林錦冰，李曉桃，陳浩，鄭瑤娜，金立遠(yuǎn)，林巧美

（1.揭陽市氣象局，廣東揭陽 515500；2.揭西縣氣象局，廣東揭西 515400）

空氣負(fù)離子又稱負(fù)氧離子，是指獲得1個或1個以上的電子帶負(fù)電荷的氧氣離子。負(fù)氧離子濃度的高低與人們的健康息息相關(guān)，世界衛(wèi)生組織公布的標(biāo)準(zhǔn)是1 000個／cm3以上的負(fù)氧離子濃度對人體是有益的。近年來，隨著“中國天然氧吧”創(chuàng)建活動的開展，國內(nèi)學(xué)者對不同地區(qū)的負(fù)氧離子進(jìn)行了大量研究，負(fù)氧離子濃度存在著明顯的年、月、日變化特征［1－4］。由于負(fù)氧離子受周邊環(huán)境的影響較大，不同地區(qū)的負(fù)氧離子與氣溫、相對濕度、日照時數(shù)、天氣狀況等影響因子的關(guān)系存在著一定的區(qū)域性特點(diǎn)［5－8］，何寧等［9］發(fā)現(xiàn)湘潭森林公園負(fù)氧離子濃度與日照、降水量和氣溫呈線性正相關(guān)；譚靜等［10］發(fā)現(xiàn)湖北旅游景區(qū)的負(fù)氧離子濃度晴天最大，陰天小于晴天，霧霾天和小雨天濃度較??；張勇等［11］發(fā)現(xiàn)AQI、氣溫和降水量是影響峨眉山景區(qū)負(fù)氧離子濃度的關(guān)鍵因子。綜上所述，不同地點(diǎn)不同環(huán)境的負(fù)氧離子與氣象條件等影響因子關(guān)系存在差異，這也許跟當(dāng)?shù)貧夂蚺c環(huán)境有關(guān)。

揭西縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，常年氣候溫和、雨量適中、光照充足、四季宜耕。多年平均氣溫21.8℃，平均降雨量2 064.1 mm。人居環(huán)境氣候舒適度“舒適”月份6個月，全年沒有“寒冷”和“悶熱”不舒服級別的天數(shù)，全年均為適游期。揭西縣于2019年7月12日獲得“中國天然氧吧”的稱號，成為粵東首個“中國天然氧吧”，標(biāo)志著揭西氣象部門在氣象服務(wù)地方生態(tài)文明建設(shè)方面邁出了重大的一步。揭陽市委市政府高度重視“中國天然氧吧”品牌和揭西特色產(chǎn)業(yè)的融合，要求氣象部門加強(qiáng)對負(fù)氧離子等數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用，深入挖掘生態(tài)優(yōu)品，發(fā)展“旅游＋康養(yǎng)”產(chǎn)業(yè)，打造生態(tài)康養(yǎng)體驗(yàn)圈。因此分析負(fù)氧離子濃度變化特征及其與氣象條件的關(guān)系，對推動揭西生態(tài)旅游品牌的發(fā)展，具有十分重要的意義。

1 資料與方法

2018年年底揭西縣在大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)建設(shè)了負(fù)氧離子監(jiān)測站，其中大北山站（115.922°E，23.546°N）安裝在與游客服務(wù)中心大概100 m的距離，周圍是茶葉梯田；黃滿寨站（115.984°E，23.577°N）安裝在景區(qū)入口附近，周圍是草坪和小灌木叢，距離瀑布大概1 km。本研究使用的資料來源于這兩個負(fù)氧離子監(jiān)測站布設(shè)的固定式負(fù)氧離子監(jiān)測儀（型號：FLZY－1X）對負(fù)氧離子濃度進(jìn)行全天候連續(xù)觀測記錄，采樣頻率為1 h采集記錄1次，氣溫和相對濕度使用同一時間、同一地點(diǎn)觀測資料，研究時段為2019年1月1日—12月31日，負(fù)氧離子濃度的小時平均值、日平均值、月平均值均采用算術(shù)平均法計(jì)算。

本研究季節(jié)劃分：春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季為12月—次年2月。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣清新日

中國氣象局已發(fā)布了負(fù)氧離子濃度等級對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)［12］，空氣中負(fù)氧離子濃度達(dá)到1 200個／cm3以上，表示空氣清新；戴俊等［13］利用6級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對邵陽市負(fù)氧離子濃度進(jìn)行評價(jià)，空氣中負(fù)氧離子濃度在1 800～2 100個／cm3之間，表示空氣非常清新，空氣中負(fù)氧離子濃度達(dá)到2 100個／cm3以上，表示空氣特別清新。由于揭西縣的負(fù)氧離子濃度較高，本研究結(jié)合以上2個標(biāo)準(zhǔn)，利用6級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）對揭西縣大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果如圖1所示。

