近10年城市綠色空間與心理健康國際研究進(jìn)展
——理論框架、對(duì)象、測(cè)量工具與指標(biāo)

翟宇佳 范彬彬 霍鈞資 貢若玉 施 澄

同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海 200092

世界衛(wèi)生組織2021年的報(bào)告顯示,世界上約有2.8億人患有抑郁癥[1]。《中國國民心理健康發(fā)展報(bào)告(2019—2020)》顯示,全國抑郁高風(fēng)險(xiǎn)檢出率為12.4%～20.6%；2021年發(fā)布的《中國抑郁障礙患病率及衛(wèi)生服務(wù)利用的流行病學(xué)現(xiàn)況研究》指出,抑郁障礙已成為除腰痛[2]外,導(dǎo)致中國健康壽命損失的第二大原因。近年來COVID-19新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)加劇了抑郁情緒,特別是醫(yī)務(wù)工作者、孕婦、學(xué)生等群體[3-5]。體驗(yàn)城市中的綠色空間可提升注意力[6-7]、緩解壓力[8]與抑郁情緒[9],帶來極大的心理健康益處。無論是主動(dòng)訪問城市公園[10],還是被動(dòng)接觸綠色空間[11],均可減輕焦慮和抑郁情緒[12]。一項(xiàng)針對(duì)澳大利亞城市居民的研究表明,每周接觸自然30 min以上,可降低抑郁癥(7%)和高血壓(9%)的患病幾率[13]；另一項(xiàng)針對(duì)西班牙市民進(jìn)行的研究表明,從家中能觀賞到綠地的居民患焦慮和抑郁的風(fēng)險(xiǎn)更低[10]。

本研究簡要回顧了城市綠色空間與心理健康關(guān)系的經(jīng)典理論,歸納了近10年來的國際研究成果,基于對(duì)高引文獻(xiàn)的梳理,總結(jié)了這一領(lǐng)域的理論框架、主要研究對(duì)象、綠色空間與心理健康變量的測(cè)量工具與具體指標(biāo),以期為我國城市綠地空間與健康效益研究提供基礎(chǔ)。

1 研究方法

利用web of science核心數(shù)據(jù),檢索SCI/SSCI索引收錄的近10年(2010年1月1日—2020年12月31日)城市綠色空間與心理健康的英文文獻(xiàn)。考慮近兩年發(fā)表的文獻(xiàn)還未被廣泛引用,未納入分析。搜索的文獻(xiàn)類型為Article(研究文章)和Review(綜述),領(lǐng)域限定為Architecture(建筑)和Urban studies(城市研究)。檢索關(guān)鍵詞包括自然環(huán)境相關(guān)的5個(gè)關(guān)鍵詞,即green space(綠色空間)、greenness(綠化)、park(公園)、nature(自然)、landscape(景觀),以及心理健康相關(guān)的4個(gè)關(guān)鍵詞,即mental health(心理健康)、mood(情緒)、stress(壓力)、restoration(恢復(fù)性),共搜索到766篇文獻(xiàn)。

首先,計(jì)算獲取的766篇文章截止到2021年末的引用率,選取每年引用率最高的50篇,10年共計(jì)500篇；其次,對(duì)這500篇文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞分析；最后,在選取的766篇文獻(xiàn)中,對(duì)于截止到2021年末引用率前50的實(shí)證研究文章進(jìn)行深度剖析。。

2 研究熱點(diǎn)分析

針對(duì)500篇高引用率文章,統(tǒng)計(jì)其關(guān)鍵詞詞頻(表1),分析研究熱點(diǎn),結(jié)果表明,restoration(恢復(fù)性)、health(健康)、green space(綠色空間)、environment(環(huán) 境)、landscape(景 觀)、stress(壓 力)、physical activity(體 育 活 動(dòng))、mental health(心理健康)等詞頻較高。在頻次排名前24的關(guān)鍵詞中,絕大多數(shù)詞匯的首次出現(xiàn)時(shí)間都在2013年及之前(87.5%),說明近10年來研究熱點(diǎn)較為集中。

表1 關(guān)鍵詞頻次統(tǒng)計(jì)

