用事件相关电位实验来探索工程项目公众排斥行为产生的原因

■ 这是“神经工程管理”第12篇推送

■ 内容来源：付汉良（本文通讯作者）

■ 本期编辑：董博

■ 校       对：王萌萌（本文合作作者）

■ 审       核：侯彩霞（本文第一作者）

■ 仅用于学术交流，原文版权归作者和原发刊所有

本文是西安建筑科技大学神经工程管理实验室投入使用以来，公开发表的第一篇学术论文。针对《公众对于不同人体接触程度再生水回用用途的刻板印象：来自事件相关电位实验的证据（Public stereotypes of recycled water end uses with different human contact: Evidence from event-related potential (ERP)）》一文的导读。本文通过事件相关电位实验，验证了公众对于不同人体接触程度再生水回用用途刻板印象之间的区别（原文图摘要如图1）。

图1 原文图摘要

图2 导读总结研究逻辑

发表时间：2021年

发表期刊：《Resources, Conservation & Recycling》

作者：侯彩霞、文岩、何玉麒、刘晓君、 王萌萌、 张志银、付汉良（通讯作者）

再生水是解决水资源紧缺的有效途径，对缓解区域水资源紧缺和促进环境保护有重要的意义。公众作为再生水的直接使用者，其对再生水的态度和接受程度是再生水回用项目实施的关键环节。然而在再生水回用工程的现实推广过程中，往往因为再生水是用污水生产而来的消极认知，而遭到公众的排斥。为了更为深入的了解公众对于再生水回用的消极认知，本研究引入认知神经科学的研究思路，采用事件相关电位实验（event-related potentials (ERP)）测度公众对于不同人体接触程度再生水回用用途的刻板印象。研究结果表明：①总体来看，公众对再生水回用刻板印象较深，且公众对再生水存在明显的消极刻板印象。②相对于再生水用于洗车来说，积极的形容词描述再生水用于饮用能诱发更明显的N400，即公众认为再生水用于饮用是有害的，危险的和恶心的。③不同接触程度的再生水，其消极刻板印象也有较大差异。随着接触不断提高，消极的刻板印象也会不断加深。本研究可为再生水回用项目推广与水资源优化配置提供科学参考。

关键词：再生水回用；刻板印象；人体接触程度；事件相关电位

研究背景

再生水回用作为一条解决水资源短缺的有效途径，对缓解区域水资源紧缺和促进环境保护有重要的意义，受到了国际社会的广泛关注。作为替代水源，再生水回用具有诸多优点。首先，再生水经由污水处理而成，作为水源比依赖于降水量的天然水源更为稳定。同时生产再生水的过程中，还能通过提高污水处理量而减少对水环境的污染。其次，相对于远距离调水、海水淡化等其他的水源获取方式，生产再生水的过程更加节能，还避免了大兴土木建造水利设施对自然界的影响。此外，在将再生水用作农业灌溉用途时，能够提供一种稳定的养分来源（尤其是氮、磷和钾肥）以及有机物成分，这些成分对保持土壤肥力有重要意义。然而具有诸多优点的再生水回用工程，在其现实推广过程中，却往往因为公众对于再生水是用污水生产而来的刻板印象，而遭到公众的排斥。

问题提出

在诸多的关于造成再生水回用工程公众排斥行为产生原因的研究当中，往往将再生水回用机械的作为一个整体。然而，对于不同再生水回用用途，由于其与人体接触程度的不同，触发排斥行为的机理也不尽相同。就像人们对于内衣和外套的布料材质需求不同一样，公众对于高接触程度的诸如饮用等用途，和相对低接触程度的洗车等用途，其关注点和接受程度亦可能会存在明显区别。基于此，本文从以下三方面问题展开：

