摘 要：文章主要對西安近三年城區(qū)和林區(qū)負氧離子濃度和PM2.5時空分布狀況和特點進行了初步探索。研究結(jié)果顯示：負氧離子濃度最大值以自然保護區(qū)最高，為7600個/立方厘米，均值以2014年最高，為4400個/cm3，達到《森林環(huán)境中空氣負離子濃度分級標準》I級水平，極利于人體健康，而市區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部的負氧離子濃度絕大多數(shù)觀測值低于正常閾值，屬于質(zhì)量不達標。

關(guān)鍵詞：負氧離子；PM2.5；分布格局

引言

負氧離子是空氣新鮮度和評判當?shù)厝司迎h(huán)境質(zhì)量的正向指標，是森林、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)的重要生態(tài)服務(wù)產(chǎn)品之一，與生態(tài)環(huán)境保護、民生生活質(zhì)量密切相關(guān)，是各級政府和公眾社會關(guān)注的熱點之一。在2013年9月國家林業(yè)局發(fā)布的《推進生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃綱要（2013-2020）》中，將空氣中負氧離子含量作為生態(tài)文明建設(shè)的重要指標之一。通過負氧離子監(jiān)測能很好的反映空氣、人居環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)建設(shè)為社會提供生態(tài)產(chǎn)品的價值。

PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的固體顆?；蛞旱蔚目偡Q，也稱為可入肺顆粒物。它會直接干擾肺部氣體交換，引發(fā)哮喘、支氣管炎和心血管病等多種疾病。PM2.5也是病毒和細菌的載體，促進呼吸道傳染病的傳播。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有害、有毒物質(zhì)，在大氣中的停留時間較長、輸送距離較遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

西安屬于暖溫帶半濕潤的季風氣候區(qū)，空氣中負氧離子比海洋性氣候地區(qū)少，加之近年來以霧霾為典型表現(xiàn)形式的空氣污染加劇，研究負氧離子濃度和PM2.5時空分布格局對于建設(shè)新型生態(tài)宜居城市具有重要意義。

1 監(jiān)測場地和方法

1.1 監(jiān)測單位及場地

監(jiān)測工作由四家單位配合完成：陜西太白山國家級自然保護區(qū)管理局負責“太白山自然保護區(qū)”監(jiān)測點；陜西省樓觀臺實驗林場負責“樓觀臺森林公園”監(jiān)測點；陜西牛背梁國家級自然保護區(qū)管理局負責“長安區(qū)大兆街辦”監(jiān)測點；陜西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院負責“西安市西稍門”監(jiān)測點。四個監(jiān)測點分別代表中高山、淺山、郊區(qū)平原農(nóng)地和城市四種不同生境。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)觀察負氧離子、PM2.5變化情況。監(jiān)測時間為32個月。

1.2 儀器設(shè)備

主要監(jiān)測儀器為負氧離子監(jiān)測儀（日本COM-3200PRO）、PM2.5監(jiān)測儀器（國產(chǎn)CW-HAT200）。

2 結(jié)果與討論

2.1 西安地區(qū)負氧離子濃度時空分布特征分析

圖1為各監(jiān)測點不同時間下負氧離子濃度的分布情況，由圖可知負氧離子平均濃度由高到低排列為：太白山自然保護區(qū)（平均濃度為3582.2個/立方厘米）、樓觀臺森林公園（平均濃度為776.4個/立方厘米）、長安區(qū)大兆街辦（平均濃度為529.5個/立方厘米）、西安市西稍門（平均濃度為360.2個/立方厘米）。

