第 3 期埃瓦里斯托 卡庞威等赞比亚铜带省重金属污染对当地民众健康的影响 37 cropscausingpotentialhealthrisksfromconsu mingtheagriculturalproducts.liqa Raschid Saly et alindicatein their

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1 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ), 第 34 卷, 第 3 期, 第 页,2014 年 9 月 JournalofBaojiUniversityofArtsandSciences(NaturalScience),Vol.34,No.3,pp.36 41,Sept.2014 DOI: /j.cnki.jbuns htp:// 犎犲犪狏狔犿犲狋犪犾狆狅犾狌狋犻狅狀犪狀犱犺狌犿犪狀犺犲犪犾狋犺犲犳犲犮狋狊狅狀狋犺犲犆狅狆狆犲狉犫犲犾狋狅犳犣犪犿犫犻犪 EvaristoKapungwe,EnockSakala,Mark Mulenga (DepartmentofGeographyandEnvironmentalStudies,UniversityofZambia,Lusaka,Zambia) 犃犫狊狋狉犪犮狋 : 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 Toinvestigateheavy metalpolutionin water,soilandfoodcropsonthe CopperbeltofZambiaandtheirresultanthumanhealthefectsbecausethewastewaterirrigationfarm ingisonesourceoflivelihoodbysmalscalefarmersonthecopperbelttownsofzambia. 犕犲狋犺狅犱狊 Oneyearofmonthlysamplesofwater,soilsandcropsweresampledfromtwolocationsofthestudy area.atotalof71watersamples,49compositesoilsamplesand65cropsampleswerecolected.the waterandsoilsampleswereanalyzedforbio availableheavymetalsusingstandardmethodswhilstthe cropswereanalyzedforthetotalheavymetalswithdigestionmethods. 犚犲狊狌犾狋狊犪狀犱犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊 The resultsindicatedheavymetalcontaminationofwater,soilandfoodcropsinthestudyareaandthere sultsfromthisstudywilbeusedtofacilitatethedevelopmentofmitigationmeasuresonfoodquality andsafetyassociatedwithconsumptionofheavymetalpolutedfoodcropsfrom wastewaterirrigation intheminingareasofthecopper beltofzambia. 犓犲狔狑狅狉犱狊 :wastewaterirrigation;heavy metalpolution and contamination;human health efects;copperbeltofzambia 犆犔犆狀狌犿犫犲狉 :X53 犇狅犮狌犿犲狀狋犮狅犱犲 :A 犃狉狋犻犮犾犲犐犇 : (2014) 赞比亚铜带省重金属污染对当地民众健康的影响 埃瓦里斯托 卡庞威, 伊诺克 萨卡拉, 马克 穆伦加 ( 赞比亚大学地理与环境科学系, 赞比亚卢萨卡 ) 摘 要 : 目的 研究赞比亚铜带地区水 土壤和食物中的重金属污染以及因为赞比亚铜带地区小 户农民利用污水浇灌农田对健康带来的影响 方法 对该地区的水 土壤和食物按月进行采样, 共计采 集水样 71 份, 土壤样 49 份, 农作物样 65 份 采用标准方法分析土壤和水样中的生物可利用重金属元 素, 通过消解法分析农作物中的重金属总量 结果及结论 分析结果表明, 在该研究地域的水 土壤和 农作物已经受到重金属的污染, 此研究结果将用于促进赞比亚铜带省的采矿区对食品质量以及与重金 属污染的粮食作物消费安全问题采取有效措施, 避免使用矿区废水作为农用灌溉用水, 控制和减少污水 对农作物的污染 关键词 : 废水灌溉 ; 重金属污染 ; 健康影响 ; 赞比亚铜带 1 犐狀狋狉狅犱狌犮狋犻狅狀 Wastewaterisusedinurbanagriculturein developing countries [1]. An estimated 80 per centofwastewaterindevelopingcountries may beusedforirrigationandcitiesinindiaareno exceptiontothis [2].Althoughthe wastewater mighthavepotentialvaluetourbanagriculture throughtheprovisionofwaterandnutrientsto cropstherearealsorisks which mightinclude heavy metalcontamination of water,soiland Receiveddate: ,ModificationDate: Webpublicationtime: :36. Biography:EvaristoKapungwe(1975 ),male,borninkasama,zambia. e.kapungwe@unza.zm Correspondingauthors:EnockSakala( enoch2000@gmail.com);Mark Mulenga( e.mulenga@unza.zm)

2 第 3 期埃瓦里斯托 卡庞威等赞比亚铜带省重金属污染对当地民众健康的影响 37 cropscausingpotentialhealthrisksfromconsu mingtheagriculturalproducts.liqa Raschid Saly et alindicatein their paper [3],though eighty ninepercentofthefarmersinterviewed arecognizantofthefactthatwastewaterirriga tioncannegativelyimpacthealth.atleastone halfofthefarmers(55% ofsample)haveerson alyexperienced,orhavehadafamily member experienceskinproblemsasaresultofirrigating withwastewater.theskinproblem consistsof itchingandblistersonthehands,feetandlower legs.kirtipurfarmershada muchhigherinci dence (63%)ofskinproblemsthanthosefrom Bhaktapur,andtherearetwofarmersrelated having sufered from intestinal parasites.in mostdevelopingcountrieswastewatertreatment systems have very low coverage or function poorly,resultinginlarge scale waterpolution andtheuseofpoor qualitywaterforcropirriga tion,especialyinthevicinityofurbancentres. Thiscanposesignificantriskstopublichealth, particularly where crops are eaten raw. 犠犪狊狋犲狑犪狋犲狉犐狉狉犻犵犪狋犻狅狀犪狀犱犎犲犪犾狋犺 [4] approaches thisseriousproblemfromapracticalandrealistic perspective,addressingtheissuesofhealthrisk assessmentandreductionindevelopingcountry setings.thebookthereforecomplementsother booksonthetopicofwastewaterwhichfocuson high endtreatmentoptionsandtheuseoftrea ted wastewater.thisbookrepresentsthebest moderninnovative thinking on the topic and symbolizesanimportantturningpointinthehis toryofwastewaterreuseinirrigationasamajor contributorto waterandnutrientconservation, publichealthandwelfare. InZambia,mostofthevegetablefarmersa roundtheurbanareasusewastewaterfrom do mesticsewageandindustrialefluentstoirrigate andproducecropsintheirgardens.mostofthe studiescarriedoutinzambia,havefocusedon the pathogens, phosphates, and nitrates in wastewater [5],butnotonheavymetalpolution andcontaminationofcropsproduced.current ly,thereisagrowingconcernonthequalityand safetyofheavy metalpolutionandcontamina tionoffoodcropscoupledwithpotentialhuman healthrisksduetoconsumptionoffoodcrops. Heavy metalstendtoaccumulateinvegetables andfoodcropsandhavepotentialtocausehu manhealthimplications [6]. 2 犜犺犲犛狋狌犱狔 Thestudylooksattwominingtownsofthe CopperbeltofZambia,thatis,MufuliraandCh ingola.both areas experiencetropicalclimate withthreedistinctseasonsnamelyhotwet(no vember~ March),cooldry (April~July)and hotdry (August~ October)seasons.Andthe characteristicsofheavy metalintheseareasis summarisedintable1below. Thecharacteristicsofheavy metalsinthe studyareainclude: (1)Mixedcroppingsystemcomprisingex oticandindigenousvegetable. (2)Thetypesofvegetablesgrowninthe fieldplotincluded Chinesecabbage,tomatoes, Swisschard,pumpkin,beansandokra. (3 ) The primary domestic sewage wastewaterfrom Kantanshistabilization ponds wasthemainsourcesofwastewaterusedtoirri gatethecropinperi urbanareas. (4)Theirrigation wastewater wastrans portedtofieldplotthroughthefurrowsandwas aidedbygravitationforce. 3 犜犺犲犛狋狌犱狔犕犲狋犺狅犱狊 3.1 犆狅犾犲犮狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾犪狀犱犮狉狅狆狊犪犿狆犾犲狊 Samplesofwastewater,soilandcropscol lectedfromthetwostudysites(table2). Samples of water were colected from streamsandcanalsinthecultivatedfieldswhere thecropcultivatorsdrew waterforirrigationof crops. A minimum of three samples of wastewater werecolectedateach ofthefield samplingplotoncein a month.diluted nitric acidwasaddedtothewatersamplesinorderto mobilisethemetalionsinthewastewater [6]. Atotalof30 watersampleswerecolected fromonefieldplotlocatedatnew Farm Exten sionstudysitewhilst42watersampleswerecol

3 38 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 lectedfromanotherfieldplotlocatedatanother site. 犜犪犫犾犲 1 犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犺犲犪狏狔犿犲狋犪犾狊犻狀犕狌犳狌犾犻狉犪犪狀犱犆犺犻狀犵狅犾犪. Province Copperbelt Copperbelt Town Mufulira Chingola Studysites NewFarmstudysite ChingolaGardenssite Locationofheavy metalsam plingplots Latitude12 o 'SouthandLongitude 28 o 'East. Latitude12 o 'Southand Longi tude28 o 'East Elevation 1255metersabovesealevel 1259metersabovesealevel Plotsize 300m 2 (0.03ha.) 1325m 2 (0.1325ha.) Sourcesofwastewater KantanshiStabilisationPonds ChingolaMines Distance between plot and sourceofwastewater/m Typeofwastewater (phvalues) Primarytreateddomesticsewage (7.67±0.16) Untreatedindustrialefluents (7.73±0.04) Sourcesofwaterpolution undergroundminingactivities undergroundminingactivities Transportationofwastewater Irrigationfurrows RiverChannels Typeofirrigationmethods Furrows Buckets,plasticcontainers Typeofsoils (phvalues) reddishbrownclayloam, (6.08±0.14) greyishbrownclay, (8.06±0.13) Landmanagement Ridgesandfurrows,raisedbeds,flattil age,mulching,sunkenbedsandburning Potholing,mulching,sunkenbedsand flattilage Croppingsystem Vegetablecropping Maize vegetablecropping TypesofCrops 犛狅狌狉犮犲 :Fielddata,2012,2013. MonthsandYears Chinesecabbage,tomatoes,Swisschard, pumpkin,beansandokra 犜犪犫犾犲 2 犛犪犿狆犾犲狊狅犳狑犪狋犲狉, 狊狅犻犾狊犪狀犱狆犾犪狀狋狊 NewFarm,Mufulira Water Soil Plants n n n Chinese cabbage, tomatoes, Swiss chard,pumpkin,sweetpotatoes,rape andmaize ChingolaFarms Water Soil Plants n n n August, (t,c,sw) (c,s,r) September, (t,c,sw,p,b) (s,r,t,p) October,2004 (1) (t,c,sw) (s,r,t,p) October,2004 (1) (t,c,sw,p) (s,t,p) November, (t,sw,p,o) (s,p) December, (t,sw,c,p,o) (s,p) January, (o) February, (s) March, (s,s) April, (t,sw) (c,s,r,p) May, (s,r,p,sw) June, (s,r,p) July, (c,c,sw,sw) (s,r,t) Total 犖狅狋犲 t:tomatofruit;c:chinesecabbage;sw:swisschard;p:pumpkinleaves;b:beanleaves; o:okra;s:sweetpotatoleaves;r:rape. Missingdata,samplesnotcolectedfromthefieldplotsduetologisticalproblems; Cropsnotcolectedbecausethefarmersdidnotgrowcrops; 犛狅狌狉犮犲 :Fielddata,2012~2013. A minimum of2 compositesoilsamples werecolectedfromeachsamplingplotonceina month.thecompositesamplescomprisedsoil subsampleswhichwereobtainedfromthedepth

