中国城市PM2.5污染对居民主观幸福感的影响及支付意愿研究

　　摘要：利用2015年中国40个城市大规模问卷调查数据，采用贝叶斯多层级有序分类响应模型探讨了PM2.5污染对居民主观幸福感的影响，进而核算居民为减轻PM2.5污染的支付意愿。研究发现：PM2.5污染对主观幸福感具有显著的负向影响，PM2.5污染每增加1个单位，主观幸福感将下降0.040个百分点;家庭月收入对主观幸福感具有显著的正向影响，家庭月收入每增加1个单位，主观幸福感将提升0.026个百分点。支付意愿不仅受到家庭收入水平的影响，还受到居民所处城市空气质量的影响;在承受PM2.5污染的最初阶段，居民为改善空气质量的支付意愿最高。居民为改善空气质量愿意支付的金额平均为226元，占家庭月总收入的2.274%。

　　关键词：PM2.5污染;幸福感;支付意愿;多层级有序分类响应模型

　　空气污染成为环境质量恶化的重要原因，研究表明空气污染已经成为导致人类死亡的第五大原因[1]。作为居民可见且能直观感受到的一种污染物，空气污染已经严重影响到中国居民的生活质量，制约了居民幸福感的提升[2~4]。在以人为本的当代城市规划与建设理念下，居民幸福感是评估空气质量的最终标准，因而研究其与空气污染的关系具有重要的实践含义。

　　与此同时，中国政府为改善环境质量每年均要投入大量资金用于空气污染的治理，所以准确评估空气质量改善所带来的经济价值，对于全面评价环境污染治理的投资收益显得至关重要。幸福感是居民对其生活质量的整体认知与评价，也是衡量福祉水平的常用指标[5]。居民主观幸福感受到诸多因素影响，如个体的年龄、性别、收入、健康、就业、教育、社会交往及婚姻状况等是幸福感产生差异的主要原因[6,7]。随着福祉地理学的出现，评估不同地域环境下的居民生活水平，并探讨各项公共政策对改善人民生活水平所起的作用成为关注焦点[8]。

　　20世纪70年代，人居环境科学把城市发展的核心问题放在提高生活质量上，城市规划面临的主要任务就是解决城市社会矛盾反映到居住与环境之间的不和谐问题，通过改善城市环境来提高居民生活质量，使得生活在城市的居民更幸福。在此背景下，环境质量对幸福感的影响受到学者的广泛关注。环境质量直接作用于个体的身体健康进而对幸福感产生间接影响，例如空气污染增加了被暴露者患肺癌、高血压等疾病的风险。此外，环境品质也可以通过心理健康作用于幸福感，长期暴露于环境污染可能加重精神问题，进而拉低个体的幸福感。

　　围绕相关话题，国内外学者开展了多方面的研究[7,9~15]。相较于其他环境维度，空气污染对幸福感的影响受到更多关注。国外学者的研究普遍证明了空气污染不利于居民幸福感的提升[16,17]。在国内，随着空气质量的恶化，相关话题正在成为研究的热点。学者们在不同空间尺度上分析空气污染与居民幸福感的联系[18]。例如，在全国尺度上，利用中国主观幸福感数据，考察了7种空气污染物的影响，发现PM2.5和PM10对幸福感的显著影响[19]。

　　在区域尺度上，通过对环渤海地区问卷调查分析，发现环境污染对居民幸福感有显著的负面影响[20]。在城际尺度上，有研究证明了大气污染、二氧化硫和悬浮颗粒物浓度对个人幸福感指数有消极作用[21]，居民幸福感因城市规模而异，雾霾污染是其形成的重要原因[22]。近年来，以单个城市或地区为案例的研究逐渐增多，相关研究表明，暴露于被污染的空气中会增大居民健康风险，进而对其生活满意度产生了负面影响，且影响存在群体不平等[4,18]。

