空气污染、教育成就和人力资本形成

空气污染如何影响教育

有几种潜在的机制可以将空气污染与教育结果联系起来。首先，由于大脑消耗了身体所需氧气的很大一部分，空气污染导致的氧气质量恶化可能直接影响学习成绩。研究还表明，暴露在空气污染中会影响儿童时期的大脑发育和胎儿发育。然而，正如一组研究人员所言，“空气污染可能对神经退化的影响在很大程度上仍未被探索。”[２]．另一个可能的途径是通过同期轻微的健康状况。更具体地说，暴露在空气污染中可能会引起眼睛、鼻子和喉咙的刺激，以及哮喘发作、头痛、头晕和疲劳，这些都明显会影响学生的成绩。最后，污染可能会增加缺勤，原因可能是与污染有关的疾病，也可能是父母为了避免污染而决定让孩子呆在家里。反过来，这可能会对教育成就产生负面影响，因为在学校正式接触的时间减少了。值得注意的是，上述机制也可能影响人力资本的形成(广义上定义为个人积累的技能、知识和经验)，甚至影响劳动力市场的结果，因为考试经常被用作分配学生继续教育和职业的主要方法。

研究空气污染的影响和局限性的方法

流行病学研究发现，污染暴露与认知表现之间存在显著相关性。然而，这些研究主要使用横断面数据，因此，由于混杂因素的潜在存在，并不一定揭示因果关系。更具体地说，在估计空气污染对教育结果的因果影响方面存在几个实证挑战。例如，空气污染通常与其他因素(如财富)相关，这些因素也可能与学校或学生的特征相关，从而产生潜在的忽略变量偏差问题。因此，如果富裕家庭将自己划分到污染水平较低的居住地点，由于财富和教育之间的正相关，朴素的普通最小二乘(OLS)分析可能会高估空气污染的真实影响。

为了解决这个问题和其他相关的统计问题，应用计量经济学家倾向于使用准实验设计，主要关注学校内部或学生的变化。这为他们分析的因果解释提供了进一步的支持，因为它依赖于比较同一所学校的学生，甚至是比较同一名学生在一段时间内的情况。更一般地说，这种类型的分析控制了所有观察到的和未观察到的潜在混杂因素，这些因素随着时间的推移保持不变。应用研究人员经常使用的另一种形式的准实验设计是改变政策，只对人口中的一个子样本引起污染暴露的变化。例如，中国的淮河政策，通过为淮河以北城市的锅炉提供煤炭来提供免费的冬季供暖，但不向淮河以南城市提供煤炭，导致北方空气污染水平的增加，因为锅炉燃烧煤炭与空气污染物的释放有关[3]．这些外生事件使研究人员能够构建除污染暴露外统计上相同的对照组和治疗组。这种形式的研究设计也可以被视为随机实验的社会类似物，在这种情况下，这显然是不道德的。

然而，准实验设计也有其局限性。首先，研究结果并没有明确解释潜在的机制。其次，仍有可能存在某些模型未能捕捉到的时变遗漏变量。第三，将污染暴露分配给个人的挑战可能会影响估计的可靠性。更具体地说，这里的困境是，是将污染暴露分配到个人的住所、学校所在地，还是两者的某种组合。虽然这个问题在年轻人群中不太严重(因为他们上学的地方往往离家很近)，但由于污染的显著空间差异，即使在精确界定的区域内，也可能会产生一定程度的测量误差。

经验证据:父母和早期生活暴露的影响

父母暴露于环境空气污染胎儿发育期间与各种健康结果有关，如出生体重较低、早产增加和先天性异常[4]．一些研究调查了健康以外的其他结果。其中一项测试是否在子宫内污染暴露也会影响长期的教育成果［5］．本研究评估父母的影响总悬浮颗粒物(TSP)暴露在德克萨斯州高中考试的出生年份。为了克服标准的统计问题，作者使用20世纪80年代早期工业衰退的时间和严重程度的县级差异作为对环境tsp的外生冲击。更具体地说，作者利用了这样一个事实:1981年至1983年德克萨斯州的工业衰退导致了不同地理区域制造业生产和相关环境TSP水平的显著差异下降。结果表明，父母在出生那年接触TSP对高中毕业考试有统计学上的显著影响。

