城市广场小型景观水体对人体健康的影响*

杜 喆 蔺宝钢 陈贞伊

1 西安建筑科技大学建筑学院 西安 710055

2 西安建筑科技大学艺术学院 西安 710055

随着城市健康问题的凸显,建立良好的城市蓝绿空间被认为是解决城市健康问题的上游干预措施之一。相较城市绿色空间,城市水体等蓝色空间的健康促进作用受到的关注较少[1]。近10年,蓝色空间的健康益处逐渐被证实,如身心修复方面,蓝色空间能减轻生理及心理压力[2]、恢复认知能力[3]、产生更多积极情绪[4]、改善抑郁和焦虑[5]且与冥想放松情绪具有一定关联性[6]等；在促进社会交往和体力活动等方面,蓝色空间为居民提供了集体锻炼和休闲娱乐的场所[7],住所蓝色空间的临近度与居民体力活动水平的提高相关[8]等；在改善环境因素方面,蓝色空间能减少空气污染、改善热岛效应[9]、营造宜人声景[10]等。此外,蓝色空间还为人们提供活动空间、体验空间、社交空间和象征空间。

目前,不同类型蓝色空间的健康益处研究主要集中在沿海环境和淡水空间,其中淡水空间研究相对较少。研究表明,沿海临近与总体健康[11]、心理健康[12]呈正相关,住所附近存在淡水空间及其面积占比是预测心理健康[13]和休闲散步行为[14]的重要因素。然而,蓝色空间研究多数集中在诸如海洋、河流和湖泊等大型水体上,忽略了池塘、喷泉等更适合纳入城市社区的小型景观水体的健康促进作用[15]。我国大、中型城市正经历着与其他发达国家相同的密集化趋势,大规模蓝色空间资源有限,城市大部分居民与大规模蓝色空间的距离减少了其频繁使用蓝色空间的可能性。密集城市区域的小型景观水体可能有助于满足居民户外区域的日常体验需求。因此,基于定量研究区分城市内不同类型、特征的水体,包括喷泉和水景等城市小型景观水体的健康益处,对于更全面评估城市蓝色空间健康促进潜力至关重要[16]。

目前,国内外尚无城市小型景观水体的明确定义,本文参照吕鸣杨等[17]对城市小型景观水体的相关界定,即平均深度为0.4～1.0 m,面积不大于500 m2,设置于居住区、院校、公园、企业园区内等以观赏、休闲为主的水体。目前,已有部分研究初步证实了城市小型景观水体在促进健康和福祉方面的潜力,如城市小型景观水体可以增加城市公园的恢复效果[18],鼓励青少年使用公园[19]并减少孩子的久坐行为,对小气候有降温增湿等作用。但整体而言,城市小型景观水体的健康影响研究缺乏景观特征与健康指标相关联的进一步实证研究。

本研究应用定量研究方法,借助生物反馈测量法、脑电神经情绪数据测量并结合多种心理状态量表等技术手段,系统分析短时间静态体验不同水体面积的城市公共空间对人群身心健康的影响与差异,最终为健康城市蓝色空间设计提供依据。

1 研究方法

1.1 试验场地

本试验以西安市两处不同水体面积的蓝色空间及一处无水体广场空间作为试验场地,3处场地除水体面积存在差异,其他环境特征基本一致(表1、表2)。

表1 试验场地基本情况

表2 试验场地观察点主要环境特征视觉占比

1.2 试验对象

通过校园招募征集42名不同专业的在校大学生作为试验的受试对象(无效样本量2人,最终样本量40人),男16人,女24人,男女比例4:6。年龄18～22岁(平均年龄20.15岁),体重42～100 kg,平均体重63.175 kg。所选受试者专业不同且不包括景观、建筑等专业学生,多数来自城市(城市居住年限平均值16.9年),少数来自农村,身体健康状况良好,无高血压、心脏病等疾病,身心未受过重大创伤。

1.3 监测指标

1)生理指标。生理指标包括血压(BP)、心率(HR),利用欧姆龙血压计(Omron,HEM—7136,日本)进行测定,其中血压包括舒张压(DBP)和收缩压(SBP)。

2)心理指标。心理指标包括心境状态量表(简式POMS)、复愈性环境量表(PRS)。心境状态量表评价试验场地对受试者主观心理情绪指标的影响程度,此量表将人的情绪分为7个维度,即为5个消极情绪(紧张、愤怒、疲劳、抑郁、慌乱)和2个积极情绪(精力、自尊感),累计各分量表的原始分数,计算情绪纷乱的总分(TMD)＝ (紧张＋愤怒＋疲劳＋抑郁＋慌乱)-(精力＋自尊)＋100[20],其值越高,表明其心理健康状况越差,反之则越好。复愈性环境量表(PRS)通常作为主观恢复性综合评价的主要测量方法,选取叶柳红等[21]在2010年编制的中文复愈性量表,此量表涉及注意力恢复理论的4个维度,即远离感、丰富性、吸引力及兼容性。

