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        揭西縣負(fù)氧離子濃度特征及與氣象條件的關(guān)系

        2021-08-31 01:11:28林錦冰李曉桃陳浩鄭瑤娜金立遠(yuǎn)林巧美
        廣東氣象 2021年4期
        關(guān)鍵詞:負(fù)氧離子北山旅游區(qū)

        林錦冰,李曉桃,陳浩,鄭瑤娜,金立遠(yuǎn),林巧美

        (1.揭陽市氣象局,廣東揭陽 515500;2.揭西縣氣象局,廣東揭西 515400)

        空氣負(fù)離子又稱負(fù)氧離子,是指獲得1個(gè)或1個(gè)以上的電子帶負(fù)電荷的氧氣離子。負(fù)氧離子濃度的高低與人們的健康息息相關(guān),世界衛(wèi)生組織公布的標(biāo)準(zhǔn)是1 000個(gè)/cm3以上的負(fù)氧離子濃度對(duì)人體是有益的。近年來,隨著“中國(guó)天然氧吧”創(chuàng)建活動(dòng)的開展,國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的負(fù)氧離子進(jìn)行了大量研究,負(fù)氧離子濃度存在著明顯的年、月、日變化特征[1-4]。由于負(fù)氧離子受周邊環(huán)境的影響較大,不同地區(qū)的負(fù)氧離子與氣溫、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)、天氣狀況等影響因子的關(guān)系存在著一定的區(qū)域性特點(diǎn)[5-8],何寧等[9]發(fā)現(xiàn)湘潭森林公園負(fù)氧離子濃度與日照、降水量和氣溫呈線性正相關(guān);譚靜等[10]發(fā)現(xiàn)湖北旅游景區(qū)的負(fù)氧離子濃度晴天最大,陰天小于晴天,霧霾天和小雨天濃度較??;張勇等[11]發(fā)現(xiàn)AQI、氣溫和降水量是影響峨眉山景區(qū)負(fù)氧離子濃度的關(guān)鍵因子。綜上所述,不同地點(diǎn)不同環(huán)境的負(fù)氧離子與氣象條件等影響因子關(guān)系存在差異,這也許跟當(dāng)?shù)貧夂蚺c環(huán)境有關(guān)。

        揭西縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候,常年氣候溫和、雨量適中、光照充足、四季宜耕。多年平均氣溫21.8℃,平均降雨量2 064.1 mm。人居環(huán)境氣候舒適度“舒適”月份6個(gè)月,全年沒有“寒冷”和“悶熱”不舒服級(jí)別的天數(shù),全年均為適游期。揭西縣于2019年7月12日獲得“中國(guó)天然氧吧”的稱號(hào),成為粵東首個(gè)“中國(guó)天然氧吧”,標(biāo)志著揭西氣象部門在氣象服務(wù)地方生態(tài)文明建設(shè)方面邁出了重大的一步。揭陽市委市政府高度重視“中國(guó)天然氧吧”品牌和揭西特色產(chǎn)業(yè)的融合,要求氣象部門加強(qiáng)對(duì)負(fù)氧離子等數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用,深入挖掘生態(tài)優(yōu)品,發(fā)展“旅游+康養(yǎng)”產(chǎn)業(yè),打造生態(tài)康養(yǎng)體驗(yàn)圈。因此分析負(fù)氧離子濃度變化特征及其與氣象條件的關(guān)系,對(duì)推動(dòng)揭西生態(tài)旅游品牌的發(fā)展,具有十分重要的意義。

        1 資料與方法

        2018年年底揭西縣在大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)建設(shè)了負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)站,其中大北山站(115.922°E,23.546°N)安裝在與游客服務(wù)中心大概100 m的距離,周圍是茶葉梯田;黃滿寨站(115.984°E,23.577°N)安裝在景區(qū)入口附近,周圍是草坪和小灌木叢,距離瀑布大概1 km。本研究使用的資料來源于這兩個(gè)負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)站布設(shè)的固定式負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)儀(型號(hào):FLZY-1X)對(duì)負(fù)氧離子濃度進(jìn)行全天候連續(xù)觀測(cè)記錄,采樣頻率為1 h采集記錄1次,氣溫和相對(duì)濕度使用同一時(shí)間、同一地點(diǎn)觀測(cè)資料,研究時(shí)段為2019年1月1日—12月31日,負(fù)氧離子濃度的小時(shí)平均值、日平均值、月平均值均采用算術(shù)平均法計(jì)算。

