五指山市榮最嶺空氣負(fù)離子晝間變化特征

丁文慈,趙由之

(海南熱帶海洋學(xué)院 熱帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)學(xué)院,海南 三亞 572022)

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五指山市榮最嶺空氣負(fù)離子晝間變化特征

丁文慈,趙由之

(海南熱帶海洋學(xué)院 熱帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)學(xué)院,海南 三亞 572022)

2.35mm摘要：為研究五指山市榮最嶺空氣負(fù)離子的晝間變化特征,對(duì)海南熱帶海洋學(xué)院五指山北校區(qū)樹林的空氣正、負(fù)離子濃度和空氣溫度、相對(duì)濕度等環(huán)境因子進(jìn)行了同步監(jiān)測(cè),并做相關(guān)性分析.結(jié)果表明:空氣負(fù)離子濃度表現(xiàn)為早上和傍晚較高,下午較低;隨空氣溫度升高而減小,且與溫度呈顯著的負(fù)相關(guān);隨相對(duì)濕度增加而增大,但相關(guān)性不顯著.利用空氣離子單極系數(shù)及安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)榮最嶺空氣清潔度進(jìn)行初步評(píng)價(jià),表明榮最嶺空氣舒適度和清潔度高,除10:00受人類活動(dòng)影響較大外,空氣清潔度均在A級(jí)或B級(jí).

空氣負(fù)離子;單極系數(shù);評(píng)價(jià)指數(shù);空氣清潔度;相關(guān)性

0 引言

空氣負(fù)離子被譽(yù)為“空氣維生素”,具有凈化空氣,抑制病菌,清除氧自由基,促進(jìn)血液循環(huán),加強(qiáng)新陳代謝等作用[1],主要包括O2-(H2O)n, OH-(H2O)n及CO4-(H2O)2,因空氣中氧氣含量較多且較易獲得電子,所以空氣負(fù)離子主要指O2-(H2O)n,即負(fù)氧離子[2,3].空氣負(fù)離子含量越高,空氣越清潔,對(duì)人體健康越有益.有研究表明空氣負(fù)離子濃度達(dá)到700-1000個(gè)·cm-3以上時(shí)對(duì)人體有保健作用[4],世界衛(wèi)生組織也規(guī)定空氣負(fù)離子濃度不低于1000-1500個(gè)·cm-3時(shí)為清新空氣[5].森林小氣候是空氣負(fù)離子的重要來(lái)源,森林環(huán)境中樹木的樹冠和枝葉的尖端放電,植物光合作用過(guò)程中形成的光電效應(yīng)以及植物產(chǎn)生的萜烯類物質(zhì)均會(huì)促使空氣電離,躍出的自由電子附著在氧或水分子上,從而產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子[6].隨著人們保健意識(shí)的增加,以生態(tài)旅游和森林浴為基礎(chǔ)的森林環(huán)境中空氣負(fù)離子的研究逐漸展開[7-14],但對(duì)長(zhǎng)期有人類居住的熱帶森林環(huán)境中空氣負(fù)離子的研究還鮮有報(bào)道,本研究以坐落在五指山市榮最嶺的海南熱帶海洋學(xué)院五指山北校區(qū)樹林為觀測(cè)點(diǎn),對(duì)長(zhǎng)期有人居住的熱帶森林環(huán)境中空氣負(fù)離子的晝間變化特征進(jìn)行了初步調(diào)查和分析,并對(duì)其空氣清潔度進(jìn)行初步評(píng)價(jià).

1 研究方法

1.1 觀測(cè)地概況

五指山市榮最嶺是海南熱帶海洋學(xué)院五指山北校區(qū)所在地,本文選取北校區(qū)樹林作為觀測(cè)點(diǎn)研究榮最嶺空氣負(fù)離子的晝間變化特征.觀測(cè)地海拔362 m,植被類型以海南五葉松為主,間有青皮木棉和香樟,是人們學(xué)習(xí)工作生活之余休閑養(yǎng)生的地方.

1.2 觀測(cè)時(shí)間及方法

為保證數(shù)據(jù)的重復(fù)性,觀測(cè)時(shí)間為2015年8月6日至8日,連續(xù)重復(fù)測(cè)定3天,每天從06:00到18:00,每隔1小時(shí)監(jiān)測(cè)一次,測(cè)定距地面1.5m即成人呼吸高度處的空氣正、負(fù)離子濃度.由于空氣正、負(fù)離子濃度瞬時(shí)變化很大,為保證數(shù)據(jù)的可靠性,在讀取空氣離子濃度時(shí)一般待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后,于東南西北四個(gè)方位分別讀取5個(gè)數(shù)據(jù),對(duì)相同時(shí)間測(cè)量的數(shù)據(jù)取平均值進(jìn)行分析.同時(shí)記錄相應(yīng)的空氣溫度和相對(duì)濕度.