表1 空氣負(fù)（氧）離子濃度等級 個／cm3

圖1 揭西兩個監(jiān)測站點(diǎn)空氣質(zhì)量等級的概率密度分布

從圖1可以看到，大北山森林公園的空氣清新日全年占比達(dá)到100%，其中1%為非常清新、4%為特別清新，最大日平均負(fù)氧離子濃度為5 024個／cm3，最小日平均負(fù)氧離子濃度為1 202個／cm3；黃滿寨瀑布旅游區(qū)的空氣清新日全年占比達(dá)96%，其中24%為非常清新、34%為特別清新，最大日平均負(fù)氧離子濃度為6 950個／cm3，最小日平均負(fù)氧離子濃度為642個／cm3。

揭西縣大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)的空氣清新日全年占比分別高達(dá)100%和96%，對人體健康非常有利，具備建設(shè)“森林醫(yī)院”及“負(fù)氧離子呼吸區(qū)”等療養(yǎng)保健場所的先天優(yōu)越條件。

2.2 季節(jié)變化

統(tǒng)計(jì)了揭西縣2個監(jiān)測站負(fù)氧離子濃度的季節(jié)變化（表略），可以看到大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個地點(diǎn)的負(fù)氧離子濃度在季節(jié)上存在著明顯的差異，大北山站春、夏、秋季的負(fù)氧離子濃度變化不大，基本維持在1 500～1 600個／cm3，冬季負(fù)氧離子濃度最高，達(dá)1 842個／cm3；黃滿寨站春、夏、冬季的負(fù)氧離子濃度變化不大，在2 000～2 200個／cm3之間，秋季負(fù)氧離子濃度最低，為1 667個／cm3。另外，還可以看出黃滿寨站的負(fù)氧離子濃度4個季節(jié)均比大北山站高，尤其是春季和夏季，差值分別為465和606個／cm3，因此建議人們可以選擇春夏季在黃滿寨瀑布旅游區(qū)、冬季到大北山森林公園游玩，呼吸到負(fù)氧離子濃度相對更高的清新空氣。

2.3 月變化

揭西縣2個監(jiān)測站負(fù)氧離子濃度的逐月變化如圖2所示，從圖2可看出，大北山站2—11月的負(fù)氧離子濃度變化不大，基本維持在1 500個／cm3左右，最小值出現(xiàn)在8月，為1 428個／cm3，12和1月負(fù)氧離子濃度有一個明顯的上升，最大值出現(xiàn)在12月份，高達(dá)2 254個／cm3，月最大變幅為826個／cm3。黃滿寨站負(fù)氧離子濃度呈波動起伏特點(diǎn)，最大值出現(xiàn)在1月份，高達(dá)2 728個／cm3；其次是6—7月份，為2 300個／cm3左右；8—11月份負(fù)氧離子濃度有一個下降的趨勢，最小值出現(xiàn)在11月份，為1 387個／cm3，月最大變幅為1 341個／cm3。

圖2 揭西兩個監(jiān)測站負(fù)氧離子濃度逐月變化

2.4 日變化

為了進(jìn)一步了解不同季節(jié)負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律，計(jì)算了2個監(jiān)測站四季負(fù)氧離子濃度的逐小時平均值，結(jié)果如圖3所示，從圖3可看出，大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個地點(diǎn)的負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律在季節(jié)上存在著明顯的差異。大北山站（圖3a）春、夏、秋季的負(fù)氧離子濃度的日變化不大，基本維持在1 500～1 600個／cm3，其中春季的日最大變幅為98個／cm3，夏季的日最大變幅為36個／cm3，秋季的日最大變幅為159個／cm3；冬季的負(fù)氧離子濃度存在著明顯的日變化，日最大變幅為1 098個／cm3，主要的峰值出現(xiàn)在10：00—17：00（北京時，下同），負(fù)氧離子濃度均大于2 000個／cm3，最大值出現(xiàn)在15：00（2 631個／cm3），主要的谷值出現(xiàn)在21：00—04：00，負(fù)氧離子濃度在1 500～1 600個／cm3之間。黃滿寨站（圖3b）四季的負(fù)氧離子濃度均存在著明顯的日變化，春季的日最大變幅為703個／cm3，大致上呈現(xiàn)出1個峰值和1個谷值，峰值出現(xiàn)在08：00—09：00，負(fù)氧離子濃度在2 400個／cm3左右，10：00—21：00基本維持在2 000～2 200個／cm3之間，夜間到凌晨基本維持在1 700—1 900個／cm3之間；夏季的日最大變幅為2 543個／cm3，白天的負(fù)氧離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于凌晨和夜間，峰值出現(xiàn)在10：00—16：00，負(fù)氧離子濃度均在3 000個／cm3以上，谷值出現(xiàn)在20：00—08：00，負(fù)氧離子濃度維持在1 400個／cm3左右；秋季的日最大變幅為1 587個／cm3，峰值出現(xiàn)在09：00—17：00，負(fù)氧離子濃度均在2 000個／cm3以上，谷值出現(xiàn)在20：00—08：00，負(fù)氧離子濃度維持在1 200個／cm3左右；冬季的日最大變幅694個／cm3，峰值出現(xiàn)在09：00—10：00和17：00—20：00，負(fù)氧離子濃度維持在2 300個／cm3以上，其余時間基本維持在2 000～2 200個／cm3之間，相對其他3個季節(jié)來說，冬季的日變化不明顯。

