摘 要：隨著生態(tài)旅游的日益興起，人們對(duì)景區(qū)空氣質(zhì)量提出更高的要求，因此對(duì)景區(qū)空氣質(zhì)量的研究顯得尤為必要。該文選取霧靈山景區(qū)為研究對(duì)象，從中選取8個(gè)地點(diǎn)對(duì)負(fù)氧離子濃度和PM2.5進(jìn)行測(cè)定。研究表明霧靈山景區(qū)的負(fù)氧離子濃度平均在1 500 個(gè)/cm3以上，不同地點(diǎn)峰值和谷底值出現(xiàn)時(shí)點(diǎn)存在一定的差異，除怡然亭外，其他7個(gè)地段最高峰值出現(xiàn)在17時(shí)，谷底值除十八潭和清涼界外，其他6個(gè)地點(diǎn)都出現(xiàn)在11時(shí)、15時(shí)2個(gè)時(shí)點(diǎn)；PM2.5平均值低于75 μg/m3，而且峰值除主峰外，其他地點(diǎn)峰值都在13時(shí)、15時(shí)2個(gè)時(shí)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：負(fù)氧離子；PM2.5；霧靈山；空氣質(zhì)量；檢測(cè)分析

中圖分類號(hào)：X513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）22-0070-05

Abstract： With the increasing rise of eco-tourism， people put forward higher requirements for the air quality of scenic spots. Therefore， it is particularly necessary to study the air quality of scenic spots. In this paper， Wuling Mountain Scenic spot was selected as the research object， and 8 plots were selected to determine the concentration of negative oxygen ions and PM2.5. The study shows that the average concentration of negative oxygen ions in Wuling Mountain Scenic area is more than 1 500 個(gè)/cm3， and there are some differences in peak and trough values in different areas. Except for Yilan Pavilion， the peak value of the other 7 lots appears at 17：00， and the trough value of the other 6 sites all appear at 11：00 and 15：00 except Eighteen Pools and Qingliang Realm. The average value of PM2.5 is less than 75 μg/m3， and the peak value is between 13：00 and 15：00 in all areas except the main peak.

Keywords： negative oxygen ions; PM2.5; Wuling Mountain; air quality; detection and analysis

近年來，隨著生態(tài)旅游業(yè)的日益興起，人們對(duì)景區(qū)的要求已不僅是單一的山、水、樹木等自然景觀，還需要呼吸清新潔凈的空氣，其并且作為一種生態(tài)旅游資源越來越引起人們的重視，其保健療養(yǎng)作用也越來越受到人們的關(guān)注。因此，對(duì)森林旅游區(qū)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，從而進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，非常有利于生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1 霧靈山景區(qū)基本情況

霧靈山位于河北省北部承德市興隆縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°17′～117°35′，北緯40°29′～40°38′，距北京140 km，距天津180 km，距唐山148 km，距承德135 km。該區(qū)境內(nèi)山地屬燕山山脈，是燕山山脈的中段，其主峰歪桃峰即坐落在核心區(qū)的中央，是燕山山脈主峰，海拔2 118 m，被譽(yù)為“京東之首”。霧靈山總面積14 247 hm2，森林覆蓋率達(dá)到93%。具有雨熱同季、冬長夏短、四季分明、夏季涼爽和晝夜溫差大的特征。霧靈山地形地貌的復(fù)雜性，決定了氣候的多樣性，“山下飄桃花，山上飛雪花”“山下陰雨連綿，山上陽光明媚”，素有“三里不同天，一山有三季”之稱，年平均氣溫7.6 ℃，最冷月在1月，平均氣溫-15.6 ℃，絕對(duì)低溫為-25～-28 ℃；最熱月在7月，平均氣溫17.6 ℃，絕對(duì)高溫一般為36 ～39 ℃。日均氣溫穩(wěn)定，超過10 ℃的日期約在5—10月，年均日照2 870 h。霧靈山山體高大，森林茂密，成為南北氣候交匯帶，夏秋季節(jié)云霧彌漫，雨量充沛，年均降水量763 mm，局部可達(dá)900 mm。年均蒸發(fā)量1 444 mm，平均相對(duì)濕度60%。無霜期120～140 d，初霜始于10月上旬，晚霜終于4月中旬，一般十一長假后即封山。是華北的“避暑涼島”，一直受到旅游愛好者的青睞。

