地铁建设与交通限行对于城市空气质量影响效应的比较

摘 要：我国诸多城市面临严重的环境压力问题，决策者进行了多种手段的尝试，譬如通过发展地铁缓解交通压力，或是出台限制私家车出行的政策，这两种手段可以视作为一项“准自然实验”。通过对两类政策的实施效果进行比较分析，并对两类政策的协同性进行检验，结果发现解决交通环境问题的疏通类政策（地铁）更为有利，但作用效果会逐步减弱，限行政策对空气质量的影响有限，但对一些城市而言，两类手段共同实施的效果会更为突出，决策者应控制好两类手段实施的力度与协同性作用。

关键词：地铁;交通限行;空气质量;Heckman两步法;合成控制法

文章编号：2095-5960（2019）02-0099-12;中图分类号：F570.3;文献标识码：A

2017年底中国的城镇化率达到了5852%，虽然距离发达经济体普遍超过80%的水平仍存在较大的差距，但考虑到我国庞大的人口基数，在这一比率下，我国诸多城市薄弱的基础设施以及人文条件所面对压力可想而知。人口涌入带来了房价的上行，城市对土地需求的增加使得市区在拓展，随之带来了通勤成本的提升。而伴随着中国汽车工业的发展以及私家车的普及，除了使得城市的交通压力不堪重负之外，由于汽车尾气排放带来的环境问题越发突出。应该看到，我国各级政府为解决交通拥堵造成的环境问题作出的很多努力，总体看来，解决方案集中于两类手段：发展大运力的公共交通以及对私有车辆进行限制。可以将前者理解为疏导类的手段，这类政策包括提高道路通行能力、完善公共立体交通以及优化城市空间布局等，其中最具代表性的是通過发展地铁、轻轨（后文统称为地铁）以及公交等实现通勤工具的替代，减少民众对于私家车的依赖。随着2013年5月地铁审批权限的下放，各地轨道交通迎来了建设高潮，截至2017年我国地铁投资完成额近3万亿元，我国大陆地区已有30个城市开通了地铁，总通车里程达到了4346公里。地铁的建设不再专属于北上广深等一线城市，省会（首府）乃至于非省会的苏州、宁波、无锡、佛山等城市也纳入了我国的地铁版图，地铁建设也映照出我国城市化高速发展的印记。但地铁事业的发展似乎未能彻底解决城市交通的问题，尤其在特大城市，地铁的建设也无法跟上城市规模的扩张。以上海为例，私家车出行占居民出行方式的458%，超过地铁出行的218%以及出租车出行的198%，由此可见居民的出行方式并没有发生根本性的变化。后一种限制类手段，其本质是堵塞类的方法，即通过强行减少人们对汽车的购买和使用来改善交通环境，其中最后一种在当下的我国最具代表性，除了对出厂汽车的排放标准限制之外，还包括诸多限行政策，譬如对于汽车销量限制的限牌，以及汽车使用时段或区域控制的限号限行等行为。据本文的统计，我国大陆地区有7座城市①①这7个城市分别是北京、上海、广州、深圳、天津、杭州与贵阳。 进行了限牌，有40余座城市出台或短期实施过限号②②限号与限行本质上的操作方法是基本一致的，即某时段内限制特定车牌在特定区域内出现，故本文将两种模式统一处理为限号。 政策，拟通过对机动车限行，以此缓解交通拥堵，提升空气质量。限行政策成了政府部门解决交通拥堵、空气污染的首选政策，但这些政策似乎也没有完全解决车路之间的矛盾，对于空气环境的影响的认知也存在盲区，一些实施“限字令”政策的城市治堵治污效果不明显。民众对于这种一禁了之政策的实施也存在诸多的质疑，这是否是政府的一种“懒政”行为？自从限行政策实施以来，对于这种政策的合法性争议就从未停止过。

这两种“疏”与“堵”的对策，在对于城市空气质量治理方面产生作用孰优孰劣，两者是否对城市的环境产生了影响？影响的程度如何？政策实施是否有时效性？在不同地区之间比较的结果是否存在显著的差异？两种政策的互补性如何？这种比较对于我国未来时期内的交通建设以及政策制定具有鲜明的指导意义，目前，相关领域内鲜有此类研究，这也是本文研究的价值所在。

