城市廣場小型景觀水體對人體健康的影響*

杜 喆 藺寶鋼 陳貞伊

1 西安建筑科技大學建筑學院 西安 710055

2 西安建筑科技大學藝術學院 西安 710055

隨著城市健康問題的凸顯,建立良好的城市藍綠空間被認為是解決城市健康問題的上游干預措施之一。相較城市綠色空間,城市水體等藍色空間的健康促進作用受到的關注較少[1]。近10年,藍色空間的健康益處逐漸被證實,如身心修復方面,藍色空間能減輕生理及心理壓力[2]、恢復認知能力[3]、產生更多積極情緒[4]、改善抑郁和焦慮[5]且與冥想放松情緒具有一定關聯性[6]等；在促進社會交往和體力活動等方面,藍色空間為居民提供了集體鍛煉和休閑娛樂的場所[7],住所藍色空間的臨近度與居民體力活動水平的提高相關[8]等；在改善環境因素方面,藍色空間能減少空氣污染、改善熱島效應[9]、營造宜人聲景[10]等。此外,藍色空間還為人們提供活動空間、體驗空間、社交空間和象征空間。

目前,不同類型藍色空間的健康益處研究主要集中在沿海環境和淡水空間,其中淡水空間研究相對較少。研究表明,沿海臨近與總體健康[11]、心理健康[12]呈正相關,住所附近存在淡水空間及其面積占比是預測心理健康[13]和休閑散步行為[14]的重要因素。然而,藍色空間研究多數集中在諸如海洋、河流和湖泊等大型水體上,忽略了池塘、噴泉等更適合納入城市社區的小型景觀水體的健康促進作用[15]。我國大、中型城市正經歷著與其他發達國家相同的密集化趨勢,大規模藍色空間資源有限,城市大部分居民與大規模藍色空間的距離減少了其頻繁使用藍色空間的可能性。密集城市區域的小型景觀水體可能有助于滿足居民戶外區域的日常體驗需求。因此,基于定量研究區分城市內不同類型、特征的水體,包括噴泉和水景等城市小型景觀水體的健康益處,對于更全面評估城市藍色空間健康促進潛力至關重要[16]。

目前,國內外尚無城市小型景觀水體的明確定義,本文參照呂鳴楊等[17]對城市小型景觀水體的相關界定,即平均深度為0.4～1.0 m,面積不大于500 m2,設置于居住區、院校、公園、企業園區內等以觀賞、休閑為主的水體。目前,已有部分研究初步證實了城市小型景觀水體在促進健康和福祉方面的潛力,如城市小型景觀水體可以增加城市公園的恢復效果[18],鼓勵青少年使用公園[19]并減少孩子的久坐行為,對小氣候有降溫增濕等作用。但整體而言,城市小型景觀水體的健康影響研究缺乏景觀特征與健康指標相關聯的進一步實證研究。

本研究應用定量研究方法,借助生物反饋測量法、腦電神經情緒數據測量并結合多種心理狀態量表等技術手段,系統分析短時間靜態體驗不同水體面積的城市公共空間對人群身心健康的影響與差異,最終為健康城市藍色空間設計提供依據。

1 研究方法

1.1 試驗場地

本試驗以西安市兩處不同水體面積的藍色空間及一處無水體廣場空間作為試驗場地,3處場地除水體面積存在差異,其他環境特征基本一致(表1、表2)。

表1 試驗場地基本情況

表2 試驗場地觀察點主要環境特征視覺占比

1.2 試驗對象

通過校園招募征集42名不同專業的在校大學生作為試驗的受試對象(無效樣本量2人,最終樣本量40人),男16人,女24人,男女比例4:6。年齡18～22歲(平均年齡20.15歲),體重42～100 kg,平均體重63.175 kg。所選受試者專業不同且不包括景觀、建筑等專業學生,多數來自城市(城市居住年限平均值16.9年),少數來自農村,身體健康狀況良好,無高血壓、心臟病等疾病,身心未受過重大創傷。

1.3 監測指標

1)生理指標。生理指標包括血壓(BP)、心率(HR),利用歐姆龍血壓計(Omron,HEM—7136,日本)進行測定,其中血壓包括舒張壓(DBP)和收縮壓(SBP)。

2)心理指標。心理指標包括心境狀態量表(簡式POMS)、復愈性環境量表(PRS)。心境狀態量表評價試驗場地對受試者主觀心理情緒指標的影響程度,此量表將人的情緒分為7個維度,即為5個消極情緒(緊張、憤怒、疲勞、抑郁、慌亂)和2個積極情緒(精力、自尊感),累計各分量表的原始分數,計算情緒紛亂的總分(TMD)＝ (緊張＋憤怒＋疲勞＋抑郁＋慌亂)-(精力＋自尊)＋100[20],其值越高,表明其心理健康狀況越差,反之則越好。復愈性環境量表(PRS)通常作為主觀恢復性綜合評價的主要測量方法,選取葉柳紅等[21]在2010年編制的中文復愈性量表,此量表涉及注意力恢復理論的4個維度,即遠離感、豐富性、吸引力及兼容性。

