重慶沙坪壩典型區(qū)域空氣離子質(zhì)量評價研究

王軼浩，薛蘭蘭

(重慶市林業(yè)科學(xué)研究院,重慶 400036)

重慶沙坪壩典型區(qū)域空氣離子質(zhì)量評價研究

王軼浩，薛蘭蘭

(重慶市林業(yè)科學(xué)研究院,重慶 400036)

2013年11月～2014年8月，采用便攜式空氣負(fù)離子測定儀(AIC1000)對重慶市沙坪壩區(qū)3個典型區(qū)域(城市商業(yè)區(qū)、城市住宅區(qū)和城市森林公園)的空氣離子進(jìn)行定位監(jiān)測。結(jié)果表明：城市商業(yè)區(qū)和城市住宅區(qū)的空氣正離子月動態(tài)均呈“雙峰型”，空氣負(fù)離子則均呈“單峰型”，而城市森林公園的空氣正負(fù)離子變化規(guī)律均呈“單峰型”；各典型區(qū)域的空氣正離子水平差異不顯著(P>0.05)，而其空氣負(fù)離子水平差異顯著(P<0.01)，大小排序?yàn)槌鞘猩止珗@(513個·cm-3)>住宅區(qū)(377個·cm-3)>商業(yè)區(qū)(280個·cm-3)，同時，單極性系數(shù)和空氣離子評議系數(shù)也表明，城市森林公園的空氣離子質(zhì)量優(yōu)于城市住宅區(qū)，且能更多時間給人以舒適感，而城市住宅區(qū)的空氣離子質(zhì)量又優(yōu)于城市商業(yè)區(qū)。

空氣負(fù)離子；空氣正離子；評價；沙坪壩

空氣負(fù)離子被譽(yù)為空氣維生素，是評價區(qū)域空氣清潔程度的重要依據(jù)之一[1]。它對生命必不可少，能對人體7個系統(tǒng)的30多種疾病有抑制、緩解和輔助治療作用，于人體健康十分有利[2～3]。據(jù)研究，當(dāng)空氣負(fù)離子濃度達(dá)到700個·cm-3以上時就會使人感覺空氣新鮮；達(dá)到1 000個·cm-3以上時就有保健作用；達(dá)到8 000個·cm-3以上時具有治病功能[4～6]。因而，空氣負(fù)離子的水平狀況已成為科研學(xué)者和政府部門普遍關(guān)注的焦點(diǎn)[7～9]。通過對典型區(qū)域的空氣負(fù)離子長期監(jiān)測，將有助于科學(xué)掌握該區(qū)域的空氣負(fù)離子水平及其時空變化情況，以回答市民普遍關(guān)注的問題以及為政府部門宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。

本研究擬通過對沙坪壩區(qū)典型區(qū)域空氣離子的定位監(jiān)測，以期掌握沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣離子時空變化特征，并對區(qū)域空氣離子質(zhì)量進(jìn)行評價，從而有效提升市民基于空氣負(fù)離子評價城市環(huán)境質(zhì)量的科普水平，并為沙坪壩區(qū)創(chuàng)建國家衛(wèi)生城市、建設(shè)美麗城區(qū)和宜居城區(qū)提供科技支撐。

1 研究區(qū)概況

沙坪壩區(qū)位于重慶主城區(qū)西部，東濱嘉陵江，西抵縉云山，幅員面積396.2 km2。地貌歸屬于川東平行嶺谷低山丘陵區(qū)，全區(qū)呈丘陵、臺地和低山組合的地貌結(jié)構(gòu)，最高峰位于歌樂山云頂寺(海拔680.25 m)。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候區(qū)，熱量和水分資源豐富，最冷月平均氣溫7.8℃，最熱月平均氣溫28.5℃，年平均氣溫18.3℃，無霜期341 .6d，年均降水量1 082.9 mm。全區(qū)森林資源主要集中在歌樂山、中梁山地區(qū)，其中，歌樂山森林公園于1938年定名，2003年被創(chuàng)建為國家級森林公園。

2 研究方法

2.1 監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置

在重慶市沙坪壩區(qū)，分別選擇城市商業(yè)區(qū)(三峽廣場)、城市住宅區(qū)(藍(lán)溪谷地)和城市森林公園(歌樂山國家森林公園)3個典型區(qū)域設(shè)置固定監(jiān)測點(diǎn)，其中，城市商業(yè)區(qū)和城市住宅區(qū)的固定監(jiān)測點(diǎn)均為城市綠地，城市森林公園監(jiān)測點(diǎn)則為馬尾松(Pinusmassoniana)林，開展空氣離子監(jiān)測。

