南平市延平區(qū)九峰山城市森林公園負(fù)氧離子調(diào)查研究

饒秀俊

(福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林系，福建 南平 353000)

0 引言

近幾十年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，大氣污染也日趨嚴(yán)重，正逐漸改變著人類賴以生存的自然環(huán)境中的空氣成分，破壞了原有的生態(tài)環(huán)境的平衡，使得空氣環(huán)境中負(fù)氧離子濃度不斷降低。人類一邊感受著物質(zhì)文明所帶來的巨大變化，而一邊又不得不面臨著環(huán)境的污染和惡化等問題。改善生活環(huán)境質(zhì)量已成為廣大市民群眾的共同要求，因此，對負(fù)氧離子的測定與評價也日益迫切。

負(fù)氧離子被人類稱之為“空氣維生素”和“長壽素”，對人體的生命活動和壽命有著非常重要的影響，對人體健康十分有利，是人類生活不可缺少的一部分。相關(guān)的研究資料顯示，空氣中負(fù)氧離子的濃度在低于20個/cm3時，人體就會感到困乏和頭暈?zāi)X脹；當(dāng)空氣中的負(fù)氧離子含量在1 000—10 000個/cm3之間時，人就會感到舒服，心情也非常安定，有心曠神怡之感；當(dāng)空氣中的負(fù)氧離子濃度在10 000個/cm3以上時，人就會感到非常的有精神，心情會感到非常的舒適愉快；而當(dāng)空氣中的負(fù)氧離子濃度高達(dá)10萬個/cm3以上時，負(fù)氧離子不僅能讓人感到舒服，還能起到消除疲勞、止喘、鎮(zhèn)靜、調(diào)節(jié)神經(jīng)等強(qiáng)體健身和治病的效果(陳雅芬，2008)。所以說，空氣中的負(fù)氧離子濃度多少不僅僅能體現(xiàn)出空氣質(zhì)量的優(yōu)劣，而且含有高負(fù)氧離子濃度的大氣環(huán)境，也具有一定的醫(yī)療和保健的作用。

因此，研究空氣中負(fù)氧離子與其各種環(huán)境要素之間的關(guān)系以及隨時空變化而變化的規(guī)律，可以為人們的生產(chǎn)活動和日常生活提供相關(guān)參考，為建設(shè)城市森林、城市綠化、調(diào)整綠化結(jié)構(gòu)和植物景觀配置提供參考，為功能結(jié)構(gòu)規(guī)劃、生態(tài)結(jié)構(gòu)布局的合理性評價提供一種方便快捷、切實(shí)可行的監(jiān)測方法及手段，具有實(shí)際應(yīng)用價值。

本文以南平市延平區(qū)九峰山城市森林公園為例，在公園內(nèi)選擇具有代表性的觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。分析負(fù)氧離子濃度的分布規(guī)律以及變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，探討負(fù)氧離子濃度與森林環(huán)境中部分因子之間的關(guān)系。

1 研究方法

本研究所采用的檢測儀器是AIC1000負(fù)氧離子檢測儀，是由美國AIC公司開發(fā)生產(chǎn)的，其工作環(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：200cm3/s；線性速度：40cm/s；離子收集率：大于65%；輸出電阻：5×1010Ohms；動力范圍：10—1 999 000個離子/cm3；測定檢出時間：大約2s；分辨率：10離子/cm3；精度：±25%；風(fēng)扇速度：800cc/s(線速度160cm/s)。

1.1 空氣中負(fù)氧離子濃度測量方法

采用手持式的美國AIC1000負(fù)氧離子檢測儀，在每個月中旬選擇2天的時間進(jìn)行定時定點(diǎn)觀測。每天從早上8時至下午18時每間隔2小時觀測1次共6次。檢測時以測點(diǎn)為中心，分別圍繞測點(diǎn)的東、東南、南、西南、西、西北、北、東北八個方向讀取8個負(fù)氧離子濃度值和8個正離子濃度值，然后分別計算的平均值即為該測點(diǎn)的正負(fù)離子在該時間點(diǎn)的觀測值。