另一项研究也调查了胎儿暴露在空气污染中对学业成绩的影响，但是在发展中国家的背景下进行的[6]．这一点尤其重要，因为发展中国家的空气污染往往更严重图1)．作者通过兄弟姐妹比较结合空气质量警报控制分析了这种联系，这使他们能够解决有关混淆因素的问题，如位置排序和短期随时间变化的保护行为。他们发现，在智利圣地亚哥的四年级学生中，胎儿接触一氧化碳(CO)与较低的数学和语言技能之间存在很强的负相关。

第三项研究通过观察胎儿暴露于急剧升高的环境污染水平与长期教育结果之间的关系，检验了类似的联系[7]．本研究以1952年12月影响伦敦五天的严重空气污染事件为外生冲击在子宫内暴露在环境污染中。这项分析主要针对2001年和2011年观察到的个体，结果表明，与没有受到雾霾影响的母亲所生的孩子相比，在1952年受到严重空气污染影响的母亲所生的孩子获得高中学历(a -level)的可能性要低3%。

最后，一名研究人员利用瑞典逐步淘汰含铅汽油使用法规的引入，调查减少儿童早期铅接触对教育和劳动力市场结果的影响[8]．这项分析主要基于同一城市中不同出生人群铅接触的差异变化，这是由这些法规引起的。总的来说，研究结果表明，在生命早期减少铅接触可以显著提高学习成绩、认知能力和成年后的劳动力市场结果。此外，这种效应在低ses儿童中更强，这表明经济结果的代际相关性可能会因环境政策而降低。

短期暴露的影响

研究人员已经证明，短期暴露在环境空气污染中会降低循环功能，并导致住院率增加。最近的研究也证明了环境污染和工人生产率下降之间的因果关系。这些观察到的生理效应与医学文献中的理论途径相结合，表明短期暴露在环境空气污染中也可能影响教育结果。

一组研究人员在美国加利福尼亚州的小学生中研究了这种潜在的联系[9]．更具体地说，他们研究了洛杉矶学校附近环境空气污染浓度的变化如何影响二年级到六年级学生在标准化测试中的表现。为了解释潜在的混杂因素，他们依赖于年级内的学校差异(即同一学校内的不同队列)和一些随时间变化的控制变量。他们发现，减少颗粒物(特别是粗颗粒(PM10)显著提高数学和阅读考试成绩。

另一项研究也通过估计的影响来检验这种关系细颗粒物(PM2.5)关于以色列学生在标准化考试中的学业表现[1]，这些考试在每个年级后的多日在同一地点进行(见插图)．作者能够利用这些数据，通过观察每个学生在考试期间的不同表现来探索污染的影响。结果表明，在污染严重的日子参加考试会使学生的考试成绩下降3.2%，其中男孩和社会经济背景较低的学生受影响最大。重要的是，他们发现，在低于当前环境标准的污染水平上，这种影响是明显的。该研究还表明，哮喘等呼吸系统健康问题的恶化可能是空气污染与测试结果之间负相关的机制。

然后，作者研究了短期暴露于环境污染的长期后果。更具体地说，他们研究了这些短期暴露如何影响人力资本形成(由高等教育程度衡量)和同一考试学生成年后的收入。研究结果显示，那些在高污染天气参加考试的学生与那些没有受到污染的学生相比，进入大学的机会更低，完成的高等教育年限也更短。研究还发现，短期暴露在额外10个单位的PM中2.5(空气质量指数)与成年后月收入下降2.1%有关。图2显示了剩余PM之间的负相关关系2.5大学入学考试期间的暴露和污染暴露分位数的剩余测试分数。

