續(xù)擴(kuò)大，并在不同地理距離上呈現(xiàn)主導(dǎo)態(tài)勢(shì)。本研究旨在通過(guò)引導(dǎo)更多關(guān)注農(nóng)村地區(qū)空氣污染與公共衛(wèi)生問(wèn)題，以及特定政策工具可能加劇的城鄉(xiāng)差異，從而影響中國(guó)及其他新興經(jīng)濟(jì)體對(duì)污染問(wèn)題的認(rèn)知。

導(dǎo)讀

該研究基于中國(guó)多源細(xì)粒度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村空氣污染不亞于城市；高鐵開(kāi)通后，城市在減排與健康改善上獲益更多，加劇了城鄉(xiāng)差距，并揭示其源于資源向城市的再配置。

引言

研究背景

空氣污染對(duì)人類健康和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展有害，不僅損害身體健康和心理健康，還以多種方式抑制經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力。在新興經(jīng)濟(jì)體中尤為嚴(yán)重，這些國(guó)家開(kāi)始工業(yè)化并尋求提高收入水平。盡管科學(xué)界通常將空氣污染視為城市問(wèn)題，但農(nóng)村地區(qū)的空氣污染及其相關(guān)的健康影響同樣值得關(guān)注，尤其是在新興經(jīng)濟(jì)體中，農(nóng)村地區(qū)往往面臨較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并且大量與空氣污染相關(guān)的死亡發(fā)生在農(nóng)村。

科學(xué)問(wèn)題與動(dòng)機(jī)

核心科學(xué)問(wèn)題是空氣污染及其健康影響在城鄉(xiāng)之間的差異。研究動(dòng)因在于揭示高鐵開(kāi)通后，資源的空間再分配如何導(dǎo)致城鄉(xiāng)差距擴(kuò)大，特別是在空氣污染和公共健康方面。

現(xiàn)有研究不足

現(xiàn)有研究多集中于城市空氣污染及相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)農(nóng)村空氣污染關(guān)注較少，無(wú)法提供緩解城鄉(xiāng)不平等的有效政策建議。此外，雖然許多研究探討了城際交通基礎(chǔ)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)影響，但對(duì)于其環(huán)境影響以及相關(guān)健康影響知之甚少。

研究目標(biāo)與創(chuàng)新

本文旨在通過(guò)定量分析大規(guī)模數(shù)據(jù)集，揭示中國(guó)高鐵建設(shè)對(duì)城鄉(xiāng)空氣污染和公共健康的不平等影響。研究表明，高鐵開(kāi)通后，城市地區(qū)在減少?gòu)U氣排放強(qiáng)度、PM2.5濃度和心血管疾病死亡率方面的效果優(yōu)于農(nóng)村地區(qū)，從而加劇了城鄉(xiāng)差距。本文還強(qiáng)調(diào)了某些政策工具（如高鐵）可能無(wú)意間擴(kuò)大城鄉(xiāng)差距，為理解交通基礎(chǔ)設(shè)施的社會(huì)福利提供了新視角。

方法

數(shù)據(jù)來(lái)源與類型

研究采用2013–2016年中國(guó)國(guó)家稅務(wù)局企業(yè)污染與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，覆蓋全國(guó)約66%的增加值和稅收。企業(yè)層面廢氣排放強(qiáng)度、能源消耗等變量通過(guò)逆雙曲正弦變換處理。PM2.5濃度來(lái)自哥倫比亞大學(xué)SEDAC的衛(wèi)星數(shù)據(jù)（1 km × 1 km分辨率），心血管疾病死亡率基于中國(guó)疾控中心5 km × 5 km網(wǎng)格健康數(shù)據(jù)。高鐵站位置及城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)變量從公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取。

核心方法或技術(shù)

采用雙重差分法（DD）和三重差分法（DDD）模型評(píng)估高鐵開(kāi)通對(duì)城鄉(xiāng)廢氣排放、PM2.5濃度及心血管疾病死亡率的影響。核心解釋變量為高鐵連接虛擬變量及其與城鄉(xiāng)區(qū)域的交互項(xiàng)，控制變量包括人均GDP、人口密度等。針對(duì)時(shí)間異質(zhì)性，加入相對(duì)高鐵開(kāi)通年份的時(shí)間虛擬變量；針對(duì)空間異質(zhì)性，設(shè)置以高鐵站為中心的緩沖區(qū)虛擬變量。

研究過(guò)程或?qū)嶒?yàn)步驟

首先清理企業(yè)數(shù)據(jù)，剔除異常值及缺失值，并進(jìn)行變量標(biāo)準(zhǔn)化處理。隨后構(gòu)建DD和DDD模型，分別分析高鐵開(kāi)通對(duì)廢氣排放、PM2.5濃度及心血管疾病死亡率的總體效應(yīng)和城鄉(xiāng)差異。通過(guò)引入時(shí)間虛擬變量和距離緩沖區(qū)虛擬變量，進(jìn)一步探討時(shí)間與空間異質(zhì)性。所有回歸均控制企業(yè)和年度固定效應(yīng)，穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤聚類至企業(yè)或網(wǎng)格層面。