4 第 3 期埃瓦里斯托 卡庞威等赞比亚铜带省重金属污染对当地民众健康的影响 39 of0~20cmfromfiveplaceslocatedineachsam plingplot.atotalof22soilsampleswerecol lectedatnewfarmin Mufulirawhilstatotalof 27soilsampleswerecolectedatthestudysitein Chingola. Theediblepartsoffoodcropscomprising leaves orfruits were also colected randomly fromthesameplotwherethesoilsampleswere colected.thecrops werecolectedfrom each fieldplotonceinamonth.thesamplesofcrops thatwerecolectedatthestudysitesincluded Chinesecabbage( 犅狉犪狊犻犮犪狅犾犲狉犪犮犲犪狏犪狉. 犮犺犻狀犲狀 狊犻狊 ),tomatofruits ( 犔狔犮狅狆犲狉狊犻狌犿犲狊犮狌犾犲狀狋狌犿 ), Swisschard ( 犅狉犪狊犻犮犪狊狆狆 ),pumpkinleaves ( 犆狌犮狌狉犫犻狋犪犿狅狊犮犺犲狋犪 / 犿犪狓犻犿犪 ),sweetpotatoes ( 犐狆狅犿狅犲犪犫犪狋犪狋犪 ), bean leaves ( 犘犺犪狊犲狅犾狌狊狏狌犾犵犪狉犻狊 ),rapeleaves( 犅狉犪狊狊犻犮犪狊狆狆 )andokra fruits( 犛狅犾犪狀狌犿犪犲狋犺犻狅狆犻犮狌犿 ).Itwasonlyone sampleofeachtypeofcropwhich wascolected pereachsamplingfieldplot.atotalof30crop sampleswerecolectedatnew Farm Extension in Mufulira whilstatotalof35 crop samples werecolectedatthestudysitesinchingola. 3.2 犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犺犲犪狏狔犿犲狋犪犾狊犻狀狑犪狋犲狉, 狊狅犻犾狊犪狀犱犮狉狅狆狊 The water,soilsand cropsfiltrates were takentotheperkinelmera Analyst400Atomic AbsorptionSpectrometer(AAS)foranalysisof heavy metals.theheavy metalsanalysed were chromium (Cr),nickel(Ni),copper(Cu),lead (Pb)andcobalt(Co).ThedetailsofAAS ma chinereadingoflevelsofheavy metalsinfil tratesareexplainedbelowasfolows: (1)The AAS wascalibratedusingstand ardsforeachelementthataremadeindtpafor soilsamples. (2)The AAS wascalibratedusingstand ardsforeachelementthatare madeindistiled waterforwatersamples. (3)The AAS wascalibratedusingstand ardsforeachelementmadein5% nitricacidfor cropsamples. Eachelementwasreadusingspecificlamps dependingontheelements.table2in above showsthediferentparametersatwhichthein strumentwassetforeachheavymetal.forex ampleselementssuchascr,cu,ni,co,znor Pb havespecificlampsfortheiranalysis.for samplesreadinghigherthanthehigheststand ard,adilution wasdoneand wasusedtobring tovolume.ablanksamplewasalsoreadandthe valueofthe blank wasusedincorrectingthe readingsofthesamples.themachinewasrecal ibratedafterreading20samples.afterthecon centrations ofthesamples have been read on AAS,calculationswerethen madefortheele mentsintheoriginalsampleasshownintable3 below. 犜犪犫犾犲 3 犘犪狉犪犿犲狋犲狉狊狊犲狋狅狀狋犺犲犘犲狉犽犻狀犈犾犿犲狉犃犃狀犪犾狔狊狋 400 犃犃犛 ElementsBandwidth/nm Wavelength/nm Lampcurrent/mA Cu ~25 Pb ~25 Co ~25 Cr ~25 Ni ~35 犛狅狌狉犮犲 :FieldData 4 犇犪狋犪犪狀犪犾狔狊犻狊犪狀犱狉犲狊狌犾狋狊 Theheavy metalconcentrationsintheex tractsofsoilsandcropswerecalculatedonthe basisofdryweight.themeanandstandarder rorwerecalculatedforheavy metalcontamina tionof water,soilsandfoodcrops.thedata was statisticaly analysed using a statistical packageofspss10version.thestatisticalsig nificances were compared using independent samplest testandztestwithasignificancelev elofp<0.05 whilsttherelationshipsignifi cances were compared using Pearson product momentcoeficientwithsignificancelevelofp< 0.05.Table4,showstheguidelinesforheavy metalsinwater,soilsandcrops. 4.1 犎犲犪狏狔犿犲狋犪犾犮狅狀狋犪犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳狑犪狋犲狉 The monthlylevelsofcopper0.85±0.02 mg/kg,cobalt0.05±0.15mg/kg,andchromi um0.17±0.05mg/kginirrigationwaterinthe hotdryandcooldryseasonsatthestudysites wereabove Foodand Agriculture Organisation (FAO)irrigation water threshold limits and thusirrigationwaterwasnotsuitableforirriga

5 40 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 tionoffoodcrops.therewasheavy metalcon taminationofwastewateratbothstudysites. 犜犪犫犾犲 4 犌狌犻犱犲犾犻狀犲狊犳狅狉犺犲犪狏狔犿犲狋犪犾狊犻狀狑犪狋犲狉, 狊狅犻犾狊犪狀犱犮狉狅狆 Heavymetals Waterthreshold levels(mg/l) [7] SoilGuidelines (mg/kgdryweight) [8,a] Acceptablelimits (mg/kg)fordryweight Co Cu b Pb b Ni c Cr(total) c 犛狅狌狉犮犲 : a UK DEFRA,1989, FranceandNetherlands(EU)limitsbyPepperonis,etal.,2006; b FoodandDrugAct(GRZ,1995); c Lake,1987.TheDepartmentforEnvironment,FoodandRuralAf fairs(defra)isagovernmentdepartmentintheuk.thegovernmentoftherepublicofzambia(grz). Someofthefactorswhichcouldhaveinflu encedtheheavy metalcontaminationofsoiland cropsinclude [9 11] : (1)Ambientdepositionofheavymetalsand particulatesfrom thesmelterandother mining activitiesespecialythenewfarm whichisloca teddownwindofminingactivities. (2)Thephysical chemicalcharacteristicsof soilswhichinfluencetheuptakeofheavy metals byplantssuchasph valueswhichcanbeanin dicatorofacidicoralkalinityofsoilsinfluence theuptakeofheavy metals.claysoilsascom paredtosandysoilsbehavediferentintermsof retentionandreleaseofheavymetalsinthesoils. (3)Theleachingefectofrainfalinterms ofdirectprecipitationandrunofwhichislikely toleachtheheavymetalsfromthesoils. (4)Thediferentplantspecieshavedifer entcapacity and capability to accumulate the heavymetals. 4.2 犎狌犿犪狀犺犲犪犾狋犺犲犳犲犮狋狊狅犳犺犲犪狏狔犿犲狋犪犾狊狅狀狋犺犲 犆狅狆狆犲狉犫犲犾狋 The heavy metalcontaminated vegetables areconsumed bytheurban populationofboth MufuliraandChingolaDistrictsandexposingthe consumerstohighlevelsofheavy metalswhich exceededthe maximum valuesconsideredtobe safeforhumanconsumptions.theresultsindi catedthatthereisariskassociated withcon sumption of heavy metal contaminated food crops [5 6]. Thepresenceofheavy metalsatthestudy areasisdangerousbecausetheytendtobio accu mulate.bioaccumulation means anincreasein theconcentrationofachemicalinabiologicalor ganism overtime,comparedtothechemical's concentrationin the environment.compounds accumulateinlivingthingsanytimethey are takenupandstoredfasterthantheyarebroken down (metabolized)orexcreted. Despiteabundantevidenceofthesedeleteri oushealthefects,exposuretoheavymetalscon tinuesand mayincreaseintheabsenceofcon certedgovernmentpolicyactions [11]. Childrenthatplayinthesoilandyoungmen thatscavengethepolutedsitesaremostsuscep tibletocontamination.inthisareaofthecop perbelt,asmalwaterwayrunsfromthe mines tothecentralpartsofthemaintownsandisbe ingusedtocarry wastefromthesmelters.for yearsthere werenorestrictionsonthe water way,andinsomeinstanceslocalchildrenuseit for bathing.in addition to water exposure, workersarefrequentlyexposedtoheavy metals suchleadbyinhalingthedustthataccumulates intheirbackyards. Whetherleadentersthebodythroughbeing inhaledorswalowed,itsadverseefectsarethe same.lead mainlytargetsthenervoussystem. Inadults,long termexposuremaycausenumb nessorweaknessinthehandsandfeet,andhigh blood pressure. Exposure at high levels can causebraindamageandreducedfertility.chil dren,includingdevelopingfoetuses,areexcep tionaly vulnerable to lead poisoning because theirgrowingbodiesretainthetoxinforlonger

6 第 3 期埃瓦里斯托 卡庞威等赞比亚铜带省重金属污染对当地民众健康的影响 41 thanadults.therisksforthembeginwithhigh erratesofmiscarriage,prematurebirth,andlow birth weight, and continue to harm them throughoutlifeduetobraindamageand mental retardation. Some heavy metalslike Copper (Cu),is toxicevenatlowconcentrationstoawiderange oforganismsincludinghumans.cualsoseembe themajorcauseofseveralepidemicsofpoisoning inhumansresultingfrom theingestionofcon taminatedfoodproductsonthe Copperbeltre gion.somehealthefectsofcuincludedigestive disorders,fatigue, heart atack, high blood pressure,highcholesterol,ironloss,jaundice, kidney disorders, mental ilness, migraines, nausea, nervousness, sexual dysfunction, stroke,urinarytractinfectionsetc.thechild hood exposure to heavy metals can resultin learningdificultiesandmemoryimpairment. 5 犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊 Theresultsfrom the study indicate that wastewater,soils and crops are contaminated withheavymetalsatthestudysitesin Mufulira andchingola,copperbelttownsofzambia. Despitethepotentialhealthrisksassociated withconsumptionofheavy metalcontaminated foodcrops;wastewaterirrigationfarmingisa sourceoflivelihoodforthe urban poorofthe CopperbeltofZambia.Itisrecommendedthat the precautionary mitigation measures against health risks associated with consumption of heavy metals contaminated food crops should takeintoconsiderationthelivelihoodsofthepoor peoplewhosesourceoflivelihoodissmalscale orpeasantagriculturalactivities. 犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊 : [1] KERIATAB,DRESCHELP,HUIBERSF,etal. WastewaterUseinInformalIrrigationinUrbanand Peri urban AreasofKumasi,Ghana.Urban Agri culture,2002,8: [2] MARSHALLF,SHARMA R,AGRAWAL M,et al.wastewaterirrigationandheavy metalcontami nationinperi urbanindia[ed/ol].universityof tent/uploads/poster1.pdf [3] ThomasRutkowski,LiqaRaschid Saly,Stephanie Buechler.Wastewaterirrigationinthe developing world TwocasestudiesfromtheKathmanduValey in Nepal [J]. Agricultural Water Management, 2007,88: [4] PayDrechsel,ChristopherA Scot,LiqaRaschid Saly,etal.WastewaterIrrigationandHealth:As sessingand Mitigating Riskin Low Income Coun tries[m].london:earthscanwiththeinternational DevelopmentResearchCentre(IDRC)andtheInter nationalwatermanagementinstitute(iwmi)inthe UK,2010.htp:// tions/books/pdf/wastewater _Irrigation _and _ Health_book.pdf. [5] Evaristo MwabaKapungwe.Heavy metalcontami nated water, soils and crops in peri urban wastewaterirrigationfarmingin MufuliraandKafue Townsin Zambia [J].Journalof Geographyand Geology,2013,5(2): [6] ISLAM Eu,YANGXE,HEZL,etal.Assessing potentialdietarytoxicityofheavymetalsinselected vegetablesandfoodcrops[j].journalofzhejiang UniversityScienceB,2007,8(1):1 13. [7] SRIVASTAVAS,GOYALP.NovelBiomaterials: DecontaminationofToxic Metalsfrom Wastewater [M].Springer,2010. [8] AYERSRS,WESTCOT D W.WaterQualityfor Agriculture[S].FoodandAgricultureOrganization oftheunitednationsrome,1994. [9] OPALUWA O D,AREMU M O,OGBO L O,et al.heavymetalconcentrationsinsoils,plantleaves andcropsgrownarounddumpsitesinlafiametrop olis,nasarawastate,nigeria.advancesinapplied ScienceResearch,2012,3(2): [10] MUCHUWETI M,BIRKETTJ W,CHINYAN GAE,etal.Heavymetalcontentofvegetablesir rigated with mixturesof wastewaterandsewage sludgeinzimbabwe:implicationsforhumanhealth [J]. Agriculture,Ecosystems & Environment, 2006,112(1), [11] Javier Mateo Sagasta,Kate Medlicot,Manzoor Qadir,etal.ProceedingsoftheUN Waterproject onthesafeuseofwastewaterinagriculture[j]. UNW DPCProceedings,2013(11):1 79. (Editor:DENGZhu ping) Sussex,Brighton.htp://steps centre.org/wp con