1. 公众对于再生水回用工程的刻板印象为何。

2. 公众对于不同人体接触程度再生水回用用途的刻板印象为何。

3. 不同人体接触程度和公众对于对应再生水回用用途的刻板印象间有何相互作用关系。

数据获取

本研究中的ERP实验在西安建筑科技大学神经工程管理实验室进行。所有实验参与人在参与实验前，均需要对头发进行清理，并彻底吹干。之后才开始进入实验室，开展实验前的准备环节，即带上电极帽，并通过在需要进行数据采集的电极中逐个注射导电膏来降低电阻至5 kΩ以下。整个ERP实验从准备到实验结束，前后持续时间超过2小时。由于实验环节过于复杂，通常在开展ERP实验时，均以学生样本为主。同时，由于ERP实验从参与在实验开展期间内，受到COVID-19的影响，校外人员难以进入学校。故本次实验的30名参与人员均为西安建筑科技大学的硕士及博士研究生。所有实验参与人均为自愿参与实验，整个实验过程均为非侵入式的实验手段，仅在头皮处贴脑电探测器，对人体没有任何伤害。

刺激材料

为了实现本研究确定不同人体接触程度再生水回用用途刻板印象的研究目标，实验根据作者发表于2020年的相关研究中，关于不同再生水回用用途人体接触程度测度的结论(Fu, et al., 2020)。选取人体接触程度最为显著的饮用和洗车，分别作为高人体接触程度用途和低人体接触程度用途的代表。并选取代表两种用途的各6张图片，作为再生水回用用途的刺激材料。而后，选取与再生水回用相关，但分别具有积极和消极词性的16个由两个中文文字组成的词语（8个积极词，8个消极词），见下表。

表1 刺激词汇及对应英文释义表

实验流程

实验的刺激程序采用E-prime 2.0编写及呈现，整个实验程序由200个实验环节构成。其中8个环节为预实验，便于参与人了解实验程序。正式实验环境包含192个环节 (12张图片×16个两字词)。为了减少实验参与人在实验过程中的疲劳程度，正式实验的192个环节被随机分为3个阶段，实验参与人在每完成1个阶段的实验环节之后休息2分钟。

在实验开始前，实验参与人被告知在接下来的实验过程中，需要观看一系列代表不同再生水回用用途的图片。而后，屏幕中间会呈现出一个积极或者消极的中文形容词。在呈现完形容词之后，需要进行一个判断任务。通过按键反应，来判断是否同意用上一个实验环节中出现的形容词还来形容同此前出现图片中的再生水回用用途。实验过程中，实验参与人采用舒适的坐姿，眼部距离呈现刺激的20英寸戴尔显示器约100厘米。在实验期间，实验参与人被要求在实验过程中尽量减少眨眼、头部移动和身体移动。实验过程中，会在屏幕中央呈现刺激材料。实验参与人通过键盘，进行按键反应。每个环节开始时，屏幕中央会呈现一个用于眼神聚焦的”+”，呈现800ms。接着，会呈现一张代表再生水回用用途的图片刺激，呈现1600ms。图片刺激呈现结束之后，会出现一个800ms的空屏。空屏后屏幕中间会呈现出一个积极或者消极的中文形容词，持续1000ms。词汇刺激之后，会出现一个持续800ms的空屏。接下来会出现一个实验界面提示大家进行按键反应。同意则按F键，不同意则按J键。按键反应的提示也会在实验参与人进行安检反应之后消失，或者如果实验参与人在3000ms内没有进行按键反应，则提示页也会消失。反应提示界面消失之后，出现一个持续800ms的空屏，空屏消失之后进入下一个实验环节。关于实验流程以及每个环节的介绍见图3。

图3 事件相关电位实验流程图

实验设备及软件

脑电数据通过64导电极帽配合Neuroscan SynAmps2放大器进行采集。两耳后的双侧乳突被选作参考电极。在左右眼外侧各1cm，分别设置一个电极，用以记录水平眼电。左眼的上侧和下侧各1cm，分别设置一个电极，用以记录垂直眼电和眨眼。脑电数据分析采用Curry 8软件。为了便于分析由实验刺激所诱发的事件相关电位，EEG数据被按每1000ms切割成片段。每个片段的从屏幕中出现按键提示的前200ms开始，到后800ms结束。本研究采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验N400 ERP的峰值数据，用来反映公众对再生水回用的刻板印象。采用双因素方差分析（two-way ANOVA），用来验证不同再生水回用用途和不同词性形容词对于公众再生水回用刻板印象上是否存在交互作用。

