Nature子刊！北大團隊最新研究：中國高鐵加劇了城鄉間空氣污染差距

北京大學賀燦飛、朱晟君聯合復旦大學劉子亮，歷時兩年半，在國際頂級學術期刊Nature Cities 上發表了一項重要研究成果。

該研究利用涵蓋三十多萬條企業污染記錄的微觀數據、精度高達1平方公里的衛星遙感PM2.5數據，以及5平方公里網格化的人群健康數據，極其系統地評估了高鐵開通對城鄉空氣污染及公共衛生差異的影響。其中，企業層面的空氣污染和經濟數據集來自中國財政部和國家氣象局。網格層面的健康數據來自中國疾病預防控制中心。這些數據集根據保密協議提供給本研究使用，不對外公開。

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

通訊作者：劉子亮、賀燦飛

第一單位：北京大學 - 城市與環境學院

發表時間：2026年3月6日

摘要

空氣污染常被視為城市問題，而農村地區的空氣污染及其相關健康影響卻鮮少受到關注。以中國為例，我們首先利用該國企業級廢氣排放數據、網格級PM2.5（細顆粒物）數據及網格級健康數據，證明農村地區的空氣污染水平并不優于城市地區。進一步研究表明，高鐵建設使城市地區在降低廢氣排放強度、PM2.5濃度及心血管疾病致死率方面取得的成效顯著優于農村地區。這種城際交通基礎設施的建設，可能加劇城鄉間空氣污染與公共衛生的差距。隨后我們發現，高鐵在城鄉地區實施的不均衡影響，與資源向城市傾斜的空間再分配密切相關。最后指出，這種不均衡影響雖存在波動，但會隨時間推移持續擴大，并在不同地理距離上呈現主導態勢。本研究旨在通過引導更多關注農村地區空氣污染與公共衛生問題，以及特定政策工具可能加劇的城鄉差異，從而影響中國及其他新興經濟體對污染問題的認知。

導讀

該研究基于中國多源細粒度數據發現，農村空氣污染不亞于城市；高鐵開通后，城市在減排與健康改善上獲益更多，加劇了城鄉差距，并揭示其源于資源向城市的再配置。

引言

研究背景

空氣污染對人類健康和區域可持續發展有害，不僅損害身體健康和心理健康，還以多種方式抑制經濟生產力。在新興經濟體中尤為嚴重，這些國家開始工業化并尋求提高收入水平。盡管科學界通常將空氣污染視為城市問題，但農村地區的空氣污染及其相關的健康影響同樣值得關注，尤其是在新興經濟體中，農村地區往往面臨較大的環境風險，并且大量與空氣污染相關的死亡發生在農村。

科學問題與動機

核心科學問題是空氣污染及其健康影響在城鄉之間的差異。研究動因在于揭示高鐵開通后，資源的空間再分配如何導致城鄉差距擴大，特別是在空氣污染和公共健康方面。

現有研究不足

現有研究多集中于城市空氣污染及相關的健康風險，而對農村空氣污染關注較少，無法提供緩解城鄉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設施的經濟影響，但對于其環境影響以及相關健康影響知之甚少。

研究目標與創新

本文旨在通過定量分析大規模數據集，揭示中國高鐵建設對城鄉空氣污染和公共健康的不平等影響。研究表明，高鐵開通后，城市地區在減少廢氣排放強度、PM2.5濃度和心血管疾病死亡率方面的效果優于農村地區，從而加劇了城鄉差距。本文還強調了某些政策工具（如高鐵）可能無意間擴大城鄉差距，為理解交通基礎設施的社會福利提供了新視角。

方法

數據來源與類型

研究采用2013–2016年中國國家稅務局企業污染與經濟數據，覆蓋全國約66%的增加值和稅收。企業層面廢氣排放強度、能源消耗等變量通過逆雙曲正弦變換處理。PM2.5濃度來自哥倫比亞大學SEDAC的衛星數據（1 km × 1 km分辨率），心血管疾病死亡率基于中國疾控中心5 km × 5 km網格健康數據。高鐵站位置及城市社會經濟變量從公開數據庫獲取。

核心方法或技術

采用雙重差分法（DD）和三重差分法（DDD）模型評估高鐵開通對城鄉廢氣排放、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區域的交互項，控制變量包括人均GDP、人口密度等。針對時間異質性，加入相對高鐵開通年份的時間虛擬變量；針對空間異質性，設置以高鐵站為中心的緩沖區虛擬變量。

研究過程或實驗步驟

首先清理企業數據，剔除異常值及缺失值，并進行變量標準化處理。隨后構建DD和DDD模型，分別分析高鐵開通對廢氣排放、PM2.5濃度及心血管疾病死亡率的總體效應和城鄉差異。通過引入時間虛擬變量和距離緩沖區虛擬變量，進一步探討時間與空間異質性。所有回歸均控制企業和年度固定效應，穩健標準誤聚類至企業或網格層面。

結果

農村與城市空氣污染對比

研究顯示，中國農村地區的空氣污染并不比城市地區好。在2013-2016年間，盡管企業和網格層面的廢氣排放量和PM2.5濃度均呈下降趨勢，但城市地區的下降速度更快。特別是在東部和中部中國，農村地區的PM2.5污染幾乎與城市地區一樣嚴重。總體來看，農村地區的空氣污染問題不容忽視。

