Based on panel data from the county level in China from 2011 to 2021, the “National New Urbanization Comprehensive Pilot” is treated as a quasi-natural experiment. A multi-period difference-in-differences model is employed to empirically test the impact of the new-type urbanization pilot policy on air quality. The study finds that: first, the new-type urbanization pilot policy significantly improves air quality; the higher the PM2.5 concentration, the greater the improvement effect of the pilot policy on air quality. Second, the new-type urbanization pilot policy significantly improves air quality through mechanisms such as increasing environmental awareness, enhancing innovation capabilities, and promoting efficiency gains. Third, the improvement effect of the new-type urbanization pilot policy on air quality strengthens with the level of economic development and internet development, and weakens with the increase in population size. Fourth, under the constraints of economic growth targets, the new-type urbanization pilot policy’s effect on improving air quality is strengthened, while the effect of environmental targets is not significant.
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