張月娟，袁慶葉，劉藝芳，張云苓，安 菁

（1. 北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 100012；2. 北京松山國家級自然保護(hù)區(qū)管理處，北京 102115）

隨著生活水平的提高以及醫(yī)療水平的進(jìn)步，當(dāng)代居民健康觀已經(jīng)從治療為主轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防保健為主。森林療養(yǎng)是利用森林資源從預(yù)防醫(yī)學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)的角度為人們帶來健康環(huán)境，同時創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)利益的新型產(chǎn)業(yè)模式[1-3]。

森林療養(yǎng)是指利用特定的森林環(huán)境和林產(chǎn)品，在森林環(huán)境中開展森林休息、森林散步、林產(chǎn)品手工制作等活動，實現(xiàn)促進(jìn)身體健康、預(yù)防和治療疾病的目的。森林療養(yǎng)本質(zhì)是以森林為媒介，以健康促進(jìn)為目的,以人為本的一種非藥物療法[4-6]。研究資料表明，在森林中開展活動有助于降低患心理疾病的風(fēng)險，舒適的自然環(huán)境可以減輕心理紊亂，較高的植物覆蓋率能夠緩解暫時性精神緊張，同時森林環(huán)境可以在一定程度上幫助人體免疫系統(tǒng)的恢復(fù)[7-8]。

北京松山森林保護(hù)區(qū)是北京地區(qū)為數(shù)不多開展森林療養(yǎng)活動的機(jī)構(gòu)之一，保護(hù)區(qū)內(nèi)四季分明，風(fēng)景優(yōu)美，適宜開展森林療養(yǎng)活動。本文重點研究了松山自然保護(hù)區(qū)2020年4-10月的溫度、濕度、風(fēng)力、舒適度指數(shù)以及空氣質(zhì)量情況，為松山自然保護(hù)區(qū)開展森林療養(yǎng)提供一定的療養(yǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

北京松山國家級自然保護(hù)區(qū)位于北京市延慶區(qū)西北約30 km處，保護(hù)區(qū)總面積4 667 hm2，有林地面積3 654.9 hm2，保護(hù)區(qū)內(nèi)森林覆蓋率為87.6%，主要保護(hù)對象是以天然油松林為主的溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)[9-10]。保護(hù)區(qū)地處京郊西北部燕山山脈的軍都山中，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，是半干旱與半濕潤的過渡地帶，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 115°43′44′′～ 115°50′22′′，北緯 40°29′9′′～40°33′35′′。

1.2 數(shù)據(jù)獲取與處理

本文中北京松山自然保護(hù)區(qū)的溫度、濕度、風(fēng)速等數(shù)據(jù)來源于松山通量觀測站點，二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、顆粒物(PM10)和細(xì)顆粒物(PM2.5)質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)來源于松山大氣環(huán)境自動監(jiān)測站。上述監(jiān)測站的地理位置為東經(jīng) 115°43′44′′，北緯 40°30′48′′，海拔1 165 m。監(jiān)測站所在位置為林區(qū)內(nèi)的臺地，站點環(huán)境林分為成熟林，主要樹種包括油松（Pinus tabuliformis）、核桃楸 (Juglans mandshurica)、蒙古櫟（Quercus mongolica）、華北五角楓(Acertruncatum) 、榆樹（Ulmus pumila）、椴樹（Tilia tuan Szyszyl）以及側(cè)柏（Platycladus orientalis）等。本文選取北京松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)2020年1月1日—11月30日監(jiān)測站提供的日均各參數(shù)數(shù)值，北京市全市氣溫平均值來源于天氣在線網(wǎng)站，北京市全市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于北京市生態(tài)環(huán)境局每月發(fā)布的全市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)，采用Origin軟件繪制對應(yīng)的參數(shù)變化特征圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 松山自然保護(hù)區(qū)溫濕度以及風(fēng)速情況分析

2.1.1 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)氣溫情況分析

根據(jù)松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，記錄每日平均溫度，計算獲取每月的平均溫度，與北京市記錄的全市當(dāng)月平均溫度進(jìn)行對比，具體如圖1所示。