結(jié)果

農(nóng)村與城市空氣污染對(duì)比

研究顯示，中國(guó)農(nóng)村地區(qū)的空氣污染并不比城市地區(qū)好。在2013-2016年間，盡管企業(yè)和網(wǎng)格層面的廢氣排放量和PM2.5濃度均呈下降趨勢(shì)，但城市地區(qū)的下降速度更快。特別是在東部和中部中國(guó)，農(nóng)村地區(qū)的PM2.5污染幾乎與城市地區(qū)一樣嚴(yán)重。總體來(lái)看，農(nóng)村地區(qū)的空氣污染問(wèn)題不容忽視。

高鐵開(kāi)通對(duì)城鄉(xiāng)空氣污染的影響

高鐵的開(kāi)通進(jìn)一步加劇了城鄉(xiāng)之間的空氣污染差距。數(shù)據(jù)顯示，在高鐵連接后，農(nóng)村地區(qū)的廢氣排放強(qiáng)度增加了1.93%，而城市地區(qū)則減少了0.72%。此外，農(nóng)村地區(qū)的PM2.5濃度減少了6.25%，而城市地區(qū)減少了10.49%。這表明高鐵的開(kāi)通使城市地區(qū)在減少空氣污染方面受益更多，從而擴(kuò)大了城鄉(xiāng)差距。

高鐵對(duì)城鄉(xiāng)公共健康影響的差異

高鐵開(kāi)通對(duì)心血管疾病死亡率的影響也存在城鄉(xiāng)差異。研究發(fā)現(xiàn)，在高鐵連接后的三年內(nèi)，城市地區(qū)的心血管疾病死亡率減少了3.60%，而農(nóng)村地區(qū)僅減少了0.88%。這種差異隨著時(shí)間的推移而加劇，顯示出高鐵開(kāi)通對(duì)城市地區(qū)公共健康的更大益處。

結(jié)論

高鐵加劇城鄉(xiāng)污染與健康不平等

研究發(fā)現(xiàn)，高鐵開(kāi)通后，城市地區(qū)在減少?gòu)U氣排放強(qiáng)度、PM2.5濃度和心血管疾病死亡率方面的改善顯著優(yōu)于農(nóng)村地區(qū)。這種差異與資源向城市地區(qū)的重新分配密切相關(guān)，表明高鐵作為一項(xiàng)政策工具可能無(wú)意中擴(kuò)大了城鄉(xiāng)環(huán)境與公共健康的差距。這一現(xiàn)象提醒我們，在推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)需更加關(guān)注其對(duì)農(nóng)村的潛在不利影響。

農(nóng)村空氣污染問(wèn)題不容忽視

盡管傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為空氣污染主要集中在城市，但研究表明，中國(guó)農(nóng)村地區(qū)的PM2.5污染幾乎與城市相當(dāng)，尤其是在東部和中部人口密集區(qū)域。此外，農(nóng)村地區(qū)的廢氣排放強(qiáng)度始終高于城市。這表明農(nóng)村空氣污染同樣嚴(yán)峻，并且由于資源匱乏，農(nóng)村更易受到環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響。因此，應(yīng)將更多注意力轉(zhuǎn)向農(nóng)村地區(qū)的空氣污染治理。

資源再分配驅(qū)動(dòng)城鄉(xiāng)差距擴(kuò)大

高鐵開(kāi)通促進(jìn)了知識(shí)、投資和技術(shù)等資源的空間流動(dòng)，但這些資源更多集中于城市地區(qū)，進(jìn)一步拉大了城鄉(xiāng)差距。例如，城市企業(yè)因高鐵獲得了更多的商務(wù)接待支出、投資和高技術(shù)認(rèn)定機(jī)會(huì)，而農(nóng)村企業(yè)在能源效率和生產(chǎn)力提升方面則落后于城市同行。這種資源分配的不平衡直接導(dǎo)致了城鄉(xiāng)污染和健康差距的持續(xù)擴(kuò)大。

局限性與展望

本研究基于中國(guó)國(guó)家稅務(wù)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，可能存在農(nóng)村中小企業(yè)代表性不足的問(wèn)題，從而低估了城鄉(xiāng)污染差距。此外，研究結(jié)果的普適性需謹(jǐn)慎解讀，因?yàn)橹袊?guó)的戶籍制度和其他國(guó)家的城鄉(xiāng)遷移政策存在差異。未來(lái)研究可聚焦印度等不同制度背景下的高鐵建設(shè)，以驗(yàn)證結(jié)論的廣泛適用性。

