李少寧 ，趙旭 ，王君怡 ，魯紹偉 *，趙娜，徐曉天

1. 北京市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)果樹研究所，北京 100093；2. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧 沈陽 110866

空氣負(fù)離子（Negative air ions，NAI）也稱負(fù)氧離子，是空氣中帶負(fù)電荷的單個(gè)氣體分子及輕離子團(tuán)的總稱（Terman et al.，1995）。NAI的生物學(xué)意義和對(duì)人體的醫(yī)療保健作用早已成為人們的共識(shí)（Krueger，1962；邵海榮等，2005；章志攀等，2006）。NAI能通過中和空氣中的有害物質(zhì)來凈化環(huán)境（Lin et al.，2006），是衡量空氣質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，具有降塵、消毒殺菌、清潔等功能（章志攀等，2006）。醫(yī)學(xué)研究表明，當(dāng)空氣負(fù)離子濃度（Negative air ions concentration，NAIC）達(dá)到一定量時(shí)（600—1000 ion·cm?3)能夠通過激活新陳代謝和堿化酸性血液來改善人體健康（謝雪宇，2014）。城市森林具有釋放NAI的生態(tài)功效，人們常稱其為“城市氧吧”，城市森林的植被結(jié)構(gòu)能調(diào)控大氣顆粒物濃度，提高負(fù)離子濃度（劉雙芳等，2020）。因此，深入探究空氣負(fù)離子濃度與污染物的變化規(guī)律及影響因素有助于進(jìn)一步了解負(fù)離子，也能充分利用負(fù)離子的凈化作用為生態(tài)環(huán)境做貢獻(xiàn)（李冰，2016；彭巍等，2020）。

NOx是空氣污染物的一種，主要物理狀態(tài)是氣態(tài)，主要產(chǎn)生來源是工業(yè)生產(chǎn)、交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等。NOx在對(duì)流層化學(xué)反應(yīng)中扮演重要角色，其參與的光化學(xué)反應(yīng)能催化 O3的產(chǎn)生，由此加劇 O3的濃度增長及光化學(xué)煙霧污染（Nowak et al.，2006；郭雯，2016）。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響逐年加劇，大氣中NOx濃度持續(xù)升高，大氣污染問題日趨嚴(yán)重，是我國亟待解決的重點(diǎn)問題（呂鈴鑰等，2016）。一系列相關(guān)研究（童永彭等，2003）表明，空氣污染與慢性阻塞性肺病、冠心病和心血管疾病的總死亡率有顯著關(guān)系，而NAI可以通過激活新陳代謝和堿化酸性血液來改善人體健康（Lin et al.，2006）。我國對(duì)NAI的監(jiān)測始于1980年（Sirota et al.，2008；李江榮等，2016），但目前國內(nèi)關(guān)于NAIC與環(huán)境污染物相關(guān)性的研究，大多集中在PM2.5、PM10等顆粒物上（何平等，2015；曹建新等，2017），對(duì)NAIC和NOx濃度分布特征及相關(guān)性研究尚不具有全面性。因此，分析城市森林中NAIC變動(dòng)與NOx濃度的相關(guān)性規(guī)律變動(dòng)特征，探究與其關(guān)聯(lián)的季節(jié)、環(huán)境因素影響，可有助于解答NAI與NOx之間是否存在制約作用，為改善人居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境提供新方法和新思路。

研究顯示，NAI每時(shí)每刻都是運(yùn)動(dòng)著的，在不停變化，受周圍環(huán)境以及氣象影響比較大（王非等，2016），所以不同天氣條件下城市森林中的 NAI變化規(guī)律也不盡相同。大量研究表明NAIC與降雨量、風(fēng)速等氣象因素有著密切關(guān)系，不同天氣條件對(duì)NAIC有顯著影響（馮鵬飛等，2015；郭霄，2015）。降雨作為NAI的主要來源之一，能有效增加NAIC（Retalis et al.，1991），春季和夏季降水增加伴隨著濕度增加，為NAI的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件。常艾等（2015）研究顯示，風(fēng)向會(huì)對(duì)NAIC產(chǎn)生影響，且微風(fēng)天氣有利于負(fù)氧離子生成，過大的風(fēng)速會(huì)將負(fù)氧離子吹散，濃度降低。也有研究表明當(dāng)污染源穩(wěn)定時(shí)，氣象因素是污染物的主導(dǎo)因素。如陳小敏等（2013）研究發(fā)現(xiàn)降水量達(dá)到5 mm以上時(shí)，NOx等污染物濃度顯著降低，另外降雨的頻次也會(huì)對(duì)污染物濃度產(chǎn)生影響。風(fēng)對(duì)NOx的堆積和擴(kuò)散有著較為直接的影響，決定了污染物的水平輸送和擴(kuò)散，風(fēng)速越大，NOx擴(kuò)散程度越強(qiáng)，其濃度越低（周岳，2015）。綜上氣象因素不僅對(duì)NAI影響較大，也會(huì)影響NOx濃度，二者相互關(guān)系會(huì)受到氣象因素的影響。因此，本文從不同天氣角度出發(fā)探究二者的濃度變化特征。

