饒秀俊

(福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建南平353000)

1 研究概況

空氣中離子包括負(fù)離子和正離子，空氣中帶負(fù)電荷的離子稱為負(fù)離子，空氣中帶正電的離子稱為正離子，在一般情況下，由于收到雷電、宇宙射線、紫外線、地表放射性元素的輻射后產(chǎn)生電離而形成的。空氣負(fù)離子對(duì)人體健康也有諸多好處，目前評(píng)價(jià)一個(gè)地方空氣清潔程度的重要指標(biāo)因素之一就是空氣中負(fù)離子的濃度高低。根據(jù)研究人員對(duì)醫(yī)學(xué)資料的研究證明，當(dāng)負(fù)離子濃度達(dá)到10000 個(gè)/cm3以上時(shí)，可以有效地防治疾病，而負(fù)離子濃度值為700 個(gè)/cm3是人體對(duì)空氣負(fù)離子濃度的生理最低需求。正因?yàn)榭諝庵械呢?fù)離子濃度與人類身體健康有密切的的關(guān)系，所以空氣負(fù)離子濃度越高，越有利于人體健康。也正因?yàn)槿绱耍諝庵胸?fù)離子濃度在森林旅游資源評(píng)價(jià)中被作為評(píng)價(jià)某一森林生態(tài)旅游區(qū)環(huán)境質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)因素。

2 研究內(nèi)容與研究方法

2.1 研究內(nèi)容

結(jié)合旅游資源學(xué)、氣象學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論，對(duì)延平區(qū)城市森林公園空氣負(fù)離子濃度變化進(jìn)行了研究分析，在分析監(jiān)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論。具體內(nèi)容如下：空氣負(fù)離子研究綜述。包括空氣負(fù)離子的定義、作用，空氣負(fù)離子產(chǎn) 生的原因，空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)方法，空氣負(fù)離子的應(yīng)用等;溪源峽谷森林公園空氣負(fù)離子濃度時(shí)空變化規(guī)律；溪源峽谷森林公園空氣單極系數(shù)時(shí)空變化規(guī)律；溪源峽谷森林公園空氣清潔度時(shí)空變化規(guī)律。

2.2 研究方法

研究所采用的檢測(cè)儀器是AIC1000負(fù)氧離子檢測(cè)儀，是由美國AIC公司開發(fā)的生產(chǎn)的，具有操作簡(jiǎn)單，攜帶方便，適用范圍廣等相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，目前運(yùn)用比較廣泛。對(duì)于AIC1000負(fù)氧離子檢測(cè)儀，它的工作環(huán)境要求主要有: 溫度5～50 ℃，濕度 ≤95 %R.H (不凝結(jié)水)；空氣流速：200 cm3/s；線性速度：40 cm/s；離子收集率：大于65%；輸出電阻：5×1010 Ohms；動(dòng)力范圍：10～1999000 ions/cm3；測(cè)定檢出時(shí)間：大約2 s；分辨率：10離子/cm3；精度：±25%；風(fēng)扇速度：800 cc/s (線速度160 cm/秒)。

2.2.1 分析文獻(xiàn)法。分析文獻(xiàn)法是目前諸多研究人員普遍采用的研究方法之一。通過查閱大量的國內(nèi)、國外的相關(guān)性期刊文獻(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)研究作準(zhǔn)備工作，同時(shí)，對(duì)于負(fù)氧離子的科學(xué)研究提供理論參考和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐資料。

2.2.2 空氣中負(fù)離子濃度測(cè)量方法。研究選擇南平市延平區(qū)內(nèi)具有代表性的地點(diǎn)-溪源峽谷森林公園作為監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，采用手持式的美國AIC-1000負(fù)氧離子檢測(cè)儀，在每個(gè)月中旬選擇2天的時(shí)間進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)觀測(cè)，每天從8:00～18:00每間隔2 h觀測(cè)1次共6次，檢測(cè)時(shí)以測(cè)點(diǎn)為中心，分別從圍繞測(cè)點(diǎn)的東、東南、南、西南、西、西北、北、東北八個(gè)方向的讀取8個(gè)負(fù)氧離子濃度值，和8個(gè)正離子濃度值，然后在分別計(jì)算的平均值即為該測(cè)點(diǎn)的正負(fù)離子在該時(shí)間點(diǎn)的觀測(cè)值。

2.2.3 空氣中負(fù)離子濃度以及空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。關(guān)于負(fù)氧離子濃度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在部分文獻(xiàn)中出現(xiàn)的空氣負(fù)離子評(píng)價(jià)指標(biāo)一般主要包括有單極系數(shù)、空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)； q和CI即是該評(píng)價(jià)方法的兩個(gè)指標(biāo)， 這里的q是表示單極系數(shù)，CI值表示的則是空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)。