公众对再生水回用的刻板印象

在出现信息冲突时，会在前额中部位置电极出现N400波形。同时，越明显的N400，代表出现了越强烈的信息冲突。因此，为了反应公众对于再生水回用用途的感知态度的印象，FCZ, CZ, CPZ三个位于前额中部的电极被选取，用以观察脑电波形（三个电极记录的ERP波形如下图4a-4c）。通过对3个电极的观察，发现用积极形容词形容再生水回用，比用消极形容词形容再生水回用会在300-350ms间诱发更为明显的负向脑电波幅。由于N400波幅的定义为在刺激后300-500ms出现的负向波形，故而本研究所诱发的事件相关电位可被视作N400波形。为了更为准确的比较两种情境下N400诱发的强度的大小，300-350ms波峰值被选取出来。通过比较波峰值能验证，当用积极形容词形容再生水回用时出现更为显著的N400(F(1,50)=5.471, P=0.023)，这也表明这两个刺激间存在显著的语义差异（见图4d）可见，公众对再生水回用存在明显的消极的刻板印象，即公众认为使用再生水是危险的、有害的、恶心的。研究结果发现，再生水用于洗车和再生水用于饮用之间没有显著的差异，即不论再生水接触程度高低，公众对再生水回用都存在消极的刻板印象。

图4 电极数据记录及两组数据的方差分析

公众对不同人体接触程度再生水回用的刻板印象

为了进一步分析公众对不同接触程度再生水回用的刻板印象，本文将再生水回用刻板印象分为洗车和饮用差异较大的两种类型。研究结果显示，与靶子-启动一致条件相比，不一致条件下的靶子刺激在额-中区诱发了波幅更大的N400。本文对N400的平均波幅(300~500ms)进行2(启动：再生水洗车、再生水饮用)×2(靶子：积极形容词、消极形容词)方差分析。

从再生水用于饮用方面看，积极的词语描述再生水饮用比消极的词描述再生水饮用在额-中区诱发了波幅更大的N400（见图5a-5c）。方差分析结果表明，再生水饮用的积极靶子词汇与再生水饮用的消极靶子词汇最小值差异具有统计学意义, F(1,24) = 5.429, P = 0.029 (见图5d)。可见，公众对再生水饮用存在明显的消极刻板印象，即公众认为再生水用于饮用是污浊、恶心和有害的，健康、安全和干净这些词与再生水用于饮用产生违和，产生波幅更大的N400。

从再生水用于洗车方面来看，积极的词语描述再生水洗车和消极的词描述再生水洗车没有在额-中区诱发了波幅更大的 N400。方差分析结果也表明，再生水洗车的积极靶子词汇与再生水洗车的消极靶子词汇最小值差异不具有统计学意义（见图5a-5c）。公众对再生水洗车不存在明显的刻板印象，也就是说，公众对于再生水用于洗车，不会觉得是干净、安全和健康的，也不会觉得是恶心、污浊和有害的。

从不同的接触程度来看，积极的词语描述再生水饮用比积极的词语描述再生水洗车在额-中区诱发了波幅更大的N400（见图5a-5c）。方差结果显示，再生水饮用的积极靶子词汇与再生水洗车的积极靶子词汇的最小值差异具有统计学意义, F(1,24)=4.326, P=0.048（见图5d）。也就是说，相比再生水用于洗车，公众更不能接受再生水用于饮用。消极的词语描述再生水饮用和描述洗车之间没有显著的差异。

图5 电极数据记录及四组数据的方差分析

不同接触程度用途与形容词词性之间的交互作用

分别将不同接触程度的再生水用途分为洗车和饮用两组，情绪分为积极情绪和消极情绪两组，采用双因素方差分析研究用途和情绪对公众再生水回用刻板印象中的作用。用Shapiro-Wilk检验数据正态性，用Levene方差齐性检验判断等方差性。图6显示用途和情绪可能对公众再生水回用的刻板印象具有交互作用，但结果显示用途和情绪并不具有统计学意义，即不存在交互作用。之后分别分析用途和情绪的简单主效应。结果显示当再生水回用用途为饮用时，积极和消极情绪间存在显著的差异，F(1, 48) = 5.581, P=0.022，与单因素方差分析中饮用积极与饮用消极之间具有明显差异的结果一致。结果说明了不论再生水的用途是洗车还是饮用，情绪对公众再生水回用的刻板印象具有显著的影响，同时，饮用用途组的积极情绪和消极情绪之间存在统计学显著的差异，表示当再生水用于饮用时，情绪对公众再生水回用的刻板印象的影响强于当再生水用于洗车。从CZ、FCZ、CPZ三个电极的最小电压也可以发现，再生水用于饮用的积极情绪会产生更大的N400，也说明公众对饮用和积极情绪的再生水回用刻板印象反应更强。