7 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ), 第 34 卷, 第 3 期, 第 页,2014 年 9 月 JournalofBaojiUniversityofArtsandSciences(NaturalScience),Vol.34,No.3,pp.42 47,Sept.2014 DOI: /j.cnki.jbuns htp:// 宝鸡市区空气中犘犕 10 犘犕 2.5 污染状况研究 张红芳, 范锴, 张钰 ( 宝鸡市环境监测中心站, 陕西宝鸡 ) 摘要 : 目的研究宝鸡市城区采暖期和非采暖期 PM 10 PM 2.5 的质量浓度变化以及比例关系, 为 宝鸡的雾霾治理提供技术支撑 方法 在宝鸡市环境监测中心站院子设点对 PM 10 PM 2.5 分别进行采 暖期和非采暖期 2 个时段对比监测, 结合气象条件进行分析, 总结规律 结果 在一般气象条件下 PM 2.5 PM 10 质量浓度采暖期高于非采暖期, 昼间大于夜间, 但细粒子在大气中漂浮时间长, 昼夜变化幅 度小于可吸入颗粒物 两种颗粒物浓度受气象条件影响较大, 阴天浓度明显大于晴天 结论 不同时段 PM 10 PM 2.5 质量浓度和二者比例关系, 为以后的研究和环境管理提供参考 关键词 :PM 10 ;PM 2.5 ; 非采暖期 ; 采暖期 ; 雾霾 中图分类号 :X513 文献标志码 :A 文章编号 : (2014) 犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犘犕 10 犪狀犱犘犕 2.5 狆犪狉狋犻犮犾犲狆狅犾狌狋犻狅狀犻狀狋犺犲狌狉犫犪狀犪犻狉狅犳犅犪狅犼犻 ZHANG Hong fang,fan Kai,ZNANG Yu (BaojiEnvironmentalMonitoringCenter,Baoji721006,Shaanxi,China) 总结了 犃犫狊狋狉犪犮狋 : 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 -ToprovidetechnicalsupportforthehazecontrolofBaojibystudyingthe changesofpm 10andPM 2.5 massconcentrationsintheurbanairofbaoji,shaanxi,chinaduringheat ingandnon heatingperiodsandtheproportionrelationshipofpm 10andPM 2.5. 犕犲狋犺狅犱狊 -Thechan gesofpm 10andPM 2.5concentrationsduringheatingandnon heatingperiodsinbaojicityweredeter minedbysetingtheobservationpointatbaojienvironmentalmonitoringcenter,thenthecompari sonandanalysisofthedeterminedresultsduringheatingandnon heatingperiodswereusedtosum marizethechangecharacteristicsofpm 10andPM 2.5concentrationsincombinationwithmeteorological conditions. 犚犲狊狌犾狋狊 -Ingeneralweatherconditions,theconcentrationsofPM 2.5andPM 10duringheat ingperiodarehigherthanthoseduringnon heatingperiod,andtheconcentrationsinthedayarehigh erthanthoseatnightaswel,butthefineparticlesfloatforalongertimeintheair,theirchangesin thedayandatnightarelessthanthoseofinhalableparticulatemater.theparticleconcentrationsof PM 2.5andPM 10aregreatlyinfluencedbymeteorologicalconditions,theirconcentrationsincloudyday issignificantlygreaterthanthoseinsunnyday. 犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀 -ThePM 10andPM 2.5 massconcentrations duringheatingandnon heatingperiodsandtheirproportionrelationshipweresummarizedtoprovide referenceforlaterresearchandbaojicityenvironmentalmanagement. 犓犲狔狑狅狉犱狊 :PM 10 ;PM 2.5 ;non heatingperiod;heatingperiod;haze 大气是人类赖以生存的基本环境要素 随着 我国城镇化的发展, 城市人口不断密集 汽车保有 量快速上升 ; 工业化的发展使煤炭和石油类燃料 使用量迅猛增长 ; 伴随着城市基础设施的新建和 更新, 建筑工地到处可见 社会在发展进步的同 时也使得大气环境日趋恶化, 尤其是城市环境空 收稿日期 : , 修回日期 : , 网络出版时间 : :52. 作者简介 : 张红芳 (1975 ), 女, 陕西宝鸡人, 工程师, 研究方向 : 空气质量监测 @qq.com

8 第 3 期张红芳等宝鸡市区空气中 PM10 PM2.5 污染状况研究 43 气污染问题日益突出 在空气污染中, 大气颗粒物是数量最大 成分复杂 性质多样 危害较大的一种 目前, 大气颗粒物中可吸入颗粒物 PM 10 PM 2.5 ( 即空气动力学等效直径 10μm 2.5μm 的颗粒物 ) 越来越被人们重视 在 21 世纪初, 美国 欧洲就已在流行病学领域研究 PM 10 PM 2.5 浓度与医院就诊率 呼吸器管疾病发病率及死亡率等诸多不利健康效应 [1 3] 之间的关系 研究结果表明它们之间关系密 台区为繁华闹市区 受监测仪器 人员的限制, 只在渭滨区市监测站内设立了一个监测点 市监测站位于宝鸡市规划的文化教育区, 在火炬路 公园路 2 条主要交通干线之间, 附近无大型企业 200 m 之内无建筑工地 1km 内有 2 个加油站, 其余区域为商业区 居民生活区和公共绿地 采样点设置在市监测站办公楼顶, 距地面约 13 m,50 m 范围内无明显的污染源 监测点位布设符合环境 [6] 空气质量监测点位布设的基本要求 切, 特别是 PM 2.5 由于粒径更微小, 可在肺中沉 [4] 淀, 并进入血液循环, 对人体健康的危害更大, 1.2 采样周期和时间本次采样结合实际实验设施 人员情况和国 [3] 导致新生儿体重下降, 甚至死亡等疾病, 同时也 [1,5] 与导致肺癌有关 为了掌握宝鸡市的 PM 10 PM 2.5 的污染状况, 我们分别在非采暖期和采暖期对空气中 PM 10 PM 2.5 进行了设点采样, 共采集样品 40 个, 然后对其进行分析研究, 寻找宝鸡市区 PM 10 PM 2.5 污染状况的规律, 为以后的有效控制提供参考, 同时也为继续进行深入研究奠定基础 家相关标准, 选择采样周期为采暖期和非采暖期 非采暖期采样日期为 :2013 年 10 月 21~25 日 ; 采暖期采样日期为 :12 月 9~13 日 ( 宝鸡市采暖期为当年 11 月 15 日到次年 3 月 15 日 ) 用 2 台仪器分别采集 PM 10 PM 2.5, 每次采样同步进行, 每天连续采样 20h 为了了解采暖期内 PM 10 PM 2.5 昼夜分布情况, 还分昼 (09:00~17:00) 夜 (21:00~05:00) 进行连续 8h 采样, 采样日期 1 样品采集 为 :2013 年 12 月 16~20 日, 在采样期间同步记 1.1 采样点的选择根据宝鸡市的行政区划, 宝鸡市渭滨区和金 录气象参数 ( 见表 1) 表 1 采样期间气象参数记录表 日期 气温 / 大气压 /kpa 风力 / 级 湿度 /% 天气情况 ~ ~96.0 <3 31~86 晴 ~ ~96.3 <3 39~84 晴 ~ ~95.8 <3 33~88 晴 ~ ~95.7 <3 32~90 多云 ~ ~95.9 <3 37~83 多云转阴 ~7 95.9~96.4 <3 18~57 晴 ~ ~95.8 <3 15~52 晴 ~6 94.9~95.5 <3 22~57 晴 ~9 94.9~95.3 <3 20~58 晴 ~ ~95.6 <3 29~75 晴 ~9 95.1~95.3 <3 31~73 晴 ~6 95.5~95.8 <3 43~81 多云转雾霾 ~3 95.4~95.7 <3 65~85 严重雾霾 ~1 95.6~95.8 <3 73~87 严重雾霾 ~2 95.4~95.8 <3 49~79 中度雾霾 1.3 采样仪器 本次 PM 10 PM 2.5 采样仪器为青岛崂应 2051 型中流量智能综合采样器, 流量为 100 L/min 仪器性能和技术指标符合环境行业标准相关要求, 经过国家质量监督检验部门的计量鉴定, 在使用前用标准流量校准器进行校准, 并对仪器气密性进行检查 1.4 滤膜的处理和样品采集采样所用滤膜是规格为 f90 玻璃纤维滤膜 对滤膜进行检查, 将边缘平整 无毛刺 无污染 无针孔和破损的滤膜放在恒温恒湿的干燥器中平衡 48h 至恒重并称量记录, 按编号顺序依次放在样盒中备用 采样时, 将已编号称量的滤膜用镊子夹住边缘 毛面朝上放入洁净的滤膜夹内, 装好密

