彭 燦,陳曼倩,向 苗,陳紅霞(衡陽市氣象局,湖南衡陽421001)
衡陽市負(fù)氧離子濃度變化與氣象要素相關(guān)分析
彭 燦,陳曼倩,向 苗,陳紅霞(衡陽市氣象局,湖南衡陽421001)
利用2014年一月到十二月衡陽市負(fù)氧離子觀測(cè)資料,分析了衡陽市空氣負(fù)氧離的季、月和日變化特征,以及空氣負(fù)氧離子與氣象因子的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明:在負(fù)氧離子濃度上,衡陽市年平均為808個(gè)/cm3,其濃度最大大在秋季,為1074個(gè)/cm3,最小的出現(xiàn)在春季,為553個(gè)/cm3;且其濃度在日變化特征出現(xiàn)了明顯的差異,同時(shí)溫度、濕度、降水與負(fù)氧離子濃度都是表現(xiàn)出正相關(guān)。
負(fù)離子濃度;氣象要素;衡陽市
空氣中的負(fù)氧離子可直接作用于人的血液循環(huán)以及中樞神經(jīng)中,可對(duì)大腦功能進(jìn)行進(jìn)一步的改善,提高人的免疫力以及促進(jìn)其新陳代謝,對(duì)機(jī)能的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié),還能夠起到紓解人的疲勞等作用。同時(shí)還能去除空氣中的粉塵、煙霧等可吸入微粒以及抑制病毒、細(xì)菌生長,可對(duì)空氣進(jìn)凈化,故被稱為“空氣中的維生素”?,F(xiàn)今,在監(jiān)測(cè)、分析、應(yīng)用、評(píng)估、預(yù)測(cè)負(fù)氧離子等方面,不論是國內(nèi)還是過外,都已展開較廣的研究,相關(guān)應(yīng)用技術(shù)以及理論被很好的應(yīng)用在在醫(yī)療、工業(yè)、保健、農(nóng)業(yè)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,同時(shí)得到了比較好的一個(gè)社會(huì)效益。
現(xiàn)今,在研究關(guān)于空氣負(fù)氧離子上,國內(nèi)學(xué)者的研究方面主要為對(duì)城市森林結(jié)構(gòu)、不同生態(tài)結(jié)構(gòu)、不同植被類型等不同生態(tài)環(huán)境對(duì)空氣負(fù)氧離子濃度的影響。近幾年,我國各地氣象部門逐步的開展監(jiān)測(cè)負(fù)氧離子濃度這一工作,如孟麗紅等對(duì)天津2009年城區(qū)空氣負(fù)離子變化規(guī)律進(jìn)行研究,叢菁等對(duì)大連市負(fù)氧離子濃度分布進(jìn)行研究的同時(shí)還建立了預(yù)測(cè)模型的。2011年10月湖南省氣象服務(wù)中心于開始實(shí)施試驗(yàn)觀測(cè)負(fù)氧離子濃,因?yàn)榍捌诔霈F(xiàn)了儀器方面的不穩(wěn)定,導(dǎo)致出現(xiàn)了數(shù)據(jù)有缺陷。這篇文章采用了采用2014年1~12月空氣負(fù)氧離子濃度觀測(cè)資料比較完整的進(jìn)行分析,對(duì)衡陽市負(fù)氧離子濃度的變化規(guī)律及其與濕度、溫度等氣象因子的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步的揭示。
衡陽市大氣負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)站處于在衡陽市氣象局觀測(cè)場(chǎng)內(nèi),地理位置為112°36″E,26°54″N,海拔高度為104.9m。采用美國Epex大氣負(fù)(氧)離子監(jiān)測(cè)儀作為觀測(cè)儀器。儀器的測(cè)量誤差分別為遷移率≤±8%、離子濃度≤±8%以及測(cè)量分辨率10個(gè)/cm3。
2014年1月1日~12月31日湖南省氣象服務(wù)中心觀測(cè)的較完整的逐日負(fù)氧離子濃度實(shí)況資料是其負(fù)氧離子分析資料取的來源,日平均負(fù)氧離子濃度值為24h算術(shù)平均值,使用同期的相對(duì)濕度、氣溫等氣象要素的逐日資料作為氣象資料。該研究將冬、春、夏和秋季的代表月份分別以一、四、七月和九月來作為代表,對(duì)不同季節(jié)負(fù)氧離子濃度的日變化規(guī)律進(jìn)行比較。
3.1 負(fù)氧離子濃度變化分析
3.1.1 月變化
