研究速递|评估城市绿地对空气污染的健康风险影响——来自中国31个省份的证据

城市绿地一直被视为“城市之肺”，它不仅可以改善空气质量，还可以增强居民的健康。城市绿地对空气污染和居民健康的影响备受关注。本文选取中国31个省份为研究样本，利用ArcGIS软件绘制了中国城市绿地、大气污染和居民健康的空间分布图，表征了其时空变化，以探讨三者之间是否存在相关性。在此基础上，本文利用2010—2020年中国省级面板数据，通过双向固定效应模型和阈值回归模型进行实证检验。研究结果如下：（1）城市绿地不仅带来环境效益，还带来健康效益，且健康效益大于环境效益。（2）中国北方存在空气污染的健康风险，城市绿地的健康效益不显著。相反，中国南方没有空气污染的健康风险，城市绿地的健康效益显著。（3）虽然环境法规可以增强城市绿地的健康效益，但随着经济的发展，环境法规在增强城市绿地健康效益方面的作用可能会进一步减弱。

      自 1980 年代以来，中国开放型经济发展模式增加了能源消耗，空气恶化，空气污染已成为中国公共卫生的主要威胁。特别是人为来源的PM 2.5 对人群构成更大的健康风险。针对上述现实背景，中国实施了一系列全面的政策来应对这一问题，包括《大气污染防治行动计划2013》、中国新型城镇化（2014-2020）（国家新型城镇化实施情况，2014）和《健康中国2030》。为了改善空气污染带来的健康风险，城市绿地已被纳入城市规划，作为居民健康的有力保障。

      因此，本文旨在探讨以下问题：城市绿地在减少大气污染和改善居民健康方面发挥什么作用？在推进经济发展的背景下，城市绿地的保护和提升是否面临越来越多的挑战？此外，地方政府的环保法规能否有效保护和提升城市绿地？

      前人的研究主要集中在研究城市绿地、空气污染和居民健康之间的成对关系。然而，他们在很大程度上忽略了这三个因素之间的相互作用和逻辑联系，没有文献从城市生态学、经济学和环境政策的角度分析城市绿地对空气污染和居民健康的影响和机制。综上所述，本文对以往关于城市绿地、空气污染和居民健康的研究进行了深入梳理。此外，我们构建了一个计量经济学模型，以实证检验城市绿地的环境和健康效益。本文的主要贡献主要体现在以下几个方面：首先，从景观功能和生态功能的角度评估城市绿地的环境和健康效益。其次，从区域异质性的角度分析了华南和华北城市绿地的环境与健康效益。最后，从保护城市绿地的角度，分析了城市绿地的环境效益和健康效益是否受到区域经济发展和环境法规的影响。

     本文系统地阐述了城市绿地与大气污染与居民健康之间的内在逻辑关系，如图1所示：城市绿地不仅能对居民健康产生正向直接影响，而且能对大气污染产生正向影响，从而降低空气污染带来的健康风险。

图 1.城市绿地、空气污染与居民健康的关系。

     城市绿地可以作为休闲场所，提供了人与自然互动的机会，居民可以放松身心，缓解抑郁和焦虑，并改善个人心理健康；作为吸引人们聚集的社交场所，有助于促进社区凝聚力，增加社会互动，改善个人心理健康；作为户外运动场所，鼓励居民进行户外活动，这可能有助于提高身体活动水平、预防慢性疾病和改善个人健康。城市绿地在改善空气质量方面发挥着重要作用，因为它们具有吸收空气中有害物质的能力，有效减少空气污染。此外，各种树木在光合作用过程中会释放氧气，这可能有助于保持空气中稳定的氧气含量并进一步改善空气质量。城市绿地也可以调节小气候。它可以吸收空气中的二氧化碳，降低周围地区的温度和湿度，并缓解城市热岛效应。树木和植被可以阻挡阳光，减少地面辐射，降低气温。此外，植物蒸腾作用可以增加空气湿度，为居民创造更舒适健康的生活环境。因此，本文提出了假设1：城市绿地不仅可以改善居民的健康，还可以减少空气污染，从而改善居民的健康。

