针对慢性非传染性呼吸系统疾病的绿色空间定量研究进展*

王 兰，张雅兰，汪子涵

1 研究意义与分析范围

慢性非传染性疾病患病率居高不下，给人类社会带来巨大疾病负担；同时，患有慢病的传染性疾病感染者的医疗成本巨大[1]。已有研究证明，居住在绿度更高的城市地区的成年人具有更低的慢病患病风险，具体包括糖尿病[2]，肥胖[3]、心血管疾病[4]、哮喘[5]以及精神不适症状[6]等；儿童则呈现较低的肥胖[7]、近视[8]、孤僻症[9]等患病风险。更多地暴露于或接触自然环境（例如公园，湿地等）将促进总体健康和福祉[10]。绿色空间可以带来多种健康效益，包括调节微生物群、净化空气，降低噪音，提供视觉享受等[11]，近年来也越发为学界所关注。

然而，针对绿色空间对呼吸健康产生的效应，研究结论存在较强不一致性。大量研究发现，增加邻里绿色空间会降低特定呼吸系统疾病的发病率或死亡率，如慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）[12，13]、哮喘[14-19]、肺癌[20]、支气管炎[21]、鼻炎[22]等，还对呼吸异常症状如喘息[21]具有缓解作用，以及有助于整体肺部功能的改善[23，24]。同时，绿色空间的增加也有助于总体呼吸健康水平的提高，例如居民呼吸系统疾病死亡率会随其住所周围的绿化程度的增加而降低[20，25-28]。然而，另一部分研究的结果表明，城市绿色空间与肺癌[29-31]、鼻炎[32]和哮喘[16，19，33]的患病率不具有显著的关联性；一项来自中国香港的队列研究和一项韩国的横向研究也未发现社区周边的绿地水平与总体呼吸系统疾病死亡率的相关关系[34，35]。此外，还有研究结论显示，绿地与哮喘患病[36-40]呈正相关关系。因此，绿地空间对呼吸系统健康的影响有待深入探讨。

鉴于此，本研究基于Web of Science核心数据库，选取与“绿色空间”和“呼吸健康”相关关键词的组合进行主题词搜索。其中，“绿色空间”相关关键词包括green space、greenness、public space、park和green land；“呼吸健康”相关关键词包 括respiratory health、respiratory disease、lung cancer、lung function、chronic obstructive pulmonary disease、COPD、asthma、rhinitis、pulmonary tuberculosis、tracheitis、bronchitis、wheezing、pulmonary heart disease。检索的时间跨度为2000年1月至2020年10月，检索语言为英语，文献类型为文章、书籍或书籍章节。通过主题词的初步筛选，搜索结果得到291篇文献。经人工审查标题和摘要，某些医学、生物学和体育学类研究并未以绿色空间特征要素与呼吸健康结果的关系为研究重点，如公园中气溶胶对慢性应激反应的影响[41]。因此，将该类研究剔除后得到42篇相关文献。接下来，在所有定量类文章中进一步排除以急性生理特征变量（如流鼻涕、打喷嚏等）作为呼吸健康结果代理变量的定量研究，和以包含呼吸系统疾病结果的全因死亡率作为因变量的定量研究，最终以27篇定量类文章作为本次研究的数据分析基础。这27篇文章包含了美国、加拿大、澳大利亚、欧洲多个国家和我国的最新研究，研究对象主要涉及慢性非传染性呼吸系统疾病；研究尺度涵盖城市/镇总体层面和社区/居住区层面；研究人群包含儿童、青年和老年群体。基于这些定量文献，本研究按照地理区域、空间尺度以及年龄群体进行梳理和分析，以期对未来绿地影响呼吸健康的基础性研究提供方向，从而为规划实践提供依据（图1）。

图1 研究文献识别和筛选流程

2 绿色空间与呼吸健康相关性研究结论辨析

绿色空间与呼吸健康的相关性研究通常以健康结果作为核心对象，主要涉及总体呼吸健康水平、特定呼吸系统疾病的发病率和死亡率，或是否有呼吸道异常的症状表征。其中，总体呼吸健康水平的典型指标为所有呼吸系统疾病的总体死亡率[20，25-28，34，35]。已有研究集中分析具体的呼吸系疾病，包括哮喘[12，14-19，21，33，36-40，42]、肺癌[20，28，30，31]、COPD[12，13，37]、支气管炎[21]；呼吸道异常的症状包括喘息[21]、鼻部过敏症状[22，32，43]。针对上述多种呼吸健康结果，绿色空间的影响效应存在积极、消极和不具有相关关系的结论差异。本文分析已有研究的地理区位、研究尺度和研究对象，发现研究结论的差异性主要体现在区域属性、空间尺度和人群年龄三个方面。