3)神經情緒指標。神經情緒指標是通過EMOTIV EPOC＋獲取。EMOTIV EPOC＋是一款16通道無線可穿戴腦電圖(EEG)采集系統(圖1),此設備提供了6個神經情緒參數的測量,本試驗參考前人研究[22],將每個情緒參數給出工作定義:挫敗(frustration)表明消極的感覺；參與(engagement)反映沉浸、投入或吸引的程度；情緒效價(valence)反映積極情感的程度；興奮(excitement)是高喚醒和高效價的疊加；專注(focus)反映高度的注意力；冥想放松(meditation)是一種低覺醒狀態,體現放松的感覺。

1.4 試驗過程

試驗在2020年11月晴朗天氣進行,持續2周。各試驗場地的溫度、濕度、風速及聲學平均水平見表3,試驗時間為上午9:00-12:00,下午1:30-4:30。本試驗使用交叉設計隨機對照試驗,此種設計可以消除個體差異[23],受試者被隨機分為3組(每組14人),每人分3次到訪不同試驗場地,各組人員在第二次和第三次訪問時交換試驗地點。每一場地的測試時間大約28 min,受試者在等候區、試驗場地分別進行前測、后測。具體試驗流程如圖2所示。

圖2 試驗流程圖

表3 各試驗場地溫濕度、聲學、風速水平

測試前,引導受試者至試驗場地附近等候區(隔絕測試環境)進行試驗流程及注意事項說明,并佩戴EEG,但不告知試驗目的。首先,對受試者進行5 min的壓力測試,采用筆試形式完成考研英語翻譯題,此題目對于受試者而言比平常大學英語課程的難度要大得多。選擇此壓力源的原因是受試者均為在校大學生,對考場經歷較為熟悉,這也是其平時主要的壓力來源。因此,此過程自然而然地讓其感受到中等程度(mild)的壓力[24],其間記錄的腦電數據作為神經情緒指標前測,測量心率、血壓并填寫POMS量表作為生理、心理指標前測。完成上述內容后,受試者以50步/min的速度走進實驗場景進行體驗,待受試者在場地內坐穩后開始記錄5 min腦電數據作為神經情緒指標后測,測量心率、血壓并填寫POMS量表作為生理、心理指標后測,并填寫PRS問卷。

Ulrich[23]提出觀察自然景觀環境可以在5 min內產生顯著恢復,所以本試驗使用在每一場地靜坐5 min,同時不間斷記錄腦電數據。從前測、后測中選取相對穩定、連續的3 min數據作為各場地對受試者神經情緒指標影響的前、后測最終記錄。在3個場地中共獲得神經情緒數據240組(每個場地前、后測各40組),生理數據720組(每個場地前、后測舒張壓各40組；收縮壓各40組、心率各40組),心理問卷數據360組(每個場地前、后測POMS問卷各40組；PRS問卷40組)。

1.5 數據分析

采用SPSS 25.0對所得數據進行處理,用前后配對T檢驗比較個體體驗3處場地前后各項測試指標均值的變化,用方差分析比較3處試驗場地中各測試指標變化值的差異性。

2 結果與分析

2.1 生理指標差異

配對T校驗結果(表4)顯示,收縮壓在體驗兩處藍色空間后均顯著(P＜0.05)下降,其中在20%藍色空間中下降值最大,為4.17 mmHg,5%藍色空間次之,無水空間收縮壓變化不顯著；舒張壓3處場地體驗后均顯著(P＜0.05)下降,其中在20%藍色空間中下降值最大,為4.27 mmHg,5%藍色空間次之,無水空間下降值最少。

表4 血壓指標

由表5可知,心率在體驗兩處藍色空間后下降,其中在20%藍色空間中下降值最大,為5.05 bpm,5%藍色空間次之,無水空間心率變化不顯著。

表5 心率指標

對3處場地試驗前所測的血壓、心率做方差分析,結果均不具有顯著性(P＞0.05),說明變化是由受試者體驗環境后產生的。

2.2 心理指標差異

1)心境狀態量表。試驗前,受試者整體的情緒紛亂總分差距不大,說明經過壓力引導,3處場地受試者心境整體狀態差距不大,但各個情緒維度有所區別。對3處場地所測的5個消極情緒、2個積極情緒及情緒紛亂總分進行配對T校驗的結果(表6)顯示,受試者在體驗3處場地后緊張、憤怒、慌亂及情緒紛亂總分均顯著(P＜0.05)下降,說明在3處場地體驗后受試者的主觀情緒都有所提升,其中,20%藍色空間數值下降最多,5%藍色空間次之,無水廣場空間下降最少。疲勞在20%藍色空間體驗后有所下降,其他空間變化不顯著。抑郁在5%藍色空間體驗后有所下降,其他空間變化不顯性。自尊感在無水廣場體驗后有所下降,其他空間變化不顯著。精力在3個場地變化均不顯著。

