林冬青，金荷仙

（1. 浙江林學(xué)院園林學(xué)院，浙江 臨安 310023；2.《中國(guó)園林》雜志社，北京 100835）

空氣負(fù)離子具有明顯的醫(yī)療保健作用，被譽(yù)為“空氣維生素和生長(zhǎng)素”[1～3]。醫(yī)學(xué)研究表明，空氣負(fù)離子能鎮(zhèn)靜自律神經(jīng)，增強(qiáng)機(jī)體抵抗力，降低血壓，殺滅細(xì)菌，凈化空氣，消除疲勞，美顏及延壽等[4～5]；當(dāng)空氣負(fù)離子濃度達(dá)到700個(gè)/cm3以上時(shí)，對(duì)人體具有保健作用，當(dāng)達(dá)到1萬(wàn)個(gè)/cm3以上時(shí)，具有醫(yī)療效果[6]?？諝庳?fù)離子已成為評(píng)價(jià)環(huán)境空氣清潔度的重要指標(biāo)。19世紀(jì)末以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)空氣負(fù)離子進(jìn)行了大量研究[7～12]，而對(duì)療養(yǎng)院空氣負(fù)離子濃度變化的相關(guān)研究較少。了解療養(yǎng)院不同群落結(jié)構(gòu)的負(fù)離子濃度，旨在為療養(yǎng)院的更好建設(shè)提供科學(xué)參考。

1 概況及方法

1.1 自然概況

杭州位于浙江省東北部，建成區(qū)面積314 km2，總?cè)丝?82萬(wàn)。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季溫暖濕潤(rùn)，年相對(duì)平均濕度80%左右，年平均降水量1399 mm，年平均氣溫16.2℃，無(wú)霜期246 d[13]?？傮w來(lái)說(shuō)，杭州自然環(huán)境幽雅、氣候溫和、四季分明、雨量適中，既有使人心情舒暢、精力充沛的氣候，又有綠水青山、清溪甘泉的著名景觀，是中外聞名的風(fēng)景旅游城市和景觀療養(yǎng)地。

1.2 觀測(cè)方法

觀察點(diǎn)五云山療養(yǎng)院（簡(jiǎn)稱(chēng)為云療）、上海鐵路局錢(qián)江療養(yǎng)院（簡(jiǎn)稱(chēng)為錢(qián)療）、東方航空療養(yǎng)院（簡(jiǎn)稱(chēng)為航療）均座落在西湖風(fēng)景區(qū)九溪附近，五云山麓，錢(qián)塘江畔。在院內(nèi)選取位于不同區(qū)域、生長(zhǎng)穩(wěn)定、具有一定規(guī)模的植物群落作為觀測(cè)對(duì)象。測(cè)點(diǎn)群落名稱(chēng)、群落類(lèi)型、群落特征、群落區(qū)域見(jiàn)表1。此外，為了進(jìn)一步說(shuō)明九溪三家療養(yǎng)院綠地的生態(tài)效益，反映植物環(huán)境的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中選擇具有反映杭州城市環(huán)境平均水平的武林廣場(chǎng)作為對(duì)照樣地，與療養(yǎng)院中的樣地同步進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。

本實(shí)驗(yàn)采用ITC-201A型空氣離子測(cè)量?jī)x，其離子濃度檢測(cè)范圍為（10 ～ 1.999）×109個(gè)/cm3，測(cè)量的環(huán)境相對(duì)濕度要求小于90%，濕度大于90%時(shí)可作短時(shí)間測(cè)量，檢測(cè)精度＋10%。

實(shí)驗(yàn)于2008年12月至2009年5月在多個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行，每個(gè)月選擇晴朗、靜風(fēng)天氣3 d，在各測(cè)區(qū)分組觀測(cè)，測(cè)量時(shí)間在7：00－17：00，每隔1 h測(cè)1次。每個(gè)測(cè)點(diǎn)距地面0.8 m，在同一測(cè)點(diǎn)測(cè)量4個(gè)方向（東、南、西、北）的正、負(fù)離子濃度，以消除風(fēng)向?qū)y(cè)量結(jié)果的影響，待儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定后讀取30個(gè)波峰值，取平均值作為此樣點(diǎn)的濃度值。為了能準(zhǔn)確反映各測(cè)點(diǎn)的離子濃度，每個(gè)植物群落布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，取多組數(shù)據(jù)的平均值。對(duì)于需要進(jìn)行平行比較分析的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)（比如各個(gè)林分、各個(gè)植被類(lèi)型等），用2臺(tái)ITC-201A型空氣離子測(cè)量?jī)x同時(shí)測(cè)定正、負(fù)離子。