9 4 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 封圈保证仪器采样时不漏气, 于背风处小心取放 安装好采样仪器, 设置采样时间等参数, 启动仪器采样 日均值每日采样时间为 20h, 昼夜均值采样时间为 8h 采样结束后, 用镊子将滤膜取出, 毛面对折放入密封塑料袋中, 并记录采样体积等信息 将滤膜放入干燥器中平衡 48h 至恒重并称量记录 ( 平衡过程中将塑料袋封口敞开 ) 滤膜的平衡和 [7 11] 称量按相关技术规范执行, 称量采用梅特勒 托利多 ( 上海 ) 仪器有限公司生产的型号为 AB265 S 的十万分之一电子天平 1.5 样品编号本次 PM 10 PM 2.5 采集的样品编号采用的方法为 : 非采暖期样品分别在 PM 10 PM 2.5 加下标 F 及样品顺序号 ; 采暖期样品分别在 PM 10 PM 2.5 加下标 C 及样品顺序号 样品具体编号见表 2 表 2 犘犕 2.5 和犘犕 10 样品编号登记表时间段采样日期 PM2.5 样品编号 PM10 样品编号非采暖期 PM2.5F1 PM10F PM2.5F2 PM10F PM2.5F3 PM10F PM2.5F4 PM10F PM2.5F5 PM10F5 采暖期 PM2.5C1 PM 10C PM2.5C2 PM10C PM2.5C3 PM10C PM2.5C4 PM10C PM2.5C5 PM10C5 2 数据处理与分析 2.1 数据处理本文的采用的数据平均值用算术平均值表示, 统计分析采用 Excel 完成 大气 PM 10 PM 2.5 浓度值采用质量浓度, 单位为 mg/m 3, 计算结果保留到小数点后第三位 PM 10 PM 2.5 浓度计算 [7 11] 公式为 : PM 10 PM 2.5 (mg/m 3 )=( 犠 1- 犠 0)/ 犞 n, 式中 : 犠 1 尘膜重量,g; 犠 0 空白滤膜重量,g; 犞 n 标准状态下采样体积,m 3 非采暖期和采暖期各 5d 连续 20h 对 PM 10 PM 2.5 监测结果列入表 3 由表 3 的统计结果可以看出,PM 10 的浓度高于 PM 2.5 浓度, 平均值也有类似规律 ; 但是采暖期与非采暖期进行比较, 采暖期空气中的颗粒物 ( 无论是 PM 10 还是 PM 2.5 ) 都应该高于非采暖期, 这是一般性的规律, 而 PM 10 出现反常现象, 是由于非采暖期,2013 年 10 月 25 日的 测定结果出现异常, 明显高于其他, 是否与天气变化有关系, 值得考虑 表 3 犘犕 2.5 和犘犕 10 样品质量浓度 ( 犿犵 / 犿 3 ) 分类 PM2.5 PM10 样品编号质量浓度样品编号质量浓度 非采暖期 PM2.5F PM10F PM2.5F PM10F PM2.5F PM10F PM2.5F PM10F PM2.5F PM10F 平均值 平均值 采暖期 PM2.5C PM10C PM2.5C PM10C PM2.5C PM10C PM2.5C PM10C PM2.5C PM10C 平均值 平均值 采暖期 5d 昼夜各连续 8h 对 PM 10 PM 2.5 监 测结果列入表 4 由表 4 可见, 昼夜 PM 10 和 PM 2.5 变化不大, 均值比较接近, 但是, 气候变化特 别是雾霾天气对其影响比较严重,12 月 18~19 日, 宝鸡市出现了严重雾霾, 因此导致 PM 10 PM 2.5 昼夜测定结果偏高现象 表 4 犘犕 2.5 和犘犕 10 样品昼夜质量浓度 ( 犿犵 / 犿 3 ) 监测日期 昼间观测结果 PM2.5 PM10 12 月 16 日 月 17 日 月 18 日 月 19 日 月 20 日 平均值 监测日期 夜间观测结果 PM2.5 PM10 12 月 16 日 月 17 日 月 18 日 月 19 日 月 20 日 平均值 数据分析 PM 2.5 和 PM 10 浓度变化的时间分布及分析 非采暖期和采暖期 PM 2.5 和 PM 10 样品质量浓 度时间分布状况如图 1 所示 由图 1 可以看出, 不同监测时段同一监测点 位 PM 2.5 和 PM 10 质量浓度存在差异, 但不甚明显, 一般规律是采暖期大部分 PM 2.5 与 PM 10 浓度值高

10 第 3 期张红芳等宝鸡市区空气中 PM10 PM2.5 污染状况研究 45 于非采暖期的相应浓度值 ;PM 10 日均值大于 PM 2.5 日均值且有正相关关系 如 5 日浓度均值采暖期 PM 2.5 与 PM 10 分别是 0.148mg/m mg/m 3, 非采暖期 PM 2.5 与 PM 10 分别是 mg/m mg/m 3 PM 10 浓度变化的反常现象, 需要考虑气候因素的影响, 前面已经有所提及, 不再重复 当然采暖期 PM 2.5 和 PM 10 浓度偏高的主要原因与供热锅炉的使用 少数居民特别是市区周边的菜农家用燃煤炉的使用有直接关系 因为燃煤量增加, 导致污染物排放量增加 ; 其次采暖期因天冷私家车上路频率增加, 导致汽车尾气排放量增大也是一个不可忽视的影响因素 图 1 显示非采暖期 10 月 日 PM 10 日均值高于采暖期且为本次监测期间的最大值, 原因应该是天气因素造成的 从气象参数记录表可以看出 10 月 日为阴天, 且湿度较大直接影响大气水平方向扩散, 因此这两天 PM 2.5 与 PM 10 浓度测定结果偏高 ( 也可以参考表 3) 由此可见气象条件对大气中 PM 2.5 和 PM 10 的浓度变化影响较大 重示意图, 其中 PM 2.5F/PM 10F 与 PM 2.5C/PM 10C 分别为非采暖期和采暖期的比值 由图 2 可见, 同一时段 PM 2.5 在 PM 10 中所占比例的变化趋势 在非采暖期,PM 2.5 在 PM 10 中所占比例在 65% 以下 ; 但是, 在采暖期 PM 2.5 所占比例明显升高, 超过 80%, 最高甚至超过 90%, 证明 PM 10 中颗粒物主要为粒径 2.5 μm 的细粒子, 表明采暖期 [12] PM 2.5 细微颗粒物的污染更为严重 PM 2.5 和 PM 10 浓度昼夜变化及分析采暖期内 PM 10 PM 2.5 浓度昼夜变化情况见图 3, 采样时间为 12 月 16~20 日, 昼夜间各连续监测 8h, 白天监测时间为 09:00~17:00, 夜间监测时间为 21:00~05:00 图 3 犘犕 2.5 和犘犕 10 质量浓度昼夜分布由图 3 可以看出,12 月 18 日 19 日昼夜污染物浓度变化较其他时间更大一些, 主要原因是因为雾霾天气的影响所致 白天的颗粒污染物浓度要比夜间要高一些, 是因为白天人们的生活 生产 图 1 犘犕 2.5 与犘犕 10 浓度变化的时间分布 PM 2.5 /PM 10 浓度之比的时间分布及分析图 2 犘犕 2.5/ 犘犕 10 浓度之比的时间分布特征图 2 是同一监测时段 PM 2.5 在 PM 10 中所占比 活动较多, 企业生产量排放量较多 ; 机动车流量大, 尾气排放量增加等综合因素所致 但是, 如果遇到特殊气候条件, 颗粒污染物浓度的变化就会出现异常现象 如 12 月 17 日 18 日昼间污染物浓度小于夜间, 原因是 12 月 17 日夜间宝鸡天气由晴转阴,12 月 18 日昼间由阴转雾霾,18 日夜间和 19 日昼间则是雾霾最严重的时期 导致这几个时段污染物的浓度值走高 反常 ;18 日夜间 PM 10 的浓度值与 19 日昼间 PM 10 的浓度值几乎相等, 而且是监测期间污染物浓度的最大值, 为最小值的 4.6 倍 所以, 我们在监测空气中颗粒污染物时, 不仅要考虑时间因素的影响, 人为因素的影响, 而且需要考虑气候条件因素的影响, 恶劣的气候条件会使空气颗粒物污染程度加剧, 图 3 足以说明这一点 另外, 由图 3 可以看出,PM 10 的浓

11 46 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 度值昼夜变化比 PM 2.5 的浓度值昼夜变化相对较 大, 说明了大气颗粒物粒径越小, 在空气中漂浮时 间越长, 不易沉降, 可能对人体健康的威胁更为严 [1,3,5,12 14] 重 3 犘犕 2.5 和犘犕 10 浓度与国家标准的比较 2012 年, 国家发布的新版 环境空气质量标 准 (GB ) [4], 将于 2016 年起实施 新标 准规定的 PM 10 和 PM 2.5 日均值二级标准限值分别 是 0.150mg/m 3 和 0.075mg/m 3 ( 不同地区或者 [12] 国家其标准有所不同 ) 3.1 连续 20h 测定结果与国家标准的比较 表 5 犘犕 2.5 和犘犕 10 测定结果与国标的比较 非采暖期 样品编号 质量浓度 /mg m -3 超标率 /% PM2.5F 未超标 PM2.5F PM2.5F PM2.5F PM2.5F 均值 未超标 PM10C PM10C 未超标 PM10C 未超标 PM10C PM10C 均值 采暖期 样品编号 质量浓度 /mg m -3 超标率 /% PM2.5C PM2.5C PM2.5C PM2.5C PM2.5C 均值 未超标 PM10F PM10F 未超标 PM10F PM10F PM10F 均值 对宝鸡市区连续 20h 采集样品中 PM 2.5 和 PM 10 浓度测定结果与国家标准比较见表 5 由表 5 可以看出, 在非采暖期 PM 2.5 浓度超标率在 7.3% ~154.0% 之间,5d 中只有一天未超标 ; PM 10 浓度超标率在 31.5%~ % 之间,5d 中有 3d 未超标 而且 PM 2.5 浓度的均值超标率 (46.0%) 远大于 PM 10 浓度均值超标率 (20.1%) PM 2.5 浓度的超标率在采暖期和非采暖期差别很大, 采暖期均值超标率 (97.4%) 是非采暖期均值超标率 (46.0%) 的 2.1 倍 ; 而 PM 10 浓度均值的超标率, 在采暖期和非采暖期之间差别不大 ( 分别为 14.7% 和 20.1%) 说明宝鸡市的大气颗粒污染物主要是以 PM 2.5 细小颗粒为主, 且超标严重, 气候变化对 PM 2.5 影响较大, 对 PM 10 也有影响, 但是不会造成明显变化 3.2 昼夜连续 8h 测定结果与国家标准的比较表 6 昼夜连续 8 犺测定结果与国家标准的比较 时间段样品编号 PM2.5 质量浓度 /mg m -3 超标率 /% 昼间 均值 夜间 均值 时间段样品编号 PM10 质量浓度 /mg m -3 超标率 /% 昼间 均值 夜间 未超标 均值 PM 2.5 和 PM 10 浓度昼夜连续 8h 测定结果列 入表 由表 6 可以看出,PM 2.5 PM 10 昼间浓度超 标率分别在 87.9%~431.9% 和 1.5%~356.9% 之间 ; 夜间超标率分别在 70.1% ~484.5% 和 13.8% ~362.7% 之间,PM 2.5 超标率明显大于 PM 10 PM 2.5 和 PM 10 昼 夜浓度的平均超标率 (PM 2.5 昼 :250.5% PM 2.5 夜 :241.2%;PM 10 昼 : 141.8% PM 10 夜 :153.7%) 变化不大, 变化趋势 不明显 但是 PM 2.5 的超标率明显高于 PM 10, 进