一、文献评述

交通基础设施建设具有巨大的正负两方面的外部性，在给人们的生活带来便利、促进社会进步的同时，也对环境造成了不同程度的破坏。世界主要发达经济体交通运输业的能源消耗占国家总能耗的30%以上，而在我国，这一比例高达80%，交通运输在建设运营过程中会对生态环境产生极大的破坏，也会对区域交通环境产生影响。其中尤以汽车尾气中的碳氮化合物等有害气体对大气环境的影响为最，除此之外，还包括交通噪声等声音环境以及交通沿线丢弃的固体废弃物、生活污水、洗车废水对地下水以及植被土壤环境的破坏。根据社科院的调查数据显示，90%以上的铅和碳化合物、六成以上氮氢化合物，13%的粒子排放以及3%的硫排放也大都是由交通运输所造成。

交通基础设施是地区经济发展的先决条件与命脉，诸多研究对交通活动与环境污染之间关联性进行探索，初始进行的是定性的分析，如Button（1990）阐述了拥挤城市的交通网络中汽车尾气排放的危害性[1]，继而学者们开始对影响城市交通网络中污染排放因子的各类因素及其影响的程度进行分析与论证。通常来讲，以控制城市机动车为目标的政策工具主要包括以下三种。

（一）经济调节手段

学者们从道路收费、拥挤收费以及排放收费等多角度论证缓解交通压力的经济学手段。Mitchell（2005）通过动态仿真模型分析交通分配与车辆排放，指出通过交通网络收费以提高环境的公正性。[2]Yin（2006）指出存在某一种优化的交通收费策略可以使得污染排放降低，同时也可以缓解交通拥堵问题。[3]贾锐宁和徐海成（2018）根据我国2012年高速公路节假日免通行费政策的准自然实验进行的研究指出，城市空气质量存在明显的正向空间溢出效应，高速公路免收通行费对城市空气污染具有显著的促增作用。[4]Beevers（2005）以伦敦为例进行的研究指出对拥挤收费同样可以大大提升核心城区的车辆通行速度，针对拥挤收费前后，车辆污染气体排放的习性有所变化，结论表明碳氮化合物的变化不大，但对拥挤收费之后城市PM10的变化幅度则较大。[5]Wang（2006）则以广州市为例讨论了通过公交收费、拥堵收费等手段来优化路网结构以及出行决策的均衡模型。[6]程铁信等（2016）研究出行需求不确定条件下的拥堵征费问题，通过风险评价指标体系的构建，刻画不确定条件下系统总阻抗的分布特征。[7]Benedek & Rilett（1998）最早提出对高污染排放汽车进行征收排放费的想法，通过构造出行路径的选择模型，实现某一地区交通污染排放量的最小化。[8]同一思想在Nagurney（2000）的研究中也有所提及，学者在环境约束的交通分配模型中，同时实现路段与路径控制的双重排放收费。[9]Parry & Small（2005）通过对英美国家的调查研究讨论了税收政策对于减少机动车使用的作用。[10]魏晖等（2014）参考西方国家的排放收费方式，提出了四种收费方式，并进行了问卷调查。对居民出行活动的诸多因素进行统计，并运用结构方程模型对诸因素进行路径分析。[11]

（二）行政管制手段

还有学者从现有交通管制的角度出发研究了交通管制对机动车污染物排放量的影响，直接限制汽车的购买及上路使用，比较典型的是限牌、摇号等等。交通限行政策开始于1986年智利的圣地亚哥，这种政策虽然简单粗暴，但见效快的特点使得世界范围内诸多城市开始模仿。从空气质量来讲，这其中最具代表性是空气污染严重的墨西哥城出台的“一周停一天（HNC）”政策，而限购政策的初衷与限行政策类似，比较具有代表性的是我国北京市在2016年所颁布的“有车位才能购车”等规定。以限行政策为例，Salas（2010）通过断点估计研究指出该政策在短期内对空气质量确有显著的提升作用。[12]Viard & Fu（2015）对背景的测算也表明单双号以及尾号限行对于PM10存在短期的正向影响。[13]漆威等（2015）对兰州实证分析指出限行政策的短期效应达到了3518%。[14]但据诸多研究显示，这种效应会随着时间推移而渐趋消弭，长期内限行政策不但无助于控制污染排放，甚至可能加重污染程度（Davis，2008）。[15]曹静等（2014）考察北京在奥运会期间所采取的限行政策对空气质量的影响，测算结果表明该政策对于空气质量的改善作用不大。[16]Lin等（2011）对发展中国家一些重要城市限行政策的研究指出，限行政策只在短期内有效，但总体上无助于空气质量的改善。[17]Sun等（2014）的研究同样证明限行虽有利于缓解拥堵但无益于空气质量的改善。[18]包群等（2013）采用倍差法對环境立法的政策管制效果进行检验所指出，单纯的环保立法不足以促使交通污染排放问题的缓解，执法力度才是其中的关键因素。[19]肖翠翠和杨姝影（2015）结合对美国《清洁空气法》的规定、严格排放以及燃油标准的实施等多种政策工具的分析，指出了我国移动污染源管控中存在的单一管理体制中存在的协调以及激励缺失等问题，并借此提出了相关的政策建议。[20]