　　以上研究或侧重于探讨城市内部空气污染与主观生活评价的关系[23,24]，或重点分析特殊地区(如矿区)空气污染感知风险及其对当地居民幸福感的影响[25]。然而，受到大规模个体感知数据采集难度的限制，已有研究中缺乏区域或城市间的对比研究。中国地域广阔，各地区因城市化阶段、社会经济发展水平不同而导致空气污染的来源与浓度差异较大，加之影响空气污染物扩散的先天自然条件差异也较大，从理论上推断，空气污染与当地居民幸福感之间的关系在不同地区间理应有所不同。

　　因此，在中国城市之间开展对比研究，对于挖掘空气污染与幸福感关系的研究很有必要。鉴于空气污染对人类健康与社会发展构成的巨大威胁，全球政府积极采取措施以减轻空气污染，故如何评估空气污染治理的投资效益具有重要的政策意义。空气质量属于公共产品，评估其价值是一个巨大的挑战。为应对这种情况，已有研究一般采用各种非市场估值技术估计居民边际支付意愿的收入弹性(WillingnesstoPay,WTP)或者环境福利需求[26,27]①。

　　目前针对中国的研究常用的方法有享乐价格模型[28,29]和条件估价法[30,31]，研究案例城市以北京[32~34]和上海[35,36]等超大城市为主，计算得出居民为减轻空气污染愿意支付的金额从几十元到上千元不等[37~40]。然而，享乐价格模型易受到Tiebout排序和忽略变量偏差的影响，而条件估价法则易受到受访者所持偏见的影响。相较于这两种方法，基于主观幸福感的估价方法可以在一定程度上捕获环境商品和服务的纯粹存在价值，并且可以估算支付意愿如何随着时间、个体属性特征和当前污染水平而变化，是对现有方法的一种有效的补充。

　　然而，目前鲜见幸福测度法应用于中国环境污染的相关研究中，尤其是缺乏应用于城市比较的研究。 基于此，本文试图在已有文献的基础上，基于居民主观幸福感测度中国城市典型雾霾污染—PM2.5的支付意愿，以期补充城际比较的空气污染与个体感知关系的研究。文章将建立集合PM2.5污染、气象条件、社会经济以及具有空间信息的居民幸福感问卷调研为一体的数据库，分析居民主观幸福感的空间差异，利用多层级有序分类响应模型解析PM2.5污染对幸福感的影响机理。

　　在此基础上，进一步利用基于主观幸福感的居民支付意愿评估模型测度空气质量的经济价值，最后提出研究启示与政策建议。通过本文的研究，试图回答以下问题：居民幸福感的空间差异是否与PM2.5污染的空间差异相关?居民是否愿意为了更好的空气质量支付一定的收入?支付金额在不同城市之间是否有所差异?

　　1研究方法

　　1.1 多层级有序分类响应模型

　　考虑到本文数据结构的嵌套性(即居民嵌套于城市中)和幸福感数据的有序性，本文采用贝叶斯多层级有序分类响应模型探讨PM2.5污染对主观幸福感的影响。

　　1.2 基于主观幸福感的居民支付意愿评估模型

　　基于经验效用的概念，引入幸福度测度法来计算人们对环境产品的边际支付意愿。幸福测度法为评估公共产品(如环境质量)提供了一个简单明了的方法。通过估算环境质量的边际效应和收入的边际效应，可以得到收入和环境产品之间的权衡比例。

　　2数据来源与变量设定

　　考虑到本文研究的出发点是PM2.5污染对幸福感影响以及居民支付意愿的城际异质性，因此选取地域跨度大、区域发展差异明显的案例城市非常重要。本文首先选择了全国直辖市、省会/首府城市、计划单列市，同时纳入部分环境质量较好的典型城市，共计40个案例城市。2013年1月全国大范围严重雾霾事件引起民众对空气污染问题的高度关注，空气污染对居民健康、主观福祉的影响逐渐在学术界引起重视。