3)神经情绪指标。神经情绪指标是通过EMOTIV EPOC＋获取。EMOTIV EPOC＋是一款16通道无线可穿戴脑电图(EEG)采集系统(图1),此设备提供了6个神经情绪参数的测量,本试验参考前人研究[22],将每个情绪参数给出工作定义:挫败(frustration)表明消极的感觉；参与(engagement)反映沉浸、投入或吸引的程度；情绪效价(valence)反映积极情感的程度；兴奋(excitement)是高唤醒和高效价的叠加；专注(focus)反映高度的注意力；冥想放松(meditation)是一种低觉醒状态,体现放松的感觉。

1.4 试验过程

试验在2020年11月晴朗天气进行,持续2周。各试验场地的温度、湿度、风速及声学平均水平见表3,试验时间为上午9:00-12:00,下午1:30-4:30。本试验使用交叉设计随机对照试验,此种设计可以消除个体差异[23],受试者被随机分为3组(每组14人),每人分3次到访不同试验场地,各组人员在第二次和第三次访问时交换试验地点。每一场地的测试时间大约28 min,受试者在等候区、试验场地分别进行前测、后测。具体试验流程如图2所示。

图2 试验流程图

表3 各试验场地温湿度、声学、风速水平

测试前,引导受试者至试验场地附近等候区(隔绝测试环境)进行试验流程及注意事项说明,并佩戴EEG,但不告知试验目的。首先,对受试者进行5 min的压力测试,采用笔试形式完成考研英语翻译题,此题目对于受试者而言比平常大学英语课程的难度要大得多。选择此压力源的原因是受试者均为在校大学生,对考场经历较为熟悉,这也是其平时主要的压力来源。因此,此过程自然而然地让其感受到中等程度(mild)的压力[24],其间记录的脑电数据作为神经情绪指标前测,测量心率、血压并填写POMS量表作为生理、心理指标前测。完成上述内容后,受试者以50步/min的速度走进实验场景进行体验,待受试者在场地内坐稳后开始记录5 min脑电数据作为神经情绪指标后测,测量心率、血压并填写POMS量表作为生理、心理指标后测,并填写PRS问卷。

Ulrich[23]提出观察自然景观环境可以在5 min内产生显著恢复,所以本试验使用在每一场地静坐5 min,同时不间断记录脑电数据。从前测、后测中选取相对稳定、连续的3 min数据作为各场地对受试者神经情绪指标影响的前、后测最终记录。在3个场地中共获得神经情绪数据240组(每个场地前、后测各40组),生理数据720组(每个场地前、后测舒张压各40组；收缩压各40组、心率各40组),心理问卷数据360组(每个场地前、后测POMS问卷各40组；PRS问卷40组)。

1.5 数据分析

采用SPSS 25.0对所得数据进行处理,用前后配对T检验比较个体体验3处场地前后各项测试指标均值的变化,用方差分析比较3处试验场地中各测试指标变化值的差异性。

2 结果与分析

2.1 生理指标差异

配对T校验结果(表4)显示,收缩压在体验两处蓝色空间后均显著(P＜0.05)下降,其中在20%蓝色空间中下降值最大,为4.17 mmHg,5%蓝色空间次之,无水空间收缩压变化不显著；舒张压3处场地体验后均显著(P＜0.05)下降,其中在20%蓝色空间中下降值最大,为4.27 mmHg,5%蓝色空间次之,无水空间下降值最少。

表4 血压指标

由表5可知,心率在体验两处蓝色空间后下降,其中在20%蓝色空间中下降值最大,为5.05 bpm,5%蓝色空间次之,无水空间心率变化不显著。

表5 心率指标

对3处场地试验前所测的血压、心率做方差分析,结果均不具有显著性(P＞0.05),说明变化是由受试者体验环境后产生的。

2.2 心理指标差异

1)心境状态量表。试验前,受试者整体的情绪纷乱总分差距不大,说明经过压力引导,3处场地受试者心境整体状态差距不大,但各个情绪维度有所区别。对3处场地所测的5个消极情绪、2个积极情绪及情绪纷乱总分进行配对T校验的结果(表6)显示,受试者在体验3处场地后紧张、愤怒、慌乱及情绪纷乱总分均显著(P＜0.05)下降,说明在3处场地体验后受试者的主观情绪都有所提升,其中,20%蓝色空间数值下降最多,5%蓝色空间次之,无水广场空间下降最少。疲劳在20%蓝色空间体验后有所下降,其他空间变化不显著。抑郁在5%蓝色空间体验后有所下降,其他空间变化不显性。自尊感在无水广场体验后有所下降,其他空间变化不显著。精力在3个场地变化均不显著。