圖3 揭西大北山（a）和黃滿寨（b）負(fù)氧離子濃度日變化

綜上所述，大北山森林公園的負(fù)氧離子濃度在冬季具有明顯的日變化特征，黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度四季都有較明顯的日變化特征，峰值基本都出現(xiàn)在白天段，符合人們出游作息習(xí)慣，讓游客在白天游玩的同時，呼吸到負(fù)氧離子濃度相對更高的清新空氣，對人體健康非常有利［14－16］。

3 負(fù)氧離子濃度與氣象條件分析

研究表明，氣溫、濕度、降水量、日照時數(shù)、天空狀況等氣象要素對負(fù)氧離子濃度變化有很大的影響［6－11］。本研究利用與負(fù)氧離子濃度的同一時間、同一地點(diǎn)的氣溫和相對濕度的逐小時觀測數(shù)據(jù)，分析氣溫、相對濕度與負(fù)氧離子濃度的關(guān)系。

3.1 負(fù)氧離子濃度與氣溫

圖4給出了大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個地點(diǎn)的氣溫概率密度分布圖以及負(fù)氧離子濃度隨氣溫的變化曲線。從圖4a中可以看到，大北山站的氣溫主要集中在14～34℃，占比達(dá)到91.4%，負(fù)氧離子濃度隨著氣溫的升高呈波動起伏的下降趨勢，在14～25℃，負(fù)氧離子濃度較高，在1 600～1 700個／cm3之間；在26～34℃，負(fù)氧離子濃度有所下降，在1 500個／cm3左右。從圖4b中可以看到，黃滿寨站的氣溫主要集中在17～37℃，占比達(dá)到89.7%，負(fù)氧離子濃度隨氣溫呈波動上升趨勢，在17～34℃，負(fù)氧離子濃度在1 500～1 900個／cm3之間；在35～39℃（占比10.5%），負(fù)氧離子濃度急劇上升，達(dá)到2 700～4 600個／cm3。

圖4 氣溫PDF分布和負(fù)氧離子濃度隨氣溫的變化曲線

3.2 負(fù)氧離子濃度和相對濕度

圖5給出了大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)兩個地點(diǎn)的相對濕度概率密度分布以及負(fù)氧離子濃度隨濕度的變化曲線。從圖5a可以看到，大北山站的負(fù)氧離子濃度隨著濕度的增加而減小，當(dāng)相對濕度在55%～70%（占比12%），負(fù)氧離子濃度在1 750～2 400個／cm3之間；在71%～100%時，負(fù)氧離子濃度變化不大，在1 500～1 540個／cm3之間。從圖5b可以看到，黃滿寨站的負(fù)氧離子濃度隨著濕度的增加呈先增加后減小的趨勢，在45% ～60%（占比3%），負(fù)氧離子濃度在1 200個／cm3左右；在71% ～80%（占比15%），負(fù)氧離子濃度達(dá)到峰值（3 000～3 700個／cm3）；在61% ～70%和81% ～100%（占比82%），負(fù)氧離子濃度在1 500～2 400個／cm3之間。

圖5 相對濕度PDF分布和負(fù)氧離子濃度隨濕度的變化曲線

4 結(jié)論

1）揭西縣的空氣負(fù)氧離子濃度非常高，兩個監(jiān)測站點(diǎn)的年平均負(fù)氧離子濃度均在1 600個／cm3以上，大北山森林公園和黃滿寨瀑布的全年空氣清新日分別達(dá)到100%和96%，對人體健康非常有利，具備建設(shè)“森林醫(yī)院”及“負(fù)氧離子呼吸區(qū)”等療養(yǎng)保健場所的先天優(yōu)越條件。

2）大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)負(fù)氧離子濃度的季節(jié)變化規(guī)律存在明顯差異，大北山表現(xiàn)為冬季最高，12和1月負(fù)氧離子濃度有一個明顯的上升，春、夏、秋季變化不明顯，2—11月份負(fù)氧離子濃度基本維持在1 500個／cm3左右；黃滿寨表現(xiàn)為冬季最高，負(fù)氧離子濃度最大值出現(xiàn)在1月份，春、夏次之，秋季最低，最小值出現(xiàn)在11月份。

3）大北山森林公園和黃滿寨瀑布旅游區(qū)負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律在季節(jié)上存在著明顯的差異，大北山森林公園的負(fù)氧離子濃度在冬季具有明顯的日變化特征，黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度四季都有較明顯的日變化特征，峰值基本都出現(xiàn)在白天時段，符合人們出游作息習(xí)慣，讓游客在白天游玩的同時，呼吸到負(fù)氧離子濃度相對更高的清新空氣，對人體健康非常有利。

4）大北山森林公園的負(fù)氧離子濃度隨著氣溫的升高呈波動下降趨勢，隨著濕度的增加而減??；黃滿寨瀑布旅游區(qū)的負(fù)氧離子濃度隨氣溫呈波動上升趨勢，隨著濕度的增加呈先增加后減小的趨勢。