表1 植物群落特征Table 1 Community characteristics of plant

1.3 空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

據(jù)研究表明，當(dāng)負(fù)離子濃度大于或等于正離子時(shí)，會(huì)使人感到舒適，并對(duì)多種疾病有輔助治療作用[14]。為對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，以空氣負(fù)離子濃度為基本觀測(cè)指數(shù)，以單極系數(shù)和空氣離子評(píng)價(jià)系數(shù)作為空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)[15]。

1.3.1 單極系數(shù)（q） 指空氣中正離子與負(fù)離子的比值，許多學(xué)者的研究表明，陸地上通常q值為1.2左右，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為q值應(yīng)等于或小于1，才能給人以舒適感[16]。

1.3.2 空氣離子評(píng)價(jià)系數(shù)（CI） 指空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度，即：

式中，CI為空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)，n－為空氣負(fù)離子濃度（個(gè)/cm3），q為單極系數(shù)，1000為滿(mǎn)足人體生物學(xué)效應(yīng)最低需求的空氣負(fù)離子濃度（個(gè)/cm3）。

該指標(biāo)把空氣負(fù)離子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)又考慮了正、負(fù)離子的構(gòu)成比，比較全面、客觀。該指標(biāo)在國(guó)外的城市空氣離子評(píng)價(jià)中已得到廣泛的應(yīng)用。其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2[17～18]。

表2 空氣清潔度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard for air clean index

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群落的空氣負(fù)離子濃度比較

將9個(gè)群落冬春兩季的正、負(fù)離子濃度、q值、CI值、空氣質(zhì)量等級(jí)列表如表3、表4。

由表3和表4可得，A1、B2、C3是9個(gè)群落中空氣質(zhì)量相對(duì)較好的3個(gè)群落，冬春兩季空氣質(zhì)量等級(jí)至少都達(dá)到了B級(jí)及以上。其中B2和C3是喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)，A1是喬草結(jié)構(gòu)，而A2、C2都是以草坪為主，綴以零星喬木。由此可見(jiàn)，各類(lèi)型群落產(chǎn)生負(fù)離子能力的排序?yàn)椋簡(jiǎn)坦嗖輳?fù)層結(jié)構(gòu) ＞ 喬草結(jié)構(gòu) ＞ 灌草結(jié)構(gòu) ＞ 草坪。該排序與郭嵐[12]等的研究結(jié)論相同。

表3 春季空氣負(fù)離子濃度及空氣質(zhì)量等級(jí)Table 3 Negative air ions concentration and CI in the Spring

表4 冬季空氣負(fù)離子濃度及空氣質(zhì)量等級(jí)Table 4 Negative air ions concentration and CI in the Winter

2.2 冬春不同群落的空氣負(fù)離子濃度的季節(jié)變化

將空氣負(fù)離子濃度觀測(cè)資料按 2008年 12月至 2009年2月、2009年3－5月分階段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均可得到相應(yīng)冬季、春季的空氣負(fù)離子濃度（圖1）。從圖1可以看出，冬季負(fù)離子濃度最高的為A1樣地云療毛竹林群落，達(dá)679個(gè)/cm3；最低的為A3樣地云療望飛云亭群落，只有351個(gè)/cm3；冬季平均空氣負(fù)離子濃度為514個(gè)/cm3；而市區(qū)冬季空氣負(fù)離子濃度為215個(gè)/cm3。春季負(fù)離子濃度最高的為C3樣地航療楓香林群落，達(dá)846個(gè)/cm3；最低的為A2樣地云療拂衣亭群落，只有677個(gè)/cm3；春季平均空氣負(fù)離子濃度為745個(gè)/cm3；而市區(qū)春季空氣負(fù)離子濃度為308個(gè)/cm3。