1 研究方法

1.1 研究地點(diǎn)概況

研究地選取北京西山國家森林公園，處于小西山（屬太行山余脈）東部，西倚自然山脊，南起八大處公園，北至香山公園，東臨香山南路和五環(huán)路，交通十分便捷，是距離北京市區(qū)最近的一個(gè)森林公園。地理坐標(biāo)：39°58′18.17″N，116°11′51.20″E，主要包括針闊、喬灌草混交林，森林樹種主要有側(cè)柏（Platycladus orientalis）、油松（Pinus tabulaeformis）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、蒙古櫟（Quercus mongolica）等，樹齡為30—40 a，樹高15 m左右，森林面積5333 hm2，森林覆蓋率為95%以上。北京西山屬典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春秋短促，冬夏較長。夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。年平均氣溫 10—13 ℃，1月最冷，平均氣溫?7—4 ℃，7月最熱，平均氣溫25—26 ℃。極端最低?27.4 ℃，極端最高42 ℃以上。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

在北京西山國家森林公園設(shè)置空氣質(zhì)量測量儀器，獲取2016年7月—2019年7月的NAIC數(shù)據(jù)、NOx數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)。該儀器主要測量離子遷移率≥0.7 cm2·V?1·s?1的小粒徑大氣負(fù)離子濃度，測量范圍為 0—5.0×106ion·cm?3，測量離子濃度誤差≤5%，采用AC-220 V或太陽能同時(shí)供電。采集間隔設(shè)置為10 min一次，全天24 h連續(xù)監(jiān)測。先在宏觀上比較不同季節(jié)條件下，NAIC與NOx濃度的變動(dòng)特征分析，選取雨天和大風(fēng)天氣這兩種典型天氣條件下的NAIC、NOx連續(xù)3日變化數(shù)，并與晴天對(duì)比，用以分析特殊天氣下NAIC與NOx的相互影響機(jī)制。再選取3、6、9、12月4個(gè)典型月份下NAI和NOx每日24 h濃度值以及相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，探究不同季節(jié)NAIC、NOx濃度與氣象因子的相關(guān)性。

1.2.1 大氣污染物及空氣負(fù)離子濃度測定

采用美國賽默飛世爾科技公司（Thermo Fisher Scientific，USA）的化學(xué)發(fā)光NO-NO2-NOx分析儀和NAI自動(dòng)監(jiān)測儀，對(duì)城市森林環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測站NAI及大氣污染物濃度實(shí)行野外自動(dòng)在線監(jiān)測。頻次為1 h一次的自動(dòng)監(jiān)測，全天24 h不間斷采樣。

1.2.2 氣象數(shù)據(jù)測定

城市森林環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測站配有 Weather Meter自動(dòng)氣象站，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣溫度（ta，℃）、濕度（RH，%）、風(fēng)速（vw，m·s?1）和降水量（S-RGBM002，R，mm）、太陽輻射量（Rs，W·m?2·s?1）、氣壓（P，hPa）等氣象參數(shù)，同時(shí)配有NAI自動(dòng)監(jiān)測儀，設(shè)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為1 h，全天24 h不間斷采樣。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、OriginPro 2018和SPSS 20統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同季節(jié)條件下城市森林 NAIC與 NOx濃度的變動(dòng)特征分析

