文章編號(hào)：1674-6139（2025）07-0120-06

中圖分類號(hào)：X171文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Variation of Negative Oxygen Ions and Analysis of Influencing Factors in Hebei Wuling Mountain National Nature Reserve

MaXiaoxin’，LiTan2，CuiHualei1，WangShui1，ChenCaixial （1.Administration Bureau of Wulingshan National Nature Reserve in Hebei ProvinceChengdeO763Oo，China; 2.People's Government of WulingShan Town Xing Long County，Chengde O7630o，China）

Abstract：InthisstudytooktheairnegativeoxygenionsintheHebeiWulingMountainNationalNatureReserveastheresearchob ject.Byusinglongterdyamicmoitoringdata，weanalyzdtedailymonthlyandsasonalvarationsofirgativeygenion concentrationsatthesamplgpintsLaaLak，ganWaterfallndXiaenagodasellselatiosipithe logicalfactorsesudysoaalydtevaluatioofirqualityandngatieoxygenonconcetrationlvelsmingtoproidedata supportfortheevaluationofcologicalservicefunctionsandenvironmentalqualityinthereserve.TeresultsshowThedailyvaationf airnegativeoygenionsinWulingMountainNationalNatureReserefolowsaU-shapedpaten，withhgheroncentratiosatnight thanduringtheday；eoverallmontlyarationpaesosnivertedUshapedrend，withthighestcoceratiosiJune andJuly，thelowestinDecember;Theseasonal variationof negativeoxygenionconcentrations isintheorderof summer gt; autumn gt; spring （204 gt; winter；irgaencaiosisantlgaieyoeadidddiantliela edwithcarbondoxideoncetratiomospericmperaurendmospericumidity；egativexygnonocetratioleelis classified as Class 1.

KeyWords;HebeiWulingMountainNationalNatureReserve；negativeoxygenions；concentration；meteorological factors

前言

隨著生活水平的日益提高，人們?cè)絹碓阶⒅貙?duì)保健養(yǎng)生的追求，“森林氧吧”、“生態(tài)旅游”等健康的旅游方式受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注[1-2]空氣負(fù)氧離子是帶有負(fù)電荷的氣體分子和輕離子團(tuán)的總稱，不僅能調(diào)節(jié)人體的生理機(jī)能，增強(qiáng)人體免疫能力，還在改善空氣質(zhì)量，吸塵降塵、抑菌殺菌、防治疾病等方面具有顯著效果，濃度水平已成為衡量空氣清新程度的指標(biāo)之一[3]。目前，空氣負(fù)氧離子是自然保護(hù)區(qū)中重要的生態(tài)旅游資源，濃度的高低也是衡量森林康養(yǎng)基地質(zhì)量好壞的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，被稱為空氣的“維生素”和\"生長(zhǎng)素”[4]。因此，對(duì)自然保護(hù)區(qū)中的空氣負(fù)氧離子濃度監(jiān)測(cè)和影響因子的研究顯得尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)負(fù)氧離子濃度變化特征及影響要素開展了大量研究[5-7]，河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)雖然被評(píng)為“中國(guó)森林養(yǎng)生基地”，但關(guān)于該區(qū)域空氣負(fù)氧離子的研究鮮見報(bào)道。研究以河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)空氣負(fù)氧離子為研究對(duì)象，利用長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析空氣負(fù)氧離子濃度時(shí)空變化規(guī)律及與氣象因子之間的關(guān)系，建立科研監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)管理體系。為合理開發(fā)利用森林旅游資源、建設(shè)森林康養(yǎng)基地提供科學(xué)依據(jù)，以期實(shí)現(xiàn)霧靈山保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于興隆縣境內(nèi)，西北部與北京市密云縣相接，東北部與承德縣相接，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 117^°17^′～117^°35^′ ，北緯 40^°29^′～ 40^°38^′ ，海拔高度 2118m ，森林覆蓋率為 84.68% ，氣候類型為溫帶濕潤(rùn)大陸型季風(fēng)氣候，冬季寒冷，夏季涼爽，晝夜溫差較大，年平均溫度 7.6% ，年均降水量 700～900mm 。1983年經(jīng)河北省政府批準(zhǔn)設(shè)立河北省霧靈山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，1988年晉升為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，主要保護(hù)區(qū)對(duì)象為暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)及弼猴分布北限。霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)具有雨熱同季、冬長(zhǎng)夏短、晝夜溫差大的特征，是華北“熱?！敝械摹氨苁顩鰨u”。保護(hù)區(qū)東西長(zhǎng) 24km ，南北寬 17km ，面積為 14246.9hm₂ ，其中實(shí)驗(yàn)區(qū)為 8047.9hm₂ 、緩沖區(qū)為 2404.4hm₂ 、核心區(qū)為3 ?794.6hm₂ 。霧靈山生物多樣性十分豐富，是多種珍稀瀕危野生動(dòng)植物的主要棲息地和生長(zhǎng)地，被譽(yù)為“華北物種基因庫(kù)”[8]。此外，霧靈山保護(hù)區(qū)豐富的森林資源，被贊為“京津冀后花園”，在固碳釋氧、防風(fēng)護(hù)沙、凈化空氣、涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮著巨大的生態(tài)效益。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)采集