1.3觀測(cè)項(xiàng)目和使用的儀器

空氣正、負(fù)離子濃度采用美國(guó)Alphalab公司生產(chǎn)的AIR ION COUNTER 1000型空氣離子測(cè)量?jī)x測(cè)定.儀器采用“平行板”檢測(cè)方法,吸引空氣通過(guò)帶電的平行極化電極板進(jìn)行計(jì)量空氣中正、負(fù)離子濃度,其測(cè)量范圍為10-20×106個(gè)·cm-3,檢測(cè)精度為±25%.

空氣溫度和相對(duì)濕度采用臺(tái)灣衡欣AZ8910型五合一氣象儀進(jìn)行測(cè)定.

1.4空氣清潔度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

空氣清潔度與空氣中負(fù)離子含量相關(guān),常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有單極系數(shù)和安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)[15].

1.4.1單極系數(shù)(q)

單極系數(shù)q指空氣中正離子濃度n+與負(fù)離子濃度n-的比值,即

q=n+/n-.

單極系數(shù)越小,表示空氣中負(fù)離子濃度越高,對(duì)人體越有利,通常陸地上q值約為1.15[2].研究表明,當(dāng)負(fù)離子濃度n-大于1000個(gè)·cm-3,且單極系數(shù)q值小于1時(shí),空氣清潔舒適,對(duì)人體健康最為有益[16].

1.4.2安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(CI)

安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)是日本學(xué)者安倍建立的,反映了空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度[17],即

CI= (n-/1000)·(1/q).

CI為空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù);n-為空氣負(fù)離子濃度(個(gè)·cm-3);q為單極系數(shù);1000為滿足人體生物學(xué)效應(yīng)最低需求的空氣負(fù)離子濃度(個(gè)·cm-3).

CI值越大,表示空氣質(zhì)量越好,空氣越清潔.按空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)可以將空氣清潔度分成5個(gè)等級(jí),其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1.

表1 空氣清潔度等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]

2 結(jié)果與分析

2.1榮最嶺空氣負(fù)離子晝間變化特征

通過(guò)對(duì)榮最嶺空氣負(fù)離子濃度的測(cè)定可知(圖1):除10:00外,榮最嶺上午的空氣負(fù)離子濃度普遍高于下午,均高于滿足人體生物學(xué)效應(yīng)最低需求的空氣負(fù)離子濃度—1000個(gè)·cm-3,且在早上7:00負(fù)離子平均濃度達(dá)到晝間最高值;而下午負(fù)離子濃度均在1000個(gè)·cm-3上下波動(dòng),于下午16:00達(dá)到最低值后又開始回升,到傍晚18:00空氣負(fù)離子濃度又達(dá)到一個(gè)高峰值.

原因在于清晨6:00太陽(yáng)輻射較弱,氣溫較低,植物光合作用也較弱,但較大的空氣濕度促進(jìn)了自由電子與水分子的結(jié)合,使空氣負(fù)離子濃度相對(duì)較高.清晨氧氣含量少,與其他時(shí)間相比可能O2-(H2O)n所占比例減小,而OH-(H2O)n和CO4-(H2O)2兩種負(fù)離子所占比例增大.隨著太陽(yáng)輻射的增強(qiáng),植物光合作用不斷加強(qiáng),空氣負(fù)離子濃度也逐漸升高,在上午7:00達(dá)到一個(gè)峰值.之后氣溫開始升高,相對(duì)濕度降低,人們戶外活動(dòng)不斷加強(qiáng),導(dǎo)致空氣中懸浮物增加,空氣負(fù)離子濃度開始逐漸下降,到10:00出現(xiàn)最低值.10:00過(guò)后氣溫偏高,戶外活動(dòng)的人們減少,此時(shí)太陽(yáng)紫外線強(qiáng)烈,植物的光合作用強(qiáng),在11:00時(shí)空氣負(fù)離子濃度又達(dá)到一個(gè)峰值.之后氣溫繼續(xù)升高,空氣濕度降低,植物的光合作用速率下降,出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象,導(dǎo)致負(fù)離子濃度也處于相對(duì)較低的水平.一直到下午16:00以后,氣溫下降,空氣相對(duì)濕度增加,植物光合作用“午休”結(jié)束,空氣負(fù)離子濃度又開始升高,并于18:00達(dá)到第三個(gè)峰值.

圖1 榮最嶺空氣負(fù)離子濃度及溫度、相對(duì)濕度的晝間變化特征 ( -▲-代表榮最嶺6:00-18:00不同時(shí)刻空氣溫度的變化; -★-代表榮最嶺6:00-18:00不同時(shí)刻相對(duì)濕度的變化;-●-代表榮最嶺6:00-18:00不同時(shí)刻空氣負(fù)離子平均濃度的變化; - - -代表滿足人體生物學(xué)效應(yīng)最低需求的空氣負(fù)離子濃度1000個(gè)·cm-3)

2.2空氣負(fù)離子與環(huán)境因子的關(guān)系

2.2.1空氣負(fù)離子與空氣溫度的關(guān)系

用SPSS對(duì)負(fù)離子濃度與空氣溫度進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)二者呈負(fù)相關(guān),且在0.05水平上相關(guān)性顯著(r=-0.578,p=0.049),其回歸方程為y= -59.19x+2715.0(圖2),式中y為負(fù)離子濃度(個(gè)·cm-3),x為空氣溫度(℃).從分析結(jié)果來(lái)看,榮最嶺空氣負(fù)離子濃度與空氣溫度呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān),即負(fù)離子濃度隨溫度的升高而降低.