12 第 3 期张红芳等宝鸡市区空气中 PM10 PM2.5 污染状况研究 47 一步证明了宝鸡市区的颗粒污染物中 PM 2.5 污染 严重的局势 4 结论 对于宝鸡市区 PM 2.5 和 PM 10 的污染情况, 通 过上述分析, 我们可以得出如下结论 : (1) 宝鸡市城区采暖期 非采暖期 PM 2.5 PM 10 浓度均值分别为 mg/m mg/ m 3 和 0.172mg/m mg/m 3 按照有关标 准进行计算, 超标率分别达到 97.4% 46.0% 和 14.7% 20.1%, 与即将实施的国家标准相比较, 采暖期 PM 2.5 超标最为严重 (2) 不同监测周期 PM 2.5 PM 10 浓度变化, 在 正常气象条件下 ( 即天气晴朗, 云层薄而高且湿度 较小 ) 采暖期高于非采暖期 ; 白天大于夜间 ; 但是, 受气候条件的影响,PM 2.5 PM 10 浓度变化会出现 异常现象 (3) 昼 夜间 PM 2.5 浓度变化幅度小于 PM 10 浓 度变化, 表明颗粒物中 PM 2.5 细粒子在大气中漂 浮时间长, 不易沉降, 对人体危害更持久 (4)PM 2.5 /PM 10 之比, 采暖期为 82.8% ~ 90.9%, 非采暖期为 59.6% ~62.3%, 表明宝鸡 市大气污染物主要是以 PM 2.5 细微粒子为主, 采 暖期占比更大 (5)PM 2.5 PM 10 浓度受气象条件影响较大, 阴天 雾霾天浓度明显增大, 主要原因是阴天云层 较厚且低, 相对湿度较大, 颗粒物不易扩散 ; 遇到 雾霾天气, 空气中颗粒污染物明显增加 但是, 也 应该看到, 由于观测时间有限, 上述结论有待进一 步补充完善 参考文献 : [1] RobinCPuet,JaimeE Hart,JefD Yanosky,et al.particulate materairpolutionexposure,dis tancetoroad,andincidentlungcancerinthenurses 'healthstudycohort[j/ol].environmentalhealth Perspectives,Advance Publication:3 June2014, htp://dx.doi.org/ /ehp [2] DepartmentforEnvironment,Foodand RuralAf fairs.defra NationalStatisticsRelease:Emissions ofairpolutantsintheuk,1970to2012 [R].18 December2013.htp://ehp.niehs.nih.gov/wp content/uploads/advpub/2014/6/ehp pdf. [3] DavaasambuuEnkhmaa,Nicole Warburton,Badra khjavzandulam,etal.seasonalambientairpolu tioncorrelatesstronglywithspontaneousabortionin Mongolia[J/OL].BMC Pregnancyand Childbirth 2014,14:146.htp:// /14/146. [4] 蔡慧, 林树生, 吴敬波, 等. 淮安市区大气中颗粒物 PM 10 PM2.5 污染水平 [J]. 环境研究与监测,2009, 22(3): [5] Ole Raaschou Nielsen,ZoranaJ Andersen,Rob Beelen,etal.Airpolutionandlungcancerinci dencein17europeancohorts:prospectiveanalyses fromtheeuropeanstudyofcohortsforairpolu tionefects (ESCAPE)[J/OL].TheLancetNeu rology,publishedonlinejuly10,2013htp://dx. doi.org/ /s (13) [6] 空气和废气监测分析方法 编委会. 空气和废气监测分析方法 ( 第四版增补版 )[M]. 北京 : 中国环境科学出版社,2003. [7] 瞿德业, 周围, 陈雷华, 等. 兰州市城区空气气溶胶中 PM 2.5 和 PM10 污染状况分析 [J]. 干旱区资源与环境,2013,27(1): [8] 吴国平, 胡伟, 滕恩江, 等. 我国四城市空气中 PM2.5 和 PM10 的污染水平 [J]. 中国环境科学,1999,19 (2): [9] 黄鹂鸣, 王格慧, 王荟, 等. 南京市空气中颗粒物 PM2.5 和 PM10 日污染水平 [J]. 中国环境科学,2002, 22(4): [10] 中华人民共和国国家标准. 环境空气质量标准 [S]. GB [11] 彭景. 成都市大气重金属污染特征及环境为性评价的探讨 [D]. 成都 : 成都理工大学,2008. [12] Benjamin Halowel.An Overview ofparticulate Mater,Health,BiomassCombustion,and Wood Smoke[R].ClearStakLLC,May28th,2014.ht tp:// [13] Friedrich Lagler,ClaudioBelis,AnneteBorow iak.a QualityAssuranceandControlProgramfor PM 2.5 and PM10 measurementsin European Air Quality Monitoring Networks [R].JRC65176, EuropeanCommission,JointResearchCentre,In stitutefor Environmentand Sustainability,EUR 24851EN,2011.htp://ies.jrc.ec.europa.eu/ [14] RichKassel,PatrickCouch,MarkConoly,etal. UltrafineParticulateMaterandtheBenefitsofRe ducingparticlenumbersintheunitedstates[r]: A Reporttothe ManufacturersofEmission Con trolsassociation (MECA).Gladstein,Neandross & Associates,Santa Monica,Californiaand New YorkCity.July2013.htp:// sources/meca_ufp_white_paper_0713_final. pdf. ( 编校 : 邓珠平 )

13 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ), 第 34 卷, 第 3 期, 第 页,2014 年 9 月 JournalofBaojiUniversityofArtsandSciences(NaturalScience),Vol.34,No.3,pp.48 51,Sept.2014 DOI: /j.cnki.jbuns htp:// 犛犙犔犛犲狉狏犲狉在信息管理系统中的应用研究 韩芝侠 ( 宝鸡文理学院电子电气工程系, 陕西宝鸡 ) 摘要 : 目的实现环卫行业垃圾收费工作的科学化 规范化 信息化管理 方法基于 SQL Server 网络数据库技术设计并开发了一套 C/S 模式的收费信息管理系统 结果与结论 该系统具有 界面友好 操作维护简单灵活 运营效率高 运行安全可靠等特点 已在宝鸡市垃圾收费处 商洛市镇安 县市政管理局等单位正式投入使用 关键词 : 信息化管理 ; 收费信息管理系统 ;C/S;SQLServer; 网络数据库 中图分类号 :TP319 文献标志码 :A 文章编号 : (2014) 犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犛犙犔犛犲狉狏犲狉犻狀狋犺犲犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犻狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋狊狔狊狋犲犿 HANZhi xia (Dept.Electronics& Elect.Eng.,BaojiUniv.Arts& Sci.,Baoji721016,Shaanxi,China) 犃犫狊狋狉犪犮狋 : 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 Torealizethescientific,standardizedandinformational managementfor garbagechargingworkofsanitationindustry. 犕犲狋犺狅犱狊 AsetofC/Smodegarbagecharginginforma tionmanagementsystembasedonthesqlserverwasdesignedanddeveloped. 犚犲狊狌犾狋狊犪狀犱犆狅狀犮犾狌 狊犻狅狀 Thissystemischaracterisedbyuser friendlyinterface,flexibleandsimpleoperationandmain tenance,highoperatingeficiency,safeandreliableoperationandsoon.ithasbeenputintousein BaojiGarbageChargeManagementDepartment,Baoji,Shaanxi,ChinaandShangluoZhen'anMunici paladministration,zhen'an,shaanxi,chinaetc. 犓犲狔狑狅狉犱狊 :informationalmanagement;garbagecharginginformation managementsystem;cli ent/server;sqlserver;networkdatabase 1 引言为了提升城市品位, 改善人居环境, 加快文明卫生城市建设步伐, 促进生活垃圾无害化处理进程, 遵循 服务收费, 补偿成本, 取之于民, 服务于民 的原则, 镇安县人民政府出台了城区垃圾处理收费管理方法及制度, 镇安县市政管理局具体负责县城建筑垃圾和生活垃圾费用的收缴管理工作 各中队一般是依据客户上一年的缴费历史数据收缴今年的垃圾处理费用, 手工开出缴费票据, 对于摊位点的小额零星缴费则给出手撕票, 回单位后将所收费用上缴财务负责人员, 待其简单手工记账后, 再将整理好的各种票据上报县财务核 算中心记账并制作相关报表 其弊端不言而喻 首先, 因为工作人员要上门收费, 为落实客户基础信息的变更, 应缴费用的多少, 有可能存在与客户的反复交涉 协调, 甚至闹误会吵架, 不利于市政管理局执法形象的良好树立 ; 其次, 工作强度大而业务办理效率低, 收缴完成率低 ; 再者, 手工开票和记账使得信息查询困难, 查询周期长, 办事效率低, 数据不准确, 信息流通量低, 更谈不上现代化 规范 [1] 化管理 ; 最后, 因为相关财务报表或统计信息必须由财务人员手工累计和整理, 同样存在工作效率低, 数据 [2] 较分散 不统一, 数据查询困难等问题 收稿日期 : , 网络出版时间 : :08. 基金项目 : 宝鸡市科技局工业攻关项目 (13KG3 6); 宝鸡文理学院重点学科项目 (ZK12021) 作者简介 : 韩芝侠 (1970 ), 女, 陕西扶风人, 副教授, 硕士, 研究方向 : 检测技术与自动化装置 @163.com

14 第 3 期 韩芝侠 SQLServer 在信息管理系统中的应用研究 49 2 犛犙犔犛犲狉狏犲狉在信息管理系统中的应用研究 SQLServer2000 是 Microsoft 公司推出的网络数据库管理系统最新版本, 具有数据库备份和恢复功能, 保证当故障发生时, 能根据系统备份和日志使其迅速恢复到某一正确时刻 ; 提供了很好的并发控制功能, 拥有大量的管理和监控数据库系统工具 ; 可对登录用户的身份进行验证, 并控制其相应操作权限, 保证了较好 [3] 的安全性 故将 SQLServer 应用于信息管理系统实现垃圾收费的高科技 规范化 信息化管理是比较合适的 基于以上原因, 镇安县市政管理局成立了数字化收费大厅, 设计开发一套垃圾收费信息管理系统, 将缴 费客户基础资料 缴费标准 缴费金额计算等交由计算机来存储和处理, 各种票据及账表也由系统自动生成 保存并打印 由于连接了局域网, 使得信息查询或数据分析变得很容易, 而且实现了资源共享, 提高了工作效率和效益, 为提高环卫设施经费的合理化利用提供了科学依据 2.1 系统功能模块设计针对镇安县市政管理局垃圾收费工作需求及功能要求, 本文给出了如图 1 所示的系统功能模块设计, 包括财务账表 信息查询 缴费管理 信息管理和人员管理 5 个模块, 各模块下又有各自的子模块, 完成具体的任务要求 图 1 系统功能模块设计 2.2 基于 C/S 的垃圾收费信息管理系统设计方案图 2 基于犆 / 犛的垃圾收费信息管理系统设计方案根据系统功能模块, 给出图 2 所示的基于 C/S 模式的垃圾收费信息管理系统设计方案, 构建了局域网, 连接多台 PC 机作为客户端 (Client), 主要任务是提供表达逻辑 实现用户界面信息 访问数据库服务器等 ; 而服务器端 (Server) 主要是提供数据服务, 接收客户端提出的各种服务请求, 进行相应处理后再将结果返回 大量数据处理工作均由服务器来完成, 故开发人员主要致力于客户端人机交互界面的优化设计, 既要方便用户操作, 又要功能齐全, 界面直观简单又大方 ; 由于服务器直接响应的是多个客户的请求, 且在网络上传输的主要也是它的处理结果, 所以与以往的终端 / 主机 [4] 模式相比速度要快的多 由于系统中采用了模块化的程序设计方法, 使得各种功能的组合和修改变得很 容易, 又方便了未参与研发的系统管理人员随时补充 维护数据库, 且能根据用户需求及时进行数据的添加 修改和删除等操作 本方案以.NET 为系统开发平台, MicrosoftVisualC# 为前台开发工具,SQL Server [3,5] 2000 为后台数据库环境开发设计完成 3 收费信息管理系统的开发与设计 C/S 架构下系统总体结构如图 3 所示, 包括了表现 [6] 层 系统业务逻辑层和数据层 3.1 表现层表现层用来实现客户端的人机交互, 所以开发任务主要是搭建系统界面 由于.NET 提供的控件有限, 难以保证信息显示的直观性和方便性, 而缴费信息又相对的繁琐和复杂, 所以将 DeveloperExpress 提供的第三方控件引入该层的开发过程中, 以实现系统界面的简单 直观 灵活操作和显示 3.2 系统业务逻辑层考虑到以后的可扩展性和可复用性, 为实现客户端各功能模块之间的关联, 该层采用了 PureMVC 组件, 以 MVC 方式来保证, 其主要作用是实现数据的采集 计算及维护, 将表现层与数据层连接起来, 以保证数据顺利传递 3.3 数据层包括数据库访问层的开发和数据库的构建 为了把设计者的.NET 对象持久化到底层的关系数据库中,

