城市NOx 人体健康风险评估的GIS 应用研究

城市大气污染是人类目前及未来面临的主要健康威胁之一, 而随着交通的发展NOx 对 人体健康的影响越来越受到重视。基于GIS 技术进行健康风险评估的研究是目前城市环境健康 问题研究的热点。论文采用环境健康风险评估的基本框架( 浓度、暴露、剂量、效应4 个环节) , 应 用GIS 栅格数据模型和域面分析技术构建城市空气质量健康风险空间量化评估模型, 模拟了主 要大气污染物NOx 的剂量—效应函数关系; 并根据污染物的分布进行城市局地尺度NOx 健康风 险评估。     

城市空气质量健康风险评估研究进展

随着工业化、城市化的发展, 城市大气污染对环境和人体健康的潜在影响正日益引起世界 各国的普遍关注。尤其是污染物产生的健康效应评估是当前研究的热点。目前空气质量健康影响 评估采用的主要方法是风险评估。完整的环境健康风险评估框架包括危害鉴别, 剂量-效应关系 评价, 暴露评价和风险表征四个环节。作者对城市空气质量数值模拟、人口暴露、大气污染物毒理 及其健康效应的研究现状分别阐述, 从研究尺度, 研究方法和健康效应的量化指标角度剖析了目 前研究存在的局限性, 提出未来研究的趋向及需重点解决的问题。     

城市地表灰尘重金属研究进展及展望

城市地表灰尘是城市环境科学研究的对象之一,在对国内外有关城市灰尘概念界定研究成果进行总结的基础上,对城市地表灰尘提出新的概念和新的认识。城市地表灰尘是城市生态环境中具有环境指示作用的地表颗粒物,是含有重金属、多环芳烃等多种污染物的源与汇。对国内外地表灰尘重金属的含量水平、时空分布特征、迁移循环、赋存形态及生物有效性等方面的研究成果进行比较系统的阐述;灰尘中重金属的来源识别的方法主要有GIS空间分析,元素示踪技术,统计学方法等。并提出在今后的研究中应进一步完善城市地表灰尘中重金属的时间变化规律、地表灰尘在环境中的滞留时间、粒径的划分以及区域人体健康影响及风险评估模型优化四个方面的研究。     

基于防灾规划的城市自然灾害风险分析与评估研究进展

城市自然灾害风险分析与评估关系到城市灾害预警、预案、灾害风险管理、城市防灾规划等诸多方面,是城市安全和人类安身的基础。该文从城市防灾规划的需要出发,首先,定义了基于防灾规划的城市自然灾害风险分析与评估的内涵,针对城市防灾规划的特点和自然灾害风险分析的评价目标,构建基于防灾规划的城市自然灾害评估模型与评估流程。其次,将风险分析过程分为致灾因子分析、暴露性分析、脆弱性分析3部分,并介绍了常用的评估方法。最后提出:服务于防灾规划的城市自然灾害风险研究,应搭建时空桥梁,强化自然灾害风险评估成果在城市防灾规划中的应用;着重将多灾种风险评估服务于综合规划,单灾种风险评估服务于专项规划;通过完善评估模型,合理运用GIS、RS等技术深化自然灾害风险分析评估在城市防灾规划中的应用。     

基于“H-E-V”框架的城市洪涝风险评估研究进展

在全球气候变化与城市扩张的背景下,城市洪涝问题频发并引发严重的社会问题与经济损失。当前城市洪涝管理的主要内容已从工程性防御性措施转向洪涝风险管理,而城市洪涝风险评估又是城市洪涝管理的关键环节。基于此背景,论文首先介绍了IPCC采纳的城市洪涝风险评估框架“危险性(Hazard)—暴露性(Exposure)—脆弱性(Vulnerability)”即“H-E-V”的概念内涵,在此基础上梳理了其危险性、暴露性、脆弱性3大要素的主要研究内容,探讨分析不同研究方法的优缺点。最后提出了城市洪涝风险评估的主要发展趋势及关键问题,主要有以下4个方面：①危险性方面,建立适应于城市地区的耦合型二维洪涝淹没模型是洪涝风险评估要求下的必然趋势;②暴露性分析在大数据及GIS技术支撑下正逐步精细化、动态化;③脆弱性正从早期侧重的物理维度定量评估转向社会、经济、文化、环境等多维度的评估;④此外,气候变化与城市扩张下的多情景城市洪涝风险评估是未来城市洪涝管理的研究热点与难题。     