q=n+/ n-

式中：q表示單極系數(shù)，n+表示空氣中的正離子數(shù),n-表示空氣中負(fù)離子數(shù)；

式中：CI表示空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)，q表示單極系數(shù)，n-表示空氣中負(fù)離子數(shù)。單極系數(shù)q值越小，說明空氣中的負(fù)離子的比例越大。根據(jù)以上兩種評(píng)價(jià)系數(shù)來評(píng)價(jià)各測(cè)點(diǎn)的空氣清潔度。按空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)可計(jì)算出空氣質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 空氣質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在森林中負(fù)氧離子濃度的醫(yī)療和保健上的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)森林中空氣負(fù)氧離子的濃度達(dá)到一個(gè)什么樣的值的時(shí)候才能發(fā)揮它的醫(yī)療保健作用呢？就目前來說，國內(nèi)外還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以作為依據(jù)，吳楚才等研究人員制定出來的森林環(huán)境中空氣負(fù)氧離子濃度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 森林空氣中負(fù)氧離子的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同的負(fù)氧離子濃度對(duì)人體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，將(400個(gè)/cm3)為臨界濃度，(400～1000個(gè)/cm3)為允許濃度，(1000個(gè)/cm3)為保健濃度3個(gè)范圍。 當(dāng)空氣已受到一定程度的污染，極有可能環(huán)境中的負(fù)氧離子濃度低于臨界濃度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人的健康產(chǎn)生不利；而當(dāng)濃度介于400～1000個(gè)/cm3之間時(shí)，空氣對(duì)人體是既無害也無益，是屬于允許的濃度范圍內(nèi)；當(dāng)空氣負(fù)氧離子呼吸區(qū)及醫(yī)院或療養(yǎng)院等應(yīng)建在保健濃度以上的地方，才有可能取得滿意的的保健療養(yǎng)效果。

2.2.4 數(shù)據(jù)分析方法。 首先采用是分點(diǎn)、分時(shí)進(jìn)行歸納和統(tǒng)計(jì)，求其平均值，再根據(jù)所計(jì)算的數(shù)據(jù)分項(xiàng)列表、有表格數(shù)據(jù)作散點(diǎn)圖進(jìn)行比較，分析溪源峽谷森林公園兩測(cè)點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度、正離子濃度的變化規(guī)律。

3 溪源峽谷景區(qū)概況

南平市溪源峽谷景區(qū)位于武夷山脈向東南方向延伸的支脈上，距離延平城區(qū)不足5 km，溪源峽谷的平均海拔高度有66～1200 m以上，年平均降雨量超過1700 mm，而年平均氣溫僅有19.3 ℃左右。良好的自然環(huán)境條件，使溪源景區(qū)擁有豐富的動(dòng)植物。據(jù)國內(nèi)外植物學(xué)家們不完全調(diào)查研究，溪源峽谷的野生維管束植物就有200多科，高等植物在1300個(gè)種類以上。

4 研究結(jié)果與分析

4.1 溪源峽谷布空氣負(fù)離子時(shí)間分律

在2018年6月～2019年5月共一年的時(shí)間里將溪源峽谷的空氣離子檢測(cè)資料按天統(tǒng)計(jì)，歸納分析，得出當(dāng)天的濃度；然后在其基礎(chǔ)上按月統(tǒng)計(jì)，取其平均值，相應(yīng)獲得了對(duì)應(yīng)月空氣正、負(fù)離子濃度；以此類推，得到四季空氣離子濃度的日變化情況分布規(guī)律：

圖1 溪源峽谷測(cè)點(diǎn)不同季節(jié)負(fù)氧離子濃度變化圖

溪源峽谷在不同季節(jié)一天的不同時(shí)刻的空氣負(fù)離子濃度也不同。同時(shí)可以看出各條折線的變化幅度也有所不同，從這些折線中可以發(fā)現(xiàn)在不同的季節(jié)中空氣中的負(fù)氧離子濃度的一個(gè)大致變化規(guī)律，也就是說，從以上圖1可以看出，負(fù)氧離子濃度在不同季節(jié)當(dāng)中，上午8∶00～11∶00之間濃度濃度相對(duì)比較高，而在下午中午11∶00～15∶00之間會(huì)降低到一個(gè)谷值，在一天當(dāng)中濃度相對(duì)比較地，之后從15∶00開始又開始回升到了一個(gè)峰值，所以從日變化上來看，負(fù)氧離子的濃度是先下降然后再上升的發(fā)展趨勢(shì)；再從圖1當(dāng)中，我們看到負(fù)氧離子濃度在四個(gè)季度當(dāng)中，夏季的濃度明顯高于其他的各季；在一年當(dāng)中，負(fù)氧離子最高的時(shí)間是夏季的18∶00，最低的是秋季的12∶00；而在下午，冬季的負(fù)氧離子濃度呈小幅度的下降趨勢(shì)，其他各季節(jié)都是呈上升的趨勢(shì)。

表3 溪源峽谷測(cè)點(diǎn)不同季節(jié)空氣中負(fù)離子濃度日變化 個(gè)·cm-3

根據(jù)表3和圖2可知，在溪源峽谷測(cè)點(diǎn)一年的空氣質(zhì)量日變化中，相對(duì)其他各季節(jié)而言，夏季的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)很明顯最高，同時(shí)，在夏季空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)變化比較明顯，特別是在15∶00至傍晚的18∶00，呈迅速增長的趨勢(shì)，而相比較而言，秋季、冬季和春季的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)要比較平緩，起伏不大；在秋季空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)最低，但是即使是秋季，最小的CI值還是要大于1的，由此我們可以得出，在溪源峽谷測(cè)點(diǎn)位置，一年中各個(gè)季節(jié)的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)都是最清潔的，空氣的質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)。