2.1 区域属性

针对城市绿色空间影响呼吸健康的实证研究在世界范围内陆续展开，不同国家或区域之间由于城市形态、社会和环境因素有所不同，在绿色空间影响呼吸健康的结论上具有不一致性。

区域环境的差异性首先体现在不同国家和地理区域之间。对于哮喘等呼吸道过敏性疾病或症状，Fuertes[32]的队列研究覆盖了多个欧美国家，发现不同地域绿色空间与应变性鼻炎等过敏症状之间的关联性差异较大：在荷兰和德国北部呈负相关关系，在瑞典、德国南部和东欧地区呈正相关关系，而在加拿大不具有相关关系。另一项针对西班牙儿童的队列研究在完整的研究区域内（包括西伯利亚和地中海两个地理区域）未发现绿色空间与喘息症状或支气管炎患病率具有相关性；但在西伯利亚地区发现居住环境的绿色水平与喘息症状呈负相关关系，以及在地中海地区发现居民与绿色空间的距离与其支气管炎患病率亦呈负相关关系[21]。国内外多项研究显示，肺癌与COPD是对人们呼吸健康危害最大的两种慢性疾病，且二者的危险因素和发病机制具有相似性[44-47]。我国台湾的一项纵向研究发现，较高的绿色环境暴露水平与肺癌死亡率降低有关[20]；但另一项全国性的横断面研究却发现，邻里绿色空间可能是COPD患病的危险因素之一，且在东北和北方地区尤为显著[37]；而出现该结论的最主要原因可能是COPD的确诊和绿地暴露的测度与真实值有较大偏差。但是，国外部分地区有不同的发现，如新西兰的城市可进入绿色空间面积与肺癌死亡率不显著相关[31]；韩国的一项在大都会地区开展的横向研究也未发现居住地的绿色暴露水平与总体呼吸系统疾病死亡率的相关性[34]。

类似的环境差异还体现在乡村和城市地区之间。由于二者的建成环境尤其是绿色空间的布局和形态有较大差异，对居民呼吸健康产生的影响也呈现出不一致性。Fuertes[38]和Dadvand[22]发现，在城市环境中，绿色空间与应变性鼻炎等鼻部症状出现的概率呈正相关关系，而在农村环境中的研究结论则完全相反。但Fuertes等[32]在一项针对七个不同区域的研究中却发现，不论在城市还是乡村，绿色空间都对鼻炎等过敏症状具有保护作用，且在乡村地区表现得更加显著。西班牙一项基于2,472名儿童的研究考虑到了城乡环境的差异性，发现与城市相比，绿色空间与儿童哮喘患病率的负相关关系在乡村地区更显著[21]。Donovan等人[48]的研究也认为，长期生活在新西兰乡村地区的儿童患哮喘的几率较生活在城市地区的儿童低。此外，城市地区绿色空间对COPD的患病率具有显著的正向关系，但这种关系在农村地区不显著[37]。

2.2 空间尺度的差异

已有研究表明，绿色空间与呼吸健康的相关关系在不同空间尺度下具有差异，具体包括社区/居住区尺度和城市/镇尺度。

在社区/居住区空间尺度下，我国香港[28]和其他多个欧洲国家的研究[25-27]发现，绿地暴露水平与呼吸系统疾病死亡率呈负相关。针对特定的呼吸系统疾病或症状，有证据表明，居住地周边绿色空间能有效降低居民COPD患病率[49]，家庭或学校周边绿色空间也对肺功能有保护作用[23，24]。另外，社区的高绿化水平既能降低儿童哮喘患病率，又对缓解哮喘症状有积极作用[14-17，19]。

在城市/镇空间尺度下，针对绿地空间与呼吸健康相关性的研究较少且未得到一致结论。来自英国和美国的研究都表明，城市总体的绿地覆盖率与肺癌死亡率并无关联[50，51]。而我国台湾一项以各市镇为研究单元的研究结果显示，绿色水平与总体呼吸系统疾病死亡率以及肺癌死亡率都具有显著的负相关关系[20]。

2.3 年龄差异

越来越多的研究表明，城市绿色空间对不同年龄人群的呼吸健康影响有所不同。以哮喘患病作为呼吸健康结果的研究多关注儿童群体。研究发现，住址周围的绿化水平与学龄前儿童的哮喘患病率之间存在反比关系，但与学龄儿童并无显著关联[19]。Lovasi等[1也证实，街道树木密度增加有助于减少儿童早期（4～5岁）哮喘患病几率；但Lovasi等[40]后期却发现在儿童7岁时，居住地周边树冠覆盖率与哮喘患病率呈现正相关关系。

