人口密度与腹型肥胖的N型关系
作者姓名：孙斌栋1,2,3,4,5，姚夏劼2,3,4,5，尹春2,3,4,5,*
作者机构：1. 华东师范大学中国现代城市研究中心，上海，200241
2. 华东师范大学中国行政区划研究中心，上海，200241
3. 崇明生态研究院，上海，202162；
4. 华东师范大学城市与区域科学学院，上海，200241
5. 华东师范大学未来城市实验室，上海，200241
发表刊物：《International Journal of Environmental Research and Public Health》
引用格式：Sun, B.; Yao, X.; Yin, C. An N-shaped association between population density and abdominal obesity. International Journal of Environmental Research and Public Health 2022, 19, 9577. https://doi.org/10.3390/ijerph19159577.
摘要：腹型肥胖正严重危害着公共健康和健康城市建设，但现有研究对两者的关系并未达成共识。本研究使用2004-2015年中国健康与营养调查数据，采用广义加性模型探索了人口密度与腹型肥胖之间潜在的非线性关系。在控制了其他建成环境要素、社会经济属性以及区域和年份固定效应后，研究发现人口密度与腹型肥胖具有N型关系，且N型曲线的两个拐点分别是1.2万人/km2和5万人/km2。具体而言，当人口密度小于1.2万人/km2时，人口密度与腹型肥胖具有正向关联；当人口密度介于1.2万人/km2与5万人/km2时，两者呈负向关联；当人口密度大于5万人/km2时，两者再次呈现正向关联。鉴于提高人口密度并不总能降低腹型肥胖风险，在制定致密化策略以防控肥胖前，政策制定者应更多地关注当地密度基底。
一、引言
肥胖是全球公共健康的重要威胁，也是新冠肺炎和慢性非传染性疾病的主要风险因素之一。根据身体脂肪分布，可将肥胖分为全身型肥胖和腹型肥胖，而后者是二型糖尿病和冠心病的重要预测指标。在中国，由于基因遗传和生活方式等因素的影响，人群腹型肥胖率（37.6%）远高于全身型肥胖率（15.0%）。因此，预防和降低腹型肥胖风险是肥胖防控，亦是深化推进健康城市和健康中国战略的关键。
欧美国家大量的实证研究发现，提高人口密度是预防全身型肥胖的有效措施。然而，鲜有研究关注亚洲国家普遍流行的腹型肥胖问题。在少数探讨密度与腹型肥胖关系的研究中，实证发现也相互矛盾。例如，基于线性假设，Yin等（2022）发现在中国乡村地区人口密度与腹型肥胖呈现正相关关系，而Leal等（2012）却发现在法国城市地区人口密度与腹型肥胖呈负相关关系。基于非线性假设，Sarkar等（2017）发现英国社区人口密度和腹型肥胖具有倒U型关联，但Yin等（2020）却发现中国城市社区人口密度和肥胖呈U型关联。人口密度与腹型肥胖的混杂结果给城市规划师制定建成环境优化策略带来了极大的挑战，也阻碍了健康城市战略目标的实现。因此，迫切需要厘清人口密度与腹型肥胖的关联，以完善现有理论框架，为决策者提供调控密度以降低肥胖的科学依据。
二、数据与方法
本研究使用了2004~2015年的中国健康和营养调查数据中18~65岁的城乡居民样本（N=36422），通过构建广义加性模型以探究人口密度与腹型肥胖之间的非线性关系。具体而言，因变量是腹型肥胖，使用腰围和腰高比作为代理。核心自变量是社区人口密度，其他控制变量包括建成环境要素（如企业密度、快餐店密度等）、个体社会经济属性（如性别、年龄等）、区域和时间固定效应。
