居民时空行为与环境污染暴露对健康影响的研究进展

环境污染是全球共同面对的重大问题之一,严重危害居民的健康状况。已有关于环境污染与健康研究主要包括宏观区域层面的环境污染与健康指标的相关关系研究;基于居民日常交通出行的空气污染暴露与健康效应的研究;以及关注社会经济属性,重点探讨黑人、儿童、低收入者等弱势群体所承受的环境负面影响,即环境公正和健康不平等研究。本文对上述研究进行较为系统的梳理与评价,基于时空行为、环境公正等学科前沿议题,为研究环境污染与健康之间的复杂性提供多样化的理论视角以及较为完整的分析框架。同时提出,需要将个体时空行为、环境污染与健康相关联,从微观层面深入研究基于居民时空行为轨迹的环境污染暴露与健康影响机理,挖掘不同社会、空间背景下的环境公正与健康不平等的内在关系,为发展更为公平、有效的城市与交通规划措施以及环境健康政策等提供科学依据。     

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。     

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。     

城市居民出行的空气污染暴露测度及其影响机制——北京市郊区社区的案例分析

利用2010年北京两个典型郊区社区（天通苑、亦庄）居民出行的GPS数据与活动日志调查数据,测度了不同交通方式环境下居民每日出行过程中PM_2.5和CO空气污染暴露度,并分析了不同人群PM_2.5和CO空气污染暴露度的差异性,进而构建结构方程模型分析郊区社区居民PM_2.5和CO空气污染暴露度的影响因素。研究表明：① 机动化出行率对空气污染暴露程度的直接影响最大,其次是出行次数与出行时间,即机动化出行率越大,出行次数越多、出行时间越长空污染暴露程度越高;机动化出行率通过影响出行时间和出行次数间接影响空气污染暴露度;职住距离对居民空气污染暴露度也存在影响,职住分离程度越高空气污染暴露度越高,职住距离通过增加出行时间进而增加空气污染暴露度。② 不同社会经济属性群体的出行空气污染暴露度存在一定差异性,中等收入群体显著高于低收入群体和高收入群体,租房者显著低于购房者;未婚群体的PM_2.5污染暴露度显著高于已婚群体,驾照持有群体的CO污染暴露度高于无驾照群体。     

社区公园空气污染暴露特征及其居民感知 ——以广州市中心城区为例

基于空气污染监测与问卷调查数据,研究了广州中心城区33个社区公园空气污染暴露特征、影响因素及其居民对空气污染感知。主要结论为：1）各区社区公园空气污染暴露风险及其空间格局分布差异较大,低暴露风险公园所占比例较小。2）空气质量指数（AQI）、PM_1.0和PM₁₀与社区公园面积呈显著负相关;AQI、PM_1.0、PM₁₀和PM_2.5与斑块形状指数呈显著正相关关系;二氧化碳（CO₂）与离城市主干道距离呈显著负相关,但社区公园1 km缓冲区范围内城市道路密度与其空气污染关系不大。3）超过1/3的居民对社区公园空气污染程度的主观感知优于客观测度的空气污染水平。4）可替代活动空间以及社区公园可达性影响居民空气污染暴露风险。由于社区公园面积规模较小,对空气污染减缓作用有限,未来应尽可能规划面积规模较大、可达性较高、形状更饱满且远离交通主干道的社区公园。     

交通性体力活动与空气污染暴露交互作用下的健康综合效应评价——以南京市为例

针对空气污染问题严重的中国,仅单纯的强调主动式干预建成环境来促进居民体力活动水平,但可能造成居民长期暴露于有害气体中,反而使得居民的健康效益受损。为此,本文以南京市为例,尝试从个体视角分析居民进行交通性体力活动所收获的健康效益。研究发现,并不是只要进行体力活动就是有益身体健康的,需要根据不同的天气状况而定。在空气质量比较好的情况下,体力活动的健康效益占主导地位,而在空气质量比较差的情况下,居民进行体力活动的健康效益不能抵消空气污染暴露造成的危害,活动越多,健康风险越高;在城市内部不同建成环境中进行体力活动的健康效应差异显著,老城区居民交通性体力活动的健康效益高于新城区和主城区,新城区空气污染暴露的健康负效益高于老城区和主城区,而老城区居民进行交通性体力活动的健康“净”效益大于新城区,主城区次之;不同交通小区的健康效应差异显著,体力活动健康“净”效益的热点集聚区是在功能集聚、交通便捷和绿地、水体景观覆盖率较高的区域,而靠近城市主干道、隧道等交通复杂的区域和工业园区是体力活动健康“净”效益的冷点集聚区。本文以期为提出更高效、合理的土地利用规划、设施布局与制定相关的交通政策提供科学依据。     

