衡陽市負(fù)氧離子濃度變化與氣象要素相關(guān)分析

彭 燦，陳曼倩，向 苗，陳紅霞（衡陽市氣象局，湖南衡陽421001）

衡陽市負(fù)氧離子濃度變化與氣象要素相關(guān)分析

彭 燦，陳曼倩，向 苗，陳紅霞（衡陽市氣象局，湖南衡陽421001）

利用2014年一月到十二月衡陽市負(fù)氧離子觀測資料，分析了衡陽市空氣負(fù)氧離的季、月和日變化特征，以及空氣負(fù)氧離子與氣象因子的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：在負(fù)氧離子濃度上，衡陽市年平均為808個/cm3，其濃度最大大在秋季，為1074個/cm3，最小的出現(xiàn)在春季，為553個/cm3；且其濃度在日變化特征出現(xiàn)了明顯的差異，同時溫度、濕度、降水與負(fù)氧離子濃度都是表現(xiàn)出正相關(guān)。

負(fù)離子濃度；氣象要素；衡陽市

1 引言

空氣中的負(fù)氧離子可直接作用于人的血液循環(huán)以及中樞神經(jīng)中，可對大腦功能進(jìn)行進(jìn)一步的改善，提高人的免疫力以及促進(jìn)其新陳代謝，對機(jī)能的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)，還能夠起到紓解人的疲勞等作用。同時還能去除空氣中的粉塵、煙霧等可吸入微粒以及抑制病毒、細(xì)菌生長，可對空氣進(jìn)凈化，故被稱為“空氣中的維生素”?，F(xiàn)今，在監(jiān)測、分析、應(yīng)用、評估、預(yù)測負(fù)氧離子等方面，不論是國內(nèi)還是過外，都已展開較廣的研究，相關(guān)應(yīng)用技術(shù)以及理論被很好的應(yīng)用在在醫(yī)療、工業(yè)、保健、農(nóng)業(yè)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，同時得到了比較好的一個社會效益。

現(xiàn)今，在研究關(guān)于空氣負(fù)氧離子上，國內(nèi)學(xué)者的研究方面主要為對城市森林結(jié)構(gòu)、不同生態(tài)結(jié)構(gòu)、不同植被類型等不同生態(tài)環(huán)境對空氣負(fù)氧離子濃度的影響。近幾年，我國各地氣象部門逐步的開展監(jiān)測負(fù)氧離子濃度這一工作，如孟麗紅等對天津2009年城區(qū)空氣負(fù)離子變化規(guī)律進(jìn)行研究，叢菁等對大連市負(fù)氧離子濃度分布進(jìn)行研究的同時還建立了預(yù)測模型的。2011年10月湖南省氣象服務(wù)中心于開始實施試驗觀測負(fù)氧離子濃，因為前期出現(xiàn)了儀器方面的不穩(wěn)定，導(dǎo)致出現(xiàn)了數(shù)據(jù)有缺陷。這篇文章采用了采用2014年1～12月空氣負(fù)氧離子濃度觀測資料比較完整的進(jìn)行分析，對衡陽市負(fù)氧離子濃度的變化規(guī)律及其與濕度、溫度等氣象因子的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步的揭示。

2 研究方法

衡陽市大氣負(fù)氧離子監(jiān)測站處于在衡陽市氣象局觀測場內(nèi)，地理位置為112°36″E，26°54″N，海拔高度為104.9m。采用美國Epex大氣負(fù)（氧）離子監(jiān)測儀作為觀測儀器。儀器的測量誤差分別為遷移率≤±8%、離子濃度≤±8%以及測量分辨率10個/cm3。

2014年1月1日～12月31日湖南省氣象服務(wù)中心觀測的較完整的逐日負(fù)氧離子濃度實況資料是其負(fù)氧離子分析資料取的來源，日平均負(fù)氧離子濃度值為24h算術(shù)平均值，使用同期的相對濕度、氣溫等氣象要素的逐日資料作為氣象資料。該研究將冬、春、夏和秋季的代表月份分別以一、四、七月和九月來作為代表，對不同季節(jié)負(fù)氧離子濃度的日變化規(guī)律進(jìn)行比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 負(fù)氧離子濃度變化分析