主要圖表

圖 1. 2013–2016年中國(guó)城鄉(xiāng)地區(qū)空氣污染狀況。a–c，我們展示了中國(guó)城鄉(xiāng)地區(qū)的企業(yè)級(jí)廢氣排放（a）、企業(yè)級(jí)廢氣排放強(qiáng)度（b）以及1 km × 1 km網(wǎng)格級(jí)PM2.5濃度（c）。我們使用二次函數(shù)估計(jì)時(shí)間趨勢(shì)，數(shù)據(jù)以估計(jì)均值（實(shí)線）±95%置信區(qū)間（灰色陰影）呈現(xiàn)。城鄉(xiāng)地區(qū)分別擬合（藍(lán)色實(shí)線代表城市地區(qū)，黑色實(shí)線代表農(nóng)村地區(qū)）。所有變量均采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]）。

圖 2. 2013–2016年中國(guó)東、中、西部城鄉(xiāng)地區(qū)空氣污染狀況。a–c，我們分別展示了中國(guó)東、中、西部城鄉(xiāng)地區(qū)的企業(yè)級(jí)廢氣排放（a）、企業(yè)級(jí)廢氣排放強(qiáng)度（b）以及1 km × 1 km網(wǎng)格級(jí)PM2.5濃度（c）。我們使用二次函數(shù)估計(jì)時(shí)間趨勢(shì)，數(shù)據(jù)以估計(jì)均值（實(shí)線）±95%置信區(qū)間（灰色陰影）呈現(xiàn)。城鄉(xiāng)地區(qū)分別擬合（藍(lán)色實(shí)線代表城市地區(qū)，黑色實(shí)線代表農(nóng)村地區(qū)）。所有變量均采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]）。

圖 3. 高速鐵路開(kāi)通后，城市地區(qū)企業(yè)獲得更多資源并提升效率。本圖展示了高速鐵路開(kāi)通對(duì)若干企業(yè)級(jí)變量的不均衡影響。除“高新技術(shù)企業(yè)”外，所有因變量均先采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]），再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（能源消耗強(qiáng)度按總產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)化，其余按員工數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化）。所有回歸均采用公式（2）估計(jì)，詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)補(bǔ)充表6和7。數(shù)據(jù)以HSR×Urban估計(jì)系數(shù)（點(diǎn)）±95%置信區(qū)間（誤差線）呈現(xiàn)。

圖 4. 高速鐵路開(kāi)通在城鄉(xiāng)地區(qū)不均衡影響的時(shí)間動(dòng)態(tài)。a–c，我們展示了高速鐵路開(kāi)通在城鄉(xiāng)地區(qū)對(duì)企業(yè)級(jí)廢氣排放強(qiáng)度（N = 334,893）（a）、PM2.5濃度（N = 37,869,590）（b）及心血管疾病累計(jì)死亡人數(shù)（N = 887,855）（c）方面的不均衡影響，時(shí)間點(diǎn)為高速鐵路開(kāi)通后不同年份。效應(yīng)通過(guò)公式（3）、（7）和（11）估計(jì)。時(shí)間窗口跨度為高速鐵路連接后一年至七年及以上。所有因變量均采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]）。數(shù)據(jù)以HSR×Urban估計(jì)系數(shù)（點(diǎn)）±95%置信區(qū)間（誤差線）呈現(xiàn)。詳細(xì)結(jié)果列于補(bǔ)充表8–10。

圖 5. 高速鐵路開(kāi)通在城鄉(xiāng)地區(qū)不均衡影響的空間格局。a–c，我們展示了高速鐵路開(kāi)通在城鄉(xiāng)地區(qū)對(duì)企業(yè)級(jí)廢氣排放強(qiáng)度（a）、PM2.5濃度（b）及心血管疾病累計(jì)死亡人數(shù)（c）方面的不均衡影響，距離維度為距高速鐵路車站不同距離。效應(yīng)通過(guò)公式（4）、（8）和（12）估計(jì)。我們構(gòu)建了五個(gè)緩沖環(huán)：0–3 km、3–6 km、6–9 km、9–12 km 和 12–15 km。我們排除了距高速鐵路車站超過(guò)15 km的樣本，因?yàn)榫喔咚勹F路車站超過(guò)15 km的城市與農(nóng)村樣本量存在巨大差異（補(bǔ)充表2）。所有因變量均采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]）。數(shù)據(jù)以HSR×Urban估計(jì)系數(shù)（點(diǎn)）±95%置信區(qū)間（誤差線）呈現(xiàn)。詳細(xì)結(jié)果列于補(bǔ)充表11–13。

表 1. 高速鐵路開(kāi)通對(duì)空氣污染與公共健康的影響

未來(lái)的公共政策必須走向包容性的制度設(shè)計(jì)。充分享受高鐵經(jīng)濟(jì)與環(huán)境雙重紅利的城市中心區(qū)，理應(yīng)通過(guò)設(shè)立跨區(qū)域?qū)ｍ?xiàng)綠色基金，對(duì)周邊的農(nóng)村地帶進(jìn)行生態(tài)反哺；同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)掌握先進(jìn)減排技術(shù)的高新企業(yè)構(gòu)建城鄉(xiāng)技術(shù)幫扶網(wǎng)絡(luò)，徹底打通綠色技術(shù)下沉的通道。