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。     

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。     

“一带一路”背景下中国国际航空网络的空间格局及演变

2013年“一带一路”倡议提出将设施联通作为合作战略重点之一,航空网络作为设施联通的重要组成部分,其地位提升到新的高度。为评估“一带一路”倡议的提出对中国国际航空网络的影响,论文选取了2013年和2018年数据,从国际航线、国际航班以及通航城市3个方面分析“一带一路”倡议提出以来中国国际航空网络的空间格局及其演变特征。研究结果表明：① 整体上来看,“一带一路”倡议并未从根本上改变中国国际航空网络的空间格局,仍以东亚、东南亚、美国以及俄罗斯等地区和国家为主,5 a来其变化主要集中在进一步加深与已有城市的联系;② 从沿线国家来看,一带一路”倡议增加了与中国直接通航的沿线国家数量,并提升了沿线国家在中国国际航空网络中的地位;③ 越来越多的境内城市参与到中国对外开放格局中,且航线和航班在北京、上海、广州的聚集程度下降,而其他城市的航线和航班占比逐渐增加。     

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。     

Contingencies of environmental justice: the case of individual mobility and Grenoble’s Low-Emission Zone

Low-emission zones (LEZs) are core urban areas where vehicles that are deemed especially polluting are prohibited, in the hope of reducing the population’s exposure to outdoor air pollution. LEZs have proliferated in Europe during the past decade. While an emerging body of literature considers LEZs’ impacts on pollution, studies thus far have not tackled LEZs’ impacts on mobility. This article uses household-travel survey data to assess how a projected LEZ in Grenoble, France could affect individuals’ mobility, specifically enquiring whether or not the impact would be socially differentiated and might constitute a social injustice. Four likely scenarios are considered and logistic regressions show that, indeed, the probability that people will be affected by the LEZ is related to their social group. However, interpretations in terms of social justice may vary, depending on the reference population considered and hypotheses regarding the reduction of pollution exposure.     

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.     

中国空中廊道划设与时空拥堵识别及其航线流量影响

航空运输的迅速发展使空中交通流增加,空中廊道因能容纳高密度交通流而成为支持空域资源充分开发利用的一种新技术,空中廊道拥堵时段和拥堵区段的识别是廊道上车道分配和开合操作的基础。在回顾空中廊道与交通拥堵相关研究后,构建了由空中廊道划设、拥堵状态识别、航线流量影响组成的研究方法。依据高流量航线确定空中廊道位置、依据距离约束条件确定航线参与者,合并划设出全国14条空中廊道;进而通过时空数据计算、时空图编绘、网格频数筛选及划分阈值设定等步骤,遵照重叠次数及热格频数的指示规则,对拥堵时段和拥堵区段进行识别;并通过规模值和汇聚值两个指标分析高流量航线的拥堵影响。研究发现：拥堵时段呈现为全天多峰“波浪型”分散分布及高峰后端集聚的结构特征;拥堵区段整体呈现为不平衡覆盖和交汇节点集中分布的结构特征,其中高拥堵程度的空中廊道呈现为一个斜体“N”字型框架,框架上为小区段集中的不完全贯通;时空交互上,拥堵区段存在单一时段和多时段重叠两种类型,多个廊道的不同拥堵区段存有共同拥堵时段。高流量航线在空中廊道拥堵中起相对决定性作用,且在抵港和离港两个方向上的影响不均衡。空中交通拥堵识别可为中国未来空域资源时空动态评估和空中廊道建设提供依据。     

从单一到多重空气污染管理——潜在可能及实现方案

在阐述多重空气污染管理概念和意义的基础上,以美国佐治亚州为例,介绍了目前发达国家多重空气污染管理的步骤和方法,分析了信息技术应用在多重污染管理中的重要性,指出了对多重污染健康效应的研究是制定污染管理方案的前提.然后依据现有技术条件、管理体制提出多重污染管理优化调整的方向:污染标准制定的改进、加强跨学科合作研究、科学制定...     