研究數(shù)據(jù)來源于河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)蓮花池、龍?zhí)镀俨己拖扇怂鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備PH-FLZ07（北京欣智恒科技股份有限公司），主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為：空氣負(fù)氧離子濃度、風(fēng)速、實(shí)時(shí)溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳濃度等。負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)儀離子遷移率為0.4cm² ，測(cè)量范圍為 0～10⁵ 個(gè) 'cm³ ，風(fēng)速 ±（0.3+ 0.03V）m/s ，實(shí)時(shí)溫度 （±0.19C ）、相對(duì)濕度 ±2% 、二氧化碳濃度 。研究所獲得的觀測(cè)資料自2023年1月1日起到2023年12月31日止，其中空氣負(fù)氧離子濃度和各氣象因子數(shù)據(jù)采集頻率為每一分鐘采集一次，測(cè)定高度為離地面1.5米，負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)分布見圖1。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

為保證數(shù)據(jù)的完整性以及準(zhǔn)確性，在數(shù)據(jù)處理之前，去除原始數(shù)據(jù)中大于3倍標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)使用臨近的下一個(gè)觀測(cè)值進(jìn)行填充。計(jì)算平均值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用spss22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)負(fù)氧離子濃度與溫度、濕度、二氧化碳、風(fēng)速進(jìn)行相關(guān)性分析。負(fù)氧離子濃度等級(jí)評(píng)價(jià)分析，文章結(jié)合河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)負(fù)氧離子濃度情況，根據(jù)《空氣負(fù)（氧）離子濃度觀測(cè)技術(shù)規(guī)范》（LY/T2586-2016）及參考相關(guān)文獻(xiàn)[9-10]，對(duì)河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)負(fù)氧離子濃度與健康、空氣質(zhì)量等級(jí)、空氣清新程度等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 變化特征及影響分析

3.1負(fù)氧離子濃度時(shí)間變化規(guī)律

3.1.1空氣負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律

選取河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)蓮花池、龍?zhí)镀俨?、仙人塔三個(gè)樣點(diǎn)獲取的2023年1－12月份的負(fù)氧離子數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制三個(gè)樣點(diǎn)24小時(shí)負(fù)氧離子濃度變化曲線圖（見圖2）。如圖2所示，蓮花池樣點(diǎn)22點(diǎn)負(fù)氧離子濃度最高，濃度達(dá)到5357個(gè) /cm³ ，而在12點(diǎn)負(fù)氧離子濃度達(dá)到最低，濃度為4597個(gè)/ 'cm³ ；蓮花池日平均負(fù)氧離子濃度為4992個(gè)/ cm³ ，高于平均值的時(shí)段為下午的17點(diǎn)到凌晨6點(diǎn)。龍?zhí)镀俨紭狱c(diǎn)負(fù)氧離子濃度最高點(diǎn)出現(xiàn)在凌晨1點(diǎn)，濃度為10896個(gè)/ 'cm³ ，最低負(fù)氧離子濃度的時(shí)間為13點(diǎn)，濃度為6476個(gè) 'cm³ ；龍?zhí)镀俨既掌骄?fù)氧離子濃度為9062個(gè)/ cm³ ，高于平均值的時(shí)段為晚上19點(diǎn)到上午9點(diǎn)。仙人塔樣點(diǎn)負(fù)氧離子濃度最高點(diǎn)出現(xiàn)在晚上23點(diǎn)，濃度為5651個(gè)/ ^′cm³ ，最低負(fù)氧離子濃度的時(shí)間為上午11點(diǎn)，濃度為3866個(gè) 'cm³ ；仙人塔樣點(diǎn)日平均負(fù)氧離子濃度為4975個(gè)/ cm³ ，高于平均值的時(shí)段為晚上18點(diǎn)到上午7點(diǎn)。