由圖1能夠知道,在平均負(fù)氧離子濃度上,衡陽市年為808個(gè)/cm3。其中,負(fù)氧離子濃度最高的為秋季(九月~一十一月),平均為1074個(gè)/cm3;接下來就是夏季(六~八月),為1013個(gè)/cm3;冬季(十二月~次年的二月)為594個(gè)/cm3;最小的就是春季(三~五月),為553個(gè)/cm3。九月出現(xiàn)月平均的濃度最大值,為1175個(gè)/cm3,一月出現(xiàn)月平均濃度最小值,為417個(gè)/ cm3;三~九月開始逐月升高,其中三~五月的上升速度比較的緩慢,到了六~九月上升的速度開始變得迅速起來;9九月~次年的三月有開始逐月的降下來。負(fù)氧離子濃度一年中有六個(gè)月(十二月~次年的五月)低于平均值,有六個(gè)月(六~十一月)超過平均值,。
3.1.2 日變化
冬、春、夏、秋季選取一、四、七月和九月來作為代表,根據(jù)所觀測(cè)到的數(shù)據(jù),來對(duì)不同季度負(fù)氧離子濃度的日變化特征進(jìn)行研究。從圖2和表1能夠看出,能夠明顯的看出四季負(fù)氧離子存在著日變化特征上的差異。冬季一月,負(fù)氧離子濃度為392~442個(gè)/cm3,基本呈現(xiàn)雙峰分布日變化,04:00和15:00分別為峰值出現(xiàn)的時(shí)間段,10:00和20:00、21:00為谷值出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn);春季一月和四月的月負(fù)氧離子濃度相差無幾,負(fù)氧離子濃度為455~544個(gè)/cm3,但是還是有一定的變化出現(xiàn)在日變化特征上,基本負(fù)氧離子濃度的以三峰形式來分布的,03:00、12:00和15:00出現(xiàn)最高值;夏季七月,負(fù)氧離子濃度是表現(xiàn)出升高的趨勢(shì),06:00出現(xiàn)最高值,為1510個(gè)/cm3,其他時(shí)間的負(fù)氧離子濃度在持續(xù)性的進(jìn)行降低,變化表現(xiàn)在922~1103個(gè)/cm3之間,屬于較小的波動(dòng);整體負(fù)氧離子濃度在秋季九月為全年的最高時(shí)段,表現(xiàn)的分布為雙峰型,05:00出現(xiàn)最高值,其值達(dá)到1255個(gè)/cm3,17:00出現(xiàn)次峰值,為1224個(gè)/ cm3,其他時(shí)間負(fù)氧離子濃度的浮動(dòng)都是屬于在1103~1153個(gè)/cm3。
圖1 2014年衡陽市負(fù)氧離子逐月變化
圖2 衡陽四季負(fù)氧離子日變化
表1 衡陽空氣負(fù)氧離子不同季節(jié)日峰值
根據(jù)相關(guān)的研究能夠看出來,濕度以及溫度等氣象要素能夠很大程度上影響到負(fù)氧離子濃度。所以,十分有必要研究衡陽市濕度以及溫度和負(fù)氧離子濃度的關(guān)系。
3.2 與溫度的相關(guān)關(guān)系
冬、春、夏、秋不同季節(jié)的負(fù)氧離子數(shù)據(jù),選取2014年一、四七和九月作為代表,借此來回歸分析同步測(cè)量的溫度,得出不同季節(jié)在溫度和負(fù)氧離子濃度的回歸方程。由圖3可知道,一、四七和九月負(fù)氧離子濃度和溫度的關(guān)系都是為正相關(guān)的,負(fù)氧離子濃度隨著溫度的升高而加大,只是在不同的月份在的溫度和負(fù)氧離子濃度有著不同的正相關(guān)程度,負(fù)氧離子濃度與溫度的正相關(guān)隨著溫度上升越高的月份而加大。這主要是因?yàn)橥粫r(shí)間段下太陽光強(qiáng)和氣溫的關(guān)系比較的大,太陽光有著足夠大的強(qiáng)度,氣溫就會(huì)更加的高,在光合作用下,植物就會(huì)產(chǎn)生更加強(qiáng)的尖端放電,負(fù)氧離子濃度也就會(huì)相應(yīng)的增加,相反若是溫度低,光合作用下,植物就不會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的尖端放電,相應(yīng)的減少負(fù)氧離子濃度。且氣溫能夠很大程度上影響到大氣的穩(wěn)定,尤其是三到八月,大氣隨著溫度越高而更加的不穩(wěn)定,就會(huì)產(chǎn)生更加劇烈的空氣分子運(yùn)動(dòng),而空氣植物間、空氣分子間就會(huì)出現(xiàn)更加強(qiáng)的摩擦,相應(yīng)的就會(huì)加大負(fù)氧離子濃度。
