气味与温度对单人办公室内人员感知的因果跨模态效应

《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Causal cross-modal effects between odor and temperature on occupants’ perception in a single-person office environment

　　

已有研究表明气味和温度都能塑造人员对室内环境的感知，但关于其相互依赖性的定量证据仍然有限。本研究调查了它们在办公环境中对人类反应的跨模态效果，理论基础为消极偏见（negativity bias）、报复效应（revenge effect）和一张否决效应（One-Vote-Veto effect）。在亚琛工作场所模拟实验室开展了一项单盲2×2受试者内实验。23名健康的、主要为年轻的参与者体验了在舒适（24^°C）和稍热（28.5^°C）温度下带有愉悦（0.7 ppm乙酸戊酯）和不愉悦（5 ppm 1-丁醇）气味的室内氛围。标准化问卷在嗅觉适应前后评估了跨感官域的主观满意度和感觉。利用现代统计方法的进步——包括因果推断、调整准则以及贝叶斯实际等效区间（Bayesian region of practical equivalence, ROPE）——来解决多领域研究中已有的方法论局限性。结果揭示了跨模态主效应，即温度升高降低了嗅觉满意度。热感和总体满意度方面发现了边缘性的温度×气味交互作用，而其他跨模态效应仍无定论。在气味效价评级中观察到显著的个体间变异。这些发现强调了热感觉和嗅觉知觉的相互依赖性，并部分支持了来自一个域的负面经历会影响另一域的观点；然而，一张否决效应未得到证实。本研究强调了进行整体室内环境质量（IEQ）评估和后续多领域研究的必要性。在方法论上，它展示了现代统计工具的应用，以提高以人为中心的因果建筑科学的透明度和严谨性。与气味选择和浓度调控相关的挑战被强调为相关未来研究的关键改进领域。