從圖1還可以看到，9個(gè)群落的春季空氣負(fù)離子濃度均高于冬季，市區(qū)也是如此。究其原因，春季是萬(wàn)物生長(zhǎng)復(fù)蘇的季節(jié)，植物更新層生長(zhǎng)，葉面積指數(shù)增多，光合作用增強(qiáng)，使負(fù)離子的產(chǎn)生逐漸增多。而冬季植物生長(zhǎng)減緩，處于休眠狀態(tài)，光合作用較弱，產(chǎn)生負(fù)離子明顯少于春季。三家療養(yǎng)院冬春兩季的負(fù)離子濃度均為市區(qū)的 1倍左右，空氣質(zhì)量也明顯比市區(qū)好，能有一定的療養(yǎng)效果。

圖1 冬春兩季空氣負(fù)離子濃度比較Figure 1 Comparison of negative air ions concentration in the Spring and Winter

2.3 空氣負(fù)離子濃度日變化

為研究療養(yǎng)院群落空氣負(fù)離子日變化規(guī)律，2009年5月13－15日（天氣晴好）選擇云療養(yǎng)心亭毛竹林進(jìn)行連續(xù)測(cè)定。該樣地植物群落結(jié)構(gòu)為：毛竹＋香樟＋黑松＋金錢(qián)松＋杜英—吉祥草，喬草層次分明，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

表5 空氣負(fù)離子濃度日變化Table 5 Diurnal change of negative air ions concentration

由表5可知，毛竹林內(nèi)空氣正負(fù)離子濃度在相同時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)了3個(gè)峰值，分別為11：00、13：00、16：00，空氣質(zhì)量等級(jí)較好，15：00和 17：00達(dá)到最低值，且空氣質(zhì)量等級(jí)最差。究其原因，可能是清晨植物光合作用較弱，隨著光照的加強(qiáng)，植物光合作用不斷加強(qiáng)，產(chǎn)生大量的負(fù)離子，故在 11：00、13：00左右達(dá)到峰值；15：00時(shí)光合作用逐漸變?nèi)?，產(chǎn)生負(fù)離子速度急速下降；17：00時(shí)療養(yǎng)人員增多，療養(yǎng)人員來(lái)往使空氣負(fù)離子的存活時(shí)間縮短，也使空氣負(fù)離子濃度下降。由表5也可以得出：過(guò)早的起床晨練，事實(shí)上是不科學(xué)的，因?yàn)橹参锟抗夂献饔蒙L(zhǎng)，植物在光合作用下，釋放出氧氣，吸進(jìn)二氧化碳。而人類(lèi)卻同植物相反，吸進(jìn)的是氧氣，呼出的卻是二氧化碳，同植物形成了生物鏈。由于日落到日出之間有很大的時(shí)間段，植物得不到陽(yáng)光的照射，因此釋放的氧氣相對(duì)較少，加之夜間大氣的對(duì)流層受氣壓的影響低，不利于對(duì)流層有害氣體的分散。因此，在日出之前，空氣中的有害氣體濃度很高，這時(shí)出來(lái)晨練，必然會(huì)吸進(jìn)很多的有害氣體，因此，晨練應(yīng)在日出后，到有樹(shù)木、花草的地方，確保能呼吸到足夠的氧氣，減少顆粒物及有害氣體的吸入，以保證身體的健康。

從同步測(cè)定的溫度和濕度（見(jiàn)圖 2和圖 3）可以看出，隨著氣溫的升高，負(fù)離子濃度下降；隨著濕度的升高，負(fù)離子濃度上升。

圖2 溫度對(duì)空氣負(fù)離子的影響Figure 2 Effect of temperature on negative air ions concentration

圖3 濕度對(duì)空氣負(fù)離子的影響Figure 3 Effect of humidity on negative air ions concentration

2.4 空氣清潔度比較

將2008年12月至2009年2月和2009年3－5月的空氣離子檢測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到相應(yīng)冬春兩季的CI值（見(jiàn)圖4）。

由圖4可知，冬季CI值最高的為A1樣地云療毛竹林群落，為3.39；最低的為A3樣地云療望飛云亭群落，為0.31；市區(qū)僅為0.21。由表4還可知，空氣清潔度達(dá)到A級(jí)（最清潔）的有3個(gè)群落，占33%，分別為A1、B2、C3；達(dá)到B級(jí)（清潔）的為B1，占12%；達(dá)到C級(jí)（中等清潔）的為A2、C2，占22%；D級(jí)（允許）的為A3、B3、C1，占33%；冬季療養(yǎng)院平均CI值為0.77；市區(qū)CI值僅為0.21，為E1級(jí)（輕污染），表明空氣已受到污染。