      由于华南和华北气候条件和植被生长特征不同，空气污染程度也存在差异，导致城市绿地环境和健康效益的区域异质性，如图2所示：与华南相比，华北能源结构导致大气污染物排放量较高。冬季供暖进一步恶化空气质量，导致中国北方空气污染更加严重，城市绿地的环境效益降低。此外，华南和华北地区在气候和空气污染方面也存在差异。南方的气候多雨潮湿，促进了植物的生长和繁殖。这些条件和植被特征有助于保护南部城市绿地，鼓励居民参与户外活动并促进他们的健康。因此，本文提出了假设2：与北方相比，华南城市绿地在降低空气污染带来的健康风险方面更有效。

图 2.中国南方和北方城市绿地的环境和健康效益

      经济发展和环境法规可以改变城市绿地的健康效益，如图3所示：经济发展通常会导致城市规模和人口的扩大，这需要增加住宅和商业房地产的供应。快速的城市化进程可能导致城市绿地被视为可开发土地的资源，从而面临被占用或破坏的风险。经济发展可能导致高强度的城市开发和建设，这可能会因建筑活动、道路扩建和其他人为因素而破坏城市绿地。高强度的施工活动会造成土壤污染、植被破坏和水资源短缺，从而损害城市绿地的健康，降低其生态功能和景观价值。经济发展的压力也可能导致环境管理和监管执法不力。作为短期经济效益的牺牲品，城市绿地往往没有得到长期保护的优先权。因此，本文提出了假设3.1：经济发展削弱了城市绿地的健康效益。

图 3.城市绿地健康效益的阈值效应

地方政府出台了环境法规，实施了一系列保护城市绿地的政策，制定了城市规划，设置了城市绿地保护区。它还限制了这些区域的建筑活动，并在城市中预留了一定比例的绿地。政府可以设立专项基金，为城市绿地的保护和建设提供直接补贴和税收优惠政策，鼓励企业参与城市绿地保护，激励私人土地所有者保护绿地，对因绿地保护而失去可开发土地的人给予合理补偿。非正式的环境监管往往伴随着对环境教育的投资，这有助于提高公众的环境保护意识，使更多的人意识到城市绿地的重要性，并营造保护城市绿地的社会氛围。因此，本文提出了假设3.2：环境法规可以增强城市绿地的健康效益。

在追求区域经济发展的过程中，地方政府可能更倾向于追求短期利益，而忽视了城市绿地的保护。即使地方政府制定了环境法规，由于缺乏必要的人力、财力或技术支持，监管机构也可能难以实施。环境监管政策可能存在漏洞和缺陷，或者这种方式可能与其他经济政策不一致，因为它没有充分考虑经济发展与城市绿地之间的关系。因此，监管政策在实际实施过程中可能无法有效平衡这些关系。因此，本文提出了假设3.3：随着经济的发展，环境法规在增强城市绿地健康效益方面的作用可能会进一步减弱。

      本文基于格罗斯曼健康生产函数构建了以下多计量经济学模型。

     上述等式（1）是使用双向固定效应的基准模型，上述等式（2）是阈值回归模型。在上面的计量经济学模型中，i 代表一个省， t 代表一年，解释变量是居民的健康状况，用 Hit 表示，解释变量是空气污染和城市绿地，分别用  和 Greenit 表示阈 qit 值变量， T 表示阈值， Controls 表示一组控制变量， λi 表示一个区域固定效应， δt 表示时间固定效应，并表示 εit 随机扰动项。

3.2.1. 解释变量

居民健康 （H）。本文采用国际公认的评价标准来衡量区域居民的健康状况，选择孕产妇死亡率、围产期死亡率和传染病率的倒数作为居民健康的衡量标准，并利用熵值法综合这三个指标的倒数，最终得到我国省级居民健康水平指标。居民健康数据来自《中国卫生健康统计年鉴》。

3.2.2. 解释变量

城市绿地（Green）。城市绿地是指城市中各类绿地的总面积。城市绿地面积越大，表明城市拥有更丰富的绿地，可以满足居民的健康需求。因此，本文选择城市绿地作为代理指标。经济发展数据来自《中国卫生统计年鉴》。空气污染 （lnPM 2.5 ）.PM 2.5 的粒径小到足以穿透人体呼吸系统甚至血液，对人类健康构成潜在威胁。因此，我们选择PM 2.5 作为空气污染的代表。数据上的空气污染是根据哥伦比亚大学国际地球科学信息网络中心（CIESIN）测量的年平均PM 2.5 浓度计算得出的。