1.2 空氣中負(fù)氧離子濃度以及空氣質(zhì)量的評價方法

關(guān)于負(fù)氧離子濃度的評價標(biāo)準(zhǔn)，在部分文獻(xiàn)中出現(xiàn)的空氣負(fù)氧離子評價指標(biāo)一般主要包括單極系數(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表示單極系數(shù)，CI表示空氣質(zhì)量評價系數(shù)，它們的計算公式分別如下：

1.2.1 單極系數(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(fù)離子數(shù)。

1.2.2 空氣質(zhì)量評價系數(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(fù)離子數(shù)。

單極系數(shù)q值越小，說明空氣中的負(fù)氧離子的比例越大。根據(jù)以上兩種評價系數(shù)來評價各測點(diǎn)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)，詳見表1。

表1 空氣質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 森林中負(fù)氧離子濃度在醫(yī)療和保健上的分級標(biāo)準(zhǔn)

森林中空氣負(fù)氧離子的濃度達(dá)到什么值的時候才能發(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)。表2是吳楚才等研究人員制定的森林環(huán)境中空氣負(fù)氧離子濃度的分級標(biāo)準(zhǔn)。

表2 森林空氣中負(fù)氧離子的分級標(biāo)準(zhǔn) 單位：個/cm3

根據(jù)不同的負(fù)氧離子濃度對人體所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，將400個/cm3設(shè)置為臨界濃度，400—1 000個/cm3為允許濃度，1000個/cm3以上為保健濃度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(fù)氧離子濃度低于臨界濃度標(biāo)準(zhǔn)，對人的健康產(chǎn)生不利影響；當(dāng)濃度介于400—1 000個/cm3之間時，空氣對人體是既無害也無益，屬于允許的濃度范圍；當(dāng)負(fù)氧離子呼吸區(qū)、醫(yī)院或療養(yǎng)院等負(fù)氧離子濃度達(dá)到保健濃度以上時，才有可能取得滿意的保健療養(yǎng)效果。

2 研究區(qū)域概況

九峰山森林公園位于南平市延平區(qū)的南面，是閩江起點(diǎn)的第一座山。森林公園因其有九峰盤旋在市區(qū)的周圍，因此命名為九峰山。九峰山九座山峰的海拔高度服別為135m、177m、213m、243m、291m、313m、325m、336m、386m。山上植被豐富，植株數(shù)將近10萬余株。氣候宜人，年平均氣溫大約20.5℃。九峰山在1978年被南平市政府辟為綜合性公園。目前九座山峰已經(jīng)全部開發(fā)完成，是城市居民日常進(jìn)行康樂健體的好去處。

3 研究結(jié)果與分析

在2019年6月—2020年5月共1年的時間里將九峰山森林公園的空氣離子監(jiān)測資料按天統(tǒng)計，歸納分析，得出當(dāng)天的濃度；然后在此基礎(chǔ)上按月統(tǒng)計，取其平均值，獲得了對應(yīng)月份空氣正、負(fù)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。

4）2000－2016年，巢湖流域的8個評價單元全部為正值，表明土地利用程度發(fā)展是該時間段內(nèi)巢湖流域的主要趨勢，人類活動對土地利用程度的影響較大。其中，合肥、無為和含山的變化程度更劇烈，2000－2016年間這些地區(qū)的建設(shè)用地有了明顯的增加，說明社會經(jīng)濟(jì)因素是這些地區(qū)土地利用程度增加的主要因素。