3 理論及研究方法分析

3.1 基礎(chǔ)理論

城市綠色空間與心理健康研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論主要包括親自然理論(Biophilia)、注意力恢復(fù)理論(Attention Restoration Theory)與壓力減輕理論(Stress Reduction Theory)。親自然理論[14-15]認(rèn)為人類天生熱愛大自然,在潛意識(shí)中希望靠近自然環(huán)境。這一理論從物種進(jìn)化的視角出發(fā),認(rèn)為在人類進(jìn)化中,其生存活動(dòng)、認(rèn)知提升過程等都與自然環(huán)境相關(guān),因此在基因中深植了親近自然的天性[16-17]。相比較于基因假說,人類對(duì)自然的親近傾向更容易通過實(shí)證證明[18]。例如,在病房的墻壁上懸掛抽象藝術(shù)和自然風(fēng)景等類型的畫作,一段時(shí)間后,患者經(jīng)常投訴甚至撕毀抽象藝術(shù)類的畫作,而自然風(fēng)景畫從未被破壞[16]。注意力恢復(fù)理論[1,19]認(rèn)為人所處的環(huán)境中包含大量信息[20],人們需要定向注意力(directed attention)保持高水平的工作效率,在這一過程中,定向注意力會(huì)逐漸消耗,導(dǎo)致疲勞[6],然而自然環(huán)境可幫助恢復(fù)定向注意力,緩解疲勞。在自然環(huán)境中行走,可顯著恢復(fù)兒童[21]和成年人[22]的定向注意力。Ulrich等[8]提出的壓力減輕理論認(rèn)為壓力來源于個(gè)體面對(duì)威脅福祉(wellbeing)的事物而產(chǎn)生的心理、生理和行為反應(yīng),自然環(huán)境可改善情緒狀態(tài)和生理狀態(tài),從而減少心理壓力,因此人們更加喜歡綠色空間。

3.2 主要城市綠色空間類型

所選50篇高被引文獻(xiàn)中主要涉及5種城市綠色空間(圖1):1)城市開放空間(城市公園[23-25]、城市街道[25-26]、廣場(chǎng)[27-28]等)；2)郊野自然 (森林[29-32]、農(nóng)牧場(chǎng)[33-34]、自然水景[34]等)；3)公共附屬綠地(校園綠地[35-37]、工作環(huán)境綠化[38-39]、墓地綠化[40]等)；4)居住區(qū)附屬綠地 (住宅周圍綠地[41-42]、花園[43-44]等)；5)高速公路綠化[45]等其他綠地類型。

圖1 高被引文獻(xiàn)涉及的城市綠色空間主要類型

3.3 城市綠色空間特征及測(cè)量方法

現(xiàn)有研究中關(guān)注的城市綠色空間相關(guān)特征主要包括綠化覆蓋率(greenspace coverage)、綠視率(tree cover)、景 觀 組 成(environmental components)、感知維度(perceived dimension)、聲景(soundscape)等(圖2)。

圖2 城市綠色空間特征及測(cè)量方法

綠化覆蓋率通常用來描述一個(gè)區(qū)域內(nèi)的綠化程度,指單位面積土地上所有植被垂直投影面積所占比例。綠化率和植被覆蓋率可從城市公開數(shù)據(jù)獲取,例如大倫敦政府提供的倫敦行道樹數(shù)量的公開數(shù)據(jù)[9]；或基于衛(wèi)星圖進(jìn)行像素計(jì)算[37]等。綠視率指視野中綠化所占的比例,可利用PS等圖像處理工具,測(cè)算圖像中綠化像素的占比[26]；或通過問卷調(diào)查,計(jì)算感知到的綠地量,如工作環(huán)境中所能接觸到的綠色空間[38]；或基于專業(yè)人員評(píng)估森林照片中植被密度等[46]。景觀組成(又稱環(huán)境組成)指環(huán)境的組成要素,包括草地、灌木、喬木、花壇、水景、人等[23]。與廣場(chǎng)、街道等人工建成景觀相比,森林、自然水體、灌木花卉等自然組分最受使用者偏好,對(duì)心理和情緒的恢復(fù)價(jià)值更高[47-48]。自然環(huán)境的感知維度指人們通過視覺、聽覺等多種感官感知到的自然空間的品質(zhì)。Grahn和Stigsdotter[49]通過問卷調(diào)查識(shí)別自然空間的8個(gè)感知維度,包括自然、文化、前景、社會(huì)、空間、物種豐富、避難所和寧靜。感知維度由專業(yè)人員判定,如草坪對(duì)應(yīng)自然維度、展覽對(duì)應(yīng)社會(huì)維度[50]等。聲景指環(huán)境中的聲環(huán)境,一般通過網(wǎng)絡(luò)下載并剪輯不同類型的聲源片段[47]或?qū)嵉劁浿坡曇鬧48],并與照片、視頻或VR場(chǎng)景結(jié)合成視聽場(chǎng)景。視聽結(jié)合刺激通常比單一視覺刺激更有益于心理健康[47],鳥鳴、流水等自然聲源讓人更有沉浸感,可更好地減輕心理壓力[48]。其他相關(guān)變量包括綠地的生物多樣性水平[27]、水景質(zhì)量[34]、人工干預(yù)程度[51]、氣候條件[52]等。生物多樣性水平可根據(jù)城市林業(yè)部門的既有數(shù)據(jù)或?qū)＜以u(píng)價(jià)[27]；水景質(zhì)量主要根據(jù)水質(zhì)或水生植物繁殖狀況評(píng)價(jià)[34]；人工干預(yù)程度可根據(jù)環(huán)境中建筑物的比重進(jìn)行評(píng)價(jià)[51]；氣候條件的指標(biāo)包括空氣溫度、相對(duì)濕度、輻射熱、風(fēng)速、熱舒適指數(shù)等,可利用氣候測(cè)量儀等設(shè)備測(cè)量[52]。