（三）基础设施建设手段

该手段强调交通基础设施建设的推进，倡导非机动车交通出行。譬如修建城市轨道交通、设置非机动车道、提供共享交通设备、鼓励短距离的步行。承前所述，无论经济手段还是行政管制，其基本思路都是提升汽车上路的使用成本，这种“堵”的手段，容易引致消费者的不满情绪。决策层当然期望在不影响居民福利的前提下改善城市的交通状况以及空气质量，应为交通消费者提供更多的选择，因此公共交通建设成为解决问题的一种重要思路。但在这个领域内，研究观点出现了突出的分歧。即交通创造论（Vickey，1969）[21]以及交通转移论（Mohring，1972） [22]交通转移学说认为公共交通的建设可以对私人汽车的出行密度予以分流，但持有交通创造论观点的学者则认为公共交通的分流作用是无效的，而且会创造出新的出行需求。其中，交通转移论赢得了更多研究的支持。Parry & Small（2007）针对美国与英国主要城市的实证研究表明，通过对公交、地铁等设施的票价的降低可以有效地减少交通污染气体的排放。[10]Chen & Whalley（2012）对台北地铁开通前后空气污染程度的比较论证发现在地铁通车后，当地汽车尾气排放量显著降低。[23]Anderson（2013）发现洛杉矶地铁大罢工期间交通拥堵程度加深了47%，空气质量显著恶化，由此反向可知公共交通的开通对于空气质量影响明显。[24]杨小聪等（2017）采用断点回归的分析方法，以南京地铁3号线为样本论证其开通对于城市空气质量的治理效果，同样证明了地铁对于环境质量的积极作用。[25]地铁建设的初衷虽然有改善环境的成分，但也面临着诸多质疑，由于地铁建设需耗费巨资，中央政府对于地铁建设审批监管力度越来越严格，所耗成本可能远高于社会效益。即使不考虑成本问题，“修地铁-缓解交通压力-改善空气质量”这种逻辑毕竟在目前还缺乏明确的经验证据。譬如，由德国数学家于20世纪60年代末提出著名的“布雷斯悖论”，即由于人们在博弈过程中趋利行为的出现，交通建设反倒加剧交通拥堵现象这一反常识的现象（Steinberg & Zangwill，1983）。[26]而事实上，交通创造论指出交通的便捷使得更多外来人口的迁入，造成了更大的通勤压力，使得地铁建设的一些“红利”很快被透支殆尽。过往的研究总体上认同盲目的交通基础设施建设未必能够有效的改善城市环境的观点。

二、经验事实与影响机理分析

（一）我国主要城市限行政策落实情况与地铁修建现状

在我国当下城市道路和环境容量紧张异常的条件下，将新增机动车牌作为稀缺的资源进行配给制的供给，从而遏制住汽车保有量的飞速增长，或是通过对特定时间特定路段限制通行等手段，减少居民户对于汽车需求的增长，成为诸多城市解决交通问题的手段。表1展示了我国限牌限号城市的基本情况（截至2016年底），可以看到，很多城市在交通管制过程中采取的是限牌限号政策并举的策略。

相比于一纸禁令的限行，在地铁的审批权限下放之后，更多的大中城市地方政府选择通过修建地铁以丰富城市的公共交通网络，图1显示了2000—2016年期间，我国开通地铁的城市数以及通车里程，样本期内通地铁的城市数与通车里程都处于上升通道，其中在2010年后地铁的建设出现了高速增长的态势，通车城市数以及里程大幅度增长。从图线的后半部分走势来看，这种态势并没有在2013年前后发生根本性的变化，这也表明推动我国地铁建设的主因并不是政策导向，而是出自地方政府追求提升城市形象，改变城市旧有交通格局、缓解环境压力等的目的。