广义加性模型的优势在于：第一，与传统的线性模型相比，该模型能够拟合变量之间复杂的非线性关系；第二，与机器学习相比，该模型能够提供回归系数的显著性水平和置信区间，使得模型结果更具可解释性。
三、结论与启示
在控制了其他建成环境变量、个人社会经济属性变量、区域和年份固定效应后，广义加性模型结果显示，人口密度与腹型肥胖具有N型关系，且存在两个明显的拐点，即1.2万人/km2和5万人/km2（图1）。具体而言，当人口密度小于1.2万人/km2时，人口密度与腹型肥胖具有正向关联；当人口密度介于1.2万人/km2与5万人/km2时，两者呈负向关联；当人口密度大于5万人/km2时，两者呈现正向关联。
图1 人口密度与腹型肥胖之间的非线性关系（左图：腰围，右图：腰高比）
注：横轴代表人口密度的实际值，纵轴代表基于平滑函数得到的人口密度估计结果，阴影部分代表95%的置信区间，横轴小黑柱代表样本观测值的分布情况。
在上期推送中，团队研究人员基于中国城市的实证研究发现人口密度与肥胖具有U型关联【往期推送：城市人口密度与肥胖具有U型关联】。但是，本文发现两者的关联呈N型。这主要是因为本文将乡村地区纳入了研究样本，并将城乡地区视作一个密度连续变化的整体纳入模型。因此，可以将人口密度与肥胖的N型关系视为对U型关系的发展。同时，这一N型关联也能很好地解释了以往矛盾的研究结果（图2）。简单来说，N型曲线的左段（红色部分）呼应了Yin等（2022）基于中国乡村（即低密度情境）的研究结果；N型曲线左至中段（绿色部分）与Sarkar等（2017）基于英国城市（即中密度情境）的研究结果相似；N型曲线中至右段（蓝色部分）则呼应了Yin等（2020）基于中国城市（即高密度情境）的研究发现。U型曲线和N型曲线所反映的关系是相容的，不过具体拐点数值不完全对应，主要可能是实证所依赖的调查样本和数据不尽相同，计量模型不同也是可能的原因。
图2 以往文献和本研究中人口密度与腹型肥胖之间的关系比较
本文发展了城市人口密度与肥胖的U型关系框架，提出了涉及城乡地区更加完整的N型关系框架（图3）。具体而言，在低密度情境下（如乡村地区），人口密度的提高虽然会促进公共服务设施布局、乡村道路的建设，但是这不足以改变村民的设施可达性依然较低的现状。此外，设施数量增加、乡村车行道建设可能会促进村民的机动化出行行为，进而增加腹型肥胖风险。在中等密度情境下（如乡镇或中小城市），提高人口密度有助于缩短到目的地的距离，提高健康食品可获得性，促进非机动化出行、提高体力活动水平和健康饮食行为，进而降低腹型肥胖风险。在高密度情境下（如特大城市），随着人口密度提高，人均体力活动空间减少而抑制了居民体力活动参与、生活压力增加、环境污染加剧，因而可能提升腹型肥胖风险。
图3 人口密度与腹型肥胖之间的N型关系框架
本文的学术贡献在于，首次提出了人口密度与肥胖的N型关系理论，将以往看似矛盾的研究结果纳入了统一的分析框架。这一理论框架为规划师制定密度调控政策以预防公众肥胖提供了重要启示。具体而言，政策制定者应审慎考虑当地的密度情境，避免盲从欧美国家经验，一刀切地采取致密化策略。在低密度地区，规划师应注意只有当人口密度的增加达到一定阈值后，才能起到降低肥胖风险的效果；在中等密度地区，人口密度的增加有助于促进居民非机动化出行、提高体力活动，从而降低肥胖风险；在高密度地区，规划师应缓解人口过度集聚导致的大城市病问题（例如，污染和拥挤），以降低致胖环境对公共健康的不利影响。
[研究资助：国家自然科学基金(42101184；42071210)、国家社会科学基金重大项目(17ZDA068)、中国博士后科学基金(2020M681227；2022T150214)、中央高校基本科研业务费项目华东师范大学新文科创新平台(2022ECNU-XWK-XK001；2022ECNU-XWK-ZX02)、上海市“超级博士后”激励计划(2020161)]