圖2 空氣負(fù)離子濃度與溫度的關(guān)系

圖3 空氣負(fù)離子濃度與相對(duì)濕度的關(guān)系

2.2.2空氣負(fù)離子與相對(duì)濕度的關(guān)系

對(duì)負(fù)離子濃度與相對(duì)濕度的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)一定的正相關(guān),但相關(guān)性不是很明顯(r=0.516,p=0.086),其回歸方程為y=18.60x-335.0(圖3),式中y為負(fù)離子濃度(個(gè)·cm-3),x為相對(duì)濕度(%).從分析結(jié)果來(lái)看,榮最嶺空氣負(fù)離子濃度隨空氣相對(duì)濕度增加而增大,但相關(guān)性并不顯著.

2.3榮最嶺空氣清潔度評(píng)價(jià)

單極系數(shù)等于或小于1且負(fù)離子濃度大于1000個(gè)·cm-3時(shí),才能給人以舒適感.由表2可知,榮最嶺的單極系數(shù)在6:00,7:00,9:00,11:00和18:00均小于1,8:00,14:00和17:00均約等于1,其他時(shí)間單極系數(shù)均大于1.因此在上午(除10:00外)和傍晚均體感舒適,14:00的q值雖約等于1,但因其負(fù)離子平均濃度略低于1000個(gè)·cm-3,舒適感欠佳.

對(duì)比不同時(shí)刻的安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)發(fā)現(xiàn),除10:00外,榮最嶺上午的CI值均大于1,空氣清潔度均為A級(jí)最清潔水平,10:00因受人為活動(dòng)影響較大,空氣清潔度為C級(jí)中等清潔;中午12:00到下午17:00的CI值均在0.70-1.00之間,空氣清潔度均為B級(jí)清潔水平,18:00的空氣清潔度又回到A級(jí)最清潔水平,且CI值達(dá)到一天中的最高值2.36.

表2 榮最嶺空氣離子平均濃度及空氣清潔度評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

榮最嶺空氣負(fù)離子的晝間變化特征總體表現(xiàn)為上午和傍晚濃度較高,大于1000個(gè)·cm-3;下午濃度較低,在1000個(gè)·cm-3上下波動(dòng),均值低于1000個(gè)·cm-3.單極系數(shù)和安倍空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)榮最嶺空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果也表明早晚空氣的舒適度和清潔度均高于下午.

通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)榮最嶺空氣負(fù)離子濃度隨相對(duì)濕度增加而增加,但無(wú)明顯相關(guān)性;隨空氣溫度升高而降低,且顯著相關(guān):早晚溫度較低時(shí),負(fù)離子濃度相對(duì)較高,下午因高溫導(dǎo)致植物光合作用“午休”,負(fù)離子濃度降低.另外因人類活動(dòng)導(dǎo)致的空氣懸浮物增加對(duì)負(fù)離子濃度的影響較大,致使上午人類戶外活動(dòng)頻繁時(shí)空氣負(fù)離子濃度出現(xiàn)低谷,且空氣的清潔度只達(dá)到中等清潔水平.

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(編校：李由明)

Diurnal Variation of Negative Air Ions in Rongzui Mountain of Wuzhishan

DING Wen-ci, ZHAO You-zhi

(School of Tropical Eco-environment Protection, Hainan Tropical Ocean University, Sanya Hainan 572022, China)

In order to investigate the diurnal variation of negative air ions in Rongzui mountain in Wuzhishan, by choosing the woods on the north campus of Hainan Tropical Ocean University as a monitoring spot, the concentration of positive and negative air ions, temperature, relative humidity were measured simultaneously. The results indicated that the negative ions concentration, high in the morning and at dusk in contrast to the lower level in the afternoon, has a remarkably negative correlation with the variation of temperature in Rongzui mountain. And the concentration of negative air ions increased with the rise of relative humidity, but the correlation was not obvious. Air quality was assessed with ion polarity ratio and air ion assessment index. During most of the daytime, it showed that the air quality in Rongzui mountain ranked around level A and B. However, at 10:00, the air quality was more or less affected by human activities.

negative air ion; ion polarity ratio; assessment index; air cleanness degree; correlation

2016-07-09

海南省教育廳高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目(Hjkj2012-44);三亞市院地科技合作項(xiàng)目(2013YD07);瓊州學(xué)院校級(jí)青年科學(xué)基金項(xiàng)目(QYQN201227)

丁文慈(1980-),女,河北辛集人,海南熱帶海洋學(xué)院熱帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)學(xué)院講師,碩士,研究方向?yàn)榇髿猸h(huán)境化學(xué).

X823

A

1008-6722(2016) 05-0028-05

10.13307/j.issn.1008-6722.2016.05.06