15 50 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 而完全不用编写 SQL 语句去操作这些对象, 数据库访问层采用了 O/R Map 技术, 具体采用基于.NET 的用于关系数据库的对象持久化类库 Nhibernate 来实现, 增强了系统的可移植性, 缩短了设计周期, 节约了调试时间 3.4 服务器数据库 / 客户端客户资料 收费标准和缴费纪录等是系统的核心数据, 也是服务器数据库设计的重点, 限于篇幅, 本文不做详细介绍, 见参考资料 [6] 客户端按照图 1 所示功能模块进行设计 结算, 窗口如图 5 所示 图 5 保证金管理窗口在该窗口下点击 添加客户, 可添加客户相关信息, 完成保证金缴纳管理工作, 还可以 编辑客户 或 删除客户 ; 若要对建筑单位施工过程中的违章或违规现象进行处罚, 则点击图中 罚款 图标, 出现如图 6 所示罚款处理界面, 必须填写完整左边的相关信息, 预览显示无误后再保存 图 3 犆 / 犛架构下系统总体结构图 4 系统实现 4.1 系统主界面的实现系统管理员 一般操作人员及领导的职责各不相同, 所以在系统中的权限有所区别 注册时就对权限设置以角色方式进行了分配, 故登录时系统会自动识 [4] 别用户权限, 以保证系统的安全性和隔离性 收费信息管理系统客户端主界面如图 4 所示, 包括人员管理 信息管理等 5 个主菜单 为了使得系统功能一目了然, 界面简洁 美观 大方, 操作便捷, 各主要菜单及其子菜单均以快捷工具按钮形式给出 图 6 罚款处理窗口和处罚收据可以当时打印票据, 也可以在退付结算时统一打印各次罚款票据 在图 5 窗口下, 点击某个单位前的加号可展开看见其多次的罚款记录情况 ; 施工单位在工程结束后, 要进行保证金退付结算, 点击界面上的 退保证金 可完成该功能, 且在图 5 保证金管理主界面上 是否退回客户保证金 一列对应的有标识符号 保证金查询 图 7 保证金查询窗口 图 4 收费信息管理系统客户端主界面 4.2 系统子模块的实现收费信息管理系统包含若干个子模块, 这里仅对保证金管理和保证金查询进行介绍 保证金管理一些建筑施工单位, 在开工前要交纳一定的保证金, 在施工过程中如果有违章或违规现象, 则视情节进行罚款以示警戒, 工程结束后, 进行退付结算, 将余额退还给客户 保证金管理具体包括了客户管理 违章罚款 退付 查询功能主要包含了历史数据查询 单据号码查询, 信息查询 保证金与罚款查询 4 个模块 其中 保证金查询 可查看某个时间段内的保证金管理情况, 如客户名称, 所在片区, 缴纳的保证金金额, 缴费日期, 罚款情况, 开票人, 经办人, 票据号, 是否退付结算等信息 若在表的上面选择了片区, 或输入经办人 票据号等, 可查询到符合多项条件的保证金管理统计情况 保证金查询窗口如图 7 所示 5 结束语将 MicrosoftSQLServer 应用在信息管理系统中实现垃圾收费的科学化 规范化 信息化管理, 可准确

16 第 3 期 韩芝侠 SQLServer 在信息管理系统中的应用研究 51 灵活地完成各项缴纳费用的自动计算和票据生成, 根据需求自动生成各种财务账表 ; 能实现数据信息的快速查询 统计 传递和资源共享, 为正确决策提供理论依据 ; 减少了人工差错和负担, 减轻了劳动强度, 节约了人力资源, 提高了工作效率, 降低了收费成本, 最主要的是弥补了政府在垃圾处理财政投入上的不足 该项目已在宝鸡市垃圾收费处 商洛市镇安县市政管理局等单位成功应用, 得到了用户的认可和一致好评, 极大地提高了执法单位的工作效率, 提升了收费服务的理念和形象, 也促进了市民自主 自愿缴费, 实 [6] 现了文明收费 放心缴费, 同时也使得人们的环保意识大大提高 因而该项目具有较大的应用价值和应用前景, 可继续在全国其他城市环卫系统推广应用, 以期产生巨大的经济效益和社会效益 参考文献 : 管理系统的开发 [J]. 环境卫生工程,2010,18(2): [2] 王昕昕. 垃圾收费信息化管理的设计与构建 [J]. 中国西部科技,2008(1): [3] 张蒲生.SQLServer 数据库应用技术 [M].2 版. 北京 : 清华大学出版社,2008. [4] 姜涛. 基于 C/S 的物业收费管理系统的研究与实现 [D]. 大庆 : 大庆石油学院,2008. [5] ( 美 )HaroldDavis.VisualC#.NET 应用编程 [M]. 陈圣琳等译. 北京 : 电子工业出版社,2003. [6] 韩芝侠, 王军平. 基于 SQLServer 的垃圾收费信息管理系统设计与实现 [J]. 科学技术与工程,2012,12 (16): ( 编校 : 李宗红 ) [1] 郑雯, 何俊宝, 韩志梅, 等. 天津市生活垃圾基础数据 櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐 ( 上接第 26 页 ) 39(10): htps://repositorio.ufba.br/ 参考文献 : ri/bitstream/ri/7395/1/cccccc.pdf. [1] 中国标准出版社第二编辑室. 黑色冶金工业标准汇 [10] HerbertKirschenbaum.TheClassicalChemicalA 编 [A]. 矿产品 原料及其试验方法 [S]. 北京 : 中国 nalysis ofsilicate Rocks The Old andthe New 标准出版社,1995: [M ]. Washington: United States Government [2] Vinnakota Srilalitha, Aluru Raghavendra Guru Printing Ofice,1983.htp://pubs.usgs.gov/ Prasad,KakarlaRamanKumar,etal.Anewspec bul/1547/report.pdf. trophotometric method for the determination of [11] MOHANTYJ,PratimaMishra.Directdetermina traceamountsoftitanium(iv)[j].factauniversi tionofironintitaniaslagleachliquorusingthiocy tatisseries:physics,chemistry And Technology, anate[j].journalofscientific & IndustrialRe 2010,8(1):15 24.DOI: /Fupct s. search,2005,64(10): htp://nopr.nis htp://facta.junis. ni. ac. rs/phat/pcat2010/ cair.res.in/bitstream/ /5283/1/jsir% pcat pdf. 2064(10)% pdf. [3] 曹宏燕. 冶金材料分析技术与应用 [M]. 北京 : 冶金 [12] DU Xian feng,xu You long,qinli,etal.sim 工业出版社,2008: pleandrapidspectrophotometricdeterminationof [4] 国家标准. 铁矿石全铁含量的测定 三氯化钛还原 titaniumonetchedaluminumfoils[j].american 法 [S].GB/T :1 8 JournalofAnalyticalChemistry,2014,5(3):149 [5] 魏琴主. 工业分析 [M]. 北京 : 中国科学技术出版社, 156.htp:// 2002: [13] Akio Yuchi, Motoo Shiro,Hiroko Wada,etal. [6] 史玉奎, 房培菊. 钛铁矿中钛和铁的联合测定 [J]. 冶 X raycrystalstructuresofti(iv) 4,4' methylenebis 金分析,2010,30(3): (antipyrine)complexes,(ti(dam) 3 )(ClO4) 4.For [7] 刘冠龙, 许俊鸿. 重铬酸钾滴定法快速测定钛铁矿 mationofeight memberedchelateringsandaro 种钛含量 [J]. 冶金分析,2012,32(3): maticringstackingresponsibleforcharacteristic [8] 邱林友, 邱然. 硫酸铈滴定法连续测定钛铁矿中的 coloration [J].BuletinoftheChemicalSocietyof 二氧化钛和总铁 [J]. 辽东学院学报 : 自然科学版, Japan,1991,64(3): htps://www. 2011,18(1): jstage.jst.go.jp/article/bcsj1926/64/3/64_3_760/ [9] ANDRADE M G M,FERREIRASLC,SANTOS pdf.orhtp://dx.doi.org/ /ajac BF,etal.Sequentialdeterminationofironandtita niumbyflow injectionanalysis[j].talanta,1992, ( 编校 : 邓珠平 )

