彭春梅，謝東海，王 旭，周小鵬

(1.海南大學(xué)林學(xué)院，海南 ?？?570228；2.海南省環(huán)境科學(xué)研究院，海南 ?？?570206；3.海南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，海南 ?？?70228；4.?？谑协h(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，海南 ?？?570102)

空氣離子是由呈中性的空氣氣體分子在太陽(yáng)紫外光照射、水分子的裂解、雷電、植物尖端放電、植物光合作用以及人為干擾等因素作用下，發(fā)生電離，形成帶電荷的正離子和負(fù)離子[1].因此，氣候類型、天氣狀況、植物分布、溫度濕度等自然地理?xiàng)l件變化和人為影響等因素，都會(huì)影響空氣負(fù)氧離子濃度.負(fù)氧離子是空氣中一種帶負(fù)電荷的氣體離子，因具有殺菌、降塵、清潔空氣、促進(jìn)新陳代謝、提高免疫力等功能[2]，常被人們稱之為“空氣維生素”或“長(zhǎng)壽素”[3].負(fù)氧離子濃度高低也成為評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo).

自21世紀(jì)以來(lái)，隨著人們對(duì)生存環(huán)境的日益關(guān)注，負(fù)氧離子的研究開(kāi)始從生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向城市生態(tài).近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)不同城市的負(fù)氧離子濃度及影響因素開(kāi)展了一系列研究：Pawar、Retalis等對(duì)印度拉馬南德、希臘雅典等地區(qū)的負(fù)氧離子濃度分布狀況進(jìn)行了研究分析[4-5]；湯秋嫄、穆丹、袁相洋等學(xué)者對(duì)我國(guó)不同地域、城市的負(fù)氧離子分布規(guī)律也進(jìn)行了多方面探究[6-22]，涉及的研究區(qū)域分布較廣泛，主要包括溫帶季風(fēng)氣候帶、亞熱帶季風(fēng)氣候帶、溫帶大陸性氣候帶的區(qū)域，但對(duì)熱帶季風(fēng)氣候帶和高原山地氣候帶的負(fù)氧離子研究涉及較少.

在負(fù)氧離子的研究中，一部分研究數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)時(shí)間跨度較短[8-9,12,17]，沒(méi)有考慮較長(zhǎng)時(shí)間跨度對(duì)負(fù)氧離子濃度的影響.另一部分研究雖然是在較長(zhǎng)時(shí)間跨度內(nèi)進(jìn)行[6-7,10,15]，但也只是選擇了少部分時(shí)間段進(jìn)行研究分析，不足以揭示負(fù)氧離子濃度變化的普遍規(guī)律.

本文以?？谑谢鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園為研究對(duì)象，對(duì)該地2016—2017年間負(fù)氧離子濃度和相關(guān)要素的逐時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，旨在揭示?？诨鹕娇谪?fù)氧離子濃度的變化規(guī)律以及其與環(huán)境要素和氣象要素的相關(guān)關(guān)系，以便為中國(guó)熱帶季風(fēng)氣候區(qū)的負(fù)氧離子濃度研究提供一定的參考.

1 資料選取和方法介紹

1.1 研究地概況如圖1，研究地所在的?？谑交鹕饺簢?guó)家地質(zhì)公園位于?？谑袇^(qū)東面的石山鎮(zhèn)，距?？谑袇^(qū)15公里，是國(guó)家4A級(jí)景區(qū)、世界地質(zhì)公園.該地屬地塹-裂谷型基性火山活動(dòng)地質(zhì)遺跡，具有極高的科考、科研、科普和旅游觀賞價(jià)值.?？谑袑贌釒Ъ撅L(fēng)海洋性氣候，年平均氣溫24.3℃，年平均降水量1715.3毫米，平均相對(duì)濕度為85%，常年以東北風(fēng)和東南風(fēng)為主[23].