蓮花池、龍?zhí)镀俨?、仙人塔三個(gè)樣點(diǎn)的負(fù)氧離子濃度的日變化存在一定規(guī)律性，整體呈U型趨勢(shì)，夜間的空氣負(fù)氧離子濃度均高于白天。這可能是因?yàn)橐雇須鉁剌^低濕度大，空氣較為穩(wěn)定，有利于負(fù)氧離子的積累和擴(kuò)散，白天溫度升高，空氣中的水分子蒸發(fā)較快，從而使白天空氣負(fù)氧離子濃度降低；龍?zhí)镀俨紭狱c(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度顯著高于蓮花池和仙人塔樣點(diǎn)，可能由于龍?zhí)镀俨伎諝庵械乃趾枯^高，利于空氣負(fù)氧離子的形成。

3.1.2空氣負(fù)氧離子濃度月變化規(guī)律

河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)三個(gè)樣點(diǎn)的月變化規(guī)律見圖3。霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)三個(gè)樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度變化依然存在一定規(guī)律性，整體呈向增后減的倒U字型趨勢(shì)，這與溫度變化趨勢(shì)基本一致;蓮花池樣點(diǎn)和仙人塔樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度的最高峰出現(xiàn)在7月份，分別為8960個(gè) 'cm³ 和9497個(gè)/ cm³ ;龍?zhí)镀俨嫉淖罡叻宄霈F(xiàn)在6月份，分別為14180個(gè)/ ^′cm³ ；蓮花池、龍?zhí)镀俨己拖扇怂齻€(gè)樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度最低值均出現(xiàn)在12月份，分別為2147個(gè) /cm³?2503 個(gè) /cm³ 和1198個(gè)/ cm³ 。

研究按照一年四季氣候資料進(jìn)行劃分，2023年3月-5月為春季，2023年6月-8月為夏季，2023年9月-11月為秋季，2023年12月和2024年1月-2月為冬季。霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)龍?zhí)镀俨?、仙人塔三個(gè)樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度季節(jié)性變化見圖4。由圖4可見，蓮花池、龍?zhí)镀俨肌⑾扇怂齻€(gè)樣點(diǎn)空氣負(fù)氧離子濃度最高均出現(xiàn)在夏季，分別為8729個(gè)/ cm³ 、13152個(gè)/ cm³ 和8569個(gè)/ cm³ 。其次是秋季，再次春季，最小值均出現(xiàn)在寒冷干燥的冬季，分別為2757個(gè)/ cm³，4335 個(gè) ^′cm³ 和2623個(gè)/ 。原因可能是冬季風(fēng)大，空氣質(zhì)量差，植物光合作用弱，產(chǎn)生較少的氧氣，同時(shí)冬季大氣中的懸浮顆粒物較多，容易吸附空氣中的負(fù)氧離子，故冬季空氣負(fù)氧離子濃度降低；而夏季光照時(shí)間較長(zhǎng)，植被生長(zhǎng)旺盛，森林植物的“尖端放電”和光合作用形成的“光電反應(yīng)”，且夏季易發(fā)生雷電降雨天氣，光合作用釋放大量的氧氣與空氣中的水氣通過電離作用結(jié)合產(chǎn)生大量的空氣負(fù)氧離子，故夏季的空氣負(fù)氧離子濃度最高，空氣質(zhì)量最清新。