圖1 2020年1-11月松山自然保護(hù)區(qū)與北京市全市平均值氣溫對比圖

從圖1可以看出，松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)常年平均溫度低于北京市內(nèi)溫度，人體適宜溫度范圍為18℃～24℃[11]，松山自然保護(hù)區(qū)6-8月的平均氣溫正好落在該區(qū)間范圍內(nèi)。由于4月、5月、9月以及10月晝夜溫差大，白天溫度也比較適宜進(jìn)行戶外活動，且這些月份均有小長假，部分森林療養(yǎng)活動也會在這段時間安排。4-10月，經(jīng)歷了北京地區(qū)春、夏、秋3個季節(jié)，療養(yǎng)期間能夠全面體會不同季節(jié)森林環(huán)境所帶來的不同感官體驗，因此后期重點研究了松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)。

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月每天平均氣溫情況如圖2所示，從圖2可以看出4月中旬開始部分日期日均氣溫可達(dá)到10℃以上，白天最高氣溫可以達(dá)到人體感覺較為舒適的18℃左右。5月中下旬至9月上旬，日均氣溫均在人體適宜溫度區(qū)間。5月中下旬之前以及9月中下旬之后，在松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)可以開展日間林區(qū)活動，5月底至9月初期間全天都較為適宜安排開展戶內(nèi)外的森林療養(yǎng)活動。

圖2 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月日均氣溫情況

2.1.2 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)濕度狀況分析

根據(jù)松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)，記錄每日平均濕度。松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4—10月每天的平均濕度具體數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月日均濕度情況

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)大多數(shù)日均相對濕度均在戶外人體較舒適濕度區(qū)間范圍內(nèi)（40%～80%）[11]，4月、5月以及10月部分時間段內(nèi)由于春秋季節(jié)天氣干燥、濕度偏低，但整體氣溫不會偏高，戶外體感也不會特別燥熱，不影響戶外的森林療養(yǎng)活動。7月、8月夏季雨量較為豐富，個別日期濕度較大，但是林區(qū)內(nèi)平均氣溫在20℃左右，室內(nèi)整體感覺不會悶熱，可以進(jìn)行一些室內(nèi)療養(yǎng)活動或者短時戶外活動。

2.1.3 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)風(fēng)速狀況分析

根據(jù)松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)，記錄每日平均風(fēng)速。松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月每天平均風(fēng)速情況如圖4所示。

圖4 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月日均風(fēng)速情況

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)大多數(shù)日均風(fēng)速均為1級風(fēng)（風(fēng)速為0.3～1.5 m/s），部分天氣達(dá)到2級風(fēng)（風(fēng)速為1.6～3.3 m/s），2級風(fēng)天氣大多數(shù)集中在春季的4月、5月以及秋季的10月，但是整體風(fēng)速都沒有超過2.5 m/s ，風(fēng)力均在1級風(fēng)與2級風(fēng)之間，并未出現(xiàn)風(fēng)速較大的惡劣天氣，因此4-10月在溫度以及濕度適宜的條件下，松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的 風(fēng)速情況也較為適宜開展森林戶外活動。

2.1.4 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)環(huán)境舒適度評價

溫濕指數(shù)(temperature-humidity index，THI) 和人體舒適度指數(shù)(comfort index of human body，ICHB)是目前常用的評價環(huán)境舒適度的指標(biāo)，本文采用這兩種指數(shù)評價松山森林保護(hù)區(qū)的環(huán)境舒適度。

溫濕指數(shù)ITH的計算公式[12]為:

人體舒適度指數(shù)ICHB的計算公式[13]為:

式(1)、式(2)中ITH為溫濕指數(shù)，ICHB為人體舒適度指數(shù)，t為氣溫(℃)，VRH為相對濕度(%)。

為了考察林區(qū)內(nèi)各季節(jié)的舒適度指數(shù)，采用日均氣溫、相對濕度和風(fēng)速進(jìn)行溫濕指數(shù)和人體舒適度指數(shù)計算，有利于對松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)不同季節(jié)適宜療養(yǎng)的天氣狀態(tài)進(jìn)行分析。