2 空氣質(zhì)量檢測(cè)的相關(guān)概念及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 空氣負(fù)氧離子的相關(guān)概念及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

空氣負(fù)離子是指獲得多余電子的帶負(fù)電荷的空氣離子，因空氣中氧分子化學(xué)性質(zhì)活潑優(yōu)先獲得電子，故也稱為負(fù)氧離子，廣泛分布于自然環(huán)境中，如森林和濕地。故自然空氣負(fù)離子主要成分是負(fù)氧離子，因而負(fù)氧離子常被作為空氣負(fù)離子的代名詞。

負(fù)氧離子有“空氣維生素”“空氣維他命”“長壽素”的美譽(yù)，大量醫(yī)學(xué)臨床事實(shí)證明負(fù)氧離子有益于人體的各種生物效應(yīng)，對(duì)人體的健康、保健養(yǎng)生、疾病治療和延年益壽有著重要的作用[1-5]。

空氣中負(fù)離子濃度是空氣質(zhì)量好壞的標(biāo)志之一[6]，世界衛(wèi)生組織對(duì)清新空氣的負(fù)離子標(biāo)準(zhǔn)濃度也進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定：清新空氣的負(fù)離子標(biāo)準(zhǔn)濃度不應(yīng)低于1 000～1 500個(gè)/cm3?！吨袊h(huán)境科學(xué)——森林環(huán)境中空氣負(fù)離子濃度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》將森林環(huán)境中空氣負(fù)離子濃度水平分為6個(gè)等級(jí)（表1為森林環(huán)境中空氣負(fù)氧離子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）[7-8]。

2.2 PM2.5的相關(guān)概念及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5 μm的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)，且在大氣中的停留時(shí)間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。根據(jù)最新的國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)——GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和HJ 633—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》，PM2.5的空氣質(zhì)量24 h平均值標(biāo)準(zhǔn)值分布見表2。

3 檢測(cè)儀器與檢測(cè)方法

3.1 檢測(cè)儀器

空氣負(fù)離子測(cè)定所用儀器均為日本產(chǎn)的ITC-201A型空氣負(fù)離子測(cè)定儀；PM2.5測(cè)定所用儀器為美國產(chǎn)的TSI8533型顆粒物分析儀。

3.2 檢測(cè)地點(diǎn)及方法

2014年8月19日—21日，在霧靈山景區(qū)內(nèi)選取了蓮花池、三像石、仙人塔、金山、十八潭、龍?zhí)镀俨?、清涼界及怡然?個(gè)主要旅游景點(diǎn)分5個(gè)時(shí)間段（分別為：9時(shí)、11時(shí)、13時(shí)、15時(shí)及17時(shí)）進(jìn)行了空氣負(fù)氧離子和PM2.5的測(cè)定。以上幾個(gè)景點(diǎn)的森林覆蓋率均達(dá)到了90%以上。

3.2.1 空氣負(fù)離子的檢測(cè)

每個(gè)景點(diǎn)測(cè)定1 d，每天分5個(gè)時(shí)間段進(jìn)行測(cè)量，即9時(shí)、11時(shí)、13時(shí)、15時(shí)及17時(shí)。測(cè)定時(shí)在景點(diǎn)選取合適的位置，將空氣負(fù)離子測(cè)定儀放置在離地面約1.3 m（人們一般呼吸的高度）的支架上，每個(gè)時(shí)段，分東南西北4個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)方向讀取5個(gè)瞬時(shí)值，一天5個(gè)時(shí)間段進(jìn)行5次重復(fù)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得到這個(gè)景點(diǎn)一天內(nèi)空氣負(fù)離子濃度變化規(guī)律。

3.2.2 PM2.5的檢測(cè)方法

將顆粒物分析儀放置距地面高度50 cm，儀器四周1 m范圍內(nèi)無障礙物。開機(jī)穩(wěn)定3 min后開始測(cè)定，儀器停止工作讀數(shù)、記錄。

4 結(jié)果與分析

4.1 空氣負(fù)氧離子結(jié)果與分析

4.1.1 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)負(fù)氧離子濃度變化特征

當(dāng)空氣負(fù)氧離子濃度低于400個(gè)/cm3時(shí)，表明空氣已受到一定程度的污染，不適宜人們活動(dòng)；400～1 000個(gè)/cm3的空氣對(duì)人體則既無多大危害，亦無多大益處，因而屬于允許負(fù)氧離子濃度范圍；當(dāng)空氣負(fù)氧離子濃度高于1 000個(gè)/cm3時(shí)，達(dá)到負(fù)離子人體生物學(xué)效應(yīng)最低濃度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人體健康有益，為保健濃度；達(dá)到10 000個(gè)/cm3以上則可以治病。