（二）两类手段背景下城市污染排放格局的演变

随着限行禁令在各大城市纷纷落地，以及以地铁为代表的公共交通设施的高速发展，优化了区域经济增长的环境，两种政策从需求端对居民汽车的使用进行了控制，一定程度上缓解了交通拥堵，进而对空气质量产生重要影响。表2展示了实施限行政策城市与未实施限行政策城市在政策落地前后，以及修建地铁和未修建地铁城市在样本期间的空气质量平均水平之差。有两点需要指出：第一，2010年之前我国稳定实行限行政策的只有上海，之后这类城市才开始增加，故限行/非限行城市AQI差距的走势线图开始于2010年;其二，两条线的走势出现了一定程度的波动，其中部分原因在于随着限行令以及地铁城市数量的增加，导致对应两组样本随之变化，由此会对均值产生影响。总体来看，地铁城市除了在样本前期的空气质量指数略高于非地铁城市之外，在2004年后开通地铁的城市的空气质量明显好于非地铁城市。而从2010年开始统计的限行与非限行城市空气质量的比较也同样显示在2012年后，限行政策都显示出了效果，但两条曲线的波动依然存在。除了之前样本变化导致之外，这可能也表明了两类手段的作用存在时滞以及时效问题，这也是后文需要加以考量的问题。

（三）公共交通建设以及限行政策影响城市空气质量的内在机理

该观点认为无论是发展公共交通还是实施汽车限行政策都会从输入端约束人们对汽车使用的频率。郝艳召等（2015）通过MOVES模型的实证检验表明当城市汽车行驶时速保持在52公里左右时空气质量最为理想，但我国2014年针对主要城市交通分析的报告指出，交通高峰期的平均车速不到26公里/小时，仅为最优时速的一半。车辆的慢速使得交通拥堵逐渐开始显现，而拥堵加剧了大气污染。[27]根据上述描述，通过对部分车辆的限行或是发展轨道交通等可以提升车辆的运行速度，而速度的增加也可能刺激居民购买更多的车辆，因此两类手段对大气污染的影响有待论证。通过发展轨道交通与限行政策两类手段减少了汽车的使用所带来的社会总排污量，而限行政策一定程度对这种因果关系产生了约束。当交通密度超过交通机车设施承受的阈值时，车辆的增长将降低自身以及其他出行者的效率，产生拥堵问题，但随着技术进步，单位社会产出污染排放随之降低，在拥堵与技术进步的协同作用下，两种手段中特别是限行政策有可能限制技术的流动与发展，这对于污染防控是不利的，因此其对于大气污染量的影响方向也可能存在争议。因此，短期性考察显然是不充分的，而长期效应尚存在争议。 “疏”与“堵”两类政策实施后产生的影响存在一定的时间效应，需要对实际效应加以准确判断。

三、数据采集、指标变量与模型设计

（一）数据介绍

本文构建的是2000—2016年期间34座全国主要城市的数据面板①①这34座城市包括我国大陆地区21个省会，3个自治区首府，4个直辖市以及深圳、宁波、苏州、大连、青岛和厦门等6个城市，因为数据原因，不包含海口、呼和浩特以及拉萨三座城市。 ，主要指标数据来自历年《中国城市统计年鉴》，城市空气质量来自中国空气质量在线检测分析平台的AQISTUDY数据库，而本文所需的地铁以及限行数据目前还没有较为官方的统计数据，本文通过谷歌地图等资料结合网络数据手工获取关于地铁是否通车、通车时间以及通车里程等数据资料，而关于城市是否出台限行（包括限号与限牌）政策则通过对上述34座城市的交通信息网站进行查询以获得。需要指出的是，事实上我国地铁修建的历史可以追溯到1969年10月竣工通车的北京地铁一号线，但一方面那个时期与现在的社会环境迥异，针对个别线路的考察难言能取得很有价值的成果。我国第二与第三个地铁城市上海、广州本别与1995和1997年才开通了地铁，因此我国地铁建设真正意义上的大飞跃是在新世纪以后。另一方面本文对于地铁与环境的研究实际上的样本时段约束来自对于AQI数据的有效统计，因此该研究始于2000年，限行政策的研究时段同样定位于此。

（二）指标变量

1.回归方程的核心被解释变量

Heckman两步法第二阶段的核心变量是空气质量，承前所述，该指标本文取之于权威机构网站发布的34座城市的空气质量指数。我国目前空气质量在线监测分析平台采用的技术指标有多种类型，包括PM25、PM10、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、硫化物等六项。众所周知，PM25在我国作为主要空气质量指标的时间并不长，之前很长时段中采用的是PM10，均不足以构建较长的数据面板，而单独的气体指标受城市的能源结构影响较大，比如盛产煤炭的地区城市其一氧化碳容易超标，而以石油为主要燃料的城市其硫化物排放量势必偏高，所以采用综合型指标aqi指数能在总体上对城市的空气环境给予最为全面的考察和反映。aqi的取值越大，表明空气质量污染问题更为堪忧。