3.4 心理健康狀態(tài)測(cè)量方法

現(xiàn)有研究主要通過測(cè)量參與者的情緒狀態(tài)、注意力水平、壓力水平以及不良行為等表征,反映參與者的心理健康狀態(tài)(圖3)。情緒狀態(tài)多使用情緒量表、腦電和相關(guān)大數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。常用情緒量表包括情緒狀態(tài)量表(Profile of Mood States,POMS)[52-55]、積極和消極情緒量表(Positive and Negative Affect Schedule,PANAS)[56]及狀態(tài)-特質(zhì)焦慮量表(State-Trait anxiety Inventory,STAI)[57]。POMS原 始 量 表 由McNair等[55]提出,包括anger(憤怒)、tension(緊張)、fatigue(疲 勞)、confusion(困 惑)、depression(抑郁)和vigour(活力)6種情緒狀態(tài)。PANAS包括10項(xiàng)積極情緒與10項(xiàng)消極情緒,如attentive(專注)、interested(感 興 趣)、alert(警 覺)、excited(興奮)、distressed(苦惱)等[56],實(shí)際研究中可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整[25]。STAI用于評(píng)估焦慮狀況,包含20個(gè)項(xiàng)目,如“我感到精神緊張”等,分值越高說明焦慮程度越高。上述量表一般采用李克特法表征情緒狀態(tài),0表示“完全沒有”,4表示“非常”。腦電波能夠表征大腦的活動(dòng),其中頻率在8～13Hz的電波被稱為Alpha(α波),可表征大腦皮質(zhì)喚醒程度(即由平靜進(jìn)入興奮狀態(tài))與放松程度。α頻率越高,大腦的喚醒程度越低,感覺越放松[58]。Yen-Cheng Chiang等[46]利用腦電波測(cè)量城市環(huán)境、森林內(nèi)部、森林邊緣等不同場(chǎng)景對(duì)情緒的影響發(fā)現(xiàn),相比較其他場(chǎng)景,觀看森林內(nèi)部場(chǎng)景的參與者的Alpha頻率更高,更好地恢復(fù)了壓力。大數(shù)據(jù)層面,可利用某一地區(qū)抗抑郁藥物處方數(shù)據(jù)[4]、居民心理健康調(diào)查[60]、居民自評(píng)的心理健康狀況數(shù)據(jù)[60]等表征心理健康狀態(tài)。

