【香樟推文2148】清洁用水如何影响认知能力？
文章来源：
Chen,Yvonne J, Li,Li andXiao,Yun. Early-Life Exposure to Tap Water and the Development of CognitiveSkills[J]. The Journal of Human Resources, forthcoming.
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引言及背景
生命早期阶段（包括产前和幼儿期）是认知技能发育的窗口期（Cunha, Heckman and Schennach, 2010; Attanasio, 2015）。诺贝尔经济学奖得主Heckman（2006）认为，相对于儿童后期的认知发展投资，儿童早期的认知发展投资将产生不成比例的巨大回报。除了家庭社会经济地位等传统的影响因素之外，基础设施的改善也可能对儿童认知能力的发展产生积极影响，尤其是在公共基础设施尚不完善的发展中国家。在本文中，作者利用2010年CFPS调研数据，分析了在早期生活中（包括子宫期和幼儿期）获得自来水对中国农村地区儿童（10-15岁）认知成就的影响。
概念框架
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数据及实证策略
本文样本来自于CFPS2010年调研数据，具体包括来自404个农村社区的2246个10-15岁的儿童（出生于1995-2000年）。本文考察该年龄段的儿童主要有两点依据：①只有10岁以上的儿童才进行认知能力测试；②15岁以上的儿童很有可能因升学而离开家乡。
本文建立了如下DID模型：
本文的因变量来自于CFPS对10岁以上的受访者进行的标准化词汇和数学测试。作者将测试分数进行了加权平均并进行了标准化处理，构建得到因变量“平均认知测试分数”。核心自变量表示出生于年，来自社区的孩子在生命早期（从出生的前一年到6岁）接触自来水的年份，变量的值为0-7（离散）。以一个出生于1999年的孩子为例，如果他所在的社区于2000年接入了自来水，干预年份就是5年。此外，是一系列个体和家庭特征，具体包括性别、兄弟姐妹数、出生时母亲年龄、家庭成员数、家庭是否从事农业生产、父母受教育年限等。是社区固定效应，是出生年份队列效应。表示社区特征和出生年份虚拟变量的交乘项。是随机误差项。
主要结果
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（一）基准回归结果
表3在(1)-(3)栏中报告了平均认知测试分数的估计结果，在(4)-(5)栏中报告了单词和数学测试的分别估计结果。第(1)栏中，作者控制了社区固定效应和出生年份队列效应。第(2)栏中，作者进一步添加了省份固定效应与队列效应的交乘项。在(3)-(5)栏中，作者进一步添加了社区特征和队列效应的交乘项，其中社区特征包括：位置、人口、规模、经济发展水平和地形特征。
总的来说，本文发现早期接触自来水对儿童的认知能力有显著的正面影响。
在(1)栏中，幼年时多接触1年自来水会使儿童的平均认知测试分数增加0.100个标准差。在进一步添加了交乘固定效应的(3)栏中，作者发现早期接触自来水的时间每增加1年，平均认知测试得分会增加0.109个标准差。如果在生命早期阶段（-1到6岁）完全接触自来水，儿童时期的认知得分将平均增加0.763个标准差。考虑到CFPS样本中城市儿童的表现比农村孩子的表现高出约0.5个标准差（每个年龄段分别比较，并进行平均），作者的研究结果表明自来水的获取能极大地缓解城乡儿童之间的人力资本发展差距。
（二）成本收益分析
作者在2010年的CFPS数据中以25-35岁的农村居民为样本，以估计认知技能和收入之间的关系。结果发现，认知得分每增加一个标准差，年收入增加1216元(181美元)。和之前的结果（早一年接触自来水，测试成绩平均增加0.109个标准差）结合到一起，可以发现早一年接触自来水将导致农村居民的年收入增加133元(20美元)。由于自来水接入项目的人均成本不到30美元(Liu and Tao, 2004)，可以认为自来水接入项目具有很好的成本有效性。