2回归（选择）方程的解释变量（被解释变量）

在选择方程和回归方程中都存在有关地铁通车以及限行政策的指标。在地铁方面，本文设定了城市i在t年是否通地铁的指标变量mdit②②在整理过程中，如果该城市在该年的上半年（6月30号之前）通车，我们设定md为1，如果下半年之后才通车，则当年设定为0， 翌年改变量设置为1。 ，以及该城市对应年份地铁通车里程指标ml。本文认为，地铁对于城市空气质量的影响，不应该仅仅关注于是否通地铁，还应该重点考量通车里程，一般而言，随着城市地铁规模的扩张，这种影响会随着增加，因此在Heckman估计的第二步中，引入通车里程比单纯的引入哑变量更为全面;而在限行政策（traffic restriction policy）上，设定城市是否实施过限行或限号等政策来考察政策落地后对于城市空气质量的影响③③事实上，我们同样希望能如地铁那样考察虚拟变量以及通车里程对于被解释变量的影响，但对于政策实施的具体力度缺乏可准确考量的指标体系，因此，此处在两步法中采用的限行指标均为虚拟变量。 ，如果一座城市没有出台限行政策，变量值为0，只要出台其中一类政策为1④④之所以本文没有进一步限牌与限号的作用影响是考虑到样本的有限，合并处理更容易做大样本从而需找规律。 。当然未来考察上述指标在第二步中对空气质量长期性的影响，置入了若干期的滞后量。

3.控制变量

对于（1）-（2）式中的影响城市空气质量、是否修建地铁还有是否出台限行政策的解释变量集xit，同时也是模型方程中的控制变量，影响城市是否修地铁以及城市空气质量的因素可谓不胜枚举，本文选取以下几个重要的指标，城市的经济发展水平（gdp）、人口规模（pop）、城市对外开放度（open）、财政规模（fiscal）、产业结构（structure）、城区面积（urban）、城市道路规模（road）等。代丽华等（2015）的研究指出外贸依存度与城市污染排放之间存在着显著的关联性。[28]我国地方财政支出对于环境污染存在着深刻的作用影响（冯海波、方元子，2014）[29]，而产业结构的优化可以有效地减少硫化物的排放（肖挺、刘华，2014）[30]。上述变量也可以作为城市是否修建地铁的主要动因，经济水平以及人口规模自不必讳言，我国地铁城市集中在经济对外开放程度较高的东部地区城市，而尽管有大量社会资本PPP的注入，政府的财政支出与监管仍是我国地铁修建中的主导因素（王玺、夏强，2016）[31]。王岳平（2004）指出与交通运输业存在着较强的相关性，尤其是重工业的发展更加依赖于交通设施的建设，换言之产业结构决定着城市交通建设的方向。[32]而地铁的建设则有利于商贸服务业的发展，尤其是在地鐵沿线进行的商贸组团已成为各大城市的经济轴线。而在Heckman两步法中，承前所述，还需要在决定是否能通地铁的选择方程中引入只对地铁有影响、但对空气质量没有直接影响的变量，此处以城区面积以及城市道路规模两个变量带入第一步中，在城区较大的情况下，可能更需要地铁沟通不同区域，这会提升地铁修建的概率。而道路建设的规模通常负相关于地铁修建的可能性，路上交通网的发达自然会挤压修建地铁的必要性。对于经济发展水平，本文选取了各样本城市地区生产总值作为表征，并进行了价格指数的平减，以各城市人口数量衡量人口规模、城市对外开放程度选择各城市实际利用外资规模、财政规模以各市政府的财政支出表征、产业结构则以服务业在GDP中的占比来衡量。城区面积指标数据取值于各城市的建成区面积，城市道路规模以城市实有道路面积来表征①①需要特别指出的是，本文数据采自所辖城区而非下辖县（含县级市）。 表2中报告了各指标的概念以及描述性统计结果。