圖3 心理健康狀態(tài)因變量及測(cè)量方法

注意力水平可通過恢復(fù)量表(Restorative Outcomes Scale,ROS)、感知恢復(fù)量表(Perceived Restorativeness Scale,PRS)與心理測(cè)試任務(wù)測(cè)量。ROS用于評(píng)估人在環(huán)境中的心理恢復(fù)情況,包括是否“感覺更平靜了”“感到精神恢復(fù)和放松”“得到新的熱情和活力”“注意力和警覺性得到提高”“可以忘記日常的煩惱”“能夠理清思緒”等[31,36]。PRS被廣泛用于環(huán)境刺激恢復(fù)定向注意力的研究,具有較高的信度和效度[51,61],PRS量表由Hartig等[62]提出,包括4個(gè)維度:being away(遠(yuǎn)離性)、fascination(魅力性)、coherence(一 致 性)與compatibility(兼容性)。常用的心理測(cè)試任務(wù)包括數(shù)字向前/向后跨度任務(wù)(The Digit Span Forward(DF/DSF)tests)[63-64]、內(nèi)克爾方塊控制任務(wù)(Necker Cube Pattern Control,NCPC)[65]與斯特魯普測(cè)試(Stroop Color-Word Test,Stroop test)[65]。DF/DSF要求被試者以順序和倒序重復(fù)一段不斷增加的數(shù)字序列,直到連續(xù)失敗兩次,到失敗為止的數(shù)字序列長度為測(cè)試得分。內(nèi)克爾方塊是一個(gè)視覺錯(cuò)覺方塊,既可以被解讀為一個(gè)方塊放置在桌面上,也可以解讀為一個(gè)方塊掛在上方(圖4)。控制任務(wù)中,請(qǐng)參與者盯著3D立方體,首先在精神放松狀態(tài)下,詢問其對(duì)方塊的解析,并記錄其感覺方塊反轉(zhuǎn)時(shí)的時(shí)間間隔為1(秒)；然后請(qǐng)參與者集中精力,使立方體保持不變,直到保持不住而感到反轉(zhuǎn)時(shí),記錄時(shí)間間隔2(秒)；比較兩個(gè)間隔時(shí)間,即可測(cè)量注意力水平。Stroop test中(圖4),被試者會(huì)拿到一系列色彩名稱單詞,包括紅、綠、黃、藍(lán)、黑、白6種,這些單詞用不對(duì)應(yīng)的顏色打印,以起到干擾作用,如“黃”字用綠顏色打印。被試者需說出每個(gè)單詞的打印顏色,正確說出的數(shù)量即為測(cè)試得分。

圖4 內(nèi)克爾方塊(左)、Stroop test(右)

心理健康狀態(tài)可通過壓力、情緒與生理指標(biāo)表征。壓力水平可通過唾液皮質(zhì)醇水平、皮膚電導(dǎo)水平(SCL)、心率變異率(HRV)、血壓水平、SCI-93生理病癥問卷、感知壓力量表(Perceived Stress Scale,PSS)等方法測(cè)量。唾液皮質(zhì)醇與心理壓力呈正相關(guān)關(guān)系[66],唾液皮質(zhì)醇在刺激出現(xiàn)后的21～30 min的反應(yīng)效應(yīng)最大,一般在施加刺激后約30 min收集樣本,采集樣本時(shí)需要被試者咀嚼口腔拭子[26]或通過棉簽采集唾液[43]。受到刺激后的交感神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)改變皮膚汗腺的分泌狀態(tài),進(jìn)而改變皮膚表面的電導(dǎo)水平,心理壓力越大,皮膚電導(dǎo)水平越高,多通過電極,檢測(cè)皮電水平[26],或佩戴一體式的腕帶[29]或穿特制襯衫[57]等。心率變異率指兩次相鄰心跳之間的時(shí)間間隔的變化,可反映心理壓力狀況[64],一般測(cè)量HF(高頻:0.15～0.40 Hz)和LF(低頻:0.04～0.15 Hz)的心率,LF/HF值越大表示壓力越大,測(cè)量方法包括手握法、貼片法和手環(huán)法[53]。血壓中的舒張壓水平能夠反映精神的放松狀態(tài)[30],常用儀器為血壓監(jiān)測(cè)儀HEM-1000(Omron)。Nystr?m和Nystr?m兩位醫(yī)生提出的SCI-93測(cè)試問卷[67]可測(cè)量長期壓力引發(fā)的顯性病癥[49,60]。該測(cè)試包括35項(xiàng)涉及精神、肌肉和自主神經(jīng)方面的壓力癥狀,如疲勞、頭痛、背痛、感冒等癥狀,相關(guān)問題包括“是否認(rèn)為自己在過去一年中感到壓力或疲勞”等。PSS量表可測(cè)量心理壓力狀況[68],包含“是否因?yàn)闊o法控制的事而生氣”等問題。