同时，以COPD患病率作为呼吸健康结果的研究多在成年人群体中开展，发现其相关性结果也有年龄段之分：在青年组（40～65岁）中，较高的绿色水平与COPD患病率增加相关，而在老年组（＞65岁）中二者没有明显的相关关系[37]。研究指出成年人比之儿童对绿地的使用具有更大的主观选择性，青年人和老年人的到访频率、方式与对绿地偏好的不同都是导致绿地对其差异性影响的潜在原因。

3 研究结论差异的原因辨析

通过对已有定量研究结论的梳理，发现尚且缺乏一致的结论证实城市绿地空间对呼吸健康的影响。既有的综述性研究在一定程度上探讨了可能的原因，如Lambert等人指出，城市绿地与青少年过敏性呼吸道疾病的相关关系具有不确定性的原因，可能是部分研究在绿色暴露的测度上存在一定的主观性偏差[52]；基于城市绿地与哮喘患病率相关关系具有不一致性的特征，呼吁学者未来应进一步开展城市绿地影响呼吸健康结果的机制研究[53]。在本研究集中讨论的27篇定量研究中，绿色空间对呼吸健康的影响存在差异性，具体分析发现主要存在两方面的原因：（1）绿色暴露程度的测度方法（例如绿地可达性）；（2）影响路径及其中介变量（例如接触绿植或体力活动）。

3.1 绿色暴露程度的测度方法

绿色暴露是指个体在满足日常生活并追求更好的城市环境和娱乐活动中实际接触或视觉感知绿色空间的状态[54-56]。既往研究中的绿色暴露评估方法具有多样性，主要从绿地的可获得性、可达性和体验感三个维度展开，带来不同的影响结论。

绿地的可获得性由居住地周边总体绿化水平或/和可用绿色空间面积的比例来衡量。大多数研究采用归一化植被指数（Normalize Difference Vegetation Index, NDVI）单一指标来评估绿色暴露水平此类研究多以参与者的住址为中心，采用多个缓冲区距离，包括100m缓冲区[15，21，52]，250m缓冲区[14，15]和500m缓冲区[15，32]，个别研究还采用了200m缓冲区[43]。另一种较为常见的评估指标是参与者住址周边的绿色空间规模或数量，如公园的数量[16，24，57]、公园和森林的面积[42]等。考虑到NDVI难以衡量绿色空间的可进入面积，部分研究结合上述两种指标进行综合评估[58]。

绿地的可达性由居住地与绿色空间的距离来衡量，能反映来访者到达绿色空间的便捷程度。通常情况下，绿地与住区距离越小，其访问量越高[59]；因此研究多采用受访者与周边绿地的相对距离或到达需要花费的时间来评估受访者的绿地暴露水平。少数研究从绿地到访者的体验感出发，通过一系列体现绿地空间品质的植被和场地特征评估绿色暴露水平。植被特征包括参与者住址周边的树木数量[60]、树冠覆盖率[24，40]，街道树木密度[61]，以及乔木密度、叶面积指数等[62]；场地特征包括场地形状指数、边缘长度等[63]。

研究发现，在绿色空间暴露程度与呼吸健康结果的相关关系中，当作为自变量的绿地暴露表征指标有所差异时，二者的相关性结果会不同。例如，在两项分别基于城市尺度和街区尺度的研究中，前者发现城市NDVI指标与哮喘患病率无相关关系[33]，而后者发现街道的树木密度（棵/m2）与哮喘患病率呈现负相关关系[17]。城市/镇空间尺度下的研究关注总体绿量对呼吸健康的影响，多采用NDVI或城市绿色覆盖率等反映绿色空间可获得性的指标；而在街区/社区层面，因考虑就近邻里环境特征更易影响居民与绿地的互动频率和方式，此类研究多采用住址缓冲区内的绿地数量或面积等能反映可达性和体验感的指标。绿地暴露的测度方法及相应的指标选取一般会考虑研究的空间尺度，这是导致在不同空间尺度下结论不一致的潜在原因。

3.2 城市绿色空间影响呼吸健康的路径和中介变量

城市绿色空间对呼吸健康的影响存在多种路径及其不同效应。一方面，大量绿色植被的暴露能够调节人体内微生物群以增强免疫力，且植物会分泌杀菌剂净化空气，从而降低慢性非传染性疾病的患病风险；但接触植物过敏源会导致由花粉过敏引起的过敏性呼吸系统疾病或呼吸道不适症状，如哮喘、应变性鼻炎等。另一方面，到访和使用城市绿色空间开展的积极体力活动（Active Physical Activity）不仅有助于通过增加肺活量来改善肺功能，还能够在整体健康水平上减轻由肥胖引发的疾病负担，这对预防包括与呼吸系统相关的多种慢性非传染性疾病有积极作用；但同时需要注意体力活动中的污染暴露问题，这也可能造成分析结论的不一致性。