表6 POMS指标

2)复愈性环境量表。受试者在3处场地体验后的复愈性环境量表得分结果(图3、图4)显示,两处蓝色空间的“远离”“吸引和兼容”“丰富”3个维度和复愈性环境总分均高于无水空间。受试者对3种场景“吸引和兼容”和“远离”维度有明显的感受差异,蓝色空间更能带来“远离”及“吸引和兼容”的感受,20%蓝色空间感受更强； “丰富”感受差异较小,但蓝色空间较无水空间仍给受试者更多丰富的景观感受,且5%蓝色空间丰富感受更强。

图3 PRS 3个维度分值

图4 PRS总分

2.3 脑电神经情绪差异

受试者在3处场地体验前后神经情绪指标变化结果显示,参与、兴奋、专注3组指标在3个场地变化均不显著,因此本文主要分析挫败、冥想、情绪效价指标(表7)。挫败情绪指标在体验两个蓝色空间后均有所降低,且20%蓝色空间挫败指标降低更多(P＜0.05),降低值为0.17,无水空间体验后挫败值显著(P＜0.05)升高。冥想放松的情绪指标在20%蓝色空间提升了0.11(P＜0.05),其他两个场地变化不显著。情绪效价指标在20%蓝色空间体验提升0.05(P＜0.05),无水空间几乎无变化(P＜0.05),5%蓝色空间变化不显著。

表7 神经情绪指标

3 结论与讨论

3.1 结论

1)其他环境条件相似情况下,具有小型景观水体特征的城市蓝色空间较无水体广场空间更有益于个体生理、心理恢复。城市广场中,小型景观水体的存在是人体产生有益心理和生理效应的积极因素。因此,在后续城市公共空间规划设计中需考虑城市小型景观水体等蓝色空间的健康促进潜力；关注高压人群(如,高压工作者、病人等)或有更高健康促进需求的人群(如病人、老人等)对蓝色空间的需求,为人群提供高质量的蓝色空间环境以应对城市健康问题带来的新挑战。

2)个体通过短时间静态体验(被动体验)具有小型景观水体特征的城市蓝色空间可产生一定的身心恢复,改善消极情绪,降低挫败感。因此,在规划设计城市蓝色空间时可以通过相关被动体验公共设施及场地的提供(如设置观水休息座椅),支持使用者与水体多种方式的体验交互,以便更好地发挥蓝色空间对人群的健康促进作用。

3)具有小型景观水体特征的蓝色空间的健康促进作用与水体面积占比有一定相关性。其他环境条件相似情况下,20%水体较5%水体的蓝色空间健康促进作用更强,且仅水体面积占比为20%的城市蓝色空间具有促进积极情绪及放松冥想情绪的作用。因此,在规划设计城市蓝色空间时,可以通过水体面积的控制提升景观视觉的自然性和宽敞感,从而促进使用者积极情绪、放松冥想情绪。

3.2 讨论

本次试验采用原位环境试验,控制其他环境因素干扰,借助多项生理数据测量设备,验证了城市广场小型景观水体的健康促进潜力,并且初步探讨了水体面积占比与蓝色空间健康促进结果的相关性,这与Völker等[25]定性研究相一致。在产生积极情绪方面,城市广场小型景观水体面积占比可能存在阈值,这与White等[4]对于蓝色空间视觉偏好研究相一致,具体可能是水体面积的提升与视觉的自然性和宽敞感提升具有相关性。研究表明,人群在水环境中高水平的情绪恢复是通过主动体验,如提供体力活动(在沙滩上玩耍等)或鼓励个人和团体的社会互动(家庭、老年人等)来获得；同时,Völker等[25]提出水景会产生立竿见影的效果,而绿色空间的恢复性则需要更长时间。本试验初步证实通过短时间被动体验城市广场小型景观水体后,个体可产生一定恢复性且有助于改善消极情绪。试验结果符合Hartig等[26]提出“自然-健康”机制中的减压和恢复机制。

本试验样本量尚存在不足,试验场景之间的独立性及试验场地其他环境因素也不能得到完全控制,这均会对试验结果的精准产生一定影响。未来研究中应扩大样本量及样本范围,采用多尺度方法量化蓝色空间访问和暴露,使用新技术,如GoPro摄像机、全球定位系统及便携式生理数据测量仪器等,进一步理解和获取接触蓝色空间与健康指标之间的关系。本研究作为初期的小规模试验演示为大规模公共卫生学等相关研究提供了信息,并以此为健康城市设计提供证据。