基于步行性与污染物暴露空间格局比较的建成环境健康效应——以南京为例

在雾霾问题日益严重的中国,通过提高建成环境的步行性以增加居民户外体力活动的同时,也会增加居民的污染物暴露度,最终的健康效应不一定为正。针对这一悖论,论文以南京为例,通过步行指数测度步行性,基于土地利用回归模型和插值模拟PM_2.5和O₃浓度的空间分布,在此基础上比较步行性与污染物暴露的空间关系,从而对建成环境健康效应进行评价。研究表明：确实存在高步行性但同时也是高污染物暴露的城市空间,这部分空间主要分布在城市中心区,在这些地区片面强调提高步行活动其实是存在很大健康风险的;城市郊区则呈现低步行性且低污染物暴露的特征,其健康效应亦难以直接判断;靠近城市中心但又距其有一定距离的大面积绿地周边地区呈现高步行性且低污染物暴露的特征,其健康效应为正;而城乡交界的半城市化地区容易成为低步行性且高污染物暴露的健康效应为负的空间。研究结果可以为精准制定健康城市的土地利用政策提供参考依据。     

上海市灾害综合风险定量评估研究

城市灾害风险评估作为城市灾害风险管理的核心,已经成为灾害研究的热点问题。鉴于目前上海城市灾害特征,提出城市灾害综合风险评估的理念,从致灾因子、历史灾情、暴露-易损性和抗灾恢复力等方面选取指标,构建了上海城市灾害综合风险评估指标体系和评估模型。以上海市19个区县进行灾害综合风险评估实证研究,依据评估结果对上海市灾害综合风险特征及其空间分布规律进行深入探讨,为上海城市灾害管理提供科学依据。     

基于GIS的城市社区暴雨内涝灾害风险评估

以2008年9月20日上海市浦东、南汇等地区发生的暴雨内涝灾害为例,选取受灾最为严重的川沙镇临园社区作为研究区,从致灾因子评估、脆弱性评估和暴露分析3方面建立了城市社区暴雨内涝的综合灾害风险评估模型.结合遥感影像、实地调查以及各种基础资料数据与GIS技术,对社区暴雨内涝灾害进行情景分析和灾害风险评估,以年均暴雨内涝损失表示研究区的暴雨内涝风险,该研究为城市社区灾害风险规划与管理提供决策依据.     

基于小尺度的城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险评估

自然灾害情景模拟与风险评估是灾害研究的核心内容和热点问题之一,但城市自然灾害风险评估至今却缺乏统一的程序与范式。本文选择了城市频发的暴雨内涝灾害为研究对象,结合上海市静安区实证研究,提出了一套基于小尺度的城市暴雨内涝灾害风险评估的思路与方法。基于灾害风险的基本理念,从致灾因子分析、脆弱性分析和暴露分析三方面入手,探讨不同情景下的小尺度城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险表达方式;提出了小尺度城市暴雨内涝灾害风险评估宜采用情景模拟和综合分析方法,充分考虑城市的内部地形特征、降水、径流和排水等因素,创建一个基于GIS栅格的城市内涝模型,并基于多种重现期灾害情景,更客观地模拟内涝积水深度和淹没面积;采用多次实地调查获得的内涝损失数据,拟合出居民房屋和室内财产的灾损曲线;利用灾损曲线评估脆弱性、暴露要素和损失,建立超越概率-损失曲线,创建了基于GIS栅格城市暴雨内涝灾害的风险评估模型与范式,为制订城市暴雨内涝灾害风险管理和规划奠定了基础。这亦为进一步开展小尺度城市自然灾害情景模拟和风险评估研究提供了一种新探索。     

甘肃省南部单沟泥石流灾害风险评估

随着全球变化研究的深入与防灾减灾各方面问题认识的不断深化,滑坡泥石流灾害风险评估与管理受到了国际社会的越来越广泛的关注。目前,山区泥石流灾害风险评估途径较为单一,主要为定性的分析。因此,选取武都区汉王镇嘴子沟为研究对象,利用单沟危险度及易损度作为基础评价指标,进行不同降雨频率单沟泥石流灾害风险评估。单沟危险度采用Flo-2d数值模型软件进行模拟,并利用GIS技术进行危险区划;易损度通过遥感解译技术和承灾体经济价值归一化处理相结合,得到各类承灾体易损度。通过危险度与易损度耦合,得到研究区风险等级,并进行风险区划;同时基于人员损失评估模型和财产损失评估模型,建立风险评估模型,评估结果表明:10a一遇损失价值1 043.51万元;20 a一遇损失价值963.36万元;50 a一遇损失价值1 356.91万元;100 a一遇损失价值1 322.44万元。通过对嘴子沟泥石流灾害风险评估,获得了该泥石流沟在不同降雨频率下的泥石流灾害损失价值,为地方各级政府在经济建设规划、生态环境管理和防灾减灾等方面提供科学依据和必要的技术支撑。     

