绿色基础设施对呼吸系统疾病的健康效益研究进展

孙婉璐

（南华大学，湖南衡阳 421000）

1 研究背景与研究范围

城市是人类文明的产物，城市化、工业化的快速推进，致使城市扩张速度与城市弹性出现错位、环境问题频发，人体健康受到影响[1-2,4]。呼吸是人体与外界环境进行物质交换的过程，呼吸系统与外界环境直接接触，外界环境的变化容易引发呼吸系统疾病。根据呼吸系统疾病是否具有传染性分为：非传染性呼吸系统疾病包括慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘以及肺癌等；传染性呼吸系统疾病包括肺结核、重症急性呼吸综合征（SARS）以及新型冠状病毒肺炎（COVID-19）等。根据《中国死因监测数据集2019》统计的死亡原因及顺位可知，呼吸系统疾病死亡率顺位第四，构成比为10.62%。根据WHO 统计的数据（最后访问时间：2021-11-6），截至2021 年11 月，全球COVID-19 死亡人数超过500 万[3]。人类呼吸健康已经受到严重威胁。

绿色基础设施（Green Infrastructure，以下简称GI）是以人与自然的关系为研究出发点，基于岛屿生物地理学和异质种群动态理论发展而来，理念起源于20 世纪西方对城市休闲空间和公共卫生的关注与需求[5-6]。GI 是一个多层次、跨尺度的绿色空间网络，其核心理念是将自然区域和其他开放空间组成相互连接的生态网络，结构上由斑块、廊道、场地以及踏脚石构成。斑块是生态源地，是承载GI 网络中各种生态过程发生的主要载体；廊道是枢纽，是维持GI 系统健康运行、GI 网络生态过程传输的载体；场地在不同尺度层面上有差异，可以理解为规模较小的斑块或廊道；踏脚石是不与GI 网络连接的小型生态节点[6-8]。GI 因为在应对环境恶化、生物多样性破坏、提升人居环境质量等方面具有积极主动性，而得到广泛关注[9-10]。因此，本研究以呼吸健康为导向，分析GI 对呼吸系统疾病影响的研究进展，尝试回答GI 在非传染性呼吸系统疾病、传染性呼吸系统疾病方面的作用，以及GI 影响呼吸健康的途径，通过总结当前研究的特点与不足，提出可能的研究方向，为相关研究提供借鉴与参考。

2 研究方法

基于CNKI 数据库和Web of Science 核心数据库，选取“绿色基础设施”和“呼吸系统疾病”相关词汇进行主题检索，检索2000 年以来的相关文献，共检索到38522 篇相关文献。通过初步的题目审查，排除重复、不相关文献，得到1835 篇文献；经过关键词、摘要阅读，得到74 篇文献；通过对参考文献的阅读与筛查，得到8 篇文献；最后基于此82 篇文献进行研究。

3 GI 对呼吸系统疾病影响的研究内容与进展

3.1 以缓解非传染性呼吸系统疾病症状、改善呼吸健康为目的的GI 研究

GI 通过改善空气质量、增加自然暴露等途径缓解非传染性呼吸系统疾病的症状、改善呼吸健康。森林通过净化空气、拦截颗粒物的方式，降低急性呼吸道疾病的症状[11]。Seo Sung Chul 等[12]在研究森林的临床作用中，检查了哮喘儿童短期森林旅行前后的临床症状、间接气道炎症标志物的变化，发现哮喘儿童在短期森林旅行后肺活量显著增加，呼出气体中NO 含量减少，肺功能明显提高。与公园相比，防护绿地、街头绿地容易受到交通污染的影响，因此不宜兼做公共空间为居民提供身体锻炼、游憩娱乐的场地[13-14]。通过对加拿大10个城市大约575000 名35 岁及以上成年人进行研究，发现以家为中心500m 缓冲区范围内NDVI 与呼吸系统疾病死亡率之间呈显著负相关性[15]。在绿地群落结构与呼吸系统疾病的相关研究中，发现丰富的植被群落、复合的群落结构更有利于呼吸健康，其中城市绿地在减少居民患急慢性支气管炎、哮喘方面效益明显[16]。