（三）早期干预重要性的检验
本文的模型设定有一个潜在的假定，即假设6岁之后获得自来水对人力资本的发展没有什么影响。如果这种影响事实上存在，则本文的估计结果将存在一定程度的偏误。基于此，作者运用了事件研究法的思路，来验证为什么早期接触自来水的重要性远大于后期接触的重要性。
作者将事件时间定义为社区接入自来水的第一年与儿童出生年份之间的差值。例如，如果一个2000年出生的孩子在2002年第一次接触到自来水，他的事件时间会是2。图2中的估计结果表明，接触到自来水的时间越晚，自来水接入对认知成就的影响越小，如果儿童在6岁之后才接触到自来水，此时自来水接入的影响已经十分微弱。这一结果充分地支持了作者的模型设定假设。
敏感性检验
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（一） 事前趋势检验
本文的样本为出生于1995-2000年的10-15岁儿童，而这些样本可以按照如下方式分为两类：处理组——所在社区于1995-2005年接通自来水；对照组——所在社区于1995年之前或者2005年之后接通自来水。为了验证在干预之前，处理组和对照组在结果变量上是否呈现不同趋势，本文进行了如下检验。作者重新选取了CFPS2010年调研中出生于1950-1989年的农村样本，这些样本所在的社区接入自来水的年份可以分为3类：1995-2005年；2005年之后；1995年之前。作者只选取了前两类样本（第三类样本有可能在生命早期受到过干预），将1995-2005年接触到自来水的20-50岁样本视为处理组的反事实，将2005之后接触到自来水的20-50岁样本视为对照组的反事实。这两类样本在0-6岁时都没有接触到自来水，但是他们和处理组/对照组来自相同的社区，因此可以用来进行反事实的检验。
在图3中，作者绘制了这两类样本的“pre-intervention trend”。所选用的结果变量分别是社区层面的男性受教育程度，女性受教育程度，性别比和生育率。结果发现，来自处理组社区和对照组社区的这两类样本在几个维度上表现出了相近的趋势。基于此，作者认为如果没有自来水的冲击，处理组和对照组样本在结果变量上会呈现相似发展趋势。
（二） 安慰剂检验
为了排除其他未观察到的趋势驱动结果的可能性，作者对5组分别为16-21岁、18-23岁、20-25岁、22-27岁和24-29岁的样本进行了安慰剂测试（样本同样来自CFPS2010年调研）。作者将他们的出生年份分别向后移了6岁、8岁、10岁、12岁和14岁，这样他们就和本文分析的2010年10-15岁的孩子有一样的“年龄”。作者对每一组重新进行了回归。作者推测，如果本文的结果是由未观察到的趋势驱动的，那么伪干预变量和结果变量之间也会有显著的相关性。
图4绘制了安慰剂检验的结果。作者发现，唯一为正且显著的系数来自出生年份没有移动的真实干预组（位移时间在图中为“0”）。对于其他组来说，在生命早期的“伪自来水接触”对平均认知测试得分几乎没有影响。总的来说，安慰剂试验的结果表明，本文主要结果不太可能受到未观察到趋势的驱动。
（三） 排除其他可能影响
为了检验自来水暴露对认知发展的估计影响是否由其他政府项目驱动，作者将儿童早期接触电力、有线/卫星电视、道路、卫生设施和固定电话等项目添加进了回归分析。本文构建早期接触其他公共设施年份的方法和构建自来水干预年份的方法相同。结果显示，在增加了这些控制变量后，回归结果依然高度稳健，这表明本文估计结果不太可能受到其他政府项目的影响。此外，为了排除内生性样本流失的影响，作者进一步检验了样本孩子的退出是否与社区接入自来水相关。结果同样排除了接入自来水对样本退出的可能影响。
机制分析
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在第二部分的概念框架中，作者提出了两种可供检验的机制：接触自来水通过影响儿童健康影响认知发育；接触自来水通过影响看护人（主要看母亲）对儿童的陪伴时间影响认知发育。由于2010年CFPS数据不包括10-15岁儿童的健康状况，作者转而研究了接触自来水对0-5岁儿童健康状况的影响。作者只考虑两类社区：2005年以前接入自来水的社区和2010年以后接入自来水的社区。该部分的回归模型如下：