圖2 溪源峽谷測(cè)點(diǎn)不同季節(jié)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)CI變化圖

4.2 溪源峽谷中測(cè)點(diǎn)空氣負(fù)離子月變化比較

將溪源峽谷的2018年6月～2019年的5月一年12個(gè)月的空氣正負(fù)離子濃的度數(shù)據(jù)歸納統(tǒng)計(jì)，算出每天的平均值以及每個(gè)月的平均值，再計(jì)算出一年12個(gè)月的空氣中正負(fù)離子的濃度值，以此為依據(jù)，分析空氣中正負(fù)離子濃度、空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)等變化的規(guī)律，如下：

從表4的數(shù)據(jù)可知，溪源峽谷測(cè)點(diǎn)負(fù)氧離子在6月濃度最高，最高值達(dá)到了22553個(gè)/ cm3。

最低值出現(xiàn)在1月和2月，濃度分別為2594 個(gè)/ cm3和3278個(gè)/ cm3，從圖3可以看出，負(fù)氧離子濃度從6～8月，濃度值劇烈下降，而9月～11月又出現(xiàn)緩慢的下降趨勢(shì)，在12月～第二年的2月負(fù)氧離子濃度變化趨勢(shì)不明顯，3～5月負(fù)氧離子濃度變化還是比較平緩，總體呈上升趨勢(shì)；究其原因可能，福建南平市延平區(qū)在6月是雨季，雨水量比較大，而11月～來年的2月是冬季，這時(shí)候雨水量比較少，故才會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。

表4 溪源峽谷測(cè)點(diǎn)空氣中離子濃度逐月變化

5 研究結(jié)論

通過延平區(qū)城市森林公園空氣負(fù)離子監(jiān)測(cè)與研究，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域的空氣質(zhì)量全年都為清潔。

延平區(qū)溪源峽谷負(fù)氧離子年平均濃度為5742 個(gè)/cm3，在溪源峽谷中空氣負(fù)氧離子濃度平均最高值在夏季其濃度為17873 個(gè)/cm3，接著是秋季、春季和冬季；所以夏季跟春季是到溪源峽谷中避暑和度假是最合適的時(shí)間段。

延平區(qū)的溪源峽谷空氣中負(fù)氧離子濃度存在著一定的日變化、月變化和季節(jié)變化的規(guī)律，在8∶00～10∶00負(fù)氧離子濃度最高，12∶00～14∶00負(fù)氧離子的濃度最低，到了16∶00負(fù)氧離子濃度逐漸上升到18 h左右達(dá)到一個(gè)最高值，但一般不會(huì)高于8∶00～10∶00的濃度值，所以，建議需要進(jìn)行鍛煉刺五加(Acanthopanaxsenticosus(Rupt.et Maxim.)Harms),五加科(Araliaceae)五加屬(Acanthopanax),多年生灌木，具有較高的藥用價(jià)值，為了適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)刺五加不同開發(fā)目對(duì)不同類型苗木的需求，提出刺五加多葉葉用型無性系選育試驗(yàn)研究[1]。

身體的城市居民，盡量選擇在10∶00之前和16∶00之后開展文體鍛煉，因?yàn)檫@兩個(gè)時(shí)間段相對(duì)于10∶00～14∶00空氣質(zhì)量明顯要清潔很多；同時(shí)夏季春季的空氣負(fù)氧離子濃度相對(duì)于冬季和秋季而言也要大；在月變化中，5、6、7、8月的空氣中負(fù)氧離子的濃度比其他月都要高，所以一年當(dāng)中這幾個(gè)月也非常適合多做一些戶外活動(dòng)；在季節(jié)的變化中，從溪源峽谷測(cè)點(diǎn)所調(diào)查的數(shù)據(jù)來看，溪源峽谷森林公園的負(fù)氧離子濃度夏季最高，負(fù)氧離子濃度最低的是冬季。

森林公園中負(fù)氧離子濃度與溫度具有明顯的負(fù)相關(guān)性。也就是說隨著空氣溫度的升高，空氣中的負(fù)氧離子濃度隨之降低；反之則反之。在溪源峽谷測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)，負(fù)氧離子濃度在一日變化當(dāng)中，大致會(huì)隨著溫度的降低而升高，隨著溫度的升高而降低；在一天中，上午8∶00～14∶00，負(fù)氧離子的濃度在逐漸降低，而這個(gè)時(shí)間段溫度卻是在上升的。即空氣中的負(fù)氧離子濃度會(huì)隨著空氣中的溫度升高而下降。這是由于隨著大氣氣溫的不斷升高，空氣中的顆粒物數(shù)量也在不斷增加，而空氣中的顆粒物會(huì)吸附空氣的負(fù)氧離子，增加的顆粒物會(huì)吸附更多大氣中的負(fù)氧離子，從而導(dǎo)致大氣中的負(fù)氧離子濃度的不斷減少。