3.2 以控制传染性呼吸系统疾病传播为目的的GI 研究

GI 作为城市的“绿色生命支持系统”[9]，在应对传染性呼吸系统疾病方面具有源头隔离病原体、切断传播途径的作用。森林破碎化、自然空间结构变化和气候环境变化都致使野生物种向人居环境迁徙，提高了病原体跨越种族屏障的可能性。自然状态下，植被群落丰富、群落结构复合以及成熟的生态防护林地，不仅是良好的生态源地或廊道，同时具有一定的防护作用。人类城市建设影响自然景观变化，促进了肺结核在城市中的传播。新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的传播动态分为人与人之间的传播和空气污染物对人的传播，当城市的污染指数高且风速较低的情况下，COVID-19 感染风险会增加。自然空间可以是天然的隔离区域或天然的隔离带，能有效控制传染性呼吸系统疾病的传播。自然空间本身具有净化空气、拦截颗粒物的作用，当自然空间与城市开放空间构建良好的连通性时，可以形成城市通风廊道和局部风场，增大城市空气流通速度，进一步降低城市污染指数，降低SARS-CoV-2 借助污染物对人传播的可能，为城市疫情防控作出贡献。

3.3 GI 对呼吸系统疾病的影响路径

3.3.1 生理路径-自然暴露。GI 空间通过为城市居民提供自然空间增加自然暴露的机会，达到改善居民呼吸健康的目的。研究表明，进行空气浴、森林浴的锻炼，可以增加肺的换气量、提升呼吸系统对外界环境的适应力，降低COPD 的应激反应，而空气中的负离子、植物杀菌素、芬多精等都有助于呼吸系统健康，这表明暴露在森林、空旷田野和公园等有助于缓解呼吸系统疾病的症状。Fuertes Elaine 等[17]测量了8 岁、15 岁、24 岁参与者的肺活量，进行肺功能与以家为中心100～1000m 缓冲区范围内NDVI 的研究，发现家距离绿色空间越近，家附近绿色空间越多，肺功能越好。当经过短期的自然暴露，鼻腔中微生物的多样性会增加，有助于缓解非传染性呼吸系统疾病的症状。

3.3.2 生理路径-身体活动。GI 空间通过为城市居民提供身体活动的场所，达到改善居民呼吸健康的目的。在树木、树篱、树篱组合等类型的公园中，进行坐、走、跑3 种活动，成年男性、成年女性和女童肺部颗粒物的呼吸沉积剂量存在差别，并且肺部颗粒物的呼吸沉积剂量根据运动强度依次递增或递减。陈曦[18]对南京市研究发现，在城市中心区片面强调步行活动存在很大的健康危害，只有当周边一定距离内有大面积绿地，步行活动才有明显的健康效益。Sinharay Rudy 等[19]邀请135 位60 岁以上老人进行“公园-商业街”的对照研究，以仪器传输的环境实时数据与肺功能、脉搏监测数据为基础，发现与在商业街行走的老人相比，在海德公园行走的老人有更少的咳嗽、喘息，肺功能有明显改善。

3.3.3 心理路径-压力调节。GI 影响呼吸健康的心理途径是压力调节。研究发现数小时的森林环境暴露，使紧张、愤怒、抑郁和慌乱4 个分量表以及情绪状态总评分（TMD）较进入森林环境前下降，负面情绪得到明显改善，人体肺功能也有明显改善。自主神经系统会影响内源性免疫过程，当自主神经系统失调，可能会引发持续性炎症，影响哮喘症状。以20 所小学的701 名儿童为研究对象，以瞳孔测量、肺功能测量数据为基础，通过柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验、主成分分析，发现自主神经系统是学校周围环境影响学生肺功能的一种潜在途径。在森林浴与COPD 的相关研究中发现，森林浴可以通过降低肾上腺素和皮质醇水平，缓解紧张、抑郁等消极情绪，从而降低COPD 的炎症和应激水平，改善老年COPD 患者的呼吸健康。