Air Pollution Exposure Index for New Zealand

This study proposes a regional air pollution exposure index (RAPEI) for Auckland, Canterbury, Otago and Wellington regions. The air pollution index multiplies an emission index (NOx emissions kg/annum), a surrogate for ambient air pollution levels, with a population density index (people per sq km), a surrogate for population exposure. Census Area Units (CAUs), and subsequently defined “key areas” within a region are ranked from 0 to 16. This is one method of investigating the effectiveness of air quality monitoring networks and identifying urban exposure airsheds in New Zealand. Results verified New Zealand's urban exposure airsheds and highlighted areas that may be potential “hot spots” in terms of relatively high ambient air pollution levels and potentially high population exposures. It is possible that these areas should be closely monitored. The GIS‐based maps also show New Zealand's permanent and temporary air quality monitoring stations.     

基于绿色出行理念的合肥市区空气污染分区调控研究

空气污染是城市主要的环境问题之一,严重影响到城市人类健康,而交通尾气排放是空气污染的重要原因。绿色出行是基于城市可持续发展的要求,通过发展低碳、绿色、环保的出行方式,缓解城市交通拥堵、城市污染等问题的一种交通理念。基于绿色出行理念的城市空气污染分区调控研究,对于改善城市环境质量、提升人居环境品质具有重大意义。以合肥市区为例,构建基于绿色出行理念的城市空气污染评估框架,提出公共交通、步行及自行车的3类绿色出行评价指标,运用大数据分析绿色出行方式降低空气污染物排放的潜力。结果表明:合肥市区公共交通出行呈现东西、南北2条带状分布,步行及自行车出行集中于路网密度较高的城市二环内,“一核两轴”地区的绿色出行条件较好,改善空气污染物排放的潜力较强;城市空气污染空间呈现城市一环、滨湖新区核心区2个凹地;探讨绿色出行与城市空气污染的空间关系,发现两者存在一定的空间权衡关系;最后,基于绿色出行与城市空气污染的空间分布关系,将合肥市区分为绿色出行区、优化建设区、潜力提升区、出行限制区4类区域,并对不同区域提出城市空气污染优化策略。     

中国环境污染源的区域差异及其社会经济影响因素——基于339个地级行政单元截面数据的实证分析

基于2012年环境污染物排放和社会经济截面数据,选取化学需氧量、二氧化硫及污染源结构指标,定量研究中国339个地级行政单元环境污染源的空间分异和集聚效应,解析环境污染源及排放空间格局的影响因素,并提出污染防控措施与综合治理建议。结果表明：① 环境污染源结构区域差异显著,水环境污染源以农业源主导型、城镇生活源主导型、城镇生活和农业源复合型为主,三者比重分别为35.40%、33.92%和25.66%,农业源主导型排放强度最高,主要分布于华北和东北地区;大气环境污染源以工业源绝对主导型为主,其比重为74.63%,分布于除青藏高原区的广大区域。② 农业源主导使水污染物集聚式排放加剧,工业源主导则促进了大气污染物集聚式排放,特别在环渤海及其经济腹地区域,污染源结构强化了污染物排放的空间集聚效应。③ 人口规模、城镇化水平和经济增长速度是污染物排放的主要驱动因素,其中以人口规模影响最为显著;经济发展水平在区域模型中呈现不同的影响效应,对工业源主导型区域的大气污染物排放呈正向影响,而对城镇生活源主导型区域的水体污染物排放具有抑制作用;工业化程度对工业源绝对主导型区域的大气污染物排放正向影响显著。     

芜湖市区地表灰尘中重金属粒径效应及其健康风险评价

对芜湖市区高新技术开发区、中心城区、经济技术开发区等21个地表灰尘样品中重金属含量的粒径分布效应及其细粒径灰尘重金属健康风险进行分析。结果表明:芜湖市区地表灰尘中9种重金属含量的变化范围较大,并存在不同程度的污染,其中Cd的平均值是土壤背景值的30倍以上。Zn、Cd、Pb、Co、Ni、Cu含量在经济技术开发区最大,Mn在高新技术开发区最大,Cr、V在中心城区最大。不同重金属的粒径分布效应差异较大,大部分重金属在160~200目粒径段的含量最高。重金属主要富集在75μm粒径级别上,富集比例约为50%,大小顺序依次为:CdCuZnCrNiPbCoVMn。手-口摄入途径是儿童对细粒径地表灰尘重金属暴露的主要途径。不同重金属非致癌风险大小依次为:PbCrMnVCuCdCoNiZn,均不构成明显的风险,但经济技术开发区的各重金属叠加风险指数达1.266,存在非致癌风险。Cr、Cd、Co和Ni致癌风险均低于风险阈值,不会对人体造成健康危害。     