按照根據(jù)《空氣負(fù)(氧)離子濃度觀測技術(shù)規(guī)范》LY/T 2586—2016選取 3、6、9、12月的 NAIC、NOx質(zhì)量濃度計(jì)算日均值，探究NAIC與NOx質(zhì)量濃度的變動(dòng)特征，由圖1所示，二者都為明顯的波動(dòng)多峰曲線。NAIC表現(xiàn)為夏季[(2272.24±250.57)ion·cm?3]> 春 季 [(1777.28±60.06) ion·cm?3]> 秋 季[(1628.72± 248.61) ion·cm?3)>冬季[(1240.86±169.49)ion·cm?3]。全年 NAIC最大值出現(xiàn)在夏季（3091.1 ion·cm?3），最小值出現(xiàn)在冬季（1097.52 ion·cm?3），年較差為1993.58 ion·cm?3。春季波動(dòng)幅度極小，趨近于一條直線，夏、秋兩季波動(dòng)幅度大，出現(xiàn)多峰曲線。NOx質(zhì)量濃度的季節(jié)性變動(dòng)特征與NAIC相反 ，表 現(xiàn)為 冬 季[(132.89±37.57) μg·m?3]> 秋季[(71.58±8.66) μg·m?3]>春季[(34.41±8.89) μg·m?3]>夏季[(9.74±5.85) μg·m?3]。全年 NOx質(zhì)量濃度高峰值出現(xiàn)在冬季（234.88 μg·m?3），低谷值出現(xiàn)在夏季（5.82 μg·m?3），年較差為 229.06 μg·m?3。春、夏、秋三季的濃度變化平緩，冬季濃度變動(dòng)劇烈。

圖1 不同季節(jié)NAIC與NOx質(zhì)量濃度的季節(jié)變動(dòng)特征Fig. 1 Seasonal variation characteristics of NAIC and NOx mass concentration in different seasons

2.2 不同天氣條件下城市森林 NAIC與 NOx濃度的變動(dòng)特征分析

2.2.1 晴天條件下城市森林NAIC與NOx濃度的變動(dòng)特征分析

為分析晴天條件下NAIC與NOx濃度的變動(dòng)特征，與夏季雨天NAIC日變化進(jìn)行對(duì)比，選取夏季連續(xù)3天晴好無風(fēng)條件下的第2天NAIC與NOx濃度變化數(shù)據(jù)，分別表現(xiàn)為波浪型曲線和雙峰曲線。NAIC 峰值出現(xiàn)在 14:00（1899.79 ion·cm?3），谷值出現(xiàn)在 17:00（1521.22 ion·cm?3），日較差為 378.57 ion·cm?3，白天NAIC明顯高于夜間。NOx質(zhì)量濃度的雙峰值分別出現(xiàn)在 04:00（48 μg·m?3）和 17:00（44 μg·m?3），谷值出現(xiàn)在 18:00（9.34 μg·m?3），NOx濃度白天低于夜間。NAIC與NOx濃度的峰值?谷值相互對(duì)應(yīng)，呈負(fù)相關(guān)，NAIC能夠敏銳地對(duì)NOx濃度的變化做出反饋，隨NOx濃度的增加而降低，反之同理，由圖2所示。故而，城市森林對(duì)城市污染的影響具有一定生態(tài)承載力和抵抗力。在有效控制空氣污染和環(huán)境良好的情況下才能獲得新鮮空氣，能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

圖2 晴天條件下空氣負(fù)離子、NOx質(zhì)量濃度日變化對(duì)比Fig. 2 Comparison of diurnal changes of air anion and NOx mass concentration under sunny conditions