從表3可以看出，霧靈山旅游區(qū)監(jiān)測(cè)的主要景點(diǎn)負(fù)氧離子日平均濃度在938.7～2 391.5個(gè)/cm3之間，平均為1 639.9個(gè)/cm3，均高于森林旅游臨界濃度400個(gè)/cm3，且大都達(dá)到了保健濃度1 000個(gè)/cm3。不同景區(qū)空氣負(fù)離子分布不同，但各處空氣負(fù)離子都接近或超過了保健濃度，仙人塔處瞬時(shí)負(fù)氧離子濃度高達(dá)30 000個(gè)/cm3，此處測(cè)量的負(fù)氧離子濃度均值超過2 000個(gè)/cm3，對(duì)人體有治療疾病的作用。說明霧靈山風(fēng)景區(qū)的負(fù)氧離子濃度非常高，非常適合生態(tài)旅游，還可進(jìn)一步開發(fā)為療養(yǎng)中心。

4.1.2 負(fù)氧離子濃度日變化特征

負(fù)氧離子濃度的變化受到很多因素的影響，比如植被類型、氣候條件，森林環(huán)境中的溫度、濕度、光輻射和海拔等都會(huì)影響到負(fù)氧離子濃度的變化[9-11]。

將所選8個(gè)地點(diǎn)在不同監(jiān)測(cè)日監(jiān)測(cè)到的負(fù)氧離子濃度變化趨勢(shì)繪制為圖1—圖3。圖1整體表現(xiàn)趨勢(shì)為由低到高再降低然后再升高的雙“V”形式，峰值出現(xiàn)在13時(shí)（怡然亭）和17時(shí)之后（仙人塔和十八潭）2個(gè)時(shí)段。9—11時(shí)仙人塔和十八潭負(fù)氧離子濃度表現(xiàn)由低到高的走勢(shì)，出現(xiàn)第一個(gè)峰值，仙人塔在2 500個(gè)/cm3左右，十八潭在1 500個(gè)/cm3左右，11—15時(shí)呈下降趨勢(shì)，且仙人塔的下降幅度較大，十八潭降幅比較平緩，15—17時(shí)表現(xiàn)為再上升的趨勢(shì)，且在17點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)第二個(gè)峰值，并且明顯高于第一個(gè)峰值，達(dá)到一天中的最大值。怡然亭表現(xiàn)趨勢(shì)和仙人塔與十八潭2個(gè)不同，9—13時(shí)表現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，且達(dá)到第一個(gè)峰值，也是一天中的最大值，接近3 000個(gè)/cm3，然后急劇下降，在15時(shí)達(dá)到谷底，在1 500個(gè)/cm3以下，15—17時(shí)又弱勢(shì)回升，17時(shí)濃度值略高于1 500個(gè)/cm3。

圖3中的龍?zhí)镀俨颊w表現(xiàn)為單“V”形式，且只有一個(gè)峰值，出現(xiàn)在17時(shí)。但是圖2和圖3中5個(gè)地點(diǎn)出現(xiàn)谷底值的時(shí)點(diǎn)部分并不相同。三像石的谷底值出現(xiàn)在15時(shí)，金山谷底值出現(xiàn)在11時(shí)，清涼界的谷底值出現(xiàn)在13時(shí)，龍?zhí)镀俨脊鹊字党霈F(xiàn)在15時(shí)，蓮花池全時(shí)段變化比較平緩，近似一條直線，這個(gè)可能與蓮花池更接近市區(qū)有關(guān)，這個(gè)與蔡仁等[12]的結(jié)論一致，認(rèn)為負(fù)氧離子濃度在市區(qū)站點(diǎn)一日中的變化較小，通常起伏變化程度約為±100 個(gè)/cm3。