從時間分布上看，各個監(jiān)測點負氧離子濃度由高到低排列依次為夏季、春季、秋季、冬季?？傮w來說，負氧離子濃度分布極不穩(wěn)定，受林分組成、水資源分布和紫外線強度影響較大。中高山林分條件好，人為活動較少，故相比淺山負氧離子濃度較高；郊區(qū)平原農(nóng)地和城市負氧離子濃度均低于中高山和淺山，且兩者相比差距不大。依據(jù)世界衛(wèi)生組織頒布的不同的負離子濃度對健康的影響標準，正常閾值為600個/立方厘米，有利人體健康閾值為1500個/立方厘米，如此可知，所有監(jiān)測點中只有太白山自然保護區(qū)的監(jiān)測值基本上都在有利人體健康閾值之上，而其他監(jiān)測點只有個別時間在有利閾值之上。市區(qū)西稍門和長安區(qū)大兆街辦這兩個監(jiān)測點，其值多數(shù)在正常閾值下，說明近市區(qū)環(huán)境中負氧離子濃度達不到實現(xiàn)健康生態(tài)效應(yīng)的水平。

從年觀測平均值角度來看，各個觀測點負氧離子濃度水平逐年提升，特別是在2015年除市區(qū)觀測點西稍門外，其余均超過正常閾值。樓觀臺森林公園的負氧離子濃度水平2013到2014年間下降約一半，2015年有所恢復(fù)，但仍未達到2013年的水平；同時PM2.5顆粒濃度的年平均值順序從小到大為：2013、2015和2014，正好與負氧離子濃度平均值相反，說明PM2.5一定程度上消耗了負氧離子，這可能是PM2.5顆粒中的氧化性顆粒被負氧離子還原造成的。

2.2 西安地區(qū)粉塵濃度時空分布特征分析

研究表明，負離子的存在同粉塵顆粒，特別是其中的強還原物質(zhì)濃度成反比，所以有必要測定相關(guān)環(huán)境中的粉塵濃度。按各監(jiān)測點PM2.5濃度分析（圖2），空氣粉塵PM2.5平均濃度由低到高排列為：太白山自然保護區(qū)（平均濃度為11.1ug/m3）、樓觀臺森林公園（平均濃度為37ug/m3）、長安區(qū)大兆街辦（平均濃度為59.5ug/m3）、西安市西稍門（平均濃度為142.5ug/m3），說明人為來源的顆粒物是構(gòu)成PM2.5組分和濃度的主要原因。由圖2還可知每年的1-4月和10-12月是PM2.5濃度高值分布段，且市區(qū)PM2.5濃度水平有逐年加劇的趨勢。

從年均PM2.5分布上分析，西安市區(qū)環(huán)境的PM2.5濃度顯著高于其他三個觀測點，且呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，長安大兆街辦的PM2.5濃度從2013年到2015年先增后降，但和市區(qū)的差距逐年增大，從數(shù)值上分析這種差距是由于城鄉(xiāng)結(jié)合部生態(tài)環(huán)境的改善和市區(qū)懸浮顆粒物污染加重兩方面原因造成的。研究表明，當室內(nèi)空氣中負氧離子的濃度達到每立方厘米2萬個時，空氣中的飄塵量會減少98%以上。對可入肺顆粒物PM2.5效果極佳。所以在含有高濃度負氧離子的空氣中，PM2.5中危害最大的直徑1？滋m以下的微塵、細菌、病毒等幾乎為零?？諝庵械妮p離子（如小粒徑負氧離子）對小至0.01？滋m、在工業(yè)上難以除去的的微粒飄塵，有百分之百的沉降去除效果。我們的研究結(jié)果很好的印證了這一理論，說明在城市林區(qū)-郊區(qū)-市區(qū)尺度上，PM2.5分布格局受負氧離子濃度調(diào)控。

3 結(jié)束語

作為典型大陸性季風氣候的內(nèi)陸城市，西安林區(qū)和市區(qū)的負氧離子濃度和PM2.5時空分布差異很大，且在不同季節(jié)中體現(xiàn)負相關(guān)，說明負氧離子能夠顯著影響PM2.5時空的分布格局，為今后治理懸浮顆粒物污染，建設(shè)宜居城市生態(tài)環(huán)境提供了數(shù)據(jù)理論支持。