2.2.2 雨天條件下城市森林NAIC與NOx濃度的變動(dòng)特征分析

北京夏季多雨，故選取7月連續(xù)降雨的3天，以探求降雨條件下NAIC與NOx濃度的變動(dòng)特征。如圖3所示，7月19日的降雨出現(xiàn)在16:00、18:00和22:00，降雨量僅為0.2 mm；7月20日的降雨趨勢(shì)呈正態(tài)分布，最高降雨量在13:00達(dá)到13 mm；7月22號(hào)降雨量較平均（0.8 mm）。在降雨條件下，NAIC表現(xiàn)為大雨[(2593.95±760.34) ion·cm?3]>小雨[(1817.15±149.29) ion·cm?3]> 無 雨 [(1785.22±141.72) ion·cm?3]。NAIC 峰值出現(xiàn)在雨量最大時(shí)（4177.8 ion·cm?3），是晴朗條件下的2倍有余。雨天由于雷暴作用，會(huì)導(dǎo)致在某一時(shí)刻N(yùn)AIC急劇升高，變化幅度較大，大雨當(dāng)日的08:00 NAIC比起07:00驟升了39.84%。NOx在雨天質(zhì)量濃度基本一致，為平緩曲線，無雨條件下為雙峰曲線，質(zhì)量濃度較高，具體表現(xiàn)為無雨[(30.38±16.11) μg·m?3]>小雨[(12.04±2.26) μg·m?3]>大雨[(10.08±6.36) μg·m?3]。NOx質(zhì)量濃度峰值出現(xiàn)在無雨條件下的 07:00（69.23 μg·m?3），谷值亦出現(xiàn)在雨量最大時(shí)（2.46 μg·m?3）。說明降雨能夠增加城市森林 NAIC，與Retalis et al.（1991）人的研究一致；雨天由于雨水沖刷，降雨對(duì) NOx有稀釋作用（Puxbaum et al.，2002），會(huì)使NOx沉降，降低其濃度，大雨對(duì)NOx具有較好的清潔作用。

圖3 雨天條件下NAIC與NOx質(zhì)量濃度的變化Fig. 3 Changes of NAIC and NOx mass concentration in rainy days

2.2.3 起風(fēng)條件下城市森林NAIC與NOx濃度的變動(dòng)特征分析

由于北京地區(qū)春季風(fēng)速普遍較高，常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，輕風(fēng)天氣下的風(fēng)速常位于1.6—3.3 m·s?1；微風(fēng)天氣風(fēng)速為3.4—5.4 m·s?1；和風(fēng)天氣風(fēng)速為5.5—7.9 m·s?1。如圖4所示，輕風(fēng)晴天、微風(fēng)晴天與和風(fēng)晴天的NAIC變化趨勢(shì)一致，均為白天高于夜間，起風(fēng)時(shí)刻高于無風(fēng)時(shí)刻。3日內(nèi)NAIC日峰值均出現(xiàn)在 13:00—15:00，隨風(fēng)速表現(xiàn)為和風(fēng)(2069.99 ion·cm?3, 6.2 m·s?1)> 微 風(fēng) (2022.63 ion·cm?3, 4.8 m·s?1)>輕風(fēng) (1928.51 ion·cm?3, 2.9 m·s?1)。大風(fēng)天氣NAIC谷值出現(xiàn)在無風(fēng)時(shí)刻12:00（1695.14 ion·cm?3），日較差為 374.85 ion·cm?3。說明風(fēng)速是影響 NAIC變化的因素，隨風(fēng)速增加，NAIC增大，該結(jié)果與 Ren等人的研究結(jié)果一致（Ren et al.，2016）。王薇等人則研究顯示風(fēng)速會(huì)增加空氣摩擦導(dǎo)致NAIC增加的結(jié)果（王薇，2013）。NOx受風(fēng)速影響濃度降低，大風(fēng)條件下當(dāng)風(fēng)速達(dá)到4.8 m·s?1時(shí)，NOx質(zhì)量濃度僅為 28.60 μg·m?3，是10:00 無風(fēng)條件下 56.47 μg·m?3的一半，說明大風(fēng)天氣對(duì)NOx有抑制作用。

圖4 起風(fēng)條件下NAIC與NOx質(zhì)量濃度的變化Fig. 4 Variation of NAIC and NOx mass concentrations in windy conditions ion·cm?3

2.3 城市森林 NAIC與 NOx濃度與氣象因子的相關(guān)性分析

2.3.1 不同季節(jié)的NAIC與NOx濃度及氣象因子的相關(guān)性分析

從氣象站中篩選出一年四季的NAIC和NOx濃度分別探究其與彼此及溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓這4個(gè)氣象因子的相關(guān)性分析，研究不同季節(jié)下NAIC、NOx與氣象因子的相關(guān)性差異。春季NAIC與NOx濃度在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)，與風(fēng)速在0.05水平上呈正相關(guān)，與氣壓在0.01水平上呈顯著正相關(guān)，與溫濕度無顯著相關(guān)性；夏季NAIC與溫度在0.05水平上呈負(fù)相關(guān)，與NOx濃度、濕度、風(fēng)速、氣壓無顯著相關(guān)性；秋季NAIC與溫度在0.05水平上呈負(fù)相關(guān)，與NOx濃度、濕度、風(fēng)速、氣壓無顯著相關(guān)性；冬季NAIC與NOx濃度、濕度在0.05水平上呈負(fù)相關(guān)，與溫度、氣壓在0.01水平上呈顯著正相關(guān)，與風(fēng)速在0.05水平上呈正相關(guān)。