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。     

Computing the fewest-turn map directions based on the connectivity of natural roads

In this article, we introduce a novel approach to computing the fewest-turn map directions or routes based on the concept of natural roads. Natural roads are joined road segments that perceptually constitute good continuity. This approach relies on the connectivity of natural roads rather than that of road segments for computing routes or map directions. Because of this, the derived routes possess the fewest turns. However, what we intend to achieve are the routes that not only possess the fewest turns but are also as short as possible. This kind of map direction is more effective and favored by people because they bear less cognitive burden. Furthermore, the computation of the routes is more efficient because it is based on the graph encoding the connectivity of roads, which is substantially smaller than the graph of road segments. We experimented on eight urban street networks from North America and Europe to illustrate the above-stated advantages. The experimental results indicate that the fewest-turn routes possess fewer turns and shorter distances than the simplest paths and the routes provided by Google Maps. For example, the fewest-turn-and-shortest routes are on average 15% shorter than the routes suggested by Google Maps, whereas the number of turns is just half as much. This approach is a key technology behind FromToMap.org – a web mapping service using openstreetmap data.     

中国枢纽机场时间延误成本估算与航线影响分析及中美比较

论文借鉴欧洲控制研究中心以机型为基本单元的延误成本估算模型(简称EC估算模型)及其相关算法,以EC估算模型为基础,补充机型配置比和引入航班执行阶段作为影响参数,估算了24 h中国枢纽机场单位时长延误成本和时间延误总成本,进行了时间延误成本的航线影响分析及中美比较,得到如下结论：① 区域枢纽机场时间延误成本普遍低于复合枢纽机场,但前者中机型单位时长延误成本和登机口成本均高于后者,从中可透视出其分别与中国航线网络中心集聚、航空地理市场(机型配置)需求和航线网络模式应用的密切相关;枢纽机场空中维持成本在时间延误总成本中占比最大,说明中国空中廊道设置存在缺陷。② 枢纽机场间(航线)以及枢纽机场与非枢纽机场之间(航线)时间延误总成本的差异深受航线属性所影响,其根本又在于航空地理市场(机型配置)需求以及空中廊道参与机场位置。③ 中美枢纽机场和枢纽机场间(航线)时间延误成本均有较大差异,主要表现为中国空中维持成本远高于美国,这是由空中廊道特征路径宽度和航迹交叉点数量2个因素造成的。     

中国城市空气污染时空分布格局和人口暴露风险

近年来,中国空气污染及其对人口健康危害的时空分布呈现出新的特征。论文使用5 a(2015—2019年)间逐小时的空气质量监测数据,利用变化率计算、热点分析、趋势分析和超标频数统计等方法,分析了中国332个城市的空气质量及人口空气污染暴露风险的时空分布特征,结论如下：① 中国城市近年来空气质量有好转趋势,环境空气质量指数(AQI)下降的城市占所研究城市总数的91.3%;PM_2.5、PM₁₀、SO₂和CO等4种污染物浓度均有所下降,而NO₂和O₃浓度有所上升;② PM_2.5、PM₁₀、SO₂和CO浓度变化率的热点分布于新疆地区和云南—华南地区,NO₂浓度变化率的热点为新疆地区和河套平原,O₃浓度变化率的热点为华北平原至长江中下游流域;西北地区和华南地区空气质量变化幅度较小;③ 9个城市在PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃和CO等6种污染物中均有暴露,分布于山西、河北与山东。暴露风险均为0级的低风险城市共有12个,分别位于新疆、云南、贵州、四川、广东、福建和黑龙江。研究结论对于跨区域空气污染的协同治理以及制定差异化的空间人口流动管理政策具有重要参考价值。     

新冠疫情对中国国际航空网络连通性的影响及空间差异

航空运输在实现各国互联互通、推动全球经济发展中发挥着重要作用。突发公共卫生事件或恶劣天气等均易对航空网络的连通性造成影响。本研究以新冠疫情为例，从全球航空网络视角探讨新冠疫情对中国国际航空网络连通性的影响及地区差异。研究结果表明：疫情期间，中国境外通航城市、国际航班、国际航线数量均大幅缩减，航空网络连通效率显著降低，但其空间格局未发生根本性变化，东亚和东南亚仍是中国对外主要联系地区，经济联系与贸易仍然起着重要作用。航线停飞对中国与中亚、西亚和大洋洲航空网络的连通性影响最大，而航班缩减对中国与东亚、中亚和东南亚航空网络的连通性影响最大。在国内，北京、上海和广州仍然是中国对外联系的枢纽城市，且其聚集度在疫情期间得到提升。