3.2.3. 阈值变量

本文从经济学和生态学的角度出发，选取经济发展和环境规制作为阈值变量，衡量城市绿地与空气污染健康风险之间的非线性关系。经济发展 （lnPgdp）考虑到发达地区通常有更多的资金投资于改善环境质量和公共卫生设施。以2010年为基期，以2020年为报告期，采用平减指数将名义人均GDP转换为实际人均GDP。以上数据来自《中国卫生统计年鉴》。环境法规 （Er）。有效的环境法规可以为居民创造一个健康的生活环境。我们采用熵法合成了工业二氧化硫、工业废水和工业粉尘的去除率，得到了环境法规的代理指标。有关环境法规的数据来自《中国环境统计年鉴》。

3.2.4. 控制变量

考虑到影响居民健康的诸多因素，本文借鉴了以往的研究，引入了一组控制变量。（1）人力资本存量（Peredu）。我们选择这个指标是因为更高的人力资本存量通常会导致更高的生活质量和更好的健康状况。该指标以人均受教育年数表示，即人均受教育年数=文盲×1+小学教育人数×6+初中教育人数×9+高中、中专教育人数×12+大专或本科教育人数×16）/6岁以上总人数。

（2）政府对教育的投资。我们选择这个指标是因为政府对教育的投资可以提高居民的健康意识和生活方式的选择。该指标以地方理科教育支出占一般预算支出的比重为指标。

（3）社会保障制度。我们之所以选择这一指标，是因为社会医疗保障通过减轻个人医疗费用负担，确保更广泛的人群能够获得必要的医疗服务（。该指标以医疗保险参保人数与总人口的比率表示。

（4）互联网普及率（互联网）。我们之所以选择这一指标，是因为互联网普及率提高了获取医疗信息和在线健康服务的便利性，促进了人群更有效的健康管理。该指标是通过使用互联网的人数占总人口的比例来衡量的。

（5）失业率（失业）。我们选择这个指标是因为失业会导致经济和心理压力增加，并减少获得医疗保健服务的机会（。该指标以失业人口与总劳动力的比率表示。

（6）人均实际GDP（lnPgdp）。我们选择这个指标是因为经济越繁荣，通常用于医疗保健和健康生活方式的资源就越多。我们选择人均实际GDP作为代理指数。以上数据均来自《中国统计年鉴》。

为了直观地捕捉城市绿地、大气污染和居民健康的时空分布特征，我们根据Jenks将分布区域划分为5个等级，包括最低分布区、下分布区、中间分布区、较高分布区和最高分布区。然后，我们利用ArcGIS软件创建地图，该地图描绘了城市绿地、空气污染和居民健康的时空分布特征。

如图4（a）和（b）所示，2010—2020年中国城市绿地面积主要集中在胡线东南部地区。这主要归因于中国东南部沿海地区的人口密度增加，这些居民对城市绿地的需求更高且迫切，因此导致城市绿地分布的差异。

图 4.2010年和2020年中国城市绿地空间分布

     如图5（c）和（d）所示，2010—2020年严重大气污染的时间分布主要集中在新疆、山东、河南和渤海经济圈。相比之下，西藏和青海是这一时期污染最少的地区，这与《2020年世界空气质量报告》的结论基本一致。

图 5.2010年和2020年中国空气污染空间分布图

如图6（e）和（f）所示，2010年至2020年期间，东部沿海地区和西部地区居民的健康状况存在明显差异。这种差异可归因于医疗和卫生资源分配不均，因为拥有丰富医疗资源的东部沿海地区的居民享有安全的健康水平。

图 6.2010年和2020年中国居民健康空间分布.

      从上图可看出，城市绿地空间布局、空气污染与居民健康之间存在相关性。为了验证城市绿地和空气污染对居民健康的影响和机制，我们进一步使用固定效应模型和阈值回归模型对其进行了测试。

●通过上述实证检验，我们发现了一些有趣的发现：首先，根据表1的结果，城市绿地的直接健康效益大于城市绿地的间接效益，这一发现来自表1。它表明城市绿色空间的主要功能是景观而不是生态。这是因为城市绿地的空气净化能力有限，不足以减少空气污染以改善居民健康。其次，根据表3的结果，与北方相比，华南城市绿地具有更大的健康效益。这表明，中国并非所有的城市绿地都对健康有益。这是因为与华南相比，华北地区的空气污染已经对人口健康产生了重大影响，依靠城市绿地来减轻空气污染对健康的危害效果有限。（3）从表4结果可以看出，环境法规虽然保护了城市绿地，但并未有效缓解经济发展对城市绿地的负面影响，经济发展反过来削弱了环境法规带来的城市绿地健康效益。这是因为在经济发展和环境保护之间做出选择时，地方政府往往优先考虑经济发展，这间接导致了环境政策设计的缺陷和监管漏洞，削弱了环境法规的执行力度。