如表1所示，研究為厘清各環(huán)境因子對(duì)負(fù)離子和氮氧化合物的動(dòng)態(tài)的單獨(dú)影響大小和交互作用影響，單純的Pearson相關(guān)系數(shù)無法回答動(dòng)態(tài)受何種環(huán)境因子影響的問題。該試驗(yàn)利用多元統(tǒng)計(jì)分析探究不同季節(jié)條件下NOx濃度與氣象因子對(duì)NAIC的影響。將NOx濃度、溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓數(shù)據(jù)與NAIC進(jìn)行自變量逐步加入方法的回歸分析，通過F檢驗(yàn)及t檢驗(yàn)，去除P<0.05水平上顯著性差異的變量，結(jié)果表明，NOx濃度和風(fēng)速在春季和冬季滿足要求，如表2所示。由此可知，不同季節(jié)條件下的城市森林NAIC主要是受NOx濃度和風(fēng)速的影響而產(chǎn)生變化。

表1 不同季節(jié)的NAIC與NOx質(zhì)量濃度及氣象因子的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of NAIC, NOx mass concentration and meteorological factors in different seasons

表2 不同季節(jié)的NAIC與NOx濃度及氣象因子的多元回歸分析Table 2 Multiple regression analysis of NAIC, NOx mass concentration and meteorological factors in different seasons

2.3.2 不同季節(jié)的NOx濃度與NAIC及氣象因子的相關(guān)性分析

春季NOx濃度與NAIC在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)，與濕度在 0.05水平上呈正相關(guān)，與風(fēng)速在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)，與溫度、氣壓無顯著相關(guān)性；夏季NOx濃度與NAIC、溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓均無顯著相關(guān)性；秋季NOx濃度與濕度在0.05水平上呈正相關(guān)，與風(fēng)速、氣壓在0.05水平上呈負(fù)相關(guān)，與NAIC、溫度無顯著相關(guān)性；冬季NOx濃度與NAIC、風(fēng)速在0.05水平上呈負(fù)相關(guān)，與溫度在0.05水平上呈顯著正相關(guān)，與濕度、氣壓無顯著相關(guān)性，如表3所示。

表3 不同季節(jié)的NOx質(zhì)量濃度與NAIC及氣象因子的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of NOx mass concentration, NAIC and meteorological factors in different seasons

為進(jìn)一步探討各環(huán)境因子對(duì)負(fù)離子和氮氧化合物的動(dòng)態(tài)的單獨(dú)影響大小和交互作用影響，單純的Pearson相關(guān)系數(shù)無法回答動(dòng)態(tài)受何種環(huán)境因子影響的問題。因此，利用多元統(tǒng)計(jì)分析來探究不同季節(jié)條件下NAIC與氣象因子對(duì)NOx質(zhì)量濃度的影響（表 4）。將 NAIC、溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓數(shù)據(jù)與 NOx濃度進(jìn)行自變量逐步加入方法的回歸分析，通過F檢驗(yàn)及t檢驗(yàn)，去除P<0.05水平上顯著性差異的變量，結(jié)果表明，只有NAIC在春季和冬季滿足要求，NAIC是春季與冬季城市森林中NOx濃度日變化的主要影響因素。表明春、冬季NOx濃度對(duì)NAIC最為敏感。

表4 不同季節(jié)的NOx質(zhì)量濃度與NAIC及氣象因子的多元回歸分析Table 4 Multiple regression analysis of NOx mass concentration,NAIC and meteorological factors in different seasons

3 討論

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，NOx含量升高已是亟待解決的環(huán)境污染問題之一。目前關(guān)于大氣污染物的研究多集中于氣象因素的影響以及監(jiān)測等方面，而結(jié)合城市森林、氣象因子和污染物濃度水平等因素，綜合地評(píng)價(jià)森林對(duì)NOx凈化功能的研究尤為缺乏。為此，試驗(yàn)通過分析不同季節(jié)及不同天氣條件下的NAI與NOx的濃度變化來深入探究NAI、NOx的濃度變動(dòng)特征規(guī)律及其與氣象因子的相關(guān)性，加強(qiáng)對(duì)城市森林空氣負(fù)離子與NOx濃度動(dòng)態(tài)特征分析研究。