图6 交互作用图

讨论

本研究采用脑电实验的方法，通过观察和比较实验过程中，不同对照组实验参与人的N400 ERP。来反映公众对于不同人体接触程度再生水回用用途的刻板印象。在实验中要求被试判断用后出现的形容词，形容之前出现的再生水回用用途是否合理。并观察实验参与人在实验过程中的脑电波变化，分析实验参与人对于不同人体接触程度再生水回用用途的刻板印象激活程度。研究结果发现，不同对照组的实验参与人均会在额-中央区(CZ, CPZ & FCZ electrodes)诱发N400 ERP。

公众对再生水回用存在明显的消极刻板印象。这主要是因为再生水作为污水处理的产物，其污水的属性会深深的印在公众的心里，不论处理过程和处理技术如何先进，处理后水质达到什么标准，在较短的时间内无法改变公众对再生水的污水属性的刻板印象。在一定程度上，刻板印象带有不同个体过去经验的痕迹，这种经验的痕迹会影响公众对事物的判断。之前的研究发现公众因为再生水经由污水处理产生，而对再生水存在厌恶感，进而拒绝使用再生水的现象，并将其定义为公众对于再生水的“心理感染”。同时居民对于再生水回用存在消极的内隐态度，从内隐态度的层面验证了居民对于再生水回用存在心理感染现象（付汉良等, 2018）。因此减弱公众对再生水回用的消极刻板印象，可以更好促进再生水回用项目的推广。在未来再生水推广过程中，在关注如何去除污水中污染物成分的同时，还应当努力寻找克服居民对于再生水回用偏见的办法。单纯建设再生水回用基础设施，而忽视对于居民的教育和引导，可能最终带来的并不是再生水回用行业的繁荣发展，而是一堆没有用户的过剩产能。

对于人体接触程度高的再生水回用用途，积极的形容词语比消极的形容词会诱发更大的N400。即公众认为再生水用于饮用是污浊、恶心和对身体健康存在威胁。一般而言，个体的风险意识和风险感知并不是通过亲身经历的直接经验所获取的。在不了解事物风险时，个体为了自身安全会扩大对事物风险感知。公众认为再生水是污水处理而来，即使处理技术达到较高水平，再生水中已经不存在任何污染物，但再生水仍然是污水的消极认知很难改变，它所带来的健康风险消极认知会被公众扩大化。可见，公众对再生水存在的健康风险感知会引起公众对高接触程度的再生水回用用途的不适感。对于诸如此类由于公众对于再生水回用消极刻板印象引起的公众排斥，有针对性的对潜在用户进行相关信息披露是应对策略这一。之前的研究还发现，对于再生水信息了解高的公众，再生水回用风险感知与再生水回用意愿负向关系更弱，对于再生水信息了解低的公众，再生水回用风险感知与再生水回用意愿负相关关系较强(侯彩霞等，2020 )。因此，在再生水回用项目推广的过程中，增强再生水信息披露，可有效的降低再生水回用风险感知对再生水回用意愿的影响，减少公众对再生水的厌恶感，提高公众对再生水的接受度。

代表积极形容词和代表高接触程度再生水回用用途的实验刺激同时出现时，会比其与代表低接触程度再生水回用用途的实验刺激同时出现时，诱发更为明显的N400 ERP。不同接触程度的再生水回用对靶子词语的反应没有明显的统计学差异，但是代表再生水用于饮用用途的实验刺激与代表积极词汇的实验刺激同时出现时诱发的N400 ERP，明显强于代表再生水用于洗车用途的实验刺激与代表积极词汇的实验刺激同时出现时诱发的N400 ERP。可见，公众对不同接触程度的再生水回用的刻板印象有较大差异。再生水回用用途与人体接触程度越高，公众对其的刻板印象越消极，排斥程度也越高。在政府制定推广再生水回用项目时，可针对不同的接触程度，制定相应的推广政策。比如，接触程度低的再生水回用用途，推广和政策实施力度可以适当减弱，增强对接触程度较高的再生水回用的推广力度。