### 研究背景与问题
在建筑科学领域，跨模态效应日益受到关注，因为 occupant（居住者）往往同时暴露于多个环境域（如温度、气味、声音、光照）的刺激中。尽管已有研究指出气味和温度能共同塑造 occupant 对室内环境的感知，但关于热感觉与嗅觉之间相互依赖性的定量证据仍十分有限。现有研究（如 Jia 等人）在方法上存在不足，例如气味递送方式不真实（如让参与者直接嗅闻粉末而非调控整个房间氛围），且未能充分采用因果推断方法，这影响了其结论的有效性。因此，本研究旨在通过更真实的实验操作和现代统计方法，弥补这些方法论空白，系统地探究气味与温度之间的跨模态主效应和交互作用，尤其是针对 occupant 的主观满意度和感觉。
### 研究目的与意义
本研究在《BUILDING AND ENVIRONMENT》上发表的论文中，通过单盲2×2受试者内实验，在亚琛工作场所模拟实验室（Aachen Workplace Simulation Lab）中，对23名健康（主要为年轻）的参与者进行了测试。实验操控了两种气味条件（愉悦：0.7 ppm乙酸戊酯；不愉悦：5 ppm 1-丁醇）和两种温度条件（中性：24^°C；稍暖：28.5^°C），使用标准化问卷评估了嗅觉适应前后跨感官域（气味、温度、声音、光照及整体环境）的主观满意度和感觉。通过整合因果推断框架（Pan, Mahdavi, et al.）、调整准则（adjustment criterion）以及贝叶斯实际等效区间（ROPE）框架，研究人员旨在以更高的透明度和严谨性分析因果关系。结论表明，温度对嗅觉满意度存在跨模态主效应，且发现边缘性的温度×气味交互作用影响热满意度和总体满意度，但其他跨模态效应（包括一张否决效应）未得到明确证实。该研究强调了热感觉与嗅觉知觉的相互依赖性，指出 occupant 对室内环境的感知并非域孤立，而是整合且受偏见影响的，从而突出了整体室内环境质量（IEQ）评估和多域研究的必要性。
### 主要关键技术方法
为开展研究，研究人员采用了以下关键技术方法：1）实验环境模拟：在亚琛工作场所模拟实验室中，通过受控蒸发系统向房间注入气态气味（乙酸戊酯、1-丁醇），并通过通风系统均匀分布，同时通过暖通空调系统调控温度（24^°C、28.5^°C），照明（约4000 K色温、500 lux照度）和声学环境保持恒定。样本队列来自亚琛地区，通过医学筛选（排除吸烟、嗅觉异常、心血管疾病等）招募了23名健康参与者（平均年龄27.4岁，47.8%女性）。2）主观测量工具：采用六级满意度和七级感觉量表，在嗅觉适应前（即时）后（10分钟）评估参与者对气味、温度、声音、光照及整体环境的感知。3）统计推断方法：应用贝叶斯累积 probit 有序回归模型，基于因果推断框架（含调整准则选择协变量，如相对湿度、CO₂浓度）和贝叶斯ROPE（实践等效区间定义为-0.1至0.1）进行效应评估，以区分实际显著效应与null效应。
### 研究结果
#### 4.1 描述性结果
通过物理环境测量，确认了热操作的有效性：暖热条件下空气和黑球温度比中性条件高出约4.5^°C，且变异极小。气味浓度（通过Tenax采样及气相色谱-飞行时间质谱联用仪GC-ToF-MS分析）总体接近目标值（1-丁醇在两种温度下均值约4.78–5.41 ppm；乙酸戊酯约0.61–0.71 ppm），但个体间浓度存在一定波动。此外，参与者对两种气味的效价评级呈现显著个体间差异，分散在三个象限中，未能验证预设的“愉悦/不愉悦”标签。
#### 4.2 确认性结果
针对嗅觉适应前满意度进行贝叶斯有序回归：温度对热满意度存在主效应（估计值1.74, 95%最高密度区间HDI [0.80, 2.76]），中性温度显著提高热满意度。跨模态主效应方面，温度对嗅觉满意度同样存在效应（估计值1.05, 95% HDI [0.31, 1.80]），中性温度提升嗅觉满意度。但气味主效应（估计值0.21, 95% HDI [-1.25, 1.59]）及所有其他跨模态主效应和交互作用（如温度×气味对热满意度、声音满意度等）的95% HDI均与ROPE重叠，无法得出结论。
#### 4.3 探索性结果
嗅觉适应后，温度对热满意度的主效应依然存在（估计值3.38），且对热感觉的主效应在适应前后均显著。气味主效应仅在适应后对嗅觉感觉（气味强度）显著（乙酸戊酯提高强度感觉，估计值1.12）。两个边际交互作用出现：适应后，温度从暖到中性对热满意度的提升在乙酸戊酯条件下比1-丁醇条件下小1.11单位（95% HDI [-2.18, -0.09]），对总体满意度的提升也小1.07单位（95% HDI [-2.20, -0.06]），尽管其HDI边缘重叠ROPE。此外，气味效价评级的回归分析显示，气味种类、评分顺序等均无显著效应。
### 讨论与结论
**讨论部分总结**：主题方面，研究直接证实了温度对嗅觉满意度的跨模态主效应（如暖热降低嗅觉满意度），与Zhao & Li的综述及Chang等人的发现一致，支持了消极偏见和报复效应（一个感官域的负面体验影响另一域），但一张否决效应未得到证实。边缘交互作用提示气味可能调节温度对热和总体满意度的影响方向，但因气味效价未按预期区分，需谨慎解读。方法论方面，首次在多域研究中采用因果推断和贝叶斯ROPE框架，提高了因果推断的透明度和严谨性。然而，气味操作面临挑战：缺乏实时监测导致浓度控制精度有限；气味效价未得到支持，个体差异显著（与Arshamian等人发现一致），这与标签化假设相悖。局限性包括外部效度有限（样本年龄、地理、规模）、仅测试两种温度和气味、以及阶段性暴露而非持续动态环境。未来需扩大样本多样性、增加环境变量并采用长期或纵向设计。

**研究结论部分翻译**：本研究通过单盲2×2受试者内实验调查了办公室环境中气味和温度对人类感知的跨模态效应。研究人员操控了室内氛围（乙酸戊酯和1-丁醇气味；24^°C和28.5^°C温度），在嗅觉适应前后利用标准化问卷评估了跨感官域的主观满意度和感觉。通过整合因果推断框架、调整准则以及贝叶斯实际等效区间（ROPE）等现代统计方法，研究人员尝试解决先前多域研究中的关键方法论空白。结果提供了室温影响嗅觉满意度的直接证据，而仅有边缘性证据表明跨模态交互影响热和总体满意度。其他潜在效应无定论，需要更多数据。观察到气味效价评级的显著个体间变异，强调了考虑个体差异的重要性。这些发现表明热感觉和嗅觉知觉之间相互依赖，突出了整体室内环境质量（IEQ）评估的必要性和后续多域研究的必要性。它们部分符合消极偏见和报复效应的概念，但一张否决效应未如预期得到证实。在方法论上，本研究突出了气味选择和浓度控制作为未来研究关键改进领域的挑战。同时，统计方法展示了现代工具如何提高以人为中心的因果建筑科学研究的严谨性和透明度，为未来研究提供了可复制的模板。从实践角度，认识到热条件会影响嗅觉满意度对建筑设计和设施管理具有意义；关于气味的投诉可能源于欠佳的温度而非仅仅是空气质量，因此在诊断 occupant 不适和优化 IEQ 干预时应考虑多域方法。