（1）接触绿植接触绿植可从提高免疫力和净化空气两个路径对呼吸健康产生积极影响；同时从释放过敏源这一路径造成负面影响。

更多地接触自然环境和生物多样性有助于调节和丰富人体微生物群，提高免疫调节能力[64，65]。多项比较研究结果表明，绿色暴露对呼吸健康的影响在城市与乡村地区具有差异。例如，一项德国的研究发现，暴露于住宅周围的绿色环境水平（家庭住址500m缓冲区内的NDVI）与应变性鼻炎等过敏症状的发生在城市中呈正相关，而在农村中呈负相关[38]；另外，一项基于欧美多个地区的研究采用了与上述研究相同的自变量（家庭住址500m缓冲区内的NDVI）和因变量（是否产生应变性鼻炎等过敏症状），发现绿地在城市和乡村地区均有积极保护作用，且在乡村地区更加显著，并推测环境中微生物的调节作用不同可能是其内在原因[32]。与城市环境相比，居住在农业或森林环境附近的个体皮肤上的细菌丰度更高[66]；农场中的粉尘含有保护性微生物，通过转移到肺部上皮细胞中可以减少某些呼吸道过敏症状的发生[67]。因此，城乡之间结论具有差异的原因可能是不同城市形态、社会环境等因素对当地居民与绿地的互动方式产生了重要影响。相比于城市地区，居住在乡村更易亲近农田、森林等原始绿色空间，在有益的微生物群调节作用下，绿地从增强免疫系统的影响路径对呼吸健康起到保护作用。

在净化空气方面，植物能够分泌杀菌剂、优化空气质量和阻隔颗粒物，从而为绿地到访者提供良好的呼吸环境，降低呼吸系统疾病的患病风险[68]。不同地域植物的种类及其物理特征（如叶片面积、气孔结构等）将会影响空气净化的效应,如多见于寒地地区的针叶林分泌杀菌素的能力较高，对空气净化能力较强[69]。同时，植物的物种丰富度越高，其吸附颗粒物的能力越强[65]，而物种丰富度因受到湿度、温度等条件影响，呈现出随海拔梯度变化的格局[70]。例如，在一项关注绿色环境暴露水平（家庭住址300m内是否有绿地）与儿童患支气管炎等过敏性呼吸系统疾病是否相关的研究中，4个不同纬度地区的相关性结果具有差异，可能与不同研究区域中特定的植被种类及自然环境多样性（间接导致物种多样性）有关[21]。因此，不同地理区域之间的结论呈现差异可能是由于植被类型和物种丰富度带来的空气净化效益不同，从而影响绿地与呼吸健康的相关关系。

在释放过敏源方面，植被在代谢过程中会产生不同类型和数量的花粉和挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs），对呼吸健康产生一定的负面影响[71]。花粉污染在多个国家尤其是美国较为严重，我国也有多个地区达到中度污染且有污染加重的趋势[72]。美国纽约一项表明7岁儿童患哮喘与家庭周围绿色水平具有正向相关关系的研究，将可能的原因归咎于绿色环境中的某些植物释放的VOCs可能导致急性呼吸道不适症状的产生，加剧或引发哮喘症状[17]。另一项研究也发现，在主要为半自然或人工绿地的地区，绿色暴露与产生应变性鼻炎等呼吸道异常症状具有正相关关系，并解释其原因很可能与人工生态系统具有更高的致敏性有关[38]。

可见，人们在接触绿植的过程中能够对呼吸健康同时产生积极和消极的影响。从提高免疫力和净化空气两个影响路径来看，接触绿植对呼吸系统具有一定的保护作用，其效益多体现在减少慢性非传染性呼吸疾病的死亡率[28，58]和肺功能改善上[24]；但对于过敏性呼吸疾病或症状的效用，在多个影响路径下难以判断正面和负面的抵消作用，由此导致在地理区域之间、城乡环境之间结论的不一致性。