        本研究季節(jié)劃分:春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季為12月—次年2月。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 空氣清新日

        中國(guó)氣象局已發(fā)布了負(fù)氧離子濃度等級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)[12],空氣中負(fù)氧離子濃度達(dá)到1 200個(gè)/cm3以上,表示空氣清新;戴俊等[13]利用6級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邵陽市負(fù)氧離子濃度進(jìn)行評(píng)價(jià),空氣中負(fù)氧離子濃度在1 800~2 100個(gè)/cm3之間,表示空氣非常清新,空氣中負(fù)氧離子濃度達(dá)到2 100個(gè)/cm3以上,表示空氣特別清新。由于揭西縣的負(fù)氧離子濃度較高,本研究結(jié)合以上2個(gè)標(biāo)準(zhǔn),利用6級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)對(duì)揭西縣大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果如圖1所示。

        表1 空氣負(fù)(氧)離子濃度等級(jí) 個(gè)/cm3

        圖1 揭西兩個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空氣質(zhì)量等級(jí)的概率密度分布

        從圖1可以看到,大北山森林公園的空氣清新日全年占比達(dá)到100%,其中1%為非常清新、4%為特別清新,最大日平均負(fù)氧離子濃度為5 024個(gè)/cm3,最小日平均負(fù)氧離子濃度為1 202個(gè)/cm3;黃滿寨瀑布旅游區(qū)的空氣清新日全年占比達(dá)96%,其中24%為非常清新、34%為特別清新,最大日平均負(fù)氧離子濃度為6 950個(gè)/cm3,最小日平均負(fù)氧離子濃度為642個(gè)/cm3。

        揭西縣大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)的空氣清新日全年占比分別高達(dá)100%和96%,對(duì)人體健康非常有利,具備建設(shè)“森林醫(yī)院”及“負(fù)氧離子呼吸區(qū)”等療養(yǎng)保健場(chǎng)所的先天優(yōu)越條件。

        2.2 季節(jié)變化

        統(tǒng)計(jì)了揭西縣2個(gè)監(jiān)測(cè)站負(fù)氧離子濃度的季節(jié)變化(表略),可以看到大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個(gè)地點(diǎn)的負(fù)氧離子濃度在季節(jié)上存在著明顯的差異,大北山站春、夏、秋季的負(fù)氧離子濃度變化不大,基本維持在1 500~1 600個(gè)/cm3,冬季負(fù)氧離子濃度最高,達(dá)1 842個(gè)/cm3;黃滿寨站春、夏、冬季的負(fù)氧離子濃度變化不大,在2 000~2 200個(gè)/cm3之間,秋季負(fù)氧離子濃度最低,為1 667個(gè)/cm3。另外,還可以看出黃滿寨站的負(fù)氧離子濃度4個(gè)季節(jié)均比大北山站高,尤其是春季和夏季,差值分別為465和606個(gè)/cm3,因此建議人們可以選擇春夏季在黃滿寨瀑布旅游區(qū)、冬季到大北山森林公園游玩,呼吸到負(fù)氧離子濃度相對(duì)更高的清新空氣。

        2.3 月變化

        揭西縣2個(gè)監(jiān)測(cè)站負(fù)氧離子濃度的逐月變化如圖2所示,從圖2可看出,大北山站2—11月的負(fù)氧離子濃度變化不大,基本維持在1 500個(gè)/cm3左右,最小值出現(xiàn)在8月,為1 428個(gè)/cm3,12和1月負(fù)氧離子濃度有一個(gè)明顯的上升,最大值出現(xiàn)在12月份,高達(dá)2 254個(gè)/cm3,月最大變幅為826個(gè)/cm3。黃滿寨站負(fù)氧離子濃度呈波動(dòng)起伏特點(diǎn),最大值出現(xiàn)在1月份,高達(dá)2 728個(gè)/cm3;其次是6—7月份,為2 300個(gè)/cm3左右;8—11月份負(fù)氧離子濃度有一個(gè)下降的趨勢(shì),最小值出現(xiàn)在11月份,為1 387個(gè)/cm3,月最大變幅為1 341個(gè)/cm3。