圖1 九峰山森林公園測點(diǎn)不同季節(jié)負(fù)氧離子濃度變化圖

圖2 九峰山森林公園測點(diǎn)不同季節(jié)空氣質(zhì)量評價系數(shù)CI變化圖

由圖1及表1可以看出，九峰山森林公園在不同季節(jié)一天的不同時刻的空氣負(fù)氧離子濃度也不同，同時可以看出各條曲線的變化幅度也有所不同。從這些曲線中可以發(fā)現(xiàn)在不同的季節(jié)空氣中的負(fù)氧離子濃度的一個大致變化規(guī)律，負(fù)氧離子濃度在不同季節(jié)當(dāng)中，上午8點(diǎn)到上午11點(diǎn)之間濃度相對比較高；而在中午11點(diǎn)至下午15點(diǎn)之間會降低到一個谷值，在一天當(dāng)中濃度相對比較低；之后從下午16點(diǎn)以后又開始回升到了一個峰值。所以從日變化上來看，負(fù)氧離子的濃度是先下降然后再上升的發(fā)展趨勢。從圖1當(dāng)中，我們還可以看到，負(fù)氧離子濃度在四個季度當(dāng)中，春、夏季的濃度明顯高于其他的各季；在一年當(dāng)中，負(fù)氧離子最高的時間是夏季的18時，最低的是秋季的14時。

表3 九峰山森林公園測點(diǎn)不同季節(jié)空氣中負(fù)離子濃度日變化情況 單位：個/cm3

根據(jù)圖2和表3可知，在九峰山森林公園測點(diǎn)一年的空氣質(zhì)量日變化中，相對其他各季節(jié)而言，春季的空氣質(zhì)量評價系數(shù)很明顯最高；同時，在春季空氣質(zhì)量評價系數(shù)變化比較明顯，特別是在下午的15時至傍晚的18時，呈迅速增長的趨勢。相比較而言，秋季、冬季的空氣質(zhì)量評價系數(shù)變化比較平緩，起伏不大；空氣質(zhì)量評價系數(shù)最小CI值出現(xiàn)在秋季的12時，僅為0.18，小于0.29，處于臨界值。由此我們可以分析出，在九峰山森林公園測點(diǎn)位置，一年當(dāng)中只有夏季跟秋季的中午前后出現(xiàn)了四次CI值小于1，分別是：夏季的下午14時，CI值為0.53；秋季的上午10時、中午12時、下午14時，CI值為0.43、0.18、0.23；其他各個季節(jié)各個時間段空氣質(zhì)量評價系數(shù)都大于1，為最清潔。

表4 九峰山森林公園測點(diǎn)空氣中離子濃度逐月變化情況

圖3 九峰山森林公園測點(diǎn)不同月份負(fù)氧離子濃度變化圖

圖4 九峰山森林公園測點(diǎn)不同月份空氣質(zhì)量評價系數(shù)CI變化圖

從表3和圖3中我們可以看出，九峰山森林公園測點(diǎn)負(fù)氧離子在夏季6月份濃度最高，最高值達(dá)到了3 080個/cm3，最低值出現(xiàn)在冬季的1月份和秋季的9月份和10月份，濃度分別為1 115個/cm3、1 163個/cm3和1 137個/cm3，從圖3可以分析出，負(fù)氧離子濃度從夏季的6—8月份，濃度值開始迅速下降；而9—12月份又出現(xiàn)緩慢的下降趨勢，變化幅度不是很大；從第二年的1月至5月份，負(fù)氧離子濃度保持小幅度地上升。這其中的原因可能是福建南平市延平區(qū)在6月份的雨水量比較充足，而11月份至次年的2月份相對來說雨水比較小，故才會有此現(xiàn)象出現(xiàn)。我們再看表2和圖4，九峰山森林公園的空氣質(zhì)量評價系數(shù)CI值在4月份及6月份分別達(dá)到了一個峰值8.57和7.44，也就是說4月份和6月份的空氣質(zhì)量相對其他月份，空氣質(zhì)量明顯較好；而從表3可以看出，九峰山森林公園的全年月平均CI值都大于1，所以說九峰山森林公園的空氣質(zhì)量12個月都為最清潔。

4 研究結(jié)論與討論

4.1 研究結(jié)論

通過南平市延平區(qū)城市森林公園空氣負(fù)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。

(1)延平區(qū)九峰山城市森林公園空氣中的負(fù)氧離子濃度年平均值1 755個/cm3，濃度值最高在夏季，最高值為3 080個/cm3，接著是春季、秋季和冬季。所以夏季、春季是到九峰山森林公園中避暑和度假最合適的時間段。