（2）促进体力活动

根据已有研究，体力活动作为城市绿地空间影响呼吸健康的重要中介变量，可通过多个路径影响健康结果；而不同路径产生的影响效益不同。首先，体力活动能够改善心肺功能。在全生命周期增加体力活动能够缓解由于衰老引起的心肺适应性退化[73]，减少呼吸系统疾病的发病率[74]。美国、加拿大和瑞士的研究均发现居民住址周围的绿地水平对总体呼吸系统疾病具有积极意义；这缘于越接近绿地，开展各种强度体力活动的几率越大，增强心肺功能[25-27]。同时，体力活动将减少作为呼吸系统疾病重要成因的超重和肥胖情况的出现。例如，英国的研究发现，绿地暴露水平与总体呼吸系统疾病死亡率的负相关关系在青年男性中更加显著，可能的原因是该年龄段人群在绿地中进行中高强度体力活动的可能性更大，更易于维持正常体重，从而降低因肥胖引发的呼吸系统疾病[31]。近期，澳大利亚在进行健康社区营建过程中，强调了肥胖以及缺乏体力活动等是导致包括呼吸道疾病等慢性疾病的重要原因[75]。一项调查8个中等偏上收入国家成年人心肺适应性变化的研究显示，成人肥胖症增加最多的国家，心肺适能的下降幅度最大[76]。

因此，不同年龄群体之间研究结论的不一致可能是由于其不同强度体力活动产生的肺功能改善、体重控制等有所不同，中介变量产生的效益不同而带来健康结果的差异。例如，在同时包含青年和老年人的研究中，绿地对慢性阻塞性肺疾病患病率的影响在不同人群中呈现差异；该研究者提出该差异可通过人群户外活动的不同模式及其体力活动水平来解释[37]。

4 结论与展望

本文集中比较分析了针对呼吸健康的城市绿色空间研究的英文文献，发现研究结论在区域属性、空间尺度和年龄群体等方面呈现出差异性，并从绿色暴露程度测度方法、绿色空间影响呼吸健康路径和中介变量两个角度解析其原因。研究发现，现有绿色暴露程度测度方法主要针对绿地的可获得性、可达性和体验感，其差异性造成不同区域和空间尺度上的结果也有所不同。其次，绿色空间与呼吸健康之间存在多个影响路径和中介变量。在接触绿植的影响路径方面，绿色空间同时具有积极影响和消极影响，难以判断二者的抵消作用是造成地理区域之间、城乡环境之间结论不一致的可能原因；在以体力活动为中介变量的影响路径方面，不同年龄群体由于其不同强度体力活动而产生的呼吸健康促进效应不同，这是导致年龄群体之间研究结论具有差异的可能原因。

基于此，本研究从以下两个方面对未来的研究提出展望：

首先，完善不同空间尺度下的绿色暴露测度方法，以便更精准地捕捉绿地对健康的作用效果。未来研究可考虑同时纳入绿地可获得性、可达性，以及使用者的主观感受等特征指标，加强对绿色暴露程度评估的准确性。NDVI被多数研究学者用来评估绿色暴露水平，但采用以参与者住址为中心的缓冲区距离差异较大，导致同类研究难以建立比较学习的基础。未来的研究应在一定程度上标准化绿色暴露评估方法，促进聚合性分析的开展。

其次，应以体力活动为中介变量推进绿色空间影响呼吸健康的机制研究。现有的研究由于体力活动数据采集的偏差[77，78]、难以剥离除体力活动影响之外的混杂因素[78]等原因，未能直接证明体力活动在绿地与呼吸健康之间的介导作用。针对未来的研究，在体力活动数据采集方面，应结合客观度量和主观自评方法，提高体力活动数据的准确性。在解释变量选取方面，应针对不同年龄人群的体力活动特征，合理选用与年龄群体相适应的绿地暴露评估要素；出于对“体力活动时间”可以作为实际花费在自然界中时间的“代理变量”[79]的考虑，未来还应将与促进体力活动相关的绿地要素纳入绿地暴露综合评估体系，体现绿地空间的“直接暴露水平”。在实验设计方面，应构建具有一定影响机理分析能力的实验模型，如结构方程模型、中介模型等。另外，考虑到绿色空间通过增强体力活动从而有益呼吸健康的作用具有长期性和累积效应，未来开展具有时间跨度的分析研究更有助于发现体力活动的介导作用。

呼吸健康是人的基本健康诉求。促进呼吸健康、降低呼吸系统疾病负担成为建设健康城市、推进实施“健康中国”国家战略的重大而紧迫的需求。城市规划可通过干预建成环境建设，改善空间的健康性降低慢性非传染性疾病发病率，并减少因基础病导致的传染性疾病易感人群和重症患者。因此，非常有必要深入揭示建成环境对呼吸健康的影响机理和调控方法。绿色空间对呼吸健康的影响作用至关重要，本文分析比较了针对呼吸健康的绿色空间相关研究，辨析了结论的差异性及其潜在原因，以期为进一步深入探索提供基础。

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