三個(gè)樣點(diǎn)生態(tài)監(jiān)測(cè)站的空氣負(fù)氧離子濃度無論是日變化、月變化還是季度變化，變化趨勢(shì)一致，但存在一定的濃度差異。龍?zhí)镀俨嫉目諝庳?fù)氧離子濃度均高于仙人塔和蓮花池，可能與兩個(gè)因素有關(guān)：一是三個(gè)生態(tài)監(jiān)測(cè)站均處于霧靈山保護(hù)區(qū)，地理環(huán)境相似，因此總的變化趨勢(shì)一致。二是因?yàn)辇執(zhí)镀俨嘉挥谄俨几浇?dāng)水流從高處落下，與巖石或水面發(fā)生沖擊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的能量。這種能量會(huì)導(dǎo)致水分子的分解和重組，從而釋放出大量的負(fù)氧離子。這些負(fù)氧離子隨著水霧飄散到空氣中，使周圍空氣中的濃度增加。

3.2空氣負(fù)氧離子濃度變化與氣象因子的相關(guān)性分析

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS22.00對(duì)河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)蓮花池、龍?zhí)镀俨?、仙人塔三個(gè)樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度和監(jiān)測(cè)到的氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表1所示，三個(gè)樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度變化均與風(fēng)速呈顯著負(fù)相關(guān)，與二氧化碳濃度、大氣溫度、相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)。原因可能是風(fēng)速會(huì)增加空氣摩擦導(dǎo)致空氣負(fù)氧離子濃度增加，但風(fēng)速太大會(huì)使?jié)舛认陆?空氣溫度升高，森林植被的光合作用和生長(zhǎng)活動(dòng)增強(qiáng)，有利于負(fù)氧離子的產(chǎn)生;空氣相對(duì)濕度的加大，提高了帶電負(fù)離子與水分子結(jié)合效率，從而提高了空氣負(fù)氧離子濃度。

3.3負(fù)氧離子濃度等級(jí)評(píng)價(jià)

目前空氣負(fù)氧離子濃度等級(jí)的劃分沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《空氣負(fù)（氧）離子濃度觀測(cè)技術(shù)規(guī)范》（LY/T2586-2016），結(jié)合負(fù)氧離子濃度情況，文章對(duì)河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)負(fù)氧離子濃度、負(fù)氧離子等級(jí)、空氣質(zhì)量等級(jí)、空氣清新程度及與健康的關(guān)系分季度逐位置進(jìn)行了劃分評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示，從負(fù)氧離子濃度來看，河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)負(fù)氧離子濃度全年均值為6 173個(gè)/ ^cm3 ，三個(gè)樣點(diǎn)負(fù)氧離子濃度隨著季節(jié)的變化均為夏季 gt; 秋季 gt; 春季 gt; 冬季。從負(fù)氧離子等級(jí)比較龍?zhí)镀俨即骸⑾?、秋、冬四個(gè)季節(jié)負(fù)氧離子等級(jí)均為1級(jí)水平，仙人塔、蓮花池除冬季為2級(jí)水平外，其他季節(jié)均為1級(jí)水平;空氣質(zhì)量等級(jí)三個(gè)樣點(diǎn)全年均為1級(jí)、空氣非常清新且對(duì)身體健康極有利具有治療和康復(fù)功效。

4結(jié)論

河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)三個(gè)樣點(diǎn)空氣負(fù)氧離子濃度有明顯的日變化，總體來說呈現(xiàn)U字型分布規(guī)律，白天空氣負(fù)氧離子濃度低于夜晚的空氣負(fù)氧離子濃度；月變化依然存在一定規(guī)律性，整體呈先增后減的倒U字型趨勢(shì)，三個(gè)樣點(diǎn)出現(xiàn)最高值為6月、7月份最高，最低出現(xiàn)在12月，這一變化與溫度變化趨勢(shì)基本一致;從季節(jié)變化來看，空氣負(fù)氧離子濃度高低依次為夏季 gt; 秋季 gt; 春季 gt; 冬季。河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)三個(gè)樣點(diǎn)的空氣負(fù)氧離子濃度變化均與風(fēng)速呈顯著負(fù)相關(guān)，與二氧化碳濃度、大氣溫度、大氣濕度呈顯著正相關(guān)。河北霧靈山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)空氣質(zhì)量年均位于一級(jí)水平，空氣非常清新，對(duì)人體健康很有利，具有治療和康復(fù)功效，是極好的旅游勝地。

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