（三）模型构建

由于本文旨在分析地铁建设以及交通限行两类手段对于空气质量的影响，城市轨道建设属于国家宏观层面进行的一项战略规划，尽管审批权限在近年来有下放的倾向，但总体上地方政府仍然不可能自行修建地铁，我国目前的地铁城市主要是直辖以及省会城市，非省会城市通地铁的并不多，有的是省会和周边城市为了承接直辖或省会城市的资本输出以及人口压力而延伸出来的地铁线路，这种情况比较典型的包括广东佛山（广佛线）以及与上海一步之遥的江苏昆山（上海地铁11号线）②②但在数据采集过程中，已将昆山、佛山的地铁路段长度分别从上海和广州中予以剔除。 。出台限行政策的城市也大抵属于这样的范畴，恰恰是那些由于经济发展迅速，人口总量膨胀，交通拥堵严重而导致环境质量堪忧的城市更需要通过地铁的建设或是限行的手段来缓解现状。考虑到可能出现的这种样本选择的偏误问题，本文采用Heckman（1979）[33]构造的两步估计法来处理上述问题。以地铁问题为例，第一阶段，本文构造了一个城市是否修建地铁的虚拟变量，建立城市修建地铁的选择模型并计算出逆米尔斯比率（Inverse Mills Ratio），引入城市是否通地铁的虚拟变量，采用的Probit模型进行估计;第二阶段将第一阶段计算得到的逆米尔斯比率作为控制变量带入以缓解样本选择性的偏误问题。而第二阶段以环境质量作为被解释变量，这样，选择方程和回归方程分别表述为（1）（2）：

第二阶段为对城市空气质量水平进行的线性估计工作，为了提高两个方程的辨识度，选择方程（1）式中的解释变量xit应该包含回归方程（2）中的所有解释变量xit，但xit中必须拥有至少一个变量，其与城市是否修地铁相关联、但对城市空气质量却没有解释作用，否则逆米尔斯比率λ可能与向量集xit元素高度相关，导致多重共线性问题。

在上述Heckman两步法建模过程中，本文采用的是将地铁修建作为选择方程的被解释变量，而对于另外一组研究变量交通限行政策而言，可以类似的采用限行与否替换地铁修建变量，同样进行Heckman两步法的估计，对于多数城市而言，决定其是否出台限行政策与是否修地铁的原因应当由人口、经济、产业结构等大量重合的因素所决定。

以地铁建设为例，根据回归方程（2），地铁的运营里程对环境质量的影响模型可以拓展为方程（4），为了控制异方差，城市经济发展水平、人口规模、城市对外开放度、城市规模、对城市交通基础设施建设规模、财政规模指标进行了对数处理：

上两式中将限行变量置入方程中，基本模式与“地铁建设-空气质量”Heckman方程逻辑保持一致。（7）式为第一步，对城市是否出台限行政策的哑变量（trp）取决于诸多因素，需要再次指出：经济发达、人口众多的城市更容易出现交通管制;对城市的对外开放程度势必吸引更多的外来人口，这有可能加重城市交通压力，从而引致交通管制政策的出台;通过财政的支出增加交通基础设施的供给可以降低出台交管政策的可能性;如果城市商贸旅游等活动比较旺盛，那么可能交通压力会更大，从而导致限行政策的出现;城区面积较大，居民居住较为分散，亦或是路网比较完善，势必也会降低实施交通管制的可能。通过（7）式计算出逆米尔斯比率，在（6）式代表的第二阶段中将该比率作为控制变量引入以解决样本选择偏差。

五、实证分析

（一）“地铁-环境”效应的估计结果

表3报告了地铁对环境影响效应的两阶段估计结果，左侧为第一阶段的选择模型，右侧则是第二阶段的回归估计方程结果。可以看到，在考虑了控制变量以及时期和地区效应的基础上，逆米尔斯比率显著不为零，这表明通地铁与否与空气质量之间存在样本的自我选择性偏差问题。在选择模型中由于probit 模型为非线性的估计方法，因此报告的估计系数为解释变量的平均边际效应（AME），估计结果表明城市上一年度的经济发展水平、人口规模、产业结构中服务化趋势以及城区面积等因素对于城市选择开通地铁的影响作用在1%显著性水平上为正，换言之，经济越发达、人口越多、城区面积越大以及第三产业较为发达的城市，修建地铁的可能性也就越大。而上一年度财政支出以及第三产业比重较大，修建地铁的可能性会下降，政府用于改善交通环境支出一定程度上挤压了地铁修建的需要，毕竟相比于高投入的地铁，若非必要，理想的政府可能还是更倾向于通过发展与扶持公交、共享交通工具等以及修路等方式来解决交通压力的问题。而城市的对外开放程度以及道路建成面积对于城市未来是否修建地铁没有产生显著的影响，外资的引入并不能影响城市是否修地铁，而城市新修道路不会挤出地铁，两种交通方式不能替代。而在第二阶段的估计模型中，最为关键的回归结果表明，随着城市地铁运营里程的增长，其空气质量有小幅度的提升（aqi指数越大控制质量越差），这证实了本文在之前的猜想。

