石家庄城市道路积尘负荷排放特征研究

采用移动式采样法,于2014年秋季、冬季和2015年春季、夏季采集了石家庄4种道路类型(快速路、主干道、次干道和支路)两侧的快、中、慢车道的积尘,分析了不同季节、不同道路类型、不同速度车道以及不同方向车道的积尘负荷分布特征。结果表明:4个季节的平均积尘负荷为秋季0.111g/m~2、冬季0.027g/m~2、春季0.055g/m~2、夏季0.046g/m~2;不同道路类型的平均积尘负荷为快速路0.084g/m~2、主干道0.038g/m~2、次干道0.043g/m~2、支路0.048g/m~2;不同速度车道平均积尘负荷为快车道0.039g/m~2、中车道0.048g/m~2、慢车道0.079g/m~2;不同方向车道积尘负荷差别不大,且大体上显著相关,说明主导风向对道路积尘的影响不大,而车流量的影响较大。     

人类活动对生境质量的影响及空间关系定量分析

定量分析并揭示人类活动对生境质量的影响及相关关系,可为区域生态环境的治理及修复提供科学依据.以石家庄为例,基于 2010 年、2015 年、2021 年遥感影像解译土地利用结果,利用InVEST模型评估石家庄生境质量的时空演变,结合土地利用、夜间灯光、人口密度数据构建人类活动强度指标,运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归模型分析人类活动与生境质量的空间相关性及其对生境质量的影响.结果表明:2010-2021 年,研究区的人类活动强度变化较小,整体处于较低水平,总体为增长趋势,空间上呈西低东高分布;研究区的生境质量平均值处于中等级,呈V型波动,先减小后增加,且呈西部高、中部及东部低的分布特征;人类活动对生境质量的影响存在显著空间异质性,整体以负相关为主且影响程度减弱,在河流沿线及局部山区呈正相关.未来石家庄生态环境保护及修复措施需要考虑人类活动强度与生境质量间的空间相关性,将中东部地区作为重点,控制建设用地发展,保护基本农田,加强滹沱河沿线生态修复,以提高生境质量.     

黑碳气溶胶的污染特征及健康风险评价——以石家庄市南郊为例

为了解石家庄市南郊黑碳(black carbon, BC)气溶胶时间序列变化趋势、季节分布及人员健康风险,采用数据透视表及健康风险评价模型分析2018年8月～2021年4月黑碳气溶胶监测数据。结果表明：PM_2.5中的BC平均浓度为3.03μg/m³,春夏秋冬4季PM_2.5中的BC平均浓度分别为2.12、1.76、3.24、4.45μg/m³,春夏秋3季日变化呈双峰单谷型,冬季则呈双峰双谷型;成人与儿童的致癌风险(cancer risk,CR)均高于EPA(Environmental Protection Agency)给定的可接受风险水平(10^-6);疫情发生前后的CR值和危害商HQ(hazard quotient)值大小均为极重体力活动>重体力活动>中体力活动>轻微活动;极重体力活动的HQ仍未达到阈值,人群在进行极重体力活动时BC产生的非致癌影响不显著。     

石家庄市采暖季道路降尘PM2.5重金属元素健康风险评价

为了解城市道路降尘中重金属元素对道路环境工作人员和普通上班族在道路环境中的健康风险水平,于采暖季用降尘法收集石家庄市铺装道路尘样品,并利用再悬浮系统将粒径小于2.5μm颗粒物悬浮至滤膜上,分析PM2.5中载带的Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等9种重金属元素的健康风险。结果表明:道路降尘PM2.5中重金属3种暴露途径的暴露量顺序由大到小为手-口摄入、皮肤接触、呼吸吸入;产生的非致癌风险在1×10^-7~1×10^-1,对道路环境工作人员和普通上班族不存在非致癌风险;道路环境工作人员的致癌风险R(Cr)>10-6,致癌总风险Rtotal>10-6,存在致癌风险;普通上班族的Rtotal<10-6,不存在致癌风险;道路环境工作人员的致癌风险和非致癌风险均大于普通上班族,重金属元素的非致癌风险和致癌风险约为普通上班族7.7倍。     

石家庄市秋季道路积尘化学组分分析

以石家庄市铺装道路积尘为研究对象,用样方采样法收集秋季道路积尘样品,处理后用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定样品中的Zn、Mn、Cu、Pb、V、Ni、Co、Sc、Cr、Cd共10种特征元素,同时用离子色谱仪测定样品中的SO~(2-)_4和NO~-_3 2种水溶性离子,得到PM_(2.5)和PM_(10)中化学组分的浓度,并使用富集因子法和主成分分析法探索其富集程度和来源。结果表明:SO~(2-)_4、Cr、NO~-_3和Zn这4种化学组分的质量浓度在PM_(2.5)和PM_(10)中的含量较高,分别占被测化学组分的95.80%和94.72%,且更易附着在细颗粒物上;PM_(2.5)和PM_(10)中Cr、Cd、Cu、Zn和Pb富集程度强,主要受人为来源的影响;主成分分析结果表明,PM_(2.5)和PM_(10)化学组分主要来源于地壳土壤、机动车尾气的排放、机动车轮胎和刹车片的磨损和工业排放的沉降。综上所述,石家庄市道路积尘的化学组分主要与机动车行驶有关。     