表6 POMS指標

2)復愈性環境量表。受試者在3處場地體驗后的復愈性環境量表得分結果(圖3、圖4)顯示,兩處藍色空間的“遠離”“吸引和兼容”“豐富”3個維度和復愈性環境總分均高于無水空間。受試者對3種場景“吸引和兼容”和“遠離”維度有明顯的感受差異,藍色空間更能帶來“遠離”及“吸引和兼容”的感受,20%藍色空間感受更強； “豐富”感受差異較小,但藍色空間較無水空間仍給受試者更多豐富的景觀感受,且5%藍色空間豐富感受更強。

圖3 PRS 3個維度分值

圖4 PRS總分

2.3 腦電神經情緒差異

受試者在3處場地體驗前后神經情緒指標變化結果顯示,參與、興奮、專注3組指標在3個場地變化均不顯著,因此本文主要分析挫敗、冥想、情緒效價指標(表7)。挫敗情緒指標在體驗兩個藍色空間后均有所降低,且20%藍色空間挫敗指標降低更多(P＜0.05),降低值為0.17,無水空間體驗后挫敗值顯著(P＜0.05)升高。冥想放松的情緒指標在20%藍色空間提升了0.11(P＜0.05),其他兩個場地變化不顯著。情緒效價指標在20%藍色空間體驗提升0.05(P＜0.05),無水空間幾乎無變化(P＜0.05),5%藍色空間變化不顯著。

表7 神經情緒指標

3 結論與討論

3.1 結論

1)其他環境條件相似情況下,具有小型景觀水體特征的城市藍色空間較無水體廣場空間更有益于個體生理、心理恢復。城市廣場中,小型景觀水體的存在是人體產生有益心理和生理效應的積極因素。因此,在后續城市公共空間規劃設計中需考慮城市小型景觀水體等藍色空間的健康促進潛力；關注高壓人群(如,高壓工作者、病人等)或有更高健康促進需求的人群(如病人、老人等)對藍色空間的需求,為人群提供高質量的藍色空間環境以應對城市健康問題帶來的新挑戰。

2)個體通過短時間靜態體驗(被動體驗)具有小型景觀水體特征的城市藍色空間可產生一定的身心恢復,改善消極情緒,降低挫敗感。因此,在規劃設計城市藍色空間時可以通過相關被動體驗公共設施及場地的提供(如設置觀水休息座椅),支持使用者與水體多種方式的體驗交互,以便更好地發揮藍色空間對人群的健康促進作用。

3)具有小型景觀水體特征的藍色空間的健康促進作用與水體面積占比有一定相關性。其他環境條件相似情況下,20%水體較5%水體的藍色空間健康促進作用更強,且僅水體面積占比為20%的城市藍色空間具有促進積極情緒及放松冥想情緒的作用。因此,在規劃設計城市藍色空間時,可以通過水體面積的控制提升景觀視覺的自然性和寬敞感,從而促進使用者積極情緒、放松冥想情緒。

3.2 討論

本次試驗采用原位環境試驗,控制其他環境因素干擾,借助多項生理數據測量設備,驗證了城市廣場小型景觀水體的健康促進潛力,并且初步探討了水體面積占比與藍色空間健康促進結果的相關性,這與V?lker等[25]定性研究相一致。在產生積極情緒方面,城市廣場小型景觀水體面積占比可能存在閾值,這與White等[4]對于藍色空間視覺偏好研究相一致,具體可能是水體面積的提升與視覺的自然性和寬敞感提升具有相關性。研究表明,人群在水環境中高水平的情緒恢復是通過主動體驗,如提供體力活動(在沙灘上玩耍等)或鼓勵個人和團體的社會互動(家庭、老年人等)來獲得；同時,V?lker等[25]提出水景會產生立竿見影的效果,而綠色空間的恢復性則需要更長時間。本試驗初步證實通過短時間被動體驗城市廣場小型景觀水體后,個體可產生一定恢復性且有助于改善消極情緒。試驗結果符合Hartig等[26]提出“自然-健康”機制中的減壓和恢復機制。

本試驗樣本量尚存在不足,試驗場景之間的獨立性及試驗場地其他環境因素也不能得到完全控制,這均會對試驗結果的精準產生一定影響。未來研究中應擴大樣本量及樣本范圍,采用多尺度方法量化藍色空間訪問和暴露,使用新技術,如GoPro攝像機、全球定位系統及便攜式生理數據測量儀器等,進一步理解和獲取接觸藍色空間與健康指標之間的關系。本研究作為初期的小規模試驗演示為大規模公共衛生學等相關研究提供了信息,并以此為健康城市設計提供證據。