3.5 數(shù)據(jù)收集方法與關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟

通常通過特里爾社會(huì)壓力任務(wù)(Trier Social Stress Test,TSST)、觀看10～15 min恐怖電影片段[57]、模擬英語口語/數(shù)學(xué)考試[26,64]或讓被試者想象自己處于焦慮或疲憊狀態(tài)[69,72]來提升參與者的壓力狀況。TSST任務(wù)要求參與者做5 min模擬求職面試的即興演講,并心算一個(gè)四位數(shù)連續(xù)減去16的減法問題,兩項(xiàng)任務(wù)都限時(shí)10 min[70]。研究中需控制干擾變量,例如,以窗外綠化狀況為自變量時(shí),除了窗外視野之外,其他條件如房間面積、環(huán)境溫度等應(yīng)保證相同[64]。如以照片或視頻呈現(xiàn)自變量時(shí),圖像的亮度、色彩飽和度、清晰度等應(yīng)保證一致[61]。拍取照片時(shí),為確保視野/視角適宜,一般在離地1.5 m高拍攝照片或視頻來模擬人的真實(shí)觀感[26],所攝圖像應(yīng)選擇構(gòu)圖最佳的拍攝點(diǎn)[71],實(shí)地實(shí)驗(yàn)則需選擇具有良好視野的視點(diǎn)[66]。同時(shí),保證圖像質(zhì)量優(yōu)秀、具有典型代表性[48],例如翠綠草地和碧藍(lán)湖面、完全開敞的山谷和十分幽閉的樹林等。為保證被試者狀態(tài)穩(wěn)定,通常讓被試者先休息靜坐3～10 min穩(wěn)定狀態(tài)[72],或在正式實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行簡短的預(yù)實(shí)驗(yàn),以保證被試者熟悉流程[52,66],還需選擇安靜獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)區(qū)域、氣候適宜的實(shí)驗(yàn)時(shí)間,確保被試者全程狀態(tài)良好且平穩(wěn)[27]。多數(shù)人能夠集中注意力觀看視頻的時(shí)間為8 min[57],盡量將視頻時(shí)長控制在8 min以內(nèi)。為避免被試者先后接觸不同的自變量環(huán)境,后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)部分會(huì)受到前實(shí)驗(yàn)部分的影響[53],通常隨機(jī)安排實(shí)驗(yàn)先后順序[52-53],或在實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)置休息恢復(fù)的時(shí)間[52,64]。為排除無效樣本,可在問卷中設(shè)置一項(xiàng)特殊問題保證樣本的有效性[23]。如“無樹木無花卉無水景”和“有樹木有花卉有水景”兩個(gè)選項(xiàng),絕大多數(shù)人會(huì)選擇后者,那么選擇了前者的樣本將被排除。

4 結(jié)論與展望

4.1 現(xiàn)有研究主要結(jié)論

現(xiàn)有研究表明各種城市自然環(huán)境可幫助恢復(fù)注意力、緩解壓力、改善孤獨(dú)與抑郁情緒、減少不良行為。綠視率與兒童的自律力正向相關(guān)[65]；校園綠化能顯著提高學(xué)生的注意力水平[64]、提升學(xué)生成績、抑制不良行為[37]；社區(qū)綠化水平與居民壓力負(fù)相關(guān)[67]；城市森林與森林浴可減輕壓力[50]；更多的城市行道樹樹冠可幫助減輕壓力[26]、緩解抑郁[4]；工作環(huán)境中的綠化可促進(jìn)積極的工作態(tài)度[38]。養(yǎng)老院周圍樹木覆蓋率與抑郁癥狀負(fù)相關(guān)[42]。新冠大流行時(shí)期,居家人群能夠觀看和接觸住宅周邊綠地的機(jī)會(huì)與自感自尊、生活滿意度和幸福感呈正相關(guān),與孤獨(dú)、抑郁和焦慮呈負(fù)相關(guān)[41]。

4.2 展望

1)定量層面測(cè)量自然環(huán)境變量,精細(xì)化導(dǎo)控規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐。現(xiàn)有研究主要關(guān)注自然環(huán)境的組成要素、感知維度等定性特征,較少定量測(cè)量城市公園等綠色空間的特征,如綠視率、綠化覆蓋率等,無法精細(xì)化指導(dǎo)實(shí)踐。如公園面積與相關(guān)活動(dòng)場(chǎng)地為多大時(shí),才能更好的促進(jìn)使用者健康?城市公園的服務(wù)半徑為多少時(shí),才能鼓勵(lì)居民更多地使用公園,得到更多的健康效益?未來研究中需以規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐需求為導(dǎo)向,在定量層面展開探索,為精細(xì)化導(dǎo)控提供基礎(chǔ)。

2)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)視覺、位置追蹤等新技術(shù)的應(yīng)用。現(xiàn)有研究多通過專家評(píng)價(jià)與像素區(qū)分等方法評(píng)價(jià)自然環(huán)境的特征,多采用問卷與生理指標(biāo)測(cè)量等方法測(cè)量心理健康狀態(tài)。景觀偏好研究中已開始采用如基于人臉的情緒識(shí)別、基于眼動(dòng)數(shù)據(jù)的興趣點(diǎn)識(shí)別等技術(shù)[74-75],可進(jìn)一步在心理健康領(lǐng)域應(yīng)用。未來研究中可利用計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等新技術(shù)分析自然環(huán)境的特征,并自動(dòng)檢測(cè)心理健康狀態(tài)。