基于移动采样法的石家庄市秋冬季道路扬尘PM2.5排放清单

以石家庄城市道路扬尘为研究对象,于2014~2015年秋冬季采用移动式采样法收集不同类型道路积尘。分析道路积尘负荷、道路积尘粒径分布特征、车流量和平均车重等数据,计算得出石家庄道路扬尘PM2.5排放因子和排放量。通过地理信息系统软件（GIS）提取研究区域道路信息,制作道路矢量化图,并结合道路扬尘PM2.5排放因子和排放量,建立排放清单。结果表明,秋季各道路扬尘PM2.5排放因子为0.003~0.103 g·VKT-1,冬季各道路扬尘PM2.5排放因子为0.004~0.016 g·VKT-1;秋、冬两季不同类型道路扬尘PM2.5排放因子分布特征为快速路 > 主干道 > 次干道 > 支路;秋季道路扬尘PM2.5排放量为6.47~53.07 t,冬季为3.47~12.02 t,秋季排放量大于冬季排放量,秋、冬两季道路扬尘PM2.5排放量分布特征为快速路 > 支路 > 主干道 > 次干道。     

石家庄臭氧时空分布特征及潜在源分析

基于2020—2021年石家庄市261个环境空气质量自动监测站监测数据,利用反距离加权插值法、空间自相关法以及后向轨迹模型,分析研究区臭氧超标率、时空分布特征、内部聚集状态与来源。结果表明:与2020年相比,2021年石家庄各县(市、区)臭氧超标率均有不同程度的下降,其中行唐县下降幅度最大。臭氧浓度月变化呈倒“V”形,夏季浓度最高,其次是春季和秋季,冬季最低。研究区臭氧空间分布呈中西部高、东部低的特征。2020年,研究区臭氧超标严重,中西部区域多数点位超过了190 μg/m³,其余点位超过了160 μg/m³;2021年,除个别监测点位臭氧浓度高于190 μg/m³外,研究区中西部地区臭氧浓度出现下降,东部地区多数点位臭氧浓度低于160 μg/m³。后向轨迹分析结果显示,臭氧污染气团主要源于位于研究区东北方向的保定、正南方向的邢台以及西北方向的忻州。臭氧在污染气团传输过程中不断积累,导致其浓度偏高。潜在污染源范围与浓度权重轨迹范围基本一致,潜在源区的污染贡献相对较小。通过对2020年与2021年石家庄市臭氧浓度变化进行分析可知,研究区臭氧污染正在逐渐减轻,臭氧污染管控工作的重点应放在夏季,同时应注重对研究区正南方向和东北方向城市的污染传输加强管控。     

基于Google Earth的2种城市道路面积提取方法

针对目前道路面积提取的步骤复杂、成本过高等问题,基于Google Earth与计算机绘图软件的联用,提出2种道路面积提取方法-\"Photoshop +ArcGIS\"联用技术和\"MapInfo+ ArcGIS\"联用技术,并以石家庄市3条代表性路段(建设大街、青园街和范西路)为例进行道路面积提取。研究结果表明,与单一信息提取技术相比,所提出的\"Photoshop +ArcGIS\"和\"MapInfo+ ArcGIS\"联用技术均具有简单、便捷、成本低和精确度高的特点,其中前者的精确度较后者更高。     

石家庄市春季铺装道路积尘无机元素污染特征

为探讨人为活动对铺装道路积尘中无机元素的影响程度,得到其无机元素污染积累状况,于2015年4月利用移动式采样法收集市区内快速路、主干道、次干道和支路道路积尘,采用ICP-MS和ICP-OES测定了其中15种无机元素质量比,通过尼梅罗指数法和富集因子法分析其污染积累水平并解析其来源。结果表明:各类型道路中15种无机元素平均质量比为1.03~90 637μg/g;其中Na、K、Mg、Mn、Al、Co和Fe质量比均低于我国与河北省土壤元素背景值,显示无污染积累;Ni、Ca、Pb、Zn和Mo元素略高于我国与河北省土壤元素背景值,分别是背景值的1.92倍、2.74倍、4.35倍、7.96倍和5.55倍与1.69倍、1.94倍、4.85倍、7.52倍和15.86倍,此类元素污染积累较轻;Cd、Cu和Cr的平均质量比分别是我国与河北省土壤元素背景值的18.56倍、20.7倍和106.88倍与20倍、21.84倍和95.45倍,表明这3种元素污染积累较重;各类道路均受无机元素污染,尤其次干道污染最重;石家庄市春季铺装道路积尘中的无机元素主要源于工业生产、燃煤和机动车尾气。