高鐵開通對城鄉空氣污染的影響

高鐵的開通進一步加劇了城鄉之間的空氣污染差距。數據顯示，在高鐵連接后，農村地區的廢氣排放強度增加了1.93%，而城市地區則減少了0.72%。此外，農村地區的PM2.5濃度減少了6.25%，而城市地區減少了10.49%。這表明高鐵的開通使城市地區在減少空氣污染方面受益更多，從而擴大了城鄉差距。

高鐵對城鄉公共健康影響的差異

高鐵開通對心血管疾病死亡率的影響也存在城鄉差異。研究發現，在高鐵連接后的三年內，城市地區的心血管疾病死亡率減少了3.60%，而農村地區僅減少了0.88%。這種差異隨著時間的推移而加劇，顯示出高鐵開通對城市地區公共健康的更大益處。

結論

高鐵加劇城鄉污染與健康不平等

研究發現，高鐵開通后，城市地區在減少廢氣排放強度、PM2.5濃度和心血管疾病死亡率方面的改善顯著優于農村地區。這種差異與資源向城市地區的重新分配密切相關，表明高鐵作為一項政策工具可能無意中擴大了城鄉環境與公共健康的差距。這一現象提醒我們，在推動基礎設施建設時需更加關注其對農村的潛在不利影響。

農村空氣污染問題不容忽視

盡管傳統觀點認為空氣污染主要集中在城市，但研究表明，中國農村地區的PM2.5污染幾乎與城市相當，尤其是在東部和中部人口密集區域。此外，農村地區的廢氣排放強度始終高于城市。這表明農村空氣污染同樣嚴峻，并且由于資源匱乏，農村更易受到環境風險的影響。因此，應將更多注意力轉向農村地區的空氣污染治理。

資源再分配驅動城鄉差距擴大

高鐵開通促進了知識、投資和技術等資源的空間流動，但這些資源更多集中于城市地區，進一步拉大了城鄉差距。例如，城市企業因高鐵獲得了更多的商務接待支出、投資和高技術認定機會，而農村企業在能源效率和生產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致了城鄉污染和健康差距的持續擴大。

局限性與展望

本研究基于中國國家稅務調查數據庫，可能存在農村中小企業代表性不足的問題，從而低估了城鄉污染差距。此外，研究結果的普適性需謹慎解讀，因為中國的戶籍制度和其他國家的城鄉遷移政策存在差異。未來研究可聚焦印度等不同制度背景下的高鐵建設，以驗證結論的廣泛適用性。

主要圖表

圖 1. 2013–2016年中國城鄉地區空氣污染狀況。a–c，我們展示了中國城鄉地區的企業級廢氣排放（a）、企業級廢氣排放強度（b）以及1 km × 1 km網格級PM2.5濃度（c）。我們使用二次函數估計時間趨勢，數據以估計均值（實線）±95%置信區間（灰色陰影）呈現。城鄉地區分別擬合（藍色實線代表城市地區，黑色實線代表農村地區）。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年中國東、中、西部城鄉地區空氣污染狀況。a–c，我們分別展示了中國東、中、西部城鄉地區的企業級廢氣排放（a）、企業級廢氣排放強度（b）以及1 km × 1 km網格級PM2.5濃度（c）。我們使用二次函數估計時間趨勢，數據以估計均值（實線）±95%置信區間（灰色陰影）呈現。城鄉地區分別擬合（藍色實線代表城市地區，黑色實線代表農村地區）。所有變量均采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]）。

圖 3. 高速鐵路開通后，城市地區企業獲得更多資源并提升效率。本圖展示了高速鐵路開通對若干企業級變量的不均衡影響。除“高新技術企業”外，所有因變量均先采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]），再進行標準化處理（能源消耗強度按總產出標準化，其余按員工數量標準化）。所有回歸均采用公式（2）估計，詳細結果見補充表6和7。數據以HSR×Urban估計系數（點）±95%置信區間（誤差線）呈現。

圖 4. 高速鐵路開通在城鄉地區不均衡影響的時間動態。a–c，我們展示了高速鐵路開通在城鄉地區對企業級廢氣排放強度（N = 334,893）（a）、PM2.5濃度（N = 37,869,590）（b）及心血管疾病累計死亡人數（N = 887,855）（c）方面的不均衡影響，時間點為高速鐵路開通后不同年份。效應通過公式（3）、（7）和（11）估計。時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]）。數據以HSR×Urban估計系數（點）±95%置信區間（誤差線）呈現。詳細結果列于補充表8–10。

圖 5. 高速鐵路開通在城鄉地區不均衡影響的空間格局。a–c，我們展示了高速鐵路開通在城鄉地區對企業級廢氣排放強度（a）、PM2.5濃度（b）及心血管疾病累計死亡人數（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。效應通過公式（4）、（8）和（12）估計。我們構建了五個緩沖環：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15 km的樣本，因為距高速鐵路車站超過15 km的城市與農村樣本量存在巨大差異（補充表2）。所有因變量均采用反雙曲正弦變換（即 arsinh(x) = log[x + √x2 + 1]）。數據以HSR×Urban估計系數（點）±95%置信區間（誤差線）呈現。詳細結果列于補充表11–13。

表 1. 高速鐵路開通對空氣污染與公共健康的影響

未來的公共政策必須走向包容性的制度設計。充分享受高鐵經濟與環境雙重紅利的城市中心區，理應通過設立跨區域專項綠色基金，對周邊的農村地帶進行生態反哺；同時，應鼓勵掌握先進減排技術的高新企業構建城鄉技術幫扶網絡，徹底打通綠色技術下沉的通道。