3.1.1 月變化

由圖1能夠知道，在平均負(fù)氧離子濃度上，衡陽市年為808個/cm3。其中，負(fù)氧離子濃度最高的為秋季（九月～一十一月），平均為1074個/cm3；接下來就是夏季（六～八月），為1013個/cm3；冬季（十二月～次年的二月）為594個/cm3；最小的就是春季（三～五月），為553個/cm3。九月出現(xiàn)月平均的濃度最大值，為1175個/cm3，一月出現(xiàn)月平均濃度最小值，為417個/ cm3；三～九月開始逐月升高，其中三～五月的上升速度比較的緩慢，到了六～九月上升的速度開始變得迅速起來；9九月～次年的三月有開始逐月的降下來。負(fù)氧離子濃度一年中有六個月（十二月～次年的五月）低于平均值，有六個月（六～十一月）超過平均值，。

3.1.2 日變化

冬、春、夏、秋季選取一、四、七月和九月來作為代表，根據(jù)所觀測到的數(shù)據(jù)，來對不同季度負(fù)氧離子濃度的日變化特征進(jìn)行研究。從圖2和表1能夠看出，能夠明顯的看出四季負(fù)氧離子存在著日變化特征上的差異。冬季一月，負(fù)氧離子濃度為392～442個/cm3，基本呈現(xiàn)雙峰分布日變化，04：00和15：00分別為峰值出現(xiàn)的時間段，10：00和20：00、21：00為谷值出現(xiàn)的時間點；春季一月和四月的月負(fù)氧離子濃度相差無幾，負(fù)氧離子濃度為455～544個/cm3，但是還是有一定的變化出現(xiàn)在日變化特征上，基本負(fù)氧離子濃度的以三峰形式來分布的，03：00、12：00和15：00出現(xiàn)最高值；夏季七月，負(fù)氧離子濃度是表現(xiàn)出升高的趨勢，06：00出現(xiàn)最高值，為1510個/cm3，其他時間的負(fù)氧離子濃度在持續(xù)性的進(jìn)行降低，變化表現(xiàn)在922～1103個/cm3之間，屬于較小的波動；整體負(fù)氧離子濃度在秋季九月為全年的最高時段，表現(xiàn)的分布為雙峰型，05：00出現(xiàn)最高值，其值達(dá)到1255個/cm3，17：00出現(xiàn)次峰值，為1224個/ cm3，其他時間負(fù)氧離子濃度的浮動都是屬于在1103～1153個/cm3。

圖1 2014年衡陽市負(fù)氧離子逐月變化

圖2 衡陽四季負(fù)氧離子日變化

表1 衡陽空氣負(fù)氧離子不同季節(jié)日峰值

根據(jù)相關(guān)的研究能夠看出來，濕度以及溫度等氣象要素能夠很大程度上影響到負(fù)氧離子濃度。所以，十分有必要研究衡陽市濕度以及溫度和負(fù)氧離子濃度的關(guān)系。

3.2 與溫度的相關(guān)關(guān)系

冬、春、夏、秋不同季節(jié)的負(fù)氧離子數(shù)據(jù)，選取2014年一、四七和九月作為代表，借此來回歸分析同步測量的溫度，得出不同季節(jié)在溫度和負(fù)氧離子濃度的回歸方程。由圖3可知道，一、四七和九月負(fù)氧離子濃度和溫度的關(guān)系都是為正相關(guān)的，負(fù)氧離子濃度隨著溫度的升高而加大，只是在不同的月份在的溫度和負(fù)氧離子濃度有著不同的正相關(guān)程度，負(fù)氧離子濃度與溫度的正相關(guān)隨著溫度上升越高的月份而加大。這主要是因為同一時間段下太陽光強(qiáng)和氣溫的關(guān)系比較的大，太陽光有著足夠大的強(qiáng)度，氣溫就會更加的高，在光合作用下，植物就會產(chǎn)生更加強(qiáng)的尖端放電，負(fù)氧離子濃度也就會相應(yīng)的增加，相反若是溫度低，光合作用下，植物就不會產(chǎn)生較強(qiáng)的尖端放電，相應(yīng)的減少負(fù)氧離子濃度。且氣溫能夠很大程度上影響到大氣的穩(wěn)定，尤其是三到八月，大氣隨著溫度越高而更加的不穩(wěn)定，就會產(chǎn)生更加劇烈的空氣分子運動，而空氣植物間、空氣分子間就會出現(xiàn)更加強(qiáng)的摩擦，相應(yīng)的就會加大負(fù)氧離子濃度。