縱觀8個(gè)地點(diǎn)可以得出2個(gè)結(jié)論：①除怡然亭最高峰值在13時(shí)外，其他7個(gè)地點(diǎn)的最高值都出現(xiàn)在17時(shí)；谷底值除十八潭和清涼界外，其他6個(gè)地點(diǎn)都出現(xiàn)在11時(shí)、15時(shí)2個(gè)時(shí)點(diǎn)，這個(gè)與蔡仁等[12]的觀點(diǎn)一致，負(fù)氧離子在白天的濃度低于傍晚但是這個(gè)與陳兵紅等[13]的結(jié)論不一致，他們的研究結(jié)果是每日20時(shí)至次日6時(shí)持續(xù)較高，而傍晚17時(shí)—18時(shí)濃度相對(duì)較低。本報(bào)告中呈現(xiàn)的負(fù)氧離子的變化趨勢(shì)及與其他研究學(xué)者結(jié)論的差異可能和具體的研究地點(diǎn)及所處的環(huán)境有關(guān)，比如溫度、濕度、光照和海拔等。②8個(gè)研究地點(diǎn)的負(fù)氧離子濃度基本能滿足人們對(duì)生態(tài)旅游、呼吸新鮮空氣的需求。即使谷底值也大部分在1 500個(gè)/cm3左右。

4.2 空氣顆粒物PM2.5的日變化特征與分析

PM2.5是衡量空氣質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。其變化與溫度、濕度、氣壓、負(fù)氧離子及一天中的不同時(shí)間段密切相關(guān)[14-17]。

從表4—表6可以看出9個(gè)地點(diǎn)的日變化都表現(xiàn)為單峰型，而且出現(xiàn)峰值的時(shí)點(diǎn)分布存在一定差異，大部分在13時(shí)和15時(shí)2個(gè)時(shí)點(diǎn)，只有主峰峰值出現(xiàn)在11時(shí)。

十八潭、怡然亭、仙人塔、蓮花池和龍?zhí)镀俨挤逯党霈F(xiàn)在13時(shí)，前3個(gè)的峰值范圍在0.044～0.057 μg/m3，空氣質(zhì)量較好，沒有受到污染；蓮花池、龍?zhí)镀俨挤逯迪鄬?duì)較高在0.088～0.095 μg/m3，有輕度污染的現(xiàn)象。這個(gè)可能與其位置比較低平、空氣流通性差、游客活動(dòng)比較密集和附近有大型停車場(chǎng)有重要關(guān)聯(lián)。主峰的峰值出現(xiàn)在11時(shí)，峰值在0.047 μg/m3，空氣質(zhì)量良。這與俞秀玲等[18]的研究結(jié)果不同。

縱觀9個(gè)研究地點(diǎn)，PM2.5范圍均值在0.037～0.083 μg/m3之間，其中0.03～0.05 μg/m3范圍值占大部分，霧靈山景區(qū)空氣質(zhì)量按評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分總體為良。所以基本可以滿足人們對(duì)呼吸新鮮空氣的要求。

5 結(jié)論與評(píng)價(jià)

1）霧靈山常年森林覆蓋率達(dá)到93%，空氣負(fù)氧離子濃度平均都在1 500個(gè)/cm3以上，可以起到較好的保健醫(yī)療作用，對(duì)人體的健康是非常有利的，非常適合森林康養(yǎng)和森林生態(tài)旅游等活動(dòng)。在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中，已將“康養(yǎng)文旅”上升至國家戰(zhàn)略目標(biāo)，所以研究不同區(qū)域森林空氣負(fù)氧離子濃度的變化趨勢(shì)，開展更全面的負(fù)氧離子及其影響因素的研究對(duì)服務(wù)國家戰(zhàn)略需求具有重要意義[19]。

2）負(fù)氧離子8個(gè)地點(diǎn)的日變化特征有差異，分為“雙V”和“單V”2種，且峰值和谷底值出現(xiàn)時(shí)點(diǎn)不一致，峰值除怡然亭出現(xiàn)在13時(shí)外，其他7個(gè)地點(diǎn)都出現(xiàn)在17時(shí)；谷底值除十八潭和清涼界外，其他6個(gè)地點(diǎn)都出現(xiàn)在11時(shí)、15時(shí)2個(gè)時(shí)點(diǎn)。這個(gè)可能與其測(cè)定時(shí)的植被類型、溫度、濕度、光輻射和海拔等有關(guān)，因此在后續(xù)的研究中需補(bǔ)充相關(guān)影響因素的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3）PM2.5日變化特征都表現(xiàn)為單峰型，而且出現(xiàn)峰值的時(shí)點(diǎn)分布存在一定差異，大部分在13時(shí)和15時(shí)2個(gè)時(shí)點(diǎn)，只有主峰峰值出現(xiàn)在11時(shí)，這個(gè)變化趨勢(shì)可能與其測(cè)定時(shí)的溫濕度有關(guān)。