1.2 資料與方法將負(fù)氧離子觀測(cè)設(shè)備安裝于?？诨鹕娇诼糜螀^(qū)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°12′44″，北緯19°55′40″，海拔高度為165 m.負(fù)氧離子觀測(cè)儀器采用美國(guó)Epex100型負(fù)離子濃度自動(dòng)測(cè)量?jī)x，該儀器采用電容式吸入法計(jì)算空氣負(fù)離子，儀器的測(cè)量誤差分別為：離子濃度≤±10%，遷移率≥1.氣象要素監(jiān)測(cè)儀采用德國(guó)Lufft WS500-UMB氣象五參數(shù)分析儀;環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)儀為賽默飛世爾科技公司49i臭氧分析儀、48i一氧化碳分析儀、42i氮氧化物分析儀、43i二氧化硫分析儀、FH62C14可吸入顆粒物(PM10)分析儀以及5030 SHARP細(xì)顆粒物(PM2.5)分析儀.選取海口市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站(?？诨鹕娇谡军c(diǎn))2016年1月1日～2017年12月31日的時(shí)間段，觀測(cè)頻率為1 h的大氣負(fù)氧離子數(shù)據(jù).氣象資料和環(huán)境空氣資料來(lái)自監(jiān)測(cè)站，時(shí)間尺度為小時(shí).

2 負(fù)氧離子濃度變化分析

圖2 海口火山口國(guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度季節(jié)變化圖

2.1 季節(jié)變化特征根據(jù)2016—2017年?？诨鹕娇谪?fù)氧離子觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制?？诨鹕娇谪?fù)氧離子濃度季節(jié)變化柱狀圖，如圖2所示.由圖2可知，?？诨鹕娇谪?fù)氧離子濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化和年份變化.2016年和2017年年均負(fù)氧離子濃度分別為1 327個(gè)·cm-3和1 662個(gè)·cm-3，2016年負(fù)氧離子濃度總體水平低于2017年.譚靜等人研究得出強(qiáng)降水會(huì)使負(fù)氧離子數(shù)增加[13]，充沛的水汽條件和降水運(yùn)動(dòng)可加劇水分子的裂解，水分子截?cái)嗪髱д姾?，使周圍的空氣離子產(chǎn)生負(fù)電荷，從而加劇了空氣中負(fù)氧離子的產(chǎn)生[24].相比于2016年，?？谑?017年暴雨天氣出現(xiàn)次數(shù)較多.因此，2017年負(fù)氧離子濃度整體水平高于2016年[25-26].

從兩年均值變化特征看，總體上表現(xiàn)為夏秋兩季負(fù)離子濃度較高、春季次之、冬季最低.這和譚靜、顧小麗、韋朝領(lǐng)的研究結(jié)論相同，夏秋季負(fù)氧離子濃度最高，這是由于該地夏季植被生長(zhǎng)旺盛，森林植物的 “尖端放電” 和 “光電效應(yīng)” 以及釋放出的芳香揮發(fā)性物質(zhì)都能使空氣發(fā)生電離現(xiàn)象的緣故, 并且由于森林植物具有降塵功能, 因而使得空氣負(fù)離子濃度增加, 而且壽命變長(zhǎng)[27].

2016—2017年這兩年間在秋冬季的負(fù)氧離子濃度水平相差不大；在春夏季，2016年負(fù)氧離子濃度遠(yuǎn)低于2017年同期的水平.據(jù)氣象資料顯示：2016年春夏季，海口多次出現(xiàn)極端高溫天氣和持續(xù)性干旱天氣，植物在該類天氣下易進(jìn)入休眠或生長(zhǎng)遲緩狀態(tài)，阻礙了植物對(duì)空氣離子的電離作用，不利于負(fù)氧離子的生成[24]；與往年同期相比，2017年夏季，?？谑斜┯晏鞌?shù)較多[25]，這更有利于負(fù)氧離子的產(chǎn)生.2016和2017年春夏季的不同氣象狀況使得同期負(fù)氧離子濃度產(chǎn)生較大的差異.

2.2 日變化特征根據(jù)2016—2017年測(cè)量所獲得的海口火山口空氣負(fù)離子濃度的數(shù)據(jù)，選取兩年內(nèi)所有有效數(shù)據(jù)，分別繪制了春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)空氣負(fù)離子濃度的逐時(shí)變化圖(見(jiàn)圖3).