溫濕指數(shù)是表征氣溫和相對濕度對人體舒適度的影響關(guān)系，反映人體在不同環(huán)境溫度、濕度組合下感到舒適的程度。根據(jù)公式(1)計算得出松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月的溫濕度指數(shù)如圖所5示。

圖5 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月溫濕度指數(shù)情況

從圖5可以看出松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4月整體感覺較為寒冷（溫濕度指數(shù)小于14），5月溫濕度指數(shù)表明天氣狀況大多數(shù)為冷（溫濕度指數(shù)為14.0～16.9），5月下旬開始以及整個6月、7月以及8月大多數(shù)時間溫濕度指數(shù)為舒適（溫濕度指數(shù)為17.0～25.4），9月開始感覺為冷（溫濕度指數(shù)為14.0～16.9），9月下旬至10月感覺較為寒冷（溫濕度指數(shù)小于14）[14]。

利用溫度、濕度計算溫濕度指數(shù)只能反映人體對于溫濕度感官體驗，綜合風(fēng)速的影響，表征人體在不同溫度、濕度以及風(fēng)速下對環(huán)境的舒適度，更能全面為森林療養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支持，因此本文引入了舒適度計算方法，即公式(2)。松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月舒適度指數(shù)情況如圖6所示。

圖6 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月舒適度指數(shù)情況

從圖6可以看出松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)除4月有6天、10月有9天整體感覺冷（舒適度指數(shù)為25～38）會有大部分人不舒適之外，4月、5月中上旬、9月中下旬、10月大多數(shù)時間都是人體感覺涼（舒適度指數(shù)為38～50，少部分人不舒適），或者感覺偏涼（舒適度指數(shù)為50～55，大部分人舒適）[14]，5月20日-9月15日，即春末至初秋這段時間內(nèi)大多數(shù)日期舒適度指數(shù)都在55～70，該區(qū)間人體感覺最為舒適，適合在林區(qū)內(nèi)進(jìn)行戶外療養(yǎng)活動，該時間內(nèi)的林區(qū)內(nèi)療養(yǎng)活動能夠讓人們體驗松山自然保護(hù)區(qū)春、夏、秋3個季節(jié)的自然風(fēng)景，非常有利于人們放松心態(tài)，融入森林環(huán)境，有助于達(dá)到預(yù)期的森林療養(yǎng)效果。

2.2 北京松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)空氣質(zhì)量情況分析

2.2.1 空氣中氮氧化物濃度情況分析

按照GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求，環(huán)境空氣功能區(qū)分為二類：一類區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的區(qū)域；二類區(qū)為居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。松山自然保護(hù)區(qū)林區(qū)內(nèi)氮氧化物含量分析主要有3個指標(biāo)參數(shù)，即 NO、 NO2以及 NOx。

大氣中的氮氧化合物主要來自汽車尾氣和工業(yè)生產(chǎn)排放的污染物?？諝庵写嬖诘牡趸飳θ梭w呼吸器官有一定的刺激作用，容易引發(fā)支氣管哮喘等呼吸道疾病，嚴(yán)重危害人體的健康[15]。

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月每天空氣中NO含量情況如圖7所示，從圖7可以看出林區(qū)空氣中NO含量大多數(shù)情況維持在0～3 μg/m3，10月空氣中NO含量出現(xiàn)較大波動，最高可達(dá)5.43 μg/m3（10月9日），該數(shù)值也遠(yuǎn)低于GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一級林區(qū)內(nèi)空氣氮氧化物濃度限值要求（100 μg/m3）。

圖7 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中NO濃度情況

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中NO2含量情況如圖8所示，從圖8可以看出林區(qū)內(nèi)4-6月空氣中NO2含量大多數(shù)情況維持在5～25 μg/m3，7-9月空氣中NO2含量大多數(shù)情況維持在5 μg/m3左右，10月空氣中NO2含量大多數(shù)情況在10～45 μg/m3，日均最高可達(dá)42.28 μg/m3（10月12日），該數(shù)值也遠(yuǎn)低于GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一級林區(qū)內(nèi)空氣NO2濃度限值要求（80 μg/m3）。