总的来说，这项研究强调了短期暴露在PM环境中2.5对学生的表现有统计学和经济上的显著影响，在高风险考试的背景下，这也可能有重大的长期经济后果。这一长期分析是非常重要的，因为它揭示了与空气污染导致的学生成绩下降相关的一些成本的货币估计，并支持了污染影响人力资本形成以及短期学业成就的说法。此外，该研究还表明，由于污染水平的升高暂时降低了学生的表现，可能会导致工人在不同职业之间的分配效率低下，因为高风险测试被广泛用于对学生进行排名，从而将他们分配到进一步的培训和职业。不正确的学生排名也可能会降低劳动生产率，因为不同职业的工人分配不当，因为人力资本较低的学生被分配到比他们更合格的同龄人更高的排名。

长期接触

很少有研究考察学生长时间暴露在污染环境中与其教育成果之间的联系。导致这种关联的一个可能的途径是，与空气污染相关的健康状况(如哮喘加重)可能会导致学生缺课。美国的一项研究研究了这一潜在联系，使用了犹他河谷钢铁厂开业和关闭的数据[10]．作者估计，每增加100微克的PM10使缺勤率增加40%。

另一组研究人员也通过使用德克萨斯州学校儿童的管理数据来研究这种联系[11]．他们解决了许多识别问题，依靠在学年水平上的变化，结合一组丰富的时变控制。结果表明，一氧化碳水平的升高显著增加了小学和中学儿童的缺勤。与对以色列学生的研究一样，作者发现这种影响的水平远远低于美国环境保护署的现行标准。

污染和缺课之间的密切联系表明，改善空气质量可以通过增加在学校的接触时间来改善教育成果。然而，减少缺勤所带来的全部经济效益可能更大。这是因为缺课可能会导致家长错过工作日，并给位于资金取决于出勤率的州的学校带来相当大的成本。

我们有理由相信，长期接触也可能通过其他渠道影响学校教育。例如，反复暴露在空气污染中可能会影响认知能力，从而影响学习成绩。这项针对以色列学生的研究通过观察PM和PM之间的关系来检验这种可能性2.5十年级和十一年级考试期间的暴露情况以及十二年级结束时的平均考试成绩[1]．作者没有发现存在这种联系的证据，但需要强调的是，他们的分析依赖于以前考试期间的暴露情况，而不是整个学年。

室内空气污染

虽然文献中的大多数研究都集中在环境空气污染上，但最近的两篇论文旨在研究室内空气污染对教育结果的影响。这一点特别重要，因为室内空气污染不仅仅是环境污染的副产品。虽然一些室外污染物(主要是细颗粒)可以通过小通道传播，从而影响教室内的污染浓度，但室内也有许多排放源，如清洁产品、各种建筑材料，甚至个人护理产品。因此，目前尚不清楚之前研究空气污染的同期影响是否捕捉到了污染对考试途中、考试期间或两者结合的影响。因此，重要的是要区分这些潜在的渠道，因为适当的政策反应可能相差很大。

最近的一项研究通过调查美国小学生，考察了室内空气质量(IAQ)和学业成绩之间的潜在联系[12]．这项研究利用了一个大型改造项目，旨在改善德克萨斯州一个学区内几乎每一所小学的室内空气质量。外生变化来自于各个学校翻新项目的不同时间。研究表明，室内空气质量的翻新对标准化考试成绩有显著的积极影响，对学生出勤率没有影响。该研究还表明，与iaq相关的翻新可能是提高考试成绩的一种经济有效的方式。然而，应该注意的是，这项研究没有使用室内空气质量的实际读数，而是使用装修作为代理。因此，很难断定考试成绩的提高是由于空气质量的改善、物质和审美条件的改善，还是两者兼而有之。

最近的另一项研究设法直接阐明了室内空气污染实际浓度与学习成绩之间的关系[13]．更具体地说，它使用了一个独特的数据集，结合了室内空气污染(特别是PM)的读数10)的管理数据，涉及英国一所领先的公立研究型大学参加11522次考试的2458名学生。这项研究依赖于学生内部的差异，发现PM暴露量增加10显著降低考试成绩，特别是在男性，高能力，科学，技术，工程和数学(STEM)学生中。结果对各种线性和非线性规范具有鲁棒性，并进一步表明，影响主要存在于高于世界卫生组织标准的污染水平。