根據(jù)圖3可以看出，在2016—2017年間?？诨鹕娇诖髿庳?fù)氧離子濃度的逐時(shí)變化規(guī)律基本一致，呈現(xiàn)出中間高、兩頭低的“A”字型，總體來(lái)說(shuō)，白天負(fù)氧離子濃度高于夜間負(fù)氧離子濃度，最大值出現(xiàn)在白天，最小值出現(xiàn)在晚上.從大氣負(fù)氧離子濃度日變化趨勢(shì)可以看出，大氣負(fù)氧離子濃度與氣溫變化趨勢(shì)基本相同，白天空氣負(fù)氧離子濃度隨溫度的升高而升高，夜間空氣負(fù)氧離子濃度隨溫度降低而降低.在同一天中，白天隨著溫度的升高，太陽(yáng)紫外光加強(qiáng)，使空氣分子離子化，從而增加了空氣中負(fù)離子的含量[28]；溫度升高促使植物光合作用增強(qiáng)，有利于負(fù)氧離子的產(chǎn)生，這和該地植被密集的狀況相一致.并且該觀測(cè)點(diǎn)位于景區(qū)山頂，白天受交通、人流活動(dòng)影響較少，所以呈現(xiàn)出白天高、晚上低的變化趨勢(shì).

(a.春季b.夏季c.秋季d.冬季)

2.3 等級(jí)分布特征目前我國(guó)和國(guó)際沒(méi)有對(duì)負(fù)氧離子濃度等級(jí)進(jìn)行劃分的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).故本文采取毛成衷等制定的負(fù)氧離子等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行分析[18]，等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1所示.通過(guò)對(duì)海口火山口負(fù)氧離子逐時(shí)濃度進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)圖4)得出，2016年火山口負(fù)氧離子濃度等級(jí)在5級(jí)及以上的占75.3%，說(shuō)明2016年火山口大部分時(shí)間的空氣狀況是有利于人體健康的.濃度等級(jí)在7級(jí)及以上的占29.4%，說(shuō)明接近三分一時(shí)間的空氣狀況對(duì)人體健康“很有利”.而2017年負(fù)氧離子的濃度等級(jí)在5級(jí)及以上出現(xiàn)的頻率為97.0%，在7級(jí)及以上的頻率為58.1%，總體上高于2016年水平.

表1 負(fù)氧離子濃度值等級(jí)表

圖4 2016—2017年負(fù)氧離子濃度各等級(jí)出現(xiàn)頻率

通過(guò)運(yùn)用多項(xiàng)式趨勢(shì)線表征2016和2017年?？诨鹕娇谪?fù)氧離子濃度的等級(jí)分布頻率，2016年在3～8級(jí)均有分布(峰度系數(shù)g2016年=-0.033)，2017年主要分布在5～8級(jí)(峰度系數(shù)g2017年=-1.784)，更集中于高濃度等級(jí)，說(shuō)明2017年海口火山口空氣負(fù)氧離子濃度更高，對(duì)人體健康更為有利，具體見(jiàn)圖4.

3 負(fù)氧離子濃度與環(huán)境、氣象因子的相關(guān)性

研究表明[6-22]，二氧化硫、二氧化氮、臭氧、PM10、PM2.5等環(huán)境因子和溫度、相對(duì)濕度、氣壓、風(fēng)速等氣象因子對(duì)負(fù)氧離子濃度有較大影響.本文利用?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園連續(xù)兩年觀測(cè)到的大氣負(fù)氧離子濃度數(shù)據(jù)和同時(shí)段環(huán)境空氣與氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選取數(shù)據(jù)較穩(wěn)定時(shí)間段，分季節(jié)對(duì)所觀測(cè)到的影響因子進(jìn)行SPSS單因素Pearson相關(guān)性分析；并利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法和EIAProA2008軟件分別對(duì)濕度和風(fēng)向、風(fēng)速與負(fù)氧離子濃度的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步研究分析.

3.1 大氣負(fù)氧離子與環(huán)境因子的關(guān)系根據(jù)2016—2017年?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度和相關(guān)環(huán)境因素的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件分季節(jié)進(jìn)行了單因素Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示.