圖3 衡陽市四季負(fù)氧離子濃度與溫度的關(guān)系
3.3 與相對(duì)濕度的相關(guān)關(guān)系
從圖4可知,相對(duì)濕度和負(fù)氧離子濃度的關(guān)系為正相關(guān),負(fù)氧離子濃度隨著濕度的加大而加大。因?yàn)榭諝庵?,?fù)氧離子的存在形式主要是O2-(H2O)n,相對(duì)來說比較的穩(wěn)定,濕度加大的時(shí)候,空氣中就會(huì)增加更加多的水分子,O2-就會(huì)有更大的機(jī)會(huì)結(jié)合水分子,相應(yīng)的就會(huì)加大負(fù)氧離子濃度。高 (如表2),其日平均負(fù)氧離子濃度分別為1514個(gè)/cm3和1337個(gè)/cm3,出現(xiàn)不利人體健康的1級(jí)的百分比分別為零和1%,出現(xiàn)有利人體健康的4級(jí)百分比分別為56%和37%。而很明顯能夠看到負(fù)氧離子濃度在無雷電日以及無降水日較小,其日平均負(fù)氧離子濃度為997個(gè)/cm3和1001個(gè)/cm3。
表2 有無雷電和降水日負(fù)氧離子濃度對(duì)比
(1)在負(fù)氧離子濃度上,衡陽市年平均為808個(gè)/cm3,有利于人體的健康。在平均負(fù)氧離子濃度上,最大在秋季,為1074個(gè)/cm3,9月為最大月,為1175個(gè)/cm3;最小的出現(xiàn)在春季,為553個(gè)/cm3;1月為最小月,為417個(gè)/cm3;六~十一月負(fù)氧離子濃度超過了平均值,十二月到次年的五月低于平均值。
(2)負(fù)氧離子四季中的日變化特征出現(xiàn)了明顯的差異。在負(fù)氧離子濃度的分布上,冬季一月,日變化分布基本呈現(xiàn)雙峰狀,442個(gè)/cm3為日平均的最高值;春季四月,基本呈現(xiàn)三峰分布,544個(gè)/cm3為日平均的最高值;夏季七月,呈現(xiàn)單峰型,1510個(gè)/cm3為日平均的最高值為;秋季九月,其整體都是處于偏高,分布呈現(xiàn)雙峰型,1255個(gè)/cm3為日平均的最高值。
(3)四季中當(dāng)中,溫度、濕度、降水量以及雷電天氣和負(fù)氧離子濃度都是表現(xiàn)出正相關(guān)。負(fù)氧離子隨著溫度升高而加大越大,只是溫度與負(fù)氧離子濃度的正相關(guān)度在不同的月份訊在這相差,負(fù)氧離子濃度與溫度的正相關(guān)關(guān)系會(huì)隨著溫度上升越高的月份而加大。濕度越大就會(huì)有更加大的負(fù)氧離子濃度。
(4)因?yàn)橛^測(cè)的資料沒有較長的年份以及樣本量,且屬于單點(diǎn)的觀測(cè),分析得到的結(jié)論還不是特別的精細(xì),有待完善。隨著不斷深入的研究以及加大的觀測(cè)數(shù)據(jù)量,會(huì)逐步的完善分析負(fù)氧離子濃度而得出的結(jié)論。
[1]叢 菁,孫麗娟.大連市負(fù)氧離子濃度分布及預(yù)測(cè)模型的建立[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2010,26(4):44~47.
[2]蔣翠花,吳新勝,王文清,等.宿遷市區(qū)負(fù)氧離子濃度變化與氣象要素相關(guān)分析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2011,27(8):55~58.
[3]李宏偉,麻旭東,夏雪蓮,等.包頭市區(qū)冬春季負(fù)氧離子濃度變化與氣象要素關(guān)系初探[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技,2012(4):78~79.
[4]何 寧,林明麗,趙紅云,等.湘潭負(fù)氧離子濃度變化與氣象要素的相關(guān)分析[J].貴州氣象,2016,40(2).
圖4 衡陽負(fù)氧離子濃度與相對(duì)濕度的關(guān)系
3.4 和雷電、降水的相對(duì)關(guān)系
負(fù)氧離子濃度在有雷電日以及有降水日會(huì)出現(xiàn)明顯的偏
P402
A
2095-2066(2016)24-0274-02
2016-8-10
彭 燦(1983-),男,助理工程師,本科,主要從事地面測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)及管理工作。