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

空氣中離子包括負離子和正離子，空氣中帶負電荷的離子稱為負離子，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?？諝庳撾x子對人體健康也有諸多好處，目前評價一個地方空氣清潔程度的重要指標(biāo)因素之一就是空氣中負離子的濃度高低。根據(jù)研究人員對醫(yī)學(xué)資料的研究證明，當(dāng)負離子濃度達到10000 個/cm3以上時，可以有效地防治疾病，而負離子濃度值為700 個/cm3是人體對空氣負離子濃度的生理最低需求。正因為空氣中的負離子濃度與人類身體健康有密切的的關(guān)系，所以空氣負離子濃度越高，越有利于人體健康。也正因為如此，空氣中負離子濃度在森林旅游資源評價中被作為評價某一森林生態(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，對延平區(qū)城市森林公園空氣負離子濃度變化進行了研究分析，在分析監(jiān)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論。具體內(nèi)容如下：空氣負離子研究綜述。包括空氣負離子的定義、作用，空氣負離子產(chǎn) 生的原因，空氣負離子監(jiān)測方法，空氣負離子的應(yīng)用等;溪源峽谷森林公園空氣負離子濃度時空變化規(guī)律；溪源峽谷森林公園空氣單極系數(shù)時空變化規(guī)律；溪源峽谷森林公園空氣清潔度時空變化規(guī)律。

2.2 研究方法

研究所采用的檢測儀器是AIC1000負氧離子檢測儀，是由美國AIC公司開發(fā)的生產(chǎn)的，具有操作簡單，攜帶方便，適用范圍廣等相關(guān)優(yōu)點，目前運用比較廣泛。對于AIC1000負氧離子檢測儀，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；動力范圍：10～1999000 ions/cm3；測定檢出時間：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 分析文獻法。分析文獻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，為實驗研究作準(zhǔn)備工作，同時，對于負氧離子的科學(xué)研究提供理論參考和實驗實踐資料。

2.2.2 空氣中負離子濃度測量方法。研究選擇南平市延平區(qū)內(nèi)具有代表性的地點-溪源峽谷森林公園作為監(jiān)測地點，采用手持式的美國AIC-1000負氧離子檢測儀，在每個月中旬選擇2天的時間進行定時定點觀測，每天從8:00～18:00每間隔2 h觀測1次共6次，檢測時以測點為中心，分別從圍繞測點的東、東南、南、西南、西、西北、北、東北八個方向的讀取8個負氧離子濃度值，和8個正離子濃度值，然后在分別計算的平均值即為該測點的正負離子在該時間點的觀測值。

2.2.3 空氣中負離子濃度以及空氣質(zhì)量的評價方法。關(guān)于負氧離子濃度的評價標(biāo)準(zhǔn)，在部分文獻中出現(xiàn)的空氣負離子評價指標(biāo)一般主要包括有單極系數(shù)、空氣質(zhì)量評價系數(shù)； q和CI即是該評價方法的兩個指標(biāo)， 這里的q是表示單極系數(shù)，CI值表示的則是空氣質(zhì)量評價系數(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-表示空氣中負離子數(shù)；

式中：CI表示空氣質(zhì)量評價系數(shù)，q表示單極系數(shù)，n-表示空氣中負離子數(shù)。單極系數(shù)q值越小，說明空氣中的負離子的比例越大。根據(jù)以上兩種評價系數(shù)來評價各測點的空氣清潔度。按空氣質(zhì)量評價指數(shù)可計算出空氣質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 空氣質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)

在森林中負氧離子濃度的醫(yī)療和保健上的分級標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)森林中空氣負氧離子的濃度達到一個什么樣的值的時候才能發(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)境中空氣負氧離子濃度的分級標(biāo)準(zhǔn)。

表2 森林空氣中負氧離子的分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同的負氧離子濃度對人體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，將(400個/cm3)為臨界濃度，(400～1000個/cm3)為允許濃度，(1000個/cm3)為保健濃度3個范圍。 當(dāng)空氣已受到一定程度的污染，極有可能環(huán)境中的負氧離子濃度低于臨界濃度標(biāo)準(zhǔn)，對人的健康產(chǎn)生不利；而當(dāng)濃度介于400～1000個/cm3之間時，空氣對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、分時進行歸納和統(tǒng)計，求其平均值，再根據(jù)所計算的數(shù)據(jù)分項列表、有表格數(shù)據(jù)作散點圖進行比較，分析溪源峽谷森林公園兩測點的空氣負氧離子濃度、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個種類以上。