17 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ), 第 34 卷, 第 3 期, 第 页,2014 年 9 月 JournalofBaojiUniversityofArtsandSciences(NaturalScience),Vol.34,No.3,pp.52 56,Sept.2014 DOI: /j.cnki.jbuns htp:// 基于犛狅犾犻犱犠狅狉犽狊的参数化组合夹具二次开发技术 高红卫 1, 侯永春 2 (1. 宝鸡文理学院机电工程系, 陕西宝鸡 ;2. 宝鸡文理学院电子电气工程系, 陕西宝鸡 ) 摘要 : 目的基于 VC 开发组合夹具标准件零件库, 与 SolidWorks 三维软件无缝对接, 建立人机 对话界面, 实现组合夹具快速设计, 解决传统夹具设计时存在建模过程繁琐, 设计方案修改周期较长等 缺陷 方法 以 SolidWorks 三维设计软件为平台, 采用尺寸驱动法, 通过三维软件提供的 API 来调用 三维软件本身的功能, 以开发出用户所需的特定功能的软件模块 结果 建立参数化组合夹具元件各 种类型系列化三维标准件零件库, 用户按照需要输入参数, 驱动已有三维模型, 实现参数化建模 夹具快 速设计 优化及虚拟装配 结论 实例表明, 基于 SolidWorks 的组合夹具二次开发技术, 可实现一次建 模多次重复调用, 该方法对组合夹具设计和虚拟装配技术提供了较好的研究平台 关键词 : 参数化组合夹具 ; 标准件库 ; 二次开发技术 ;SolidWorks 中图分类号 :TP391 文献标志码 :A 文章编号 : (2014) 犛犲犮狅狀犱犪狉狔犱犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔狅犳狆犪狉犪犿犲狋犲狉犻狕犲犱犱犲狊犻犵狀犳狅狉犿狅犱狌犾犪狉犳犻狓狋狌狉犲犫犪狊犲犱狅狀犛狅犾犻犱犠狅狉犽狊 GAO Hong wei 1,HOU Yong chun 2 (1.Dept.MechanicalEng.,BaojiUniv.Arts& Sci.,Baoji721016,Shaanxi,China; 2.Dept.Electronics& Elect.Engn.,BaojiUniv.Arts& Sci.,Baoji721016,Shaanxi,China) 犃犫狊狋狉犪犮狋 : 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 Tosolvetheproblemofcomplexmodelingprocessandlongmodificationpe riodandtorealizequickdesignofmodularfixturebydevelopingstandardcomponentlibraryofmodu larfixturebasedonvcsoftware,whichwasconnectedwithsolidworks3dsoftwarecompletely,and bydesigninghumanconversationinterface. 犕犲狋犺狅犱狊 Basedontheplatform of3dsoftwaresolid Works,specificsoftwaremodulewhichcanmeettheneedoftheuserswasdevelopedbyusingdimen siondrivingmethod,utilizingapiprovidedby3dsoftwaretoinvokethefunctionsofthesoftware. 犚犲狊狌犾狋狊 3Dstandardcomponentslibraryofparameterizedmodularfixturewasbuilt,andparameters canbeinputaccordingtotherequirementoftheusers.theexisted3d modelwasdriventorealizepa rameterizedmodeling,quickdesignandoptimizationofthefixtureandvirtualassembly. 犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀 TheexperimentsshowthatsecondarydevelopmentofmodularfixturebasedonSolidWorkscanmake thecommandsrepeatedlycaledoncethemodelisbuilt.theproposedmethodprovidesresearchplat formformodularfixturedesignandvirtualassembly. 犓犲狔狑狅狉犱狊 :parameterized modularfixture;standardcomponentlibrary;secondarydevelopment technology;solidworks 收稿日期 : , 修回日期 : , 网络出版时间 : :33. 基金项目 : 宝鸡文理学院重点项目 (ZK12102) 作者简介 : 高红卫 (1983 ), 男, 陕西宝鸡人, 助教, 硕士, 研究方向 : 数字图像处理与机电一体化. gaohw2011@163.com

18 第 3 期高红卫等基于 SolidWorks 的参数化组合夹具二次开发技术 53 1 引言组合夹具是根据被加工零件的工艺要求, 利用一套标准化元件组合而成的夹具, 在零部件标准化的基础上发展起来的一种新型工艺 组合夹具使用后可拆卸, 根据需要可以组装成多种其他不同用途的夹具, 缩短了生产准备周期, 这是与专 [1] 用夹具相比最大的优势 组合夹具系统一般有两种类型 : 基于 T 型槽和基于孔的系统 基于 T 型槽的组合夹具通过基座上互相垂直和平行的 T 型槽实现对工件的精确定位 ; 基于销钉的组合夹具通过基座上的定位孔实现对夹具元件精确定位 [2] 和紧固作用 组合夹具灵活多变, 是新一代夹具发展的方向 现代组合夹具的设计大多仍采用传统的设计方法, 将每一个尺寸不同而结构相似的夹具元件分别进行设计, 工作量大 效率较低, 夹具元件的管理也非常复杂 以计算机辅助设计制造为研究平台的参数化组合夹具的虚拟装配很 [3] 好的解决了这一问题 在 SolidWorks 软件中建立三维零件样板和通过设置合理的设计参数, 利用表驱动技术来建立组合夹具元件的三维参数化标准件模型库, 在虚拟装配过程中直接调用 计算机对产品装配过程进行模拟仿真与分析, 提前发现潜在的装配干涉与缺陷, 以便对夹具设计方案进行修正和优化 2 基于犛狅犾犻犱犠狅狉犽狊的组合夹具元件参数化模型库建立组合夹具按照用途的不同可分为 8 大类 : 基础件 支撑件 定位件 导向件 夹紧件 紧固件 辅助件及组合件 基于 SolidWorks 平台组合夹具元件图库设计方法, 主要应用于参数化建模功能模块, 构建庞大的元件库, 以便在后期夹具设计 [4] 和虚拟装配中直接调用 2.1 组合夹具元件参数化设计方法参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系式表达, 通过调整参数来修改和控制几何形状, 自动实现元件的系列化造型 参数化设计方法在修改元件时只需变化一个参数值, 将自动改变所有与它相关的尺寸 组合夹具元件的尺寸实现了全参数化, 只须编辑定义的参数即可完成基本的修改操作, 所有的几何特征均由尺寸参数控制 在建模时采用 SolidWorks 的配置功能, 可以通过系列零件设计表来控制系列零件的尺寸值, [6] 从而生成不同的配置, 实现参数化设计 2.2 定位元件参数化模型库建立 组合夹具定位元件主要用于确定元件与元件 元件与工件之间的相对位置, 以保证夹具的装配精度和工件的加工精度, 主要包括各种定位销 定位盘 定位键 定位轴 各种定位支座 定位支承 锁孔支承 顶尖等 在参数化设计定位件把同一系列中尺寸最大的元件作为父本, 确定不同夹具元件的主次关系, 其他元件作为子本进行参数化设计 ; 当对不同零件进行组合夹具设计 方案修改及优化时, 只需要对父本的相关尺寸进行修改, 子元件的相关尺寸 特征也跟着作相应的变化 文中采用 Excel 表格驱动技术建立组合夹具元件 [5] 三维标准件库, 该方法原理简单, 参数化设计方便, 以滑动定位支承为例, 如图 1 所示, 叙述参数 [7] 化组合元件系列化标准库的建立过程 图 1 滑动定位支承元件 (1) 建模 :1 首先进入草图绘制, 选择前基准 面, 草绘长方形, 使用约束及尺寸标注建立一个长 115mm 宽 40mm 的矩形, 完成草图 进入基本建 模, 选择 " 拉伸凸台 / 基体 " 指令, 然后拉伸 50mm, 将 50mm 进行链接, 命名为犎, 如图 2 所示 图 2 建立拉伸特征 2 以长方体左侧面为基准平面绘制 T 型槽, 选择切除拉伸, 完全贯穿 ; 再以长方体顶面为基准 上绘制矩形, 选择反侧切除, 链接 45 mm 为犎 1, 建立方程式, 反侧切除 = 犎 - 犎 1; 在基准面上添 加键槽, 选择拉伸切除 30mm, 链接 30mm 为犪, 作为草图参考绘制, 选择完全贯穿方式 3 选择异型孔向导, 插入 M 螺纹孔, 完全贯穿, 完成滑动定位支承的建模, 如图 3 所示 (2) 零件参数定义 : 在标定尺寸时, 可以自己 定义尺寸名称, 将主要特征和尺寸专门命名, 可以 方便识别和管理系列零件 选择尺寸下拉菜单,

19 54 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 在 主要值 (V) 中进行修改, 将需要系列化模型的尺寸修改名称后点击 配置 选项, 选择 此配置, 此时零件红色的尺寸即为需要变化的尺寸 图 3 滑动定位支承特征建模 (3) 建立系列化零件设计表 :1 在插入下拉菜单中选择 表格 子菜单的 " 设计表 " 功能, 生成一个 EXCEL 表格 只需将图 1 中滑动定位支承元件代号中不同变化的参数值导入表格, 系统会自动生成系列零件, 如图 4 所示为滑动定位支承的系列化零件表格 组件程序之间进行交互的标准 SolidWorks 为便于用户开发的程序与 SolidWorks 通讯, 提供了采用 COM 技术开发应用程序的方法, 并提供了几百个 API 函数 SolidWorksAPI 通过面向对象思想组织所有接口对象, 系统接受用户选择或输入的参数, 再利用 COM 技术对 SolidWorks API 底层函数进行操作, 从而实现对零部件关键特征尺寸的修改 VC 开发环境 COM 编程的开发, 通过对这些对象属性的设置和方法的调用, 用户可以在自己的开发中实现与 SolidWorks 相同的功能, 建立适合自己需要的 专用的 SolidWorks 功能模块 3.2 组合夹具设计二次开发系统采用 VC 作为主要开发工具, 开发的系统与 SolidWorks 运行在同一个进程中, 直接调用 SolidWorksAPI 接口 启动 SolidWorks 程序, 加载插件 组合夹具设计, 点击程序中加载的 组合夹具设计 主菜单, 其子菜单即为不同功能组合夹具设计单元, 如图 6 所示 图 4 滑动定位支承系列零件设计表 2 查看系列零件 : 选择系列零件代号, 双击元件代号, 调出已建立的每个型号夹具元件, 可以查 看相关配置信息, 如图 5 所示 图 6 组合夹具设计子菜单 (1) 选择 支撑件 中 K2240 滑动定位支承, 弹出如图 7 所示对话框 选择 K2240 不同代号, 则系统自动填入该代号的尺寸参数 分别建立各类组合夹具下面分别就尺寸驱动法和程序驱动法说明零部件的参数化建模过程 图 5 参数化滑动定位支承模型 3 基于犛狅犾犻犱犠狅狉犽狊的组合夹具二次开发 3.1 二次开发接口 (API) 基于 SolidWorks 的组合夹具二次开发的优势在于它可以通过三维软件提供的 API 来调用三维软件本身的功能, 以开发出使用者所需的特定功能的软件模块 SolidWorksAPI 的基础是 COM(ComponentObjectModel, 组件对象模型 ) 技术, 是由 Microsoft 提出的组件标准, 它定义了 图 7 犓 2240 滑动定位支承对话框 (2) 选择 K2240 不同代号, 则系统自动填入该代号的尺寸参数, 如图 8 所示, 选择代号 : K224010, 则系统自动填入 犪 = 15, 犎 = 35,

20 第 3 期高红卫等基于 SolidWorks 的参数化组合夹具二次开发技术 55 犎 1=30, 犠犈犐犌犎犜 (kg)=0.672 滑动定位支 承元件代号系列相关尺寸见表 1 型标准件库, 建立结果如图 11 所示 图 8 犓 相关尺寸参数 图 11 组合夹具定位元件库 表 1 滑动定位支承元件代号系列 代号 CODE 犪 /mm 犎 /mm 犎 1/mm Weight/kg K K K K (3) 点击 输入建模, 则在右侧 结果展示 框 内显示所需尺寸的 K 三维模型, 如图 9 所 示 该模型可直接导入 SolidWorks 进行组合夹 具快速虚拟装配 以该平台为基础, 通过对组合夹具标准件库中各元件直接调用进行夹具设计 虚拟装配等操作 4 组合夹具快速设计与虚拟装配基于 SolidWorks 的虚拟装配系统主要采用以交互式为主的半创成式设计方法, 直接调用组合夹具元件库中各代号基础件 支撑件 定位件 夹紧件 紧固件等进行零件组合夹具快速设计与装配, 还可进行静态 动态干涉检查 动力学分析 [8] 强度分析等 以 S195 机体主轴钻组合夹具 ( 图 12) 设计为例, 验证了以 SolidWorks 元件参数化模型库为平台的组合设计的便捷性 实用性 图 9 犓 三维模型 (4) 建立组合夹具定位元件库 : 选择 Solid Works 主界面右上角的设计库, 新建一个命名为 组合夹具定位元件库 的文件, 添加滑动定位支承系列模型建立标准件库, 如图 10 所示 图 10 滑动定位支承元件库建立重复以上步骤, 建立其他定位元件系列化模 图 12 犛 195 机体三维模型在机体主轴钻孔的工序中, 主轴采用三面定位的方式, 即后盖面 齿轮轴承盖面和顶面, 其中齿轮轴承盖面为主定位面 根据以上分析, 后盖面定位选用空心长方形支承, 顶面选用键槽定位和 [9] 角铁定位, 组合夹具设计与虚拟装配过程如下 (1) 进入 SolidWorks 装配模块, 在组合夹具基础件元件库中选择插入基础板, 如图 13 所示 ; 将零件的三视图与装配体的三视图重合以便于其他夹具元件的装配, 并将其位置固定 (2) 选择机体装配, 齿轮轴承盖面与基础板顶面重合, 将其键槽的侧面与基础版键槽相应的侧面配合对齐, 以便固定 ; 插入基础角铁进行装配定