圖8 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中NO2濃度情況

根據(jù)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)NO以及NO2含量計算出松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中NOx含量情況，結(jié)果如圖9所示。從圖9可以看出林區(qū)內(nèi)4-6月空氣中NOx含量大致在0～23 μg/m3，7-9月情況空氣中NOx含量大多數(shù)情況維持在2～8 μg/m3，10月空氣中NOx含量維持在10～47 μg/m3，日均最高達(dá) 46.24 μg/m3（10月12日）。北京地區(qū)10月出現(xiàn)空氣污染物指標(biāo)上升的主要原因，是由于河北省以及內(nèi)蒙古自治區(qū)等北方城市冬季取暖所用燃料燃燒釋放造成的。松山保護(hù)區(qū)內(nèi)空氣氮氧化物含量遠(yuǎn)低于GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一級林區(qū)內(nèi)空氣氮氧化物NOx濃度限值要求（100 μg/m3）。

圖9 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中NOx濃度情況

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)空氣氮氧化物7-9月的含量最低，4-6月氮氧化物含量也很低，10月空氣中氮氧化物略高，但是含量水平也遠(yuǎn)低于GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一級林區(qū)內(nèi)空氣中氮氧化物含量限值要求，因此在4-10月開展森林戶外療養(yǎng)活動時，空氣中極低的氮氧化物含量有利于人們呼吸干凈空氣，對于森林療養(yǎng)效果有一定的助益。

2.2.2 空氣中二氧化硫（SO2）濃度情況分析

SO2是一種無色氣體，具有強(qiáng)烈刺激性氣味，是主要大氣污染物之一。SO2對空氣質(zhì)量和人體健康乃至氣候與環(huán)境具有十分重要的影響，森林對于空氣中的SO2不僅具有一定的抵抗力，而且也可以在一定程度上吸收、降解和積累SO2，起到了凈化大氣的作用[16]，因此林區(qū)空氣中的SO2濃度含量要低于城市生活區(qū)。

松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月份空氣中SO2含量情況如圖10所示，從圖10可以看出林區(qū)內(nèi)4-6月空氣中SO2濃度有小幅波動，數(shù)據(jù)維持在0～4 μ g/m3，7-9月空氣中SO2含量大多數(shù)情況維持在1 μg/m3左右， 10月空氣中SO2濃度有小幅波動，數(shù)據(jù)維持在1～7.5 μg/m3，日均最高可達(dá)7.33 μg/m3（10月27日），該數(shù)值遠(yuǎn)低于GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一級林區(qū)內(nèi)空氣二氧化氮濃度限值要求（50 μg/m3）。

圖10 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中SO2濃度情況

2.2.3 空氣中顆粒物濃度情況分析

根據(jù)直徑將大氣顆粒物粒子劃分為總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物，其中空氣動力學(xué)直徑小于100 μm的粒子稱為總懸浮顆粒物(Total Suspended Particle, TSP)，空氣動力學(xué)直徑小于10 μm的粒子稱為可吸入顆粒物（Inhalable particles,也稱飄塵，PM10），對人體危害較大。可吸入顆粒物又分為細(xì)顆粒物(Fine Particles, PM2.5)和粗顆粒物(Coarse Particles, PM2.5～10)[17-19]。PM10以及PM2.5對人類的健康危害十分嚴(yán)重，空氣中含量過高的PM10以及PM2.5不僅會提高心肺系統(tǒng)的發(fā)病率、死亡率，而且對心血管系統(tǒng)的影響十分嚴(yán)重，長時間暴露在濃度高的顆粒物空氣中，還會引發(fā)一些中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損的疾病。

森林中的綠化植物可有效減少空氣中粉塵含量，因此一般情況下林區(qū)內(nèi)顆粒物含量要低于城市。根據(jù)GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，空氣顆粒物PM10一級濃度限值為24 h平均值小于50 μg/m3，二級濃度限值為24 h平均值小于150 μ g/m3；顆粒物PM2.5一級濃度限值為24 h平均值小于35 μ g/m3，二級濃度限值為24 h平均值小于 75 μg/m3。