●以往文献主要研究了城市绿地对居民身心健康的影响，揭示了城市绿地对公众健康的影响和机制。具体而言，研究表明，城市绿地的大小和可达性与死亡率、心率和暴力行为的发生率呈负相关（Dong and Liu， 2022， Song et al.， 2022， Veitch et al.， 2022）。此外，城市绿地的覆盖率也对居民的社会化、情绪状态和身体活动水平产生积极影响（Aram et al.， 2019， Rahnema et al.， 2019， Wang et al.， 2019a）。这些发现与本文的理论研究基本一致。然而，这些研究大多使用横断面数据来实证检验城市绿地的健康益处，很少有文献分析使用面板数据来研究城市绿地的健康益处。此外，现有文献忽略了城市绿地环境和健康效益的区域差异。它也没有考虑到经济发展会破坏城市绿地，也忽视了环境法规是否能有效地平衡经济增长和城市绿地的保护。

●本文采用的双向固定效应模型系统分析了城市绿地的环境效益和健康效益，其优点是可以将交互效应引入模型中，研究城市绿地与空气污染对居民健康的影响和机理。此外，该模型还可以对不同样本量进行回归分析，从而检验子样本区间内变量之间的关系，即分析中国北方和南方城市绿地的环境和健康效益。最后，利用阈值回归模型揭示了城市绿地、空气污染与居民健康之间的非线性关系。我们不得不承认，回归模型在解决不同参与者（即城市规划者、居民、企业）如何保护城市绿地、改善空气质量和增强居民健康方面存在局限性。尽管回归模型可以揭示这些变量之间的影响关系，但它们无法充分考虑这些参与者之间的动态相互作用和战略选择，这些参与者可能在保护城市绿地、空气质量和居民健康方面具有复杂的利益。我们未来的研究方向将探索这些参与者使用进化博弈方法的动态决策。

在实施“美丽中国”和“健康中国”战略的背景下，本文以中国31个省份为研究对象，探讨了城市绿地和空气污染对居民健康的影响和机制。它为改善空气质量和促进居民健康的生活条件做出了宝贵的贡献。

6.1. 结论

本文采用ArcGIS软件的空间探索分析方法，深入研究了城市绿地的时空分布特征、空气污染和居民健康。随后，我们系统地考察了城市绿地与大气污染与居民健康之间存在的内在逻辑关系和机制。这种综合分析最终形成了用于实证验证的计量经济学模型，从而得出了以下三个研究结论。

首先，城市绿地不仅带来环境效益，还带来健康效益，健康效益大于环境效益。值得注意的是，城市绿地的景观功能大于生态功能。其次，华南地区空气质量优于北方地区，华南地区城市绿地的健康效益也优于华北地区。（3）虽然环境法规在一定程度上增强了城市绿地的健康效益，但经济发展对城市绿地的健康效益产生了负面影响，降低了环境法规对城市绿地的保护作用。

6.2. 政策建议

因此，提出以下三点政策建议：一是地方政府在城市规划中加大对城市绿地建设的投入。这包括扩大整体绿地面积、优化绿地布局、促进生物多样性，以及利用技术进步来增强其环境和健康效益。此外，城市绿地建设应与居住区无缝衔接，确保绿地布局合理、多样化。这样，城市的各个区域都可以享受到宜人的景观环境，城市居民与自然和谐相处。

其次，地方政府应根据区域气候条件和植被特征制定城市绿地规划。华南地区应加大绿色景观设计投入，将自然元素融入景观设计。华北地区要着力改善生态功能，减少空气污染。地方政府积极推动跨区域合作，促进南北地区经验交流和技术支持。他们努力增强城市绿地的生态和景观功能，并进一步改善与这些区域相关的环境和健康效益。

第三，地方政府应努力实现经济发展与城市绿地保护之间的和谐平衡。这可以防止因无节制地追求经济增长而对这些地区造成任何损害。政府在制定经济发展规划时，应慎重考虑环境保护的当务之急，认真设计城市绿地的布局和维护。

本文编辑 

陈思颖 新疆大学 22级硕士生

     彭欢欢 天津城建大学经济与管理学院2022级本科生

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