表2 環(huán)境因子與大氣負(fù)氧離子濃度的相關(guān)系數(shù)

注：“*”表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)，“**”表示通過(guò)0.01顯著性檢驗(yàn)，/表示未通過(guò)檢驗(yàn)

如表2所示，二氧化硫、PM10、PM2.5與大氣負(fù)氧離子濃度呈負(fù)相關(guān)，二氧化氮、臭氧、一氧化碳與負(fù)氧離子濃度相關(guān)性表現(xiàn)不明顯.總體而言，六個(gè)基本環(huán)境要素在以季節(jié)為單位進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)，在每個(gè)季節(jié)所表現(xiàn)的相關(guān)性大多呈極顯著相關(guān)，但二氧化氮、臭氧、一氧化碳這三個(gè)環(huán)境因素在不同的季節(jié)表現(xiàn)出的正負(fù)相關(guān)性有多處不同，所以這三種環(huán)境要素與負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性不明顯.二氧化硫、PM10、PM2.5這三種環(huán)境要素有一個(gè)季節(jié)與負(fù)氧離子濃度呈正相關(guān)，其余季節(jié)均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，所以這三種環(huán)境要素和負(fù)氧離子濃度基本呈負(fù)相關(guān).其中，PM2.5與負(fù)氧離子濃度呈現(xiàn)的負(fù)相關(guān)性更明顯.研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5、PM10等微塵本身是帶正電荷的，與帶負(fù)電荷的負(fù)氧離子因表面電荷的不同而相互吸引，從而發(fā)生粘附并沉降到地面，致使負(fù)氧離子消亡，濃度降低[29].該研究結(jié)果與金琪、何張齊等人的研究結(jié)果相同[14,17]，說(shuō)明環(huán)境空氣中二氧化硫、PM10、PM2.5這幾種環(huán)境因素是使負(fù)氧離子濃度降低的主要因素.

3.2 大氣負(fù)氧離子與氣象因子的關(guān)系根據(jù)2016—2017年?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度及相關(guān)氣象要素的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件分季節(jié)進(jìn)行單因素Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示.

表3 氣象因子與大氣負(fù)氧離子濃度的相關(guān)系數(shù)

注：“*”表示通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)，“**”表示通過(guò)0.01顯著性檢驗(yàn)，“/”表示未通過(guò)檢驗(yàn)

分析結(jié)果表明：?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園濕度與負(fù)氧離子濃度呈負(fù)相關(guān)，氣溫與負(fù)氧離子濃度呈正相關(guān)，風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓和負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性不明顯.

風(fēng)速和大氣壓在較多季節(jié)未通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)，和負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性較低.風(fēng)向在不同季節(jié)和負(fù)氧離子的相關(guān)性較強(qiáng)，但相關(guān)系數(shù)不一致，總體表征為風(fēng)向和負(fù)氧離子濃度無(wú)明顯的相關(guān)性.除2017年冬季，濕度和負(fù)氧離子濃度呈正相關(guān)外，其余季節(jié)均呈負(fù)相關(guān)，總體上表征為濕度和負(fù)氧離子濃度呈負(fù)相關(guān)性.除2016年秋季，氣溫和負(fù)氧離子濃度呈負(fù)相關(guān)外，其余季節(jié)均呈正相關(guān)，總體上表征為氣溫和負(fù)氧離子濃度呈正相關(guān).金琪[14]認(rèn)為風(fēng)速和負(fù)離子濃度呈負(fù)相關(guān)，熊麗君[12]認(rèn)為負(fù)離子濃度大小與風(fēng)向關(guān)系較密切，熊麗君、袁相洋、譚靜[7-8,12-14,16,21-22]等認(rèn)為濕度和負(fù)氧離子濃度呈正相關(guān)，這和本文研究結(jié)果相反，其原因在下一節(jié)將做進(jìn)一步分析.

