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不同出行方式交通空间颗粒物浓度特征及人体摄入量估算方法研究

朱才华 张辛煜 曾明哲 韩飞 李岩

朱才华, 张辛煜, 曾明哲, 韩飞, 李岩. 不同出行方式交通空间颗粒物浓度特征及人体摄入量估算方法研究[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(2): 108-115. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.02.013
引用本文: 朱才华, 张辛煜, 曾明哲, 韩飞, 李岩. 不同出行方式交通空间颗粒物浓度特征及人体摄入量估算方法研究[J]. 交通信息与安全, 2022, 40(2): 108-115. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.02.013
ZHU Caihua, ZHANG Xinyu, ZENG Mingzhe, HAN Fei, LI Yan. Assessment of Level of Concentration and Intake Quantity of Particulate Matter Within the Space of Various Travel Modes[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(2): 108-115. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.02.013
Citation: ZHU Caihua, ZHANG Xinyu, ZENG Mingzhe, HAN Fei, LI Yan. Assessment of Level of Concentration and Intake Quantity of Particulate Matter Within the Space of Various Travel Modes[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2022, 40(2): 108-115. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.02.013

不同出行方式交通空间颗粒物浓度特征及人体摄入量估算方法研究

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2022.02.013
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51408049

陕西省自然科学基础研究计划项目 2020JM-237

中央高校基本科研业务费专项资金项目 300102342725

详细信息
    作者简介:

    朱才华(1995—),博士研究生. 研究方向:交通出行健康/交通控制. E-mail: zhucaihua@chd.edu.cn

    通讯作者:

    李岩(1983—),博士,教授. 研究方向:交通安全/交通控制. E-mail: liyan@chd.edu.cn

  • 中图分类号: X513

Assessment of Level of Concentration and Intake Quantity of Particulate Matter Within the Space of Various Travel Modes

  • 摘要: 为了提高居民出行健康,建立了评估出行者采用不同出行方式时的PM人体摄入量估算方法体系。使用PM检测仪采集各出行方式(步行、自行车、公交、出租车、地铁)不同交通空间(包括车厢、站台、人行道等出行者在出行过程中身处的周围环境空间)的PM浓度,建立了基于多元线性回归的PM浓度与影响因素的关系模型,并考虑出行个体心率指标的变化建立空气吸入量模型。根据出行者的单位时间空气吸入量并结合出行时间和PM浓度,可对出行者1次完整出行中PM2.5和PM10摄入量进行估算。西安市的试验数据分析结果表明:出租车内、公交车厢、地铁车厢的PM浓度与环境监测站(即背景环境)获得的PM浓度存在显著性差异,人行道、非机动车道、出租车停靠点、公交站台、地铁站厅、地铁站台的PM浓度则差异不显著;背景环境的PM浓度和湿度对不同出行方式交通空间的PM浓度的增加起到促进作用,温度、风速对交通空间PM浓度的增加起到抑制作用;对于本次试验路径,慢行交通中自行车出行者的PM摄入量最低,机动化交通中乘坐地铁的出行者的PM摄入量最低;步行出行者的单位时间空气吸入量低但暴露在交通空间的时间长,自行车出行者单位时间空气吸入量高但暴露在交通空间的时间短;公交的站台候车和频繁停车增加了人体的PM摄入量。研究成果可用于预测出行者完整出行的PM摄入量,为出行者选择更为健康的出行方式提供建议。

     

  • 图  1  试验路径示意图

    Figure  1.  Diagram of the experimental path

    图  2  各出行方式交通空间PM浓度对比

    Figure  2.  Comparison of PM concentrations between various travel modes outside the exposed environment

    图  3  各出行方式交通空间PM浓度的时空轨迹

    Figure  3.  Temporal and spatial trajectory of PM concentrations of the selected travel modes outside the exposed environment

    表  1  PM浓度差异显著性检验

    Table  1.   Results of the difference significance test of the PM concentration

    不同出行方式的交通空间 P
    PM2.5 PM10
    人行道 0.761 0.783
    非机动车道 0.728 0.717
    出租车停靠点 0.787 0.768
    出租车内 0.003** 0.003**
    公交站台 0.682 0.652
    公交车厢 0.002** 0.003**
    地铁站厅 0.705 0.726
    地铁站台 0.522 0.603
    地铁车厢 0.006** 0.009**
    注:**在0.01水平下(双尾),差异性显著。
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    表  2  指标显著性统计