        圖2 揭西兩個(gè)監(jiān)測(cè)站負(fù)氧離子濃度逐月變化

        2.4 日變化

        為了進(jìn)一步了解不同季節(jié)負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律,計(jì)算了2個(gè)監(jiān)測(cè)站四季負(fù)氧離子濃度的逐小時(shí)平均值,結(jié)果如圖3所示,從圖3可看出,大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個(gè)地點(diǎn)的負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律在季節(jié)上存在著明顯的差異。大北山站(圖3a)春、夏、秋季的負(fù)氧離子濃度的日變化不大,基本維持在1 500~1 600個(gè)/cm3,其中春季的日最大變幅為98個(gè)/cm3,夏季的日最大變幅為36個(gè)/cm3,秋季的日最大變幅為159個(gè)/cm3;冬季的負(fù)氧離子濃度存在著明顯的日變化,日最大變幅為1 098個(gè)/cm3,主要的峰值出現(xiàn)在10:00—17:00(北京時(shí),下同),負(fù)氧離子濃度均大于2 000個(gè)/cm3,最大值出現(xiàn)在15:00(2 631個(gè)/cm3),主要的谷值出現(xiàn)在21:00—04:00,負(fù)氧離子濃度在1 500~1 600個(gè)/cm3之間。黃滿寨站(圖3b)四季的負(fù)氧離子濃度均存在著明顯的日變化,春季的日最大變幅為703個(gè)/cm3,大致上呈現(xiàn)出1個(gè)峰值和1個(gè)谷值,峰值出現(xiàn)在08:00—09:00,負(fù)氧離子濃度在2 400個(gè)/cm3左右,10:00—21:00基本維持在2 000~2 200個(gè)/cm3之間,夜間到凌晨基本維持在1 700—1 900個(gè)/cm3之間;夏季的日最大變幅為2 543個(gè)/cm3,白天的負(fù)氧離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于凌晨和夜間,峰值出現(xiàn)在10:00—16:00,負(fù)氧離子濃度均在3 000個(gè)/cm3以上,谷值出現(xiàn)在20:00—08:00,負(fù)氧離子濃度維持在1 400個(gè)/cm3左右;秋季的日最大變幅為1 587個(gè)/cm3,峰值出現(xiàn)在09:00—17:00,負(fù)氧離子濃度均在2 000個(gè)/cm3以上,谷值出現(xiàn)在20:00—08:00,負(fù)氧離子濃度維持在1 200個(gè)/cm3左右;冬季的日最大變幅694個(gè)/cm3,峰值出現(xiàn)在09:00—10:00和17:00—20:00,負(fù)氧離子濃度維持在2 300個(gè)/cm3以上,其余時(shí)間基本維持在2 000~2 200個(gè)/cm3之間,相對(duì)其他3個(gè)季節(jié)來說,冬季的日變化不明顯。

        圖3 揭西大北山(a)和黃滿寨(b)負(fù)氧離子濃度日變化

        綜上所述,大北山森林公園的負(fù)氧離子濃度在冬季具有明顯的日變化特征,黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度四季都有較明顯的日變化特征,峰值基本都出現(xiàn)在白天段,符合人們出游作息習(xí)慣,讓游客在白天游玩的同時(shí),呼吸到負(fù)氧離子濃度相對(duì)更高的清新空氣,對(duì)人體健康非常有利[14-16]。

        3 負(fù)氧離子濃度與氣象條件分析

        研究表明,氣溫、濕度、降水量、日照時(shí)數(shù)、天空狀況等氣象要素對(duì)負(fù)氧離子濃度變化有很大的影響[6-11]。本研究利用與負(fù)氧離子濃度的同一時(shí)間、同一地點(diǎn)的氣溫和相對(duì)濕度的逐小時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù),分析氣溫、相對(duì)濕度與負(fù)氧離子濃度的關(guān)系。