3.2.1 濕度急劇變化對(duì)負(fù)氧離子濃度的影響根據(jù)對(duì)?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園2016—2017年連續(xù)2年的空氣負(fù)氧離子、環(huán)境空氣質(zhì)量及氣象要素的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)與分析，發(fā)現(xiàn)濕度在短時(shí)間內(nèi)大幅變化會(huì)使空氣中負(fù)氧離子濃度有明顯增大現(xiàn)象.為研究濕度變化與負(fù)氧離子濃度的關(guān)系，選取負(fù)氧離子每小時(shí)變化值超過(guò)2000個(gè)·cm-3的時(shí)段作為研究對(duì)象，并分析負(fù)氧離子發(fā)生變化前5個(gè)小時(shí)內(nèi)的濕度變化情況(濕度變化和負(fù)氧離子濃度變化有時(shí)存在不同步現(xiàn)象)，找出該時(shí)間段內(nèi)濕度差值最大的兩個(gè)時(shí)刻，以每個(gè)時(shí)間段濕度差值的變化情況為依據(jù)進(jìn)行分類，總結(jié)得出表4.

表4 濕度急劇變化與大氣負(fù)氧離子濃度的關(guān)系

如表4，通過(guò)對(duì)2016—2017年海口火山口國(guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子有效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)得出，負(fù)氧離子發(fā)生大幅正向變化共計(jì)128次，其中，最大濕度差值發(fā)生負(fù)向變化10次，正向變化73次，濕度未發(fā)生變化(均為100%)45次，分別占比7.81%、57.03%、35.16%.從濕度變化的均值來(lái)看，濕度發(fā)生正向變化的絕對(duì)值大于濕度發(fā)生負(fù)向變化時(shí)的絕對(duì)值；從平均滯后時(shí)間來(lái)看，濕度大幅增加時(shí)對(duì)負(fù)氧離子影響的滯后時(shí)間更短，對(duì)負(fù)氧離子大幅增加的影響更為迅速.可以看出，?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子在短時(shí)間內(nèi)的急劇增加與濕度的大幅增加關(guān)系更為密切.

在2016—2017年的有效數(shù)據(jù)中，負(fù)氧離子濃度發(fā)生大幅變化超過(guò)8次的月份有6個(gè)月，分別為：2016年5月、6月、7月，2017年1月、7月、8月.說(shuō)明負(fù)氧離子發(fā)生大幅變化的時(shí)間以夏季月份居多.選擇夏季月份中，負(fù)氧離子變化均值最大的月份(2016年6月)，進(jìn)一步研究負(fù)氧離子變化和濕度變化的關(guān)系，結(jié)果如圖5.

(a)7/2 7:00-7/3 3:00,(b)7/3 6:00-7/4 2:00,(c)7/4 5:00-7/5 1:00,(d)7/11 10:00-7/12 6:00,(e)7/13 6:00-7/14 3:00,(f)7/14 6:00-7/15 4:00,(g)7/16 9:00-7/17 5:00,(h)7/17 10:00-7/18 6:00.

圖5 ?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園2016年7月負(fù)氧離子濃度變化與濕度變化對(duì)比

如圖5所示，負(fù)離子產(chǎn)生大幅變化前的1～3小時(shí)內(nèi)，濕度均有明顯的正向變化，且負(fù)氧離子在達(dá)到該時(shí)段最值后會(huì)迅速降低至正常水平，由以上研究結(jié)果得出，負(fù)氧離子濃度和濕度在短時(shí)間內(nèi)呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，濕度的急劇增加是水分子的另一種運(yùn)動(dòng)方式，能加劇水分子的裂解，增加空氣中的負(fù)氧離子濃度[24]；在發(fā)生瞬間變化后的時(shí)刻，無(wú)論濕度保持不變，還是出現(xiàn)小幅增長(zhǎng)，負(fù)氧離子濃度值都會(huì)迅速降低至正常水平，這一現(xiàn)象說(shuō)明了促使負(fù)氧離子濃度增加的不是某一具體的濕度值，而是濕度所產(chǎn)生的急劇變化，這說(shuō)明降雨、瀑布等短時(shí)間增加空氣濕度的方式也可顯著提高區(qū)域負(fù)氧離子濃度.