春季CI值最高的為A2樣地云療拂衣亭群落，為1.41；最低的為B1樣地錢(qián)療天池群落，為0.68；空氣清潔度只有1個(gè)樣地為A級(jí)（最清潔），占12%；1個(gè)樣地為C級(jí)（中等清潔），占12%；其余均為B級(jí)（清潔），占 76%；春季療養(yǎng)院平均CI值為0.86；市區(qū)CI值為0.42，為D級(jí)（允許）。

圖4 冬春兩季空氣清潔度比較Figure 4 Comparison of CI in the Spring and Winter

將兩季的CI值進(jìn)行比較，得出兩季CI值差異較大，冬季大部分在0.49 ～ 0.30（允許）范圍，春季大部分在1.00 ～ 0.70（清潔）范圍，春季CI值較冬季CI值提高了45%。這是因?yàn)椋阂环矫?，大量的森林植被能吸收空氣中的污染物凈化空氣，植物光合作用是空氣?fù)離子的重要來(lái)源；另一方面，市區(qū)空氣中的污染物和懸浮顆粒物較多，使得空氣中正、負(fù)離子相互中和，形成中性分子，導(dǎo)致空氣負(fù)離子濃度急劇下降，空氣清潔度也下降到E1（輕污染）。

總體來(lái)說(shuō)，錢(qián)療B1、B2、B3、云療A1、A2、A3比航療C1、C2、C3空氣要好。究其原因可能是：航療的植物群落較稀疏，且樹(shù)齡較老，蚊蟲(chóng)等較多，空氣中粉塵含量較高，使負(fù)離子更容易吸附在其上，變成中、重離子而沉降消失，因此更容易降低空氣負(fù)離子濃度和空氣清潔度[19]；云療植物群落人工性較強(qiáng)，但維護(hù)管理很好，且空氣中粉塵含量較低；錢(qián)療雖然離之江路近，按理說(shuō)空氣質(zhì)量受車(chē)輛排放的尾氣干擾較大，但錢(qián)療正對(duì)著錢(qián)塘江，江風(fēng)給錢(qián)療帶來(lái)清新的空氣，加上植物生長(zhǎng)茂盛，且院內(nèi)有好幾處動(dòng)態(tài)、靜態(tài)水體（錢(qián)江疊瀑、天池、云湖等），為錢(qián)療優(yōu)質(zhì)的空氣質(zhì)量作出不少貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)杭州云療、錢(qián)療、航療和市區(qū)冬春兩季空氣離子觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)比，得出如下結(jié)論：①春季空氣負(fù)離子濃度和空氣清潔度均高于冬季；②三家療養(yǎng)院冬春兩季空氣負(fù)離子濃度和空氣清潔度顯著高于市區(qū)；③空氣負(fù)離子濃度和空氣清潔度錢(qián)療＞云療＞航療；④隨著氣溫的升高，負(fù)離子濃度下降；隨著濕度的升高，負(fù)離子濃度上升；提高綠地的相對(duì)濕度有利于空氣清潔度的提高；⑤一日中空氣負(fù)離子濃度隨光照加強(qiáng)而增加。

早晨空氣負(fù)離子濃度低，且空氣渾濁，不宜過(guò)早晨練，建議：①應(yīng)在日出后，到有樹(shù)木、花草的地方晨練，以確保呼吸到足夠的氧氣，減少顆粒物及有害氣體的吸入；②在市區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)控制并減少汽車(chē)尾氣及工業(yè)生產(chǎn)等污染，同時(shí)，因地制宜采用立體綠化、垂直綠化等多種方式，加大市區(qū)綠量[20]；③對(duì)三家療養(yǎng)院而言，因?yàn)槭钳燄B(yǎng)區(qū)，因此更應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境建設(shè)，如航療應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不好的林分進(jìn)行適當(dāng)改造，增加針闊林和多層林，凈化水域；云療則可向錢(qián)療學(xué)習(xí)，適當(dāng)增加噴泉和活動(dòng)水面，因?yàn)閯?dòng)態(tài)水可以大幅度提高空氣負(fù)離子濃度；錢(qián)療的五云綠坡空氣負(fù)離子濃度較高，可考慮建設(shè)成負(fù)離子呼吸區(qū)。

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