　　“十三五”以来，空气污染治理成效显著，民众与学术界对空气污染的关注逐渐下降，因此，论文选择居民、学术界对空气污染关注度较高的2015年作为研究年份。样本数据主要来源于2015年7月份课题组对全国40个城市居民的问卷调查数据，样本以常住居民为主，不包括短期停留或旅游、出差的群体。

　　调查方式主要采用抽样调查，其中，具体又采用分层抽样、等距随机抽样、交叉控制配额(年龄、性别)抽样等多种抽样方法相结合的调查方法，其目的是确保调查样本的代表性。共发放问卷12000份，回收问卷10500份，回收率87.50%。回收问卷剔除信息缺失的无效样本，得到有效样本9325份，有效率77.70%。通过对被调查主体的性别、年龄、城市分布等特征进行分析，结果表明样本符合控制要求，合格问卷的数量和分布结构满足抽样设计和研究要求。

　　本文主要探讨PM2.5污染对主观幸福感的影响，因而本文以个体对自身生活幸福感的整体评价作为被解释变量。问卷中对居民幸福感的问题设置为“综合所有因素，您觉得现在的生活幸福吗”，选项设置采用李克特量表法，“非常幸福5，比较幸福4，一般3，不幸福2，非常不幸福1”，能够使回答者很方便地表明自己的态度。

　　城市层级的解释变量中，首先是PM2.5污染，数据来源为北京城市实验室发布的PM2.5暴露天数，利用城市地面空气质量监测点日均PM2.5浓度数据，借助克里金算法，进一步利用地面监测数据和中分辨率成像光谱仪(MODIS)测量得到的大气气溶胶厚度(AOD)数据之间的时空关联，得到PM2.5的24h平均浓度超过75μ/m3时的污染天数，即PM2.5暴露天数。

　　此外，本文还控制了影响雾霾污染程度的城市自然条件，包括年平均风速、年平均温度、年平均降水，以及与雾霾污染密切相关的社会经济发展指标，包括人均GDP以及城市产业结构。参考以往研究，个体层级变量控制了与主观幸福感密切相关的人口统计学特征，包括性别、年龄、教育水平、健康状态、婚姻状态，反映家庭特征的住房类型、是否拥有房屋，以及反映收入状态的家庭月总收入。家庭月总收入采用每组收入类别的中点收入作为连续变量参与模型计算，无上限区间则使用基于帕累托曲线的公式中倒数第二组和最后一组(开放式)类别的频率，从倒数第二组合最后一组(开放式)类别的中点进行推断[41]。

　　3实证分析

　　3.1 城市居民幸福感及PM2.5污染的空间差异

　　将“非常幸福，比较幸福，一般，不幸福，非常不幸福”赋值为“100，80，60，40和20”，对幸福感进行量化以方便城市比较。40个城市居民幸福感平均得分为70.00，82.50%的城市居民幸福感得分集中在67~74分之间，可见居民对自身幸福感的评价并不高。其中，高于平均得分的城市有26个，以城市规模相对较小的南方沿海城市和部分西部城市为主，低于平均得分的城市有14个，以一线城市和准一线城市为主。

　　40个城市平均PM2.5雾霾暴露天数为98d，整体上呈现出北高南低的空间分布特征。雾霾暴露天数高于98d的城市有17个，超过100d的城市有16个。其中，石家庄污染天数最多(252d)，其次为济南(213d)。总体来看，雾霾暴露程度较轻的城市其居民幸福感较高，但也有如长沙、济南、天津、合肥等特殊城市，虽然雾霾污染天数较多然而居民幸福感也较高。

　　3.2 PM2.5污染对居民主观幸福感的影响

　　首先，采用多层级模型方法分别估算了城市和居民层级可解释的幸福感方差比重，以了解在城市尺度主观幸福感是否存在差异以及有多少差异。结果发现，城市与居民层级的方差比重分别为16.12%和83.88%，可见城市尺度的幸福感有非常显著的差异，即在不同的城市之间，居民的幸福感表现出非常不一致的特征。因而，有必要引入多层级模型来分析雾霾污染天数对幸福感的影响。