(2)延平區(qū)九峰山城市森林公園空氣中負(fù)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。在上午8時至10時負(fù)氧離子濃度最高，中午12時到14時負(fù)氧離子的濃度最低，到了下午16時負(fù)氧離子濃度逐漸上升，到18時左右達(dá)到一個最高值，但一般不會高于上午8時至10時的濃度值。所以，建議需要進(jìn)行鍛煉身體的城市居民，盡量選擇在上午10點(diǎn)之前和下午16點(diǎn)之后開展身體鍛煉，因為這兩個時間段相對于中午10時至14時空氣質(zhì)量明顯要清潔很多。同時夏季和春季的空氣負(fù)氧離子濃度相對于冬季和秋季而言也要大。在月變化中，5月、6月、7月、8月空氣中負(fù)氧離子的濃度比其他月份都要高，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，根據(jù)測點(diǎn)所調(diào)查的數(shù)據(jù)來看，延平區(qū)的城市森林公園的負(fù)氧離子濃度夏季最高，負(fù)氧離子濃度最低的是冬季。

(3)森林公園中負(fù)氧離子濃度與溫度具有明顯的負(fù)相關(guān)性。也就是說隨著空氣溫度的升高，空氣中的負(fù)氧離子濃度隨之降低。在九峰山測點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，負(fù)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時至中午14時，負(fù)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。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，而顆粒物會吸附空氣中的負(fù)氧離子，從而導(dǎo)致空氣中的負(fù)氧離子濃度不斷降低。

4.2 討論

本文在實(shí)地調(diào)查與實(shí)驗監(jiān)測的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地分析了延平區(qū)九峰山城市森林公園的負(fù)氧離子的濃度和空氣質(zhì)量評價系數(shù)日變化、月變化、季節(jié)變化的一般規(guī)律。

(1)通過對延平區(qū)九峰山城市森林公園為期一年的負(fù)氧離子的監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，九峰山森林公園中的負(fù)氧離子濃度以及空氣質(zhì)量評價系數(shù)CI值都比較高，且空氣質(zhì)量年平均都為最清潔。擁有如此清潔的空氣資源，而且含有豐富的負(fù)氧離子資源，因此筆者建議在延平區(qū)城市森林公園內(nèi)建立一個甚至多個能提供有氧健身的、負(fù)氧離子呼吸區(qū)的項目和場所，以滿足生活在都市的人們迫切渴望回歸大自然的需求，這也順應(yīng)了市場的需求。

(2)適時適地地更新開發(fā)的觀念，可以尋求政府部門的扶持，鼓勵民間的投資，做到全面、合理開發(fā)城市森林負(fù)氧離子旅游資源，以森林負(fù)氧離子為開發(fā)對象，以此增加和提高城市的知名度，使之得到更好的開發(fā)和利用。

4.3 研究的不足與展望

(1)由于研究資料和測量器械有限，對延平區(qū)城市森林公園的空氣負(fù)氧離子濃度與各個影響因子的關(guān)系研究分析還不夠全面，所以，今后對于延平區(qū)城市森林公園中負(fù)氧離子濃度與其相關(guān)性分析還要更加努力地完成，給延平區(qū)城市森林公園負(fù)氧離子濃度的研究提供更多更詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

(2)在空氣負(fù)離子濃度與其各個影響因子關(guān)系的分析中，由于筆者知識水平、時間、儀器等方面的原因，僅僅簡單分析了空氣中負(fù)氧離子濃度與空氣的溫度之間的關(guān)系，而其他更多的影響因素還需要在今后的工作學(xué)習(xí)中去研究。

(3)關(guān)于以負(fù)氧離子為旅游資源來開發(fā)城市森林公園，空氣中負(fù)氧離子濃度與環(huán)境的游人數(shù)量之間的關(guān)系目前還沒有具體的研究依據(jù)和研究方法，同樣，筆者也沒能做具體的研究與分析，這方面的調(diào)查與研究有待進(jìn)一步的探尋。