时空行为视角下的实时空气污染暴露对居民日常活动满意度的影响研究——以北京市美和园社区为例

已有关于空气污染与幸福感的文献主要使用空气质量监测点的数据探讨基于居住地的静态污染暴露与居民长期幸福感的关系,缺乏考虑时空行为视角下的实时动态空气污染暴露对日常活动满意度的影响机理。根据2017年北京居民日常活动与环境健康调查数据,探讨不同活动属性的主客观空气污染暴露及活动满意度的时空差异,分析基于实时空气污染暴露的社会分异,并利用结构方程模型挖掘个人社会经济属性、居民日常活动特征、以及不同活动地点实时测度和主观感知的空气污染水平对活动满意度的影响机制及作用路径。结果表明：不同社会经济属性群体由于日常活动所处的微观环境不同,承受的实时空气污染暴露存在显著的社会分异;客观空气污染对活动满意度的直接影响并不显著,但能显著影响主观空气污染评价,而主观空气污染评价则能显著降低活动满意度,因此客观空气污染主要通过影响主观污染评价进而对活动满意度产生显著的间接效应。此外,空气污染会调节社会经济属性对活动满意度的影响效应。     

中国城市空气质量时空特征及其影响因素的地理探测（英文）

Ambient air pollution brought by the rapid economic development and industrial production in China has exerted a significant influence on socio-economic activities and public health, especially in the densely populated urban areas. Therefore, scientific examination of regional variation of urban air quality and its dominant factors is of great importance to regional environmental management. Based on daily air quality index(AQI) datasets spanning from 2014 to 2016, this study analysed the spatiotemporal characteristics of air quality across different regions throughout China and ascertained the determinants of urban air quality in disparate regions. The main findings are as follows:(1) The annual average value of the urban AQI in China decreased from 2014 to 2016, indicating a desirable trend in air quality at the national scale.(2) The attainment rate of the urban AQI exhibited an apparent spatially stratified heterogeneity, wherein North China retained a high AQI value. The increase of Moran's I Index reported an apparent spillover effect among adjacent regions.(3) Both at the national and regional scales, the seasonal tendency of air quality in each year is similar, wherein good in summer and relatively poor in winter.(4) Results drawn from the Geographic Detector analysis show that dominant factors influencing AQI vary significantly across urban agglomerations. Topographical and meteorological variations in urban areas may lead to complex spatiotemporal variations in pollutant concentration. Whereas given the same natural conditions, the human-dominated factors, such as industrial structure and urban form, exert significant impacts on urban air quality.The spatial spillover effects and regional heterogeneity of urban air quality illustrated in this study suggest the governments and institutions should set priority to the importance of regional cooperation and collaboration in light of environment regulation and pollution prevention.     

Spatiotemporal characteristics of urban air quality in China and geographic detection of their determinants

Ambient air pollution brought by the rapid economic development and industrial production in China has exerted a significant influence on socio-economic activities and public health, especially in the densely populated urban areas. Therefore, scientific examination of regional variation of urban air quality and its dominant factors is of great importance to regional environmental management. Based on daily air quality index (AQI) datasets spanning from 2014 to 2016, this study analysed the spatiotemporal characteristics of air quality across different regions throughout China and ascertained the determinants of urban air quality in disparate regions. The main findings are as follows: (1) The annual average value of the urban AQI in China decreased from 2014 to 2016, indicating a desirable trend in air quality at the national scale. (2) The attainment rate of the urban AQI exhibited an apparent spatially stratified heterogeneity, wherein North China retained a high AQI value. The increase of Moran’s I Index reported an apparent spillover effect among adjacent regions. (3) Both at the national and regional scales, the seasonal tendency of air quality in each year is similar, wherein good in summer and relatively poor in winter. (4) Results drawn from the Geographic Detector analysis show that dominant factors influencing AQI vary significantly across urban agglomerations. Topographical and meteorological variations in urban areas may lead to complex spatiotemporal variations in pollutant concentration. Whereas given the same natural conditions, the human-dominated factors, such as industrial structure and urban form, exert significant impacts on urban air quality.The spatial spillover effects and regional heterogeneity of urban air quality illustrated in this study suggest the governments and institutions should set priority to the importance of regional cooperation and collaboration in light of environment regulation and pollution prevention.