    Table  2.   Statistical significance of selected indicators

    因变量 自变量 步行 自行车 出租车 公交 地铁
    Sig. F F Sig. F F Sig. F F Sig. F F Sig. F F
    PM2.5浓度/(ug/m3) 人流量/(人/h) 0.738 130.4 0.523 144.1 0.641 132.6 0.719 141.8 0.774 139.7
    车流量/(veh/h) 0.612 121.7 0.431 141.4 0.662 134.3 0.728 133.8 0.762 142.9
    载客量/人 0.706 146.5 0.684 148.1
    绿化 0.365 88.4 0.316 76.8 0.407 90.3 0.396 81.7
    背景环境PM2.5浓度/(ug/m3) 0.006 32.8 0.007 35.1 0.014 40.5 0.013 36.6 0.022 48.3
    温度/t 0.011 43.6 0.016 52.3 0.022 49.2 0.016 41.7 0.034 56.8
    湿度/%rh 0.014 51.2 0.021 52.7 0.019 45.7 0.024 38.2 0.630 54.3
    风速(m/s) 0.009 42.7 0.012 46.8 0.531 51.9 0.502 40.8 0.626 42.9
    监测站位置/km 0.028 21.3 0.023 30.9 0.039 31.1 0.042 40.8 0.048 51.7
    PM10浓度/(ug/m3) 人流量/(人/h) 0.724 128.9 0.525 146.2 0.655 133.8 0.716 140.6 0.782 142.8
    车流量(veh/h) 0.617 128.5 0.426 138.7 0.660 129.6 0.721 139.2 0.763 142.1
    载客量/人 0.711 148.3 0.686 152.7
    绿化 0.359 86.5 0.317 74.2 0.411 91.5 0.388 76.5
    背景环境PM10浓度/(ug/m3) 0.006 31.3 0.008 34.9 0.013 38.2 0.011 37.2 0.021 39.7
    温度/t 0.012 45.1 0.016 53.4 0.024 43.6 0.015 38.4 0.036 48.2
    湿度/%rh 0.015 50.5 0.019 48.5 0.016 41.9 0.020 43.6 0.628 53.9
    风速(m/s) 0.010 43.9 0.014 47.6 0.628 49.3 0.616 39.3 0.527 40.6
    监测站位置/km 0.019 19.3 0.027 26.8 0.043 53.2 0.036 46.1 0.040 33.9
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    表  3  多元回归参数估计值

    Table  3.   Estimation of the parameters in the multiple regression

    出行方式 不同影响因素的回归系数 拟合优度R2
    背景环境PM浓度(ug/m3) 温度/℃ 湿度/%rh 风速(m/s) 监测站位置/km 常数项
    PM2.5
       步行 1.103 -0.172 0.011 -0.088 -0.014 8.682 0.881
       自行车 1.098 -0.101 0.079 -0.046 -0.019 19.307 0.826
       公交 0.637 -0.075 0.153 -0.010 27.611 0.782
       出租车 0.599 -0.026 0.062 -0.008 16.420 0.810
       地铁 0.546 -0.018 -0.003 3.606 0.871
    PM10
       步行 1.201 -0.137 0.138 -0.086 -0.017 7.402 0.766
       自行车 1.149 -0.109 0.149 -0.102 -0.020 16.507 0.703
       公交 0.762 -0.071 0.066 -0.013 -18.006 0.818
       出租车 0.668 -0.048 0.037 -0.009 9.312 0.711
       地铁 0.673 -0.046 -0.006 5.225 0.768
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    表  4  5种出行方式单位时间空气吸入量

    Table  4.   Air intake per unit time of five travel modes

    出行方式 交通空间 心率(beat/min) 单位时间空气吸人量/(L/min)
    均值 标准差 最小 最大 均值 标准差 最小 最大
    步行 人行道 88.9 4.4 74 93 17.2 2.7 12.4 18.8
    自行车 非机动车道 109.8 10.2 70 129 27.3 3.0 11.4 41.6
    人行道 88.9 4.4 76 102 17.2 2.7 13.0 23.0
    公交 公交站台 71.7 4.3 61 77 11.8 2.7 9.3 13.3
    公交车内 67.0 2.5 62 79 10.6 2.6 9.5 13.8
    人行道 88.9 4.4 76 102 17.2 2.7 13.0 23.0
    出租车 候车点 70.2 3.7 61 76 11.4 2.6 9.3 13.0
    出租车内 65.4 2.3 59 73 10.3 2.6 8.9 12.1
    人行道 88.9 4.4 76 102 17.2 2.7 13.0 23.0
    地铁 站厅 78.7 4.7 66 90 13.7 2.7 10.4 17.6
    站台 69.9 2.7 65 75 11.3 2.6 10.2 12.7
    地铁车厢 72.6 3.1 67 81 12.0 2.6 10.6 14.5
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    表  5  不同出行方式平均PM摄入量

    Table  5.   Average PM inhalation dose of different travel modes  单位: ug

    出行方式 交通空间 PM2.5 PM10
    步行 人行道 180.8±101.2 259.3±110.9
    自行车 非机动车道 136.5±71.3 190.1±80.8
    人行道 14.9±9.7 20.4±9.8
    公交 公交站台 9.7±7.0 13.5±8.8
    公交车 28.1±11.7 41.4±16.6
    全程 52.7±25.0 75.3±29.8
    人行道 4.8±2.7 6.6±2.7
    出租车 候车点 12.3±10.3 16.8±10.2
    出租车 20.5±12.9 29.5±17.9
    全程 37.6±20.5 52.9±24.4
    人行道 12.3±7.8 16.9±8.0
    站厅 6.7±3.5 10.0±5.2
    地铁 站台 4.7±2.4 7.1±3.7
    地铁车厢 9.1±4.5 12.7±6.4
    全程 32.9±17.3 46.7±22.1
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  • 收稿日期:  2022-02-23
  • 网络出版日期:  2022-05-18

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