試驗(yàn)表明NAIC與NOx呈負(fù)相關(guān)，但在不同季節(jié)的條件下其與氣象因子的相關(guān)性表現(xiàn)不一致。目前對(duì)于氣象因子與空氣負(fù)離子濃度之間的關(guān)系研究較多，但結(jié)果卻不盡相同。李高陽等（2012）對(duì)林分內(nèi)空氣負(fù)離子研究發(fā)現(xiàn)，空氣負(fù)離子濃度日變化呈現(xiàn)出夜間最低，下午出現(xiàn)峰值的規(guī)律；章銀柯等（2009）對(duì)湖南省森林植物園內(nèi)空氣負(fù)離子濃度變化研究表明，空氣負(fù)離子濃度日變化表現(xiàn)為上午大于下午，峰值出現(xiàn)在 07:00—08:00，這與該研究所得結(jié)果有所不同，可能是觀測樹種及觀測環(huán)境不同所造成的。研究中不同季節(jié)的空氣負(fù)離子濃度同樣有所差異，說明負(fù)離子濃度同時(shí)受環(huán)境因素的制約。當(dāng)溫度較低時(shí)，NAIC與溫度呈正相關(guān)，溫度較高時(shí)，NAIC與溫度呈負(fù)相關(guān)；溫度越低，溫度對(duì)NOx濃度的正效應(yīng)影響越明顯。這可能是由于夏季城市森林內(nèi)植物密度大，通風(fēng)差且多悶熱，不利于NAI的生成。溫度越低，濕度對(duì)NAIC的負(fù)效應(yīng)影響越明顯（除夏季）；溫度在一定閾值內(nèi)，濕度對(duì)NOx濃度具有正效應(yīng)，當(dāng)溫度過低或過高時(shí)，兩者間的效應(yīng)則會(huì)削弱。夏季不符合規(guī)律，可能是由于雨季，其溫濕度過高，偏離正常范圍。降雨條件下城市森林NAIC與雨量在0.01水平上呈正相關(guān)，r=0.901；NOx與雨量在 0.01水平上呈負(fù)相關(guān)，r=?0.768。這是由于雨天常伴隨雷暴作用，會(huì)使NAIC驟升，而NOx會(huì)被雨水沖刷、沉降，從而濃度降低。起風(fēng)條件下NAIC隨風(fēng)速增加而增大，但二者間沒有顯著相關(guān)性，說明影響NAIC的可能還有溫度、濕度、氣壓等氣象因素。