虽然表3中证实地铁修建与空气质量之间即期内存在正向关联性，但这种关联性是否能在较长的时段内保持，是一个值得探索的问题，据此本文延伸到一个较长的时间段进行考察，在Heckman的第二步中将各解释变量的时间期数往前调1-3期，考察地铁通车（线路延伸）后几年内城市的空气质量变化，表4汇报了估计结果①①三组估计中第一步选择模型的结果与表3一致，故不再报告。 ，可以看到随着城市轨道交通的修建并不断延伸，地铁修建对于空气质量提升的作用在不断提升，限于数据链的长度，不可能无线延伸这种数量上的考察，但可以猜测这种提升作用仍会不断增加，至少在地铁基建方面，“布雷斯悖论”现象并没有出现在我国大部分城市，交通基础设施建设对于环境保护的逻辑是肯定的。

（二）“限行政策-环境”效应的估计结果

表5報告了在2010—2017年期间通过限行政策所产生的环境影响效应估计结果，λ的显著性结果证实了这种方式的有效性，在第一阶段选择模型中我们考察的是各因素对于城市是否实施限行政策的影响，其中经济发展水平、人口规模以及产业结构服务化会促使城市出台限行政策，而随着城区面积的扩大限行的可能性则在降低，城市对外开放程度、财政支出规模和道路面积与道路限行与否没有显著的关联性，前两者似是而非尚好理解，但道路面积的扩张并没有能够降低城市限行的可能性，这就意味着在我国城市中单纯通过修路缓解交通压力的努力可能并没有实质性的效果。而在估计模型中，最重要的发现是，限行对于当期的空气质量并无影响，这表明至少在较短时期内限行政策无助于空气质量的改善，前文所提到的一些由于政治导向使得空气质量提升的现象更应该被理解为一种时点效应而非时段效应。

同样，限行政策对于空气质量的影响，需要在较长的时期内进行考察，仿照表4，本文在表6中进行了限行政策环境效应的跨期考察，研究结论表明，尽管将期数不断向后延伸，但限行变量的系数始终没有表现出显著性，这意味着对于城市管理者而言，寄望通过限行的“堵”类政策解决城市空气污染的问题大体是无效的，这就对城市交通管制提出了更高的要求，限制性政策或许只应该作为一种配合型的手段采用。

（三）稳健性检验暨进一步分析1——合成控制法

由于对前文计量结论存在犹疑，此处本文对研究结论进行了一组稳健性的考察，采用Abadie & Gardeazabal（2003）提出的合成控制法（synthetic control methods，SCM）[34]来拟合出地铁（限行政策）出现后所产生的影响，合成控制法对政策干扰后实验组的特殊性予以了考虑，可以随机选中某个地铁（限行政策）城市，并以选中城市相关的技术指标与其他城市技术指标之间的接近程度来对其他城市赋权，从而加权平均构建一个虚拟的合成城市，这个合成城市与所选城市在地铁（限行政策）出现之前除空气质量以外的各技术指标应该较为接近，而在地铁（限行政策）“干扰”之后，所选与合成城市之间在空气质量的差异就是地铁（限行政策）出现后产生的效果，这就是合成控制法的基本原理，该方法比较适合针对一两个样本进行的重点分析，这点不同于倍差法将样本划分为实验与对照组的做法。

合成控制法是一种非参数的方法，以未发生干预的地区为参照，根据这些地区与被干预地区在干预发生前指标数据结构特点的相似度赋予相应的权重，从而构造出反事实状态，其优点在于回避了主观判断所导致的内生性。反事实状态要求控制组各自贡献独立的权重，从而进行加权平均，为避免出现过分的外推，所有对比地区的权重均为正数且诸权重之和为1（Temple，1999）①①合成控制法的基本原理此处从略，详细过程可参见Abadie & Gardeazabal（2003）等文献。 。

由于样本局限在34所城市，事实上并非所有城市都适合采用SCM方法，因此考虑到拟合效果，此处本文选择了2012年首通车的杭州以及2005年通地铁的深圳为被合成的样本城市，以样本中其他城市作为控制组进行拟合，考察在2012年以及2005年前后两座城市与合成城市之间的aqi差额，此处以杭州为处理组，其余不包括杭州的城市为控制组，以城市社会aqi为预测指标，表7展示其他几个有权重城市在合成杭州中的权重，其中苏州为权重较大的城市，换言之这个城市的指标和杭州比较接近。继而在表2中本文又给出了2012年通车前真实与合成杭州在各指标值上的对比。可以很明显地看到表8中选取影响aqi的社会经济因素的真实杭州的变量指标与合成杭州指标的差异均显著的小于其与所有样本城市指标值的差异。而由于均方根的预测误差（MSPE）仅为00723②②深圳为01686，MPSE较小也是这两座城市成为被拟合城市的原因，其中杭州拟合效果相对更为理想。 ，这表明合成杭州很好的拟合了2012年地铁通车前真实的成都情况，该方法适宜于估计地铁通车对aqi指数带来的影响。