4）本研究發(fā)現(xiàn)在同一個(gè)月，由于每天的溫度、濕度、日輻射等因素不同，造成空氣負(fù)氧離子濃度及PM2.5也發(fā)生了較大變化，這也表明負(fù)氧離子濃度變化及PM2.5變化可能是由多個(gè)因素共同造成的。本文僅基于已有的觀測(cè)資料從霧靈山景區(qū)選取了幾個(gè)地段對(duì)負(fù)氧離子濃度和PM2.5進(jìn)行了測(cè)定，為森林康養(yǎng)和森林旅游等活動(dòng)提供一定參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊玉紅，李永生，尹天翔.一種提升數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成效率的多進(jìn)程算法[J].廣東氣象，2022，44（6）：73-76.

[2] 張?zhí)m，張宇飛，劉暢，等.基于Grapeslkm分鐘級(jí)模式分析LAF法的預(yù)報(bào)效果[J].廣東氣象，2019，41（2）：45-48.

[3] 劉段靈，陳超，李珊珊，等.2020年CMA-GD（R3）模式逐時(shí)降水檢驗(yàn)評(píng)估分析[J].廣東氣象，2022，44（2）：38-41.

[4] 趙立成，沈文海，肖華東，等.高性能計(jì)算技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2016，27（5）：550-558.

[5] 王彬.高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)在氣象部門的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2014，35（4）：4.

[6] 彭琳玉，許方岳，王立夫，等.九連山國家森林公園負(fù)氧離子濃度時(shí)空變化及影響要素研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，35（5）：233-239.

[7] 石強(qiáng)，舒惠芳，鐘林生，等.森林游憩區(qū)空氣負(fù)離子評(píng)價(jià)研究[J].林業(yè)科學(xué)，2004（1）：36-40.

[8] 吳楚材，鄭群明，鐘林生.森林游憩區(qū)空氣負(fù)離子水平的研究[J].林業(yè)科學(xué)，2001（5）：75-81.

[9] 司寶華，吳曉麗.銀川市覽山公園空氣負(fù)氧離子濃度研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，25（12）：127-128，135.

[10] 陳綺鍇，陸曉婧，鄧嘉麗，等.南寧市典型森林公園空氣負(fù)氧離子特征及影響因素研究[J].林業(yè)與環(huán)境科學(xué)，2022，38（3）：128-134.

[11] 施光耀，桑玉強(qiáng)，張勁松，等.自然狀態(tài)下栓皮櫟人工林空氣負(fù)離子濃度與相對(duì)濕度的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2021，42（1）：24-33.

[12] 蔡仁，買買提·阿布來提，廖菲.烏魯木齊負(fù)氧離子濃度的分布特征[J].廣東氣象，2023，45（6）：75-78，100.

[13] 陳兵紅，應(yīng)俊輝，靳全鋒，等.白云山國家森林公園空氣負(fù)氧離子分布特征[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，60（2）：337-339，342.

[14] 馮喜媛，高樅亭，藥明，等.長春市大氣顆粒物PM10分布及其與氣象因子的相關(guān)分析[J].中國粉體技術(shù)，2010，16（1）：51-54.

[15] 李松，鄧寶昆，邵技新.基于GIS的貴陽PM2.5質(zhì)量濃度城鄉(xiāng)過渡特征及影響因素研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，23（8）：1298-1304.

[16] 趙松婷，李新宇.不同環(huán)境內(nèi)PM2.5濃度的特征分析及其與氣象因子的相關(guān)分析[C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2015：3217-3221.

[17] 陶雪瑩，張偉寧，魯紹偉.北京城市森林負(fù)氧離子與PM2.5顆粒物交互效應(yīng)研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（6）：1184-1193.

[18] 俞秀玲，霍寶民，王晶，等.滎陽生態(tài)站PM2.5、PM10質(zhì)量濃度時(shí)間變化特征及相關(guān)因素研究[J].河南林業(yè)科技，2023，43（4）：5-7，43.

[19] 吳偉貞.空氣負(fù)氧離子的時(shí)空分布特征及其影響因素研究——以福建君子峰國家自然保護(hù)區(qū)為例[J].皮革制作與環(huán)保技，2023，4（23）：90-91，100.

作者簡介：李新利（1976-），女，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)樯峙嘤夹g(shù)。