通過不同季節(jié)同一時(shí)刻下 NAIC、NOx與氣象因子的相關(guān)性可以看出，NAIC始終與NOx濃度呈負(fù)相關(guān)，其中春天最為顯著。NAIC與溫度的相關(guān)性隨季節(jié)變化存在差異，夏、秋兩季的溫度與NAIC變化呈負(fù)相關(guān)，而冬季為顯著正相關(guān)，春季為過渡時(shí)期，無明顯相關(guān)性。說明當(dāng)溫度較低時(shí)，NAIC與溫度呈正相關(guān)，溫度較高時(shí)，NAIC與溫度呈負(fù)相關(guān)。多數(shù)情況下，NAIC與濕度呈反比，僅有夏季時(shí)NAIC與濕度呈正比，但無明顯相關(guān)性，說明溫度越低，濕度對(duì)NAIC的負(fù)效應(yīng)影響越明顯。風(fēng)速與氣壓的效應(yīng)趨勢(shì)一致，與濕度正好相反，多數(shù)情況下，NAIC與風(fēng)速、氣壓呈正比，其中冬、春兩季呈顯著正相關(guān)，僅有夏季時(shí)NAIC與風(fēng)速、氣壓呈反比，說明溫度越低，風(fēng)速、氣壓對(duì)NAIC的正效應(yīng)影響越明顯。NOx濃度與溫度在冬季呈正相關(guān)，其他季節(jié)雖相關(guān)性不明顯但也呈正比，說明溫度越低，溫度對(duì)NOx濃度的正效應(yīng)影響越明顯。NOx濃度與濕度在春、秋季呈正相關(guān)，在夏、冬則無明顯相關(guān)性且呈反比，說明溫度在一定閾值內(nèi)，濕度對(duì)NOx濃度具有正效應(yīng)，當(dāng)溫度過低或過高時(shí)，兩者間的效應(yīng)則會(huì)削弱。NOx濃度與風(fēng)速在春季呈顯著負(fù)相關(guān)，這是由于北京地區(qū)春季風(fēng)速普遍較高，常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，風(fēng)級(jí)常在 4—5級(jí)，風(fēng)速可達(dá) 3 m·s?1以上。NOx濃度與氣壓在秋季呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)（r= ?0.420）。利用多元統(tǒng)計(jì)分析來探討環(huán)境因子對(duì)負(fù)離子和氮氧化合物的動(dòng)態(tài)的單獨(dú)影響大小和交互作用影響，可知在春、冬兩季，NAIC與NOx濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（P=0.000），且在春季NAIC對(duì)NOx濃度和氣壓最為敏感。從空氣負(fù)離子濃度和NOx年變化情況來看，春季由于植物處于生長初期，林木生理活性較低，不易于產(chǎn)生較多的負(fù)離子。冬季空氣溫度較低，濕度相對(duì)較大，森林大氣層穩(wěn)定，大氣對(duì)流和湍流微弱，不利于NOx擴(kuò)散（Quan et al.，2014）；降雨較少對(duì) NOx的稀釋和清潔作用減弱（Puxbaum et al.，2002），NOx濃度較高。春冬季許多闊葉樹種開始凋零，城市森林對(duì)NOx的凈化作用降低，林分整體光合強(qiáng)度較弱，處于一種休眠狀態(tài)，從而造成NOx濃度與NAIC處于一種負(fù)相關(guān)關(guān)系。

城市森林 NAIC、NOx產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理較為復(fù)雜，影響因素多，涉及面也較為廣泛，如想在日后將其研究投入實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)考慮多學(xué)科交叉合作。通過本文可知 NAIC、NOx與氣象因子間存在相關(guān)性，但受季節(jié)、天氣等因素影響，相關(guān)性不能保持一致，與前人研究也不完全相符（Vana et al.，2007；吳志湘等，2007；林兆豐，2010），可能是由于不同研究地、不同研究對(duì)象所致。在日后的研究中會(huì)考慮更多因素，增加有關(guān)要素的觀測和相關(guān)變量的控制，以致得到更為準(zhǔn)確的NAI、NOx的變化特征，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具廣泛性、代表性、說服力。

4 結(jié)論

試驗(yàn)因室內(nèi)時(shí)間條件等限制，只能在野外觀測數(shù)據(jù)，得到如下結(jié)論。在不同季節(jié)條件下NAIC和NOx濃度差異顯著，空氣負(fù)離子的季節(jié)濃度變化趨勢(shì)基本為夏季>春季>秋季>冬季，NOx濃度表現(xiàn)為冬季>秋季>春季>夏季，兩者在春、冬兩季呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（R2= ?0.671，P=0.000，R2= ?0.420，P=0.000）。典型天氣條件下，晴天NAIC通常于下午14:00左右達(dá)到峰值，NOx濃度白天低于夜間；雨天NAIC呈單峰曲線，表現(xiàn)為大雨>小雨>無雨。NOx在雨天濃度基本一致，為平緩曲線，無雨條件下為雙峰曲線 ，具體表現(xiàn)為無雨>小雨>大雨；起風(fēng)天NAIC隨風(fēng)速增加而增大，表現(xiàn)為和風(fēng)>微風(fēng)>輕風(fēng)。NOx濃度則受風(fēng)力抑制，濃度降低。本文主要是在宏觀角度下初步研究不同季節(jié)條件下 NAIC和NOx濃度的動(dòng)態(tài)特征，從典型天氣條件下更加深入地探究氣象因子對(duì) NAIC、NOx濃度影響機(jī)制及影響程度，進(jìn)一步對(duì)城市森林 NAIC、NOx濃度與氣象因子彼此間的相關(guān)性分析，以期為城市森林康養(yǎng)規(guī)劃及大氣治理措施提供參考。