4 研究結(jié)果與分析

4.1 溪源峽谷布空氣負離子時間分律

在2018年6月～2019年5月共一年的時間里將溪源峽谷的空氣離子檢測資料按天統(tǒng)計，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，取其平均值，相應(yīng)獲得了對應(yīng)月空氣正、負離子濃度；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 溪源峽谷測點不同季節(jié)負氧離子濃度變化圖

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

表3 溪源峽谷測點不同季節(jié)空氣中負離子濃度日變化 個·cm-3

根據(jù)表3和圖2可知，在溪源峽谷測點一年的空氣質(zhì)量日變化中，相對其他各季節(jié)而言，夏季的空氣質(zhì)量評價系統(tǒng)很明顯最高，同時，在夏季空氣質(zhì)量評價系數(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，而相比較而言，秋季、冬季和春季的空氣質(zhì)量評價系數(shù)要比較平緩，起伏不大；在秋季空氣質(zhì)量評價系數(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，在溪源峽谷測點位置，一年中各個季節(jié)的空氣質(zhì)量評價系數(shù)都是最清潔的，空氣的質(zhì)量達到最優(yōu)。

圖2 溪源峽谷測點不同季節(jié)空氣質(zhì)量評價系數(shù)CI變化圖

4.2 溪源峽谷中測點空氣負離子月變化比較

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

從表4的數(shù)據(jù)可知，溪源峽谷測點負氧離子在6月濃度最高，最高值達到了22553個/ cm3。

最低值出現(xiàn)在1月和2月，濃度分別為2594 個/ cm3和3278個/ cm3，從圖3可以看出，負氧離子濃度從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，在12月～第二年的2月負氧離子濃度變化趨勢不明顯，3～5月負氧離子濃度變化還是比較平緩，總體呈上升趨勢；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，這時候雨水量比較少，故才會出現(xiàn)此現(xiàn)象。

表4 溪源峽谷測點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離子監(jiān)測與研究，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)溪源峽谷負氧離子年平均濃度為5742 個/cm3，在溪源峽谷中空氣負氧離子濃度平均最高值在夏季其濃度為17873 個/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間段。

延平區(qū)的溪源峽谷空氣中負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負氧離子濃度最高，12∶00～14∶00負氧離子的濃度最低，到了16∶00負氧離子濃度逐漸上升到18 h左右達到一個最高值，但一般不會高于8∶00～10∶00的濃度值，所以，建議需要進行鍛煉刺五加(Acanthopanaxsenticosus(Rupt.et Maxim.)Harms),五加科(Araliaceae)五加屬(Acanthopanax),多年生灌木，具有較高的藥用價值，為了適應(yīng)市場對刺五加不同開發(fā)目對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，因為這兩個時間段相對于10∶00～14∶00空氣質(zhì)量明顯要清潔很多；同時夏季春季的空氣負氧離子濃度相對于冬季和秋季而言也要大；在月變化中，5、6、7、8月的空氣中負氧離子的濃度比其他月都要高，所以一年當(dāng)中這幾個月也非常適合多做一些戶外活動；在季節(jié)的變化中，從溪源峽谷測點所調(diào)查的數(shù)據(jù)來看，溪源峽谷森林公園的負氧離子濃度夏季最高，負氧離子濃度最低的是冬季。

森林公園中負氧離子濃度與溫度具有明顯的負相關(guān)性。也就是說隨著空氣溫度的升高，空氣中的負氧離子濃度隨之降低；反之則反之。在溪源峽谷測點監(jiān)測的數(shù)據(jù)中我們發(fā)現(xiàn)，負氧離子濃度在一日變化當(dāng)中，大致會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，負氧離子的濃度在逐漸降低，而這個時間段溫度卻是在上升的。即空氣中的負氧離子濃度會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吸附空氣的負氧離子，增加的顆粒物會吸附更多大氣中的負氧離子，從而導(dǎo)致大氣中的負氧離子濃度的不斷減少。