21 56 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 位, 基础角铁与机体顶面相应的面重合, 再选择插入 T 型凸头键 (3) 选择插入空心方形支承, 依照前面的步骤将机体后盖面定位, 为定位顶面和汽缸盖面的压板插入角铁和空心长方形支承, 并添加相应的配合关系, 如图 14 所示 图 13 组合夹具基础板三维模型 定位面, 限制了犢轴的移动 犣轴的转动 2 个自由度 ; 后盖面为止推定位面, 限定了犡的移动自由度, 实现了对机体的可靠定位 通过分析机体及曲轴组合夹具方案, 计算定位误差 夹紧力, 该方案满足组合夹具设计要求 5 结论基于 SolidWorks 研究平台, 建立各类组合夹具元件参数化三维模型库, 根据零件尺寸大小, 直接调用符合参数要求的组合夹具元件, 实现组合夹具的快速设计与人机交互式虚拟装配 参数化组合元件库的建立, 避免在组合夹具设计时繁琐的建模工作, 提高了设计效率 ; 二次开发技术方便实现对夹具设计方案的修改与优化, 降低了设计成本 该方法在新产品试制过程中组合夹具的快速设计有较好的应用价值 参考文献 : [1] 于海全, 彭高亮, 刘文剑. 虚拟环境中组合夹具装配库的应用研究 [J]. 计算机工程与应用,2010,46 (27): [2] 李宏伟. 基于 SolidWorks 的组合夹具参数化设计 [J]. 煤矿机械,2011,32(4): [3] NEE A Y C,POO A N.ExpertCADSystemsfor JigsandFixtures[M]//ArtificialInteligenceinDe 图 14 机体主轴承盖面与顶面定位 (4) 在组合夹具元件库中插入叉形压板 加长压板 正方头螺栓 长方头螺栓 大带肩螺母和小带肩螺母等, 并添加同心 平行和重合等配合关系实现机体定位 加紧 S195 机体主轴钻夹具设计与装配效果如图 15 所示 sign.london:springer Verlag,1991: [4] KUMAR AS,FUHJY H,KOW TS.Anauto mateddesign and assembly ofinterference-free modularfixturesetup [J].Computer-aided De sign,2000,32(10): [5] 王晓丽, 季忠.SolidWorks 的二次开发方法比较 [J]. 现代制造技术与装备,2006(2):50 52,55. [6] 殷国富, 尹湘云, 胡晓兵.SolidWorks 二次开发实例精解 冲模标准件 3D 图库 [M]. 北京 : 机械工业出 版社,2006. [7] 韩林山, 齐彩娟, 柯超. 基于 SolidWorks 的 2K-V 型减速器虚拟装配及运动仿真 [J]. 起重运输机械, 2013(3): [8] 孙丽媛. 机械制造工艺及专用夹具设计指导 [M].2 版. 北京 : 冶金工业出版社,2010. [9] 杨润党, 武殿梁, 邓华林, 等. 虚拟环境下产品装配 图 15 犛 195 机体主轴钻组合夹具设计机体主轴钻孔主轴组合夹具设计方案中, 齿轮轴承盖面为主定位面, 限制了犣轴的移动 犡轴的转动 犢轴的转动 3 个自由度 ; 气缸盖面为导向 技术的研究与实现 [J]. 计算机集成制造系统,2004, 10(10): ,1232. ( 编校 : 李宗红 )

22 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ), 第 34 卷, 第 3 期, 第 页,2014 年 9 月 JournalofBaojiUniversityofArtsandSciences(NaturalScience),Vol.34,No.3,pp.57 59,Sept.2014 DOI: /j.cnki.jbuns htp:// 基于在线社会网络采集数据的研究 黄蓝会 ( 宝鸡文理学院计算机科学系, 陕西宝鸡 ) 摘要 : 目的研究新浪微博数据采集问题 方法利用新浪微博 API 接口和本文设计的网络爬 虫模型进行数据采集 结果与结论 在过滤去重方面, 本文设计的算法在时间上更为高效 关键词 : 在线社会网络 ; 新浪微博 ; 应用程序编辑接口 ; 网络爬虫 实验证明两种方法都可以在较短时间内收集到较多用户资料, 但 中图分类号 :TP391.1 文献标志码 :A 文章编号 : (2014) 犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀犪犿犲狋犺狅犱犳狅狉犱犪狋犪犪犮狇狌犻狊犻狋犻狅狀犫犪狊犲犱狅狀狅狀犾犻狀犲狊狅犮犻犪犾狀犲狋狑狅狉犽 HUANGLan hui (Dept.ComputerSci.,BaojiUniv.Arts& Sci.,Baoji721016,Shaanxi,China) 犃犫狊狋狉犪犮狋 : 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 TostudytheproblemaboutdataacquisitiononSinamicroblog. 犕犲狋犺狅犱狊 Thedatawascolectedby APIonSinamicroblogandthewebcrawlermolder. 犚犲狊狌犾狋狊犪狀犱犆狅狀犮犾狌 狊犻狅狀 Theexperimentprovedthatthesetwomethodscancolectmoremessagesinashorttime.As farasthesamedatafilteringisconcerned,thealgorithm whichwedesignedismoreeficientinterms oftime. 犓犲狔狑狅狉犱狊 :onlinesocialnetwork;sina microblog;applicationprogramminginterface (API); webcrawler 1 引言互联网和移动通信技术的飞速发展, 使得在线社会网络在全球的热度持续升温, 大量用户吸引其中 据 2012 年 1 月 CNNIC 第 29 次 中国互 [1] 联网络发展状况统计报告 指出, 中国网民的互联网沟通交流方式发生明显变化,2009 年 8 月运行的新浪微博为中国在线社会网络的典型代表, 到 2012 年注册用户已经超过 5 亿, 日活跃用户数超过 4600 万, 峰值每秒发送 条消息, 每天 [2 3] 发布近 8000 万条消息 利用新浪微博上的用户和消息进行舆情分析, 是当前分析微博的一个重要用途, 企业可以从中发掘潜在客户, 推广产品, 政府可以了解民生动态, 将谣言扼杀在萌芽状 态, 出台政策解决社会问题, 所以, 对于在线社会网络进入深入挖掘与分析具有重要的现实意 [4 5] 义 如何将新浪微博众多数据采集到一起, 则是信息挖掘和舆情分析的前期工作 2 新浪微博的特征新浪微博于 2009 年 8 月 28 日开始运行, 可以发送的信息包含汉字 图片 视频 音乐等多种媒体形式, 用户发布信息手段多样, 而其第一时间收到信息后一键转发功能可以以广播式的方式转发给任意想关注的人 3 相关介绍新浪微博上的数据不同于传统 Web1.0 网站的数据 Web1.0 网站的数据是由多个网页链接 收稿日期 : , 网络出版时间 : :46. 基金项目 : 陕西省工业攻关项目 (2014K05-46); 宝鸡文理学院重点项目 (ZK121111) 作者简介 : 黄蓝会 (1980 ), 女, 湖南岳阳人, 讲师, 硕士, 研究方向 : 分布式 网格计算. huanglh34@163.com

23 58 宝鸡文理学院学报 ( 自然科学版 ) 2014 年 组成的网络 新浪微博显示的数据归纳起来包括 3 种 : 注册用户的背景资料, 用户之间的关系, 用户所发的微博信息等等 2010 年 7 月新浪微博开放其 API 接口, 通过新浪微博登录后可以浏览资料, 这个方法是获取新浪微博数据的比较简单的途径之一 4 数据采集系统本文设计了 2 种数据采集方式, 分别给出其主要功能模块 一种是通过新浪微博提供的 API 进行, 另一种则是通过自行设计的网络爬虫系统去收集 4.1 新浪微博 API 采集数据本文通过新浪微博提供的 API 进行数据的 [6] 采集, 模型如图 1 所示 分别是模拟登录模块和爬取模块 图 2 给出了该爬虫模型 图 2 网络爬虫模型 模拟登录模块本文采用 chrome 浏览器, 获得用户登录某网站的 cookie 后创建 session, 实现模拟登录, 通过点击微博页面的方法启动程序 爬取模块本文首先选用合适的种子用户开始数据的爬取, 根据用户之间存在的关注列表选择进一步的 爬取的对象, 由此一层一层向外扩展 通过 URL 图 1 新浪微博犃犘犐数据采集模型 授权模块新浪微博开放平台为了防止由于用户调用 API 过快, 增加服务器负担加重的风险, 对调用 API 的账户进行了次数的限制, 规定账户限制在 150 次 /h,ip 限制在 1000 次 /h 本模块准备了多个稳定 IP 切换使用并且申请多个账户轮番登录, 使得数据采集过程不至于堵塞 数据采集模块本模块采用前向的宽度搜索算法进行数据采集 根据用户 API 获取到该用户的 ID 后, 通过其关注的其他用户搜索前 500 个粉丝的 ID, 将收集到的数据排成队列, 每次取出队头去调用 API, 同时记录 API 访问次数, 将获取的数据存入数据库, 当 API 访问次数超限时轮换新的用户名 数据存储模块本模块采用 MySQL 数据库来存储新浪微博 API 中返回的 JSON 格式的数据 4.2 网络爬虫采集数据本文设计的网络爬虫系统由 2 个模块组成, 定位到网页后执行 JAVA 提供的下载网页的函 数, 整个网页内容会以字符串的形式保存下来, 从 而实现网页的下载操作 解析网页通常是制定一个页面解析规则, 由 于新浪微博相同种类的页面的编码规则一样, 所 以采用将 HTML 网页转化为标准的 DOM 树结 构的方法, 可以将页面解析出来供后续筛选用 筛选用户信息实际上是一个数据去重操作, 在 Web1.0 网页爬虫中去重的方法很多, 可以用 C++ 或者 JAVA 语音提供的现成的 HashMap 数据结构, 但是这种去重策略不能满足大规模的 网页爬行, 如果网页数量很大,HashMap< string,blooean> 所占内存会很大 本文设计一 个针对新浪微博用户信息数据获取过程的过滤算法 根据新浪微博为每一个注册用户分配的 64 位整数随机 ID 号, 以其作为二进制向量的下标查找, 如果小标的对应值为 1, 证明已经获取过该 ID 的用户信息, 否则说明这个用户信息还没有被获取过 当需要开辟一个 40 亿的二进制数组的时候, 所需内存为 470M, 一般的 PC 机都能承受 JAVA 提供的数据结构 bitmap, 实际是一个 bit 数组, 利用其可以代替二进制向量, 初始化时大小不能超过 , 以此将用户 ID 号分为四个区间分别用一个过滤器处理 5 实验结果与分析