表7中的结果表明，接入自来水对0-5岁儿童的健康状况有显著的正面影响，这一结果支持了机制假说②，即接入自来水可以通过增进儿童的健康水平来改善其未来的认知能力。
接下来，作者进一步检验机制假说③，主要探究自来水的接入能否影响妇女的劳动时间配置。由于2010年的CFPS数据没有样本儿童母亲的历史时间使用数据，作者以2010年CFPS中20-45岁农村妇女作为研究样本，探究自来水接入对她们劳动时间配置的影响。作者把这些妇女分成两组：2010年至少有一个0-5岁孩子的样本，2010年没有0-5岁孩子的样本。女性的劳动时间分为养育孩子的时间，工作时间，家务活时间（包括取水时间）三个部分。
表8给出的结果显示，对于两组女性来说，接入自来水都显著增加了他们花在家庭照顾、有偿工作和/或家务上的总时间。对于有年幼孩子的妇女来说，接入自来水节省的时间被更多地用于照顾孩子，从而促进了孩子后期人力资本的发展。对于没有0-5岁孩子的妇女，接入自来水所节省的时间更多地用于工作或家务劳动。总的来说，这一结果验证了机制假说③。
最后，作者将因变量替换为累计受教育年限，是否辍学和是否延迟入学等变量重新回归，结果发现接入自来水对儿童的受教育情况几乎没有什么影响。Hansen, Heckman和Mullen（2004）认为，成就测试分数所反映的显性能力受到潜在能力和学校教育的影响。通过排除认知测试分数的提升来自于教育渠道的可能性，作者得以更有信心地得出结论：早期接触自来水确实可以提高一个人潜在的认知技能。
结论和启示
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本文以10 ~ 15岁农村儿童为研究对象，研究了早期（-1岁到6岁）获得自来水对其认知成就的影响。利用固定效应模型，作者发现早期生活中接触自来水对农村儿童的认知测验得分有显著的正向影响。具体而言，农村儿童在早期多接触一年自来水，认知测试的平均得分就会提高0.109个标准差。
事件研究研究法的分析结果表明，接触自来水的时间越早越好。如果孩子从出生后才开始接触自来水，其认知成就受到自来水接入的影响会逐年递减，6岁之后接触自来水对其认知成就几乎不会有什么影响。此外，作者进行了一系列的稳健性检验：比较不同类型社区的干预前趋势，使用年纪更大的人群进行反事实检验，控制其他政府项目，并考虑样本流失的影响等等。最后，本文的机制分析表明，早期接触自来水可能通过改善儿童健康和增加母亲的时间投入来提高认知成就。
中国的城乡人力资本差距很大，而且还在不断扩大。本文的研究结果表明，改善农村居民的自来水供应，能在很大程度上促进农村儿童的认知发展（特别是那些来自低社会经济地位家庭的儿童），从而缩小或缓解城乡儿童之间的人力资本差距，这最终将有助于缩小城乡收入差距。更重要的是，粗略的成本效益分析证明，农村自来水项目具有很高的成本效益。
本文是非典型DID类文章中的一篇佳作。值得学习之处主要有三点：其一，本文在技能形成理论的框架下提出了机制假说，后续的机制分析和理论框架很好地契合并具有经济学内涵；其二，作者在实证检验中充分挖掘了CFPS其他年龄段的样本，进行了充分的稳健性检验；其三，作者对实证结果的解读不局限于系数的汇报，而是从城乡不平等、成本收益等多种角度进行分析，这一点也值得学习。
摘要
本研究探讨了早期接触自来水对儿童日后认知成就的影响。我们利用了中国农村地区一个主要的饮用水安全项目来构建不同社区在自来水接入时间上的差异。利用CFPS(China Family Panel Studies)提供的数据，我们发现早期多接触一年自来水会使10-15岁儿童的认知测试得分增加0.109个标准差。基于事件研究法的估计结果证实，这种有益的影响主要集中在生命早期。
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本期小编：张晓明