　　4结论与讨论

　　近年来，空气污染问题已经成为社会各界的关注焦点，以环境污染为代价的经济发展模式的不可持续性愈加凸显。与此同时，随着收入水平的提高，居民对提高自身生活品质如绿色空间和空气质量的需求愈加迫切，而严重的空气污染已经影响到居民对其生活幸福感的综合评价。准确估计空气污染对居民幸福感的影响具有重要的含义。本文利用2015年中国40个主要城市的大规模问卷调查数据，实证检验了PM2.5污染对居民主观幸福感的影响，进而评估了不同城市居民为减轻PM2.5污染的边际支付意愿。

　　研究结论如下：居民幸福感在不同城市之间存在明显的差别。PM2.5污染对居民主观幸福感具有显著的负向影响，城市PM2.5污染天数每上升1个单位，居民主观幸福感将显著下降0.040个百分点;居民家庭月收入对居民主观幸福感具有显著的正向影响，居民家庭月收入每上升1个单位，居民主观幸福感提升0.026个百分点。40个城市居民为改善空气质量愿意支付的金额为226元，占家庭月总收入的2.274%。其中，北京居民支付意愿最高，为减轻PM2.5污染愿意支付金额为582元，占家庭月平均收入的3.535%。此外，在PM2.5污染程度较低的初期阶段，居民在减轻PM2.5污染、改善空气质量的支付意愿最高。

　　1)研究发现，40个城市的污染补偿盈余具有先快速增长后趋于平稳的特点，这一变化出现在空气污染天数减少约一个月后。然而，中国城市面临的普遍问题是，空气污染状况的改善远未达到被认为对人体健康无害的标准。从另一个角度来看，这暗示了公众对于空气污染的健康危害尚未有充分的认知，简言之，只要污染不够严重，人们的生活并不会受到影响。这与居民长期暴露于严重的空气污染有关系，长期的暴露提高了人们的污染容忍度，以至于人们难以准确评估空气污染的负面影响。然而，民众高度的环境意识对于监督城市管理者可持续地维持优良的空气质量至关重要。这一结果的启示在于，在政府大力治理空气污染的同时，如何持续提高居民的环境意识也不可忽视。

　　2)北京、上海、广州、深圳等收入水平较高的城市其居民支付意愿相对较高，但一些收入水平不高的城市其居民也表现出较高的支付意愿，如长沙、重庆、福州、宁波、西安、沈阳等空气污染较严重的城市。表明居民支付意愿除了受到家庭收入水平的影响，还受到居民所处城市空气质量的影响。这一结果将有助于地方政府更加准确的评估环境治理投资收益，同时这些定量结果也为地方政府制定合理而有针对性的空气污染治理政策提供了科学依据。

　　3)随着物质生活的日渐富足，中国居民开始更加关注自身的生活质量，而环境质量作为影响居民幸福感的重要因素，发挥着越来越重要的作用。现阶段中国居民对良好环境有着强烈的需求，这意味着城市建设的抓手应逐渐从提高物质生活水平转向改善生活质量，城市治理工作重点也应从提高居民的收入转为提升居民生活环境质量，追求绿色增长、健康增长，追求有幸福的增长、有质量的增长，不断增强人民群众获得感、幸福感、安全感，促进人的全面发展和社会全面进步。本文的研究补充了环境质量与居民幸福感关系的相关成果。

　　当然本文在变量选取及结果分析方面存在一些不足，受可获取数据的限制，文章对空气污染的测量仅使用了PM2.5一项污染指标，对个体收入的测量也未能使用精确的实际值。此外，40个城市虽然代表了全国大部分地区，但受到城市化水平、经济社会发展差异的影响，更多类型的地区并未覆盖在内，这些地区或许会呈现出与本文案例城市并不相同的特征，在后期的研究中将逐步进行完善。

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　　作者：刘倩倩1,2,3，党云晓4，张文忠5，魏璐瑶1,2,3