（四）稳健性检验暨进一步分析2——两类政策的协同性检验

前文的研究表明，修建地铁的疏导性政策较之于限行政策更为有效，但限行政策作为一种辅助性政策或许也有其价值，继而本文考虑对两种政策的协同性进行检验。为对抗内生性问题，采用系统GMM（SYS-GMM）估计方法，在回归中分别使用了地铁以及限行政策变量的一阶滞后项作为内生变量的工具变量。表9报告了针对地铁通车以及限行政策的估计检验，在控制了前期对本期冲击影响的基础上，估计1与估计2的计量结果证实了前文的结论：地铁修建有利于空气质量改善，但限行政策的作用则是有限的，但交互项的系数是显著的表明如果同时实施了疏堵两类政策，其效果会更为明显，限行虽然不能从根本上解决交通空气质量问题，但作为一种配合型的政策仍然在很大程度上有利于城市环境的改善。

六、结论、启示与不足

本文通过将地铁开通以及限行政策出台视作为“准自然实验”，采用我国大陆地区直辖市（省会、首府）以及各副省级共34座城市的数据，实证考察两类手段对城市空气质量的作用影响，研究结果认为：比较而言，通过修地铁能够更为有效的提升空气质量，地铁每延伸一公里的长度，可以提升翌年城市空气质量0051个百分点。而且这种改善力度会在未来很长的一段时期内保持。但稳健性检验表明地铁对于空气质量的调节力度在多年之后还是会出现下滑，而限行政策整体上在短长期内均无助于空气质量的改善。尽管在机理上，无论修地铁还是限行都是以约束人们使用汽车作为手段来调节控制质量，但显然修建地铁确实能够对城市的交通环境产生长期性的改善作用，而限行政策本质上却无法改变现状，或许人们只是改变了出行的时间和通行的线路却不会减少汽车的使用，毕竟我国大部分城市实行的是部分区域、部分时段的汽车限行，而且多数城市中这个限制区域并不广阔，这使得限行政策对于有车一族的出行限制并不那么明显。实证结论也表明，限行政策虽然治标不治本，但作为一种配合型的政策是有价值的，如果城市在地铁通车的同时适度采用该手段可以大大提升政策实施的效果与力度，堵类政策有其存在的价值。另外，除了经济发展水平，其他如人口集聚、产业结构软化、财政支出规模扩张、对外开放度提升均加剧了城市空气环境的压力。

从以上结论可以看到，尽管我国城市管理者近年来采取了多种手段对城市的空气环境加以控制和保护，但事实上，这些手段的实施效果存在较大的差异，地铁的大规模营建在一段时期内有效地改善了城市的空气质量，降低空气污染程度，产生良好的社会净效益。因此，在城市相关社会经济条件允许的前提下，鼓励地方城市政府进行地铁建设，从而实现交通工具的替代，是为一种有效缓解交通空气质量问题的手段，但从长远来看，单纯依靠地铁想解决城市空气质量问题可能也是难以奏效的。而本文结论虽然指出限行政策对于空气质量的作用是无效的，但作为配套政策仍有其存在价值。治堵的根源并非无路可走，而是有路难走，交管水平的低下以及政策执行力的不到位也是主要原因，應加大对于机动车污染防治的立法，加大环保执法力度和对排污处罚的力度。总体看来，城市管理者应当将交通建设作为缓解环境压力的主要手段，但不能仅仅以此作为解决问题的唯一手段，而辅之以一定程度的管控政策也是极为必要的。目前我国很多地级市由于经济总量、人口规模等原因不足以修建地铁，但可以考虑通过完善城市地上轨道交通、完善公共交通、丰富共享交通工具等运输体系，相信这也能够在一定程度上取得同地铁类似的效果。此外，在城市的空间拓展过程中，需要做好新城区的建设规划，将市中心的核心商业、医院、学校予以外迁，靠近新建成的居民区，从而缓解人们通行的压力，减少汽车的使用频率。政府机关部门任何一种手段或政策都远不及提高公众环保意识所带来的效果强烈，本文研究指出的疏通类政策比封堵类政策更为有效，但最根本的疏导政策来自人们环保意识的提升。所以，政府及相关团体应立足于加强对大气环保的宣传，这才是真正治本的疏导之策。

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