基于逻辑斯蒂累积模型的道路粉尘中季节性轮胎磨损颗粒浓度模拟研究

《Environmental Pollution》：Modelling seasonal tire-wear particle concentrations within road dust using a logistic-based accumulation model

本文开发了一种基于逻辑斯蒂框架的概率模拟模型（α–β模型），用于量化城市道路（主干道、工业区、住宅区）轮胎磨损颗粒（TWP）的动态累积与清除过程。模型整合了随机降雨冲刷和道路清洁事件，揭示了TWP浓度具有明显的道路类型和季节依赖性，为评估非尾气颗粒物（PM）的环境风险及制定管控策略提供了定量工具。

　　

章节亮点

基本离散逻辑斯蒂模型形式

道路粉尘中轮胎磨损颗粒（TWP）的累积可以被模拟为一个有界增长过程，其中生成是连续的，而清除是间歇性的且通常由环境驱动。为了捕捉这种行为，我们采用并修改了一个基本的离散逻辑斯蒂模型，以纳入独立的沉积和清除项。其标准形式表示为：

x_n+1 = x_n + r x_n (1 - x_n)

其中 x_n 是时间步长 n 的归一化值，r 是内在增长率参数。在...

根据不同道路类型确定 α 值

为了确定代表每种道路类型的 α 值，我们使用修改后的（α–β）逻辑斯蒂模型模拟了归一化 TWP 累积的时间演变，结果与六种参数组合如图 3a 所示。

稳态浓度由累积速率 α 和清除速率 β 之间的平衡决定，由公式 x? = α/(α+β) 给出。如图所示，较高的 α 值导致较高的平衡水平和更快的收敛速度，而...

结论

本研究应用基于逻辑斯蒂的累积模型，调查了首尔不同道路类型道路粉尘中 TWP 浓度的全年变化。通过整合概率性的降雨冲刷和道路清洁事件，该模型重现了观测到的季节性趋势，并提供了与实地测量结果重叠的不确定性范围。住宅区道路在模型预测浓度和实测浓度之间显示出最接近的一致性，而城市主干道和工业区道路...