3.2.2 溫度和濕度對(duì)負(fù)氧離子濃度的綜合影響2016—2017年間，海口火山口國(guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度和溫度呈正相關(guān)關(guān)系，總體上和相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，在短時(shí)間內(nèi)和相對(duì)濕度呈明顯正相關(guān)關(guān)系.這與我國(guó)關(guān)于其他氣候帶的多數(shù)研究結(jié)論有所不同[5,11-13,16,21,24].

在同一地點(diǎn)，一般溫度越高，太陽(yáng)光線和太陽(yáng)紫外線就越強(qiáng)，太陽(yáng)紫外線能使空氣離子化，有利于負(fù)氧離子的產(chǎn)生；在溫度較高時(shí)，植物的生長(zhǎng)活動(dòng)更加旺盛，森林植物的 “尖端放電” 和 “光電效應(yīng)” 以及其所釋放出的芳香揮發(fā)性物質(zhì)都能使空氣發(fā)生電離現(xiàn)象，從而增加負(fù)氧離子的濃度.所以在植被覆蓋率較高的?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度和溫度呈正相關(guān)關(guān)系.

較多研究表明，負(fù)氧離子濃度和濕度呈正相關(guān)[6,12-14,17,19,22]，主要是因?yàn)闈穸仍龃髸r(shí)，空氣中的水分子增多，O-2結(jié)合水分子的機(jī)會(huì)增大，負(fù)氧離子也隨之增大.但本研究中，負(fù)氧離子整體上和濕度呈負(fù)相關(guān)，這可能是因?yàn)榈赜虿煌?，影響?fù)氧離子生成的決定因素則不同的緣故.

通過(guò)分析認(rèn)為，研究地?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園為熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全年空氣相對(duì)濕度均較高，可能減弱了負(fù)離子濃度對(duì)濕度的敏感性，且由于該地植被覆蓋率高，熱帶植物生長(zhǎng)旺盛，當(dāng)白天溫度升高時(shí)，植物光合作用加強(qiáng)，因而大幅增加了負(fù)氧離子的產(chǎn)生；而當(dāng)夜晚或陰天、降小雨時(shí)，溫度降低，空氣濕度增加，雖然會(huì)對(duì)污染物有一定吸附作用，促進(jìn)負(fù)離子濃度的增加，但由于阻礙了植物的光合作用，故負(fù)氧離子濃度總量反而下降.所以，當(dāng)溫度和相對(duì)濕度對(duì)負(fù)離子濃度同時(shí)起作用時(shí)，溫度所起的正向作用占主導(dǎo)地位.

當(dāng)弱化溫度的影響，即在短時(shí)間內(nèi)研究濕度和負(fù)氧離子濃度的關(guān)系時(shí)，濕度便顯示出和負(fù)離子濃度的正相關(guān)關(guān)系，濕度的大幅增加會(huì)促使負(fù)氧離子濃度急劇增加.

3.2.3 風(fēng)向風(fēng)速對(duì)負(fù)氧離子濃度影響如圖6中風(fēng)向頻率圖所示，一年中，?？诨鹕娇谝詵|風(fēng)、東北風(fēng)為主，在其他方向上的風(fēng)向頻率較低.如圖6中負(fù)氧離子濃度圖所示，一年中，?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園在不同方向上的平均負(fù)氧離子濃度呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性.總體上，負(fù)氧離子在西南、正南、東南方向上濃度高于西北、正北、東北方向的負(fù)氧離子濃度.在冬季時(shí)，西南方向上的負(fù)氧離子濃度較其他季節(jié)的負(fù)氧離子濃度明顯降低.如圖6中風(fēng)速圖所示，一年中，?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園在不同方向上的平均風(fēng)速呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性.總體上，風(fēng)速在西南、正南、東南方向上速度低于西北、正北、東北方向的速度，而在冬季時(shí)，西南方向上的平均風(fēng)速較前幾個(gè)季節(jié)明顯增加.