松山森林保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中顆粒物PM10濃度情況如圖11所示。從圖11可以看出林區(qū)內(nèi)4-10月空氣中顆粒物PM10濃度大多數(shù)情況維持在0～130μg/m3，其中4-6月數(shù)據(jù)顯示有17天是二級濃度指標(biāo)，其余都滿足一級濃度限值，這17天多數(shù)集中在5月，正值春末夏初，溫度上升較快，風(fēng)力不大，不利于空氣中污染物擴(kuò)散，因此會比較容易出現(xiàn)顆粒物濃度較高的天氣狀況。7—10月數(shù)據(jù)顯示有28天是二級濃度限值，其余都滿足一級濃度限值，這28天多數(shù)集中在7、8月下旬，該時間段北京地區(qū)溫度較高，溫差較小不能形成空氣對流的天氣狀況條件下，不利于空氣中污染物擴(kuò)散，因此會比較容易出現(xiàn)顆粒物濃度較高的天氣狀況。

圖11 松山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)4-10月空氣中PM10濃度情況

林區(qū)內(nèi)4-10月空氣中顆粒物PM2.5濃度情況如圖12所示。從圖12可以看出林區(qū)內(nèi)4-10月空氣中顆粒物PM2.5濃度大多數(shù)情況維持在0～80μg/m3，4-6月數(shù)據(jù)顯示有3天（4月30日24 h平均值為76.73，5月3日24 h平均值為76.46，5月30日24 h平均值為76.73）超過二級濃度限值，有15天滿足二級濃度限值，其余都滿足一級濃度限值。超過一級濃度限值這18天同顆粒物PM10濃度一樣多數(shù)集中在5月。7-10月數(shù)據(jù)顯示有1天（10月11日24 h平均值為77.14）超過二級濃度限制，25天滿足二級濃度限值，其余都滿足一級濃度限值，超過一級濃度限值這26天多數(shù)集中在7月以及8月。

圖12 林區(qū)內(nèi)4-10月空氣中PM2.5濃度情況

空氣中顆粒物PM2.5、PM10濃度超過一級濃度限值的日期大多數(shù)在5月、7月和8月，該時段內(nèi)空氣中濕度較大或者風(fēng)力不大時，不利于空氣中污染物擴(kuò)散，因此容易形成污染物聚集，但是林區(qū)內(nèi)除個別日期滿足二級濃度限值，其余大多數(shù)時間均滿足一級濃度要求。顆粒物濃度較低有利于開展戶外森林療養(yǎng)活動，能夠在一定程度上提高森林療養(yǎng)效果。

3 結(jié)論與討論

森林環(huán)境狀況尤其是林區(qū)內(nèi)的天氣狀況以及空氣質(zhì)量是影響森林療養(yǎng)效果的重要因素。通過對北京松山森林保護(hù)區(qū)內(nèi)的天氣狀況進(jìn)行分析，結(jié)果表明在松山森林保護(hù)區(qū)內(nèi)常年溫度比北京市全市平均值偏低，林區(qū)內(nèi)5月開始?xì)鉁鼗厣?，濕度狀況以及風(fēng)力情況較適宜開展林區(qū)內(nèi)的戶外活動，林區(qū)內(nèi)10月中下旬開始?xì)鉁亟档?，整體感覺較為寒冷，大部分人感覺不舒適，不適宜開展戶外療養(yǎng)活動。通過對林區(qū)內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明林區(qū)內(nèi)重要的空氣污染物SO2、氮氧化物（NO、NO2、NOx）含量水平較低，雖然10月污染物水平略有升高，但是含量遠(yuǎn)低于GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一級林區(qū)內(nèi)濃度限值要求。林區(qū)內(nèi)顆粒物PM2.5、PM10濃度超過一級濃度限值的日期大多數(shù)在5月、7月和8月，4-10月林區(qū)內(nèi)顆粒物含量有4天超過林區(qū)二級濃度要求，但是與北京市全市平均值對比林區(qū)內(nèi)整體污染物含量要低，因此在林區(qū)內(nèi)開展戶外的森林療養(yǎng)活動，人們能夠呼吸到更新鮮的空氣，污染物水平較低更有益于人們身心健康、促進(jìn)身體血液循環(huán)，降低心理壓力，更容易達(dá)到森林療養(yǎng)的預(yù)期目標(biāo)。