        3.1 負(fù)氧離子濃度與氣溫

        圖4給出了大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個(gè)地點(diǎn)的氣溫概率密度分布圖以及負(fù)氧離子濃度隨氣溫的變化曲線。從圖4a中可以看到,大北山站的氣溫主要集中在14~34℃,占比達(dá)到91.4%,負(fù)氧離子濃度隨著氣溫的升高呈波動(dòng)起伏的下降趨勢(shì),在14~25℃,負(fù)氧離子濃度較高,在1 600~1 700個(gè)/cm3之間;在26~34℃,負(fù)氧離子濃度有所下降,在1 500個(gè)/cm3左右。從圖4b中可以看到,黃滿寨站的氣溫主要集中在17~37℃,占比達(dá)到89.7%,負(fù)氧離子濃度隨氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì),在17~34℃,負(fù)氧離子濃度在1 500~1 900個(gè)/cm3之間;在35~39℃(占比10.5%),負(fù)氧離子濃度急劇上升,達(dá)到2 700~4 600個(gè)/cm3。

        圖4 氣溫PDF分布和負(fù)氧離子濃度隨氣溫的變化曲線

        3.2 負(fù)氧離子濃度和相對(duì)濕度

        圖5給出了大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個(gè)地點(diǎn)的相對(duì)濕度概率密度分布以及負(fù)氧離子濃度隨濕度的變化曲線。從圖5a可以看到,大北山站的負(fù)氧離子濃度隨著濕度的增加而減小,當(dāng)相對(duì)濕度在55%~70%(占比12%),負(fù)氧離子濃度在1 750~2 400個(gè)/cm3之間;在71%~100%時(shí),負(fù)氧離子濃度變化不大,在1 500~1 540個(gè)/cm3之間。從圖5b可以看到,黃滿寨站的負(fù)氧離子濃度隨著濕度的增加呈先增加后減小的趨勢(shì),在45% ~60%(占比3%),負(fù)氧離子濃度在1 200個(gè)/cm3左右;在71% ~80%(占比15%),負(fù)氧離子濃度達(dá)到峰值(3 000~3 700個(gè)/cm3);在61% ~70%和81% ~100%(占比82%),負(fù)氧離子濃度在1 500~2 400個(gè)/cm3之間。

        圖5 相對(duì)濕度PDF分布和負(fù)氧離子濃度隨濕度的變化曲線

        4 結(jié)論

        1)揭西縣的空氣負(fù)氧離子濃度非常高,兩個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的年平均負(fù)氧離子濃度均在1 600個(gè)/cm3以上,大北山森林公園和黃滿寨瀑布的全年空氣清新日分別達(dá)到100%和96%,對(duì)人體健康非常有利,具備建設(shè)“森林醫(yī)院”及“負(fù)氧離子呼吸區(qū)”等療養(yǎng)保健場(chǎng)所的先天優(yōu)越條件。

        2)大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)負(fù)氧離子濃度的季節(jié)變化規(guī)律存在明顯差異,大北山表現(xiàn)為冬季最高,12和1月負(fù)氧離子濃度有一個(gè)明顯的上升,春、夏、秋季變化不明顯,2—11月份負(fù)氧離子濃度基本維持在1 500個(gè)/cm3左右;黃滿寨表現(xiàn)為冬季最高,負(fù)氧離子濃度最大值出現(xiàn)在1月份,春、夏次之,秋季最低,最小值出現(xiàn)在11月份。

        3)大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律在季節(jié)上存在著明顯的差異,大北山森林公園的負(fù)氧離子濃度在冬季具有明顯的日變化特征,黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度四季都有較明顯的日變化特征,峰值基本都出現(xiàn)在白天時(shí)段,符合人們出游作息習(xí)慣,讓游客在白天游玩的同時(shí),呼吸到負(fù)氧離子濃度相對(duì)更高的清新空氣,對(duì)人體健康非常有利。

        4)大北山森林公園的負(fù)氧離子濃度隨著氣溫的升高呈波動(dòng)下降趨勢(shì),隨著濕度的增加而減?。稽S滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度隨氣溫呈波動(dòng)上升趨勢(shì),隨著濕度的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)。

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