從風(fēng)向頻率和負(fù)氧離子濃度分布狀況可以看出：風(fēng)向和負(fù)氧離子濃度無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系，這和Pearson相關(guān)性分析所得的結(jié)果相同.從負(fù)氧離子濃度和風(fēng)速大小可以看出：上風(fēng)向所在的負(fù)氧離子濃度和風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，下風(fēng)向所在的負(fù)氧離子和風(fēng)速呈正相關(guān).

綜合分析得出：根據(jù)Pearson相關(guān)性分析的結(jié)果可知，當(dāng)不考慮方位影響時(shí)，風(fēng)速和負(fù)氧離子濃度無(wú)明顯相關(guān)性.當(dāng)以風(fēng)向作為參照，分析不同風(fēng)向上風(fēng)速和負(fù)氧離子的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)上風(fēng)向所在的負(fù)氧離子濃度和風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，下風(fēng)向所在的負(fù)氧離子和風(fēng)速呈正相關(guān).根據(jù)吳志湘等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，由于空氣的持續(xù)流動(dòng)，增多了空氣分子彼此之間的摩擦，加速了空氣分子的正負(fù)電離，從而增加了負(fù)氧離子的產(chǎn)生[30].由此可得，在處于較大風(fēng)速的下風(fēng)向處更有利于負(fù)氧離子的產(chǎn)生.

4 結(jié)論與討論

(1)?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園2016年負(fù)氧離子濃度均值為1 327個(gè)·cm-3，2017年為1 662個(gè)·cm-3.火山口負(fù)氧離子濃度分布呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，總體上為夏秋高、冬春低的分布趨勢(shì).

圖6 ?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園2017年負(fù)氧離子濃度和風(fēng)頻、風(fēng)速對(duì)比圖

(2)?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園在2016—2017年間，大氣負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律基本一致，呈現(xiàn)出中間高、兩頭低的“A”字型，總體來(lái)說(shuō)，白天負(fù)氧離子濃度高于夜間負(fù)氧離子濃度，最大值出現(xiàn)在白天，最小值出現(xiàn)在晚上.這一變化規(guī)律和同期的溫度變化趨勢(shì)基本一致，并和該地的區(qū)位條件相關(guān).其他相關(guān)性研究結(jié)論與此相反，這說(shuō)明每個(gè)地區(qū)的主要影響因素不同，負(fù)氧離子濃度也會(huì)表現(xiàn)出不一樣的變化規(guī)律.

(3)海口火山口國(guó)家地質(zhì)公園空氣負(fù)氧離子總體狀況對(duì)人體健康是有利的.其中，2016年和2017年對(duì)人體健康“有利”的負(fù)氧離子濃度占比分別為75.3%和96.98%，對(duì)人體健康“很有利”的負(fù)氧離子濃度占比分別為29.4%、58.1%.2017年負(fù)氧離子狀況整體優(yōu)于2016年.

(4)?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度和二氧化硫、PM10、PM2.5這三種環(huán)境要素呈負(fù)相關(guān)，和二氧化氮、臭氧、一氧化碳無(wú)明顯相關(guān)性.

(5)2016—2017年間，?？诨鹕娇趪?guó)家地質(zhì)公園負(fù)氧離子濃度和溫度呈正相關(guān)關(guān)系，總體上和相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，在短時(shí)間內(nèi)受到濕度的正向影響.

(6)大氣壓、風(fēng)向和負(fù)氧離子濃度無(wú)明顯相關(guān)性.當(dāng)不考慮方位影響時(shí)，風(fēng)速大小和負(fù)氧離子濃度無(wú)明顯相關(guān)性.當(dāng)以風(fēng)向作為參照時(shí)，上風(fēng)向所在的負(fù)氧離子濃度和風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，下風(fēng)向所在的負(fù)氧離子和風(fēng)速呈正相關(guān).

(7)影響負(fù)氧離子濃度的因素十分復(fù)雜，且因?yàn)榈赜颉r(shí)間的不同，各影響因子間所占的比重關(guān)系也各不相同.目前負(fù)氧離子的測(cè)試設(shè)備各不相同，評(píng)價(jià)方法也不夠完善，所以急需形成一套較為完善的研究體系，以便能對(duì)負(fù)氧離子進(jìn)行更為系統(tǒng)的研究與分析.