代表消极形容词和代表积极形容词的实验刺激，分别与代表低接触程度的再生水回用用途的刺激同时出现时，诱发出得N400 ERP间没有显著区别。但两种形容词刺激与代表高接触程度再生水回用用途同时出现时，却会出现有显著区别的N400 ERP。从这一结论再次证明，对于人体接触程度较高的再生水回用用途，公众的消极刻板印象更加深刻。而对于低接触程度的再生水回用用途(如再生水用于洗车)，公众的消极刻板印象其实并不明显。这也说明，在再生水回用推广难度最大的初期阶段。应当选取公众消极刻板印象较弱的再生水回用用途进行推广，在全社会营造处处都在使用再生水的氛围，从而促进公众更多的去了解和接受再生水回用。正如在1974年Baumann的研究中所指出的，提高居民对于再生水接受意愿最有效的办法就是在一处吸引人的设施中使用再生水，并邀请居民参观它、闻它、围绕着它野营、钓鱼甚至在水里游泳。

本研究的研究结果反映了接触程度越高，再生水回用的消极刻板印象越深刻，越容易影响公众对再生水回用的意愿。但由于研究设备和研究条件的限制，本试验的参与者均为本校的研究生，样本的代表性可能存在一定的局限性。有研究发现不同缺水地区的公众对再生水回用意愿存在较大差异且再生水的信息披露程度对公众再生水回用意愿也存在较大差异(侯彩霞等，2020)因此，在未来的研究中，我们会将不同缺水区域的工作进行分组，测试不同缺水地区公众对再生水存在的刻板印象是否有差异。同时，区分不同再生水信息获取的公众对再生水的刻板印象是否存在差异。针对不同类型的公众，制定相应的推广政策。

结论

在水资源供需矛盾日益紧张的地区，再生水回用将是缓解地区水资源短缺的重要方法，但公众对再生水回用的意愿较低成为再生水项目使用和推广的重要障碍。公众对再生水存在的刻板印象直接决定了其对再生水回用的接受意愿。本研究通过设计公众对再生水回用刻板印象的人因实验，探求公众对不同接触程度再生水的刻板印象。得到以下结论：

1.公众对再生水回用存在相对较为消极的刻板印象。

2.积极的形容词与高人体接触程度的再生水回用用途同时出现时，会诱发更明显的N400成分。

3.公众对于不同接触程度的再生水回用用途刻板印象的消极程度有明显差异。随着回用用途人体接触程度的提高，消极的刻板印象会加深。

Hou Caixia, Wen Yan, He Yuqi, Liu Xiaojun, Wang Mengmeng, Zhang Zhiyin, Fu Hanliang. Public stereotypes of recycled water end uses with different human contact: Evidence from event-related potential (ERP), Resources, Conservation & Recycling, 2021, 168, 105464.（免费下载链接：https://authors.elsevier.com/a/1cXNq3HVLKkriF）

1. Hou Caixia, Wen Yyan, Liu Xiaojun, Dong Mingfang. Impacts of Regional Water Shortage Information Disclosure on Public Acceptance of Recycled Water—Evidences from China’s Urban Residents[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 278(1), 123965.

2. 丁超，付汉良，何玉麒，王振华，吴思美，王萌萌. 再生水回用行为引导政策作用效果仿真[J]. 中国人口·资源与环境，2021,31(2):127-136.

3. Fu Hanliang, Wang Mengmeng, Li Peng, Jiang Song, Hu Wei, Guo Xiaotong, Cao Ming. Tracing Knowledge Development Trajectories of the Internet of Things Domain: A main path analysis, IEEE Transactions on Industrial Informatics 2019, 15, 6531-6540.

4. Hou Caixia, Fu Hanliang, Liu Xiaojun, Wen Yan. The effect of recycled water information disclosure on public acceptance of recycled water-Evidence from residents of Xi’an, China. Sustainable Cities and Society 2020, 61, 102351.

5. 付汉良，刘晓君. 再生水回用公众心理感染现象的验证及影响策略[J]. 资源科学，2018,40(6):1222-1229.

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