圖3 衡陽市四季負(fù)氧離子濃度與溫度的關(guān)系

3.3 與相對濕度的相關(guān)關(guān)系

從圖4可知，相對濕度和負(fù)氧離子濃度的關(guān)系為正相關(guān)，負(fù)氧離子濃度隨著濕度的加大而加大。因為空氣中，負(fù)氧離子的存在形式主要是O2-（H2O）n，相對來說比較的穩(wěn)定，濕度加大的時候，空氣中就會增加更加多的水分子，O2－就會有更大的機(jī)會結(jié)合水分子，相應(yīng)的就會加大負(fù)氧離子濃度。高 （如表2），其日平均負(fù)氧離子濃度分別為1514個/cm3和1337個/cm3，出現(xiàn)不利人體健康的1級的百分比分別為零和1%，出現(xiàn)有利人體健康的4級百分比分別為56%和37%。而很明顯能夠看到負(fù)氧離子濃度在無雷電日以及無降水日較小，其日平均負(fù)氧離子濃度為997個/cm3和1001個/cm3。

表2 有無雷電和降水日負(fù)氧離子濃度對比

4 結(jié)果和討論

（1）在負(fù)氧離子濃度上，衡陽市年平均為808個/cm3，有利于人體的健康。在平均負(fù)氧離子濃度上，最大在秋季，為1074個/cm3，9月為最大月，為1175個/cm3；最小的出現(xiàn)在春季，為553個/cm3；1月為最小月，為417個/cm3；六～十一月負(fù)氧離子濃度超過了平均值，十二月到次年的五月低于平均值。

（2）負(fù)氧離子四季中的日變化特征出現(xiàn)了明顯的差異。在負(fù)氧離子濃度的分布上，冬季一月，日變化分布基本呈現(xiàn)雙峰狀，442個/cm3為日平均的最高值；春季四月，基本呈現(xiàn)三峰分布，544個/cm3為日平均的最高值；夏季七月，呈現(xiàn)單峰型，1510個/cm3為日平均的最高值為；秋季九月，其整體都是處于偏高，分布呈現(xiàn)雙峰型，1255個/cm3為日平均的最高值。

（3）四季中當(dāng)中，溫度、濕度、降水量以及雷電天氣和負(fù)氧離子濃度都是表現(xiàn)出正相關(guān)。負(fù)氧離子隨著溫度升高而加大越大，只是溫度與負(fù)氧離子濃度的正相關(guān)度在不同的月份訊在這相差，負(fù)氧離子濃度與溫度的正相關(guān)關(guān)系會隨著溫度上升越高的月份而加大。濕度越大就會有更加大的負(fù)氧離子濃度。

（4）因為觀測的資料沒有較長的年份以及樣本量，且屬于單點的觀測，分析得到的結(jié)論還不是特別的精細(xì)，有待完善。隨著不斷深入的研究以及加大的觀測數(shù)據(jù)量，會逐步的完善分析負(fù)氧離子濃度而得出的結(jié)論。

[1]叢 菁，孫麗娟.大連市負(fù)氧離子濃度分布及預(yù)測模型的建立[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2010，26（4）：44～47.

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圖4 衡陽負(fù)氧離子濃度與相對濕度的關(guān)系

3.4 和雷電、降水的相對關(guān)系

負(fù)氧離子濃度在有雷電日以及有降水日會出現(xiàn)明顯的偏

P402

A

2095-2066（2016）24-0274-02

2016-8-10

彭 燦（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事地面測報業(yè)務(wù)及管理工作。