3.4 研究特点

3.4.1 时间聚集性。污染物浓度、植被滞尘作用、风速、风向等因素受四季更替的影响，在时间上呈现循环、集中的规律，致使呼吸系统疾病的发病率、住院率呈现时间聚集性。以空气质量为媒介进行的研究发现，由于污染浓度的增加、植被滞尘作用的降低，致使冬季呼吸系统更为敏感，呼吸系统疾病发病率明显偏高。在进行呼吸系统疾病时空分布格局研究时发现，呼吸系统疾病在时间上具有明显的季节性特征。过敏性鼻炎、哮喘易受花粉、杨絮、柳絮等因素的影响，致使春季成为过敏性鼻炎、哮喘发病的重灾期。季节交替是流行性感冒的高发时段，在对杭州市流行性感冒研究中发现，12 月至翌年1 月是流行性感冒防控的重点时段。

3.4.2 区域聚集性。GI、过敏源和人口等因素在空间上分布不均匀，致使呼吸系统疾病出现区域聚集性。面积大、散布、植物多样性更高的绿地斑块更有利于呼吸系统健康，这表明在总面积一定的情况下，应尽量减少斑块碎片化程度，增加斑块面积[14]。虽然大气传输影响花粉、杨絮和柳絮的空间分布，但是其浓度与空间分布更依赖当地来源，上风位的开敞空间与下风位绿色空间相比花粉浓度更低，更有利于过敏性鼻炎、哮喘患者活动，因而花粉、杨絮、柳絮对过敏性鼻炎、哮喘的影响是一种普遍存在的局部现象。研究发现，受到传播方式的影响，呼吸系统疾病患者在空间上有明显聚集性，且随着时间的推移，住院患者的空间位置呈外散式分布。

3.5 研究中存在的不足

与绿地、绿道相比，GI 空间类型多样、框架结构多层，与呼吸健康之间的关系更为复杂。通过研究与总结发现相关研究存在以下两点不足：①研究集中于横断面的统计学分析，国内缺少纵向队列研究；②研究着眼于过去，寻找已发生事件之间的关联，其研究结果服务于关系探索。

4 未来展望与结论

GI 规划建设代表了以社会和美学为导向的绿色空间规划、生态规划的进步。作为一个多层次、跨尺度的绿色空间网络，GI 要素的几何形态、结构特征以及空间布局都会对呼吸健康产生影响。通过对相关研究的分析与总结，基于已有研究的特点与不足，提出未来可能的研究方向：

①“剂量-反应”关系的定量研究。科学研究的结果对美好生活有指导意义，才具有普适性。GI 对呼吸系统疾病有直接的、急性的影响，人体在短时间内做出的反应，容易被测量仪器捕获，直观地反映在基础数据上；GI 对呼吸系统疾病间接的、慢性的影响，影响较深且难以发现，依赖“剂量的累积”才能反映在测量数据上。通过进行“剂量-反应”关系的定量研究，明确最优剂量、警戒剂量、健康剂量，用于指导个人健康风险管理、GI 空间建设。

②源头防御的风险研究。传染性呼吸系统疾病会引发公共卫生事件，而科学技术的发展压缩了时间、空间，距离的传统定义被推翻。我们虽然难以阻止病原体的变异，但可以降低病原体向人类溢出的可能。所以，GI 在源头隔离病原体、切断传播途径方面的作用、实施方法值得探究。

③时空异质性研究。GI、人口密度和医疗资源的关键性特征没有融入健康对话的差异中。GI 的连通性和孤岛性、人的自主性和流动性、医疗资源的主动性和不均衡性等，是造成GI 与呼吸系统疾病之间时空异质性的原因。所以，“以点连线，以线成网”的GI 网络与呼吸系统疾病之间的时空异质性有很大的探讨空间。

相较于遗传基因的纵向性和家族性影响，外部环境的影响具有普遍性。以非传染性呼吸系统疾病的症状缓解、传染性呼吸系统疾病的传播控制为目标，以绿色基础设施的空间建设与格局优化为途径，考虑疾病反应的时间依赖性、绿色基础设施的特征和尺度变化，进行“剂量-反应”关系的定量研究、源头防御的风险研究、时空异质性研究，改善人与自然的关系，实现呼吸健康导向下的福祉提升。虽然GI 有助于呼吸健康，但不能过度强调GI 的重要性而忽视基础性医疗建设、靶向抗病毒预防和药物干预的作用，以及医护人员在疾病预防、治疗上的主动性。