2.2 空氣離子測定

2013年11月～2014年8月，在各固定監(jiān)測點(diǎn)采用便攜式空氣負(fù)離子測定儀(AIC1000)測定其空氣正、負(fù)離子，每月按上、中、下旬測定2～3次。具體測定方法為在各監(jiān)測點(diǎn)的固定位置1.3 m高度處，手持空氣負(fù)離子測定儀分別測定空氣正、負(fù)離子，每隔1 min讀取一次數(shù)據(jù)，連續(xù)測定15 min，最后取其平均值，同時記錄測定時間和天氣條件(晴天、陰天和雨天)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用單極性系數(shù)(q)和空氣離子評議系數(shù)(CI)指標(biāo)進(jìn)行空氣離子質(zhì)量評價。其計(jì)算公式[1]如下：

q=n+/n-

(1)

CI=n-/(1 000(q)

(2)

式中：n+表示空氣正離子(個·cm-3)；n-表示空氣負(fù)離子(個·cm-3)；1 000為人體生物學(xué)效應(yīng)最低負(fù)離子濃度。

利用Excel2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和制圖；應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差(one-way ANOVA)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 典型區(qū)域的空氣正、負(fù)離子動態(tài)變化

3.1.1 城市商業(yè)區(qū)監(jiān)測點(diǎn)

由圖1可知，監(jiān)測期內(nèi)城市商業(yè)區(qū)空氣負(fù)離子的月動態(tài)變化呈“單峰型”，從2013年11月開始，總體呈增加趨勢，直到2014年6月達(dá)到峰值，為471個·cm-3，之后又呈下降趨勢。監(jiān)測期內(nèi)空氣負(fù)離子變化在147個·cm-3～471個·cm-3之間，以2014年1份的空氣負(fù)離子水平最低。然而，監(jiān)測期內(nèi)城市商業(yè)區(qū)的空氣正離子變化規(guī)律與其空氣負(fù)離子有所不同，呈“雙峰型”，以2013年11月份的空氣正離子最大，達(dá)到705個·cm-3，之后逐漸下降，到2014年3月份達(dá)到第1個低谷(為145個·cm-3)，繼而逐漸上升到605個·cm-3(2014年5月份)，達(dá)到第2高峰，之后又下降。但總體上，商業(yè)區(qū)的空氣正離子除2014年2月份、3月份外，其余月份水平值均高于空氣負(fù)離子，個別月份的空氣正離子水平是其空氣負(fù)離子水平的兩倍之多，如2013年11月份，為2.76倍。

圖1 城市商業(yè)區(qū)空氣正負(fù)離子月動態(tài)變化Fig.1 Monthly dynamic variations of positive air ions and negative air ions in urban commercial areas

3.1.2 城市住宅區(qū)監(jiān)測點(diǎn)

由圖2可知，城市住宅區(qū)的空氣正、負(fù)離子的月動態(tài)變化規(guī)律與城市商業(yè)區(qū)監(jiān)測點(diǎn)的空氣正、負(fù)離子月變化規(guī)律基本一致，均為空氣負(fù)離子月動態(tài)變化規(guī)律為“單峰型”，而空氣正離子的月動態(tài)變化規(guī)律則呈“雙峰型”，其空氣負(fù)離子同樣在2014年6月達(dá)到峰值，為711個·cm-3，而最低值出現(xiàn)在2014年8月份，為267個·cm-3；空氣正離子則在2013年11月份和2014年5月份達(dá)到峰值，分別為693個·cm-3和650個·cm-3，低谷則分別出現(xiàn)在2014年3月份和7月份，水平值分別為167個·cm-3和389個·cm-3。同樣地，住宅區(qū)監(jiān)測點(diǎn)的空氣正離子普遍高于空氣負(fù)離子，監(jiān)測期內(nèi)只有2014年2月份、3月份、6月份、7月份的空氣負(fù)離子高于其空氣正離子。

圖2 城市住宅區(qū)空氣正負(fù)離子月動態(tài)變化Fig.2 Monthly dynamic variations of positive air ions and negative air ions in urban residential areas

3.1.3 城市森林公園監(jiān)測點(diǎn)

由圖3可知，監(jiān)測期內(nèi)城市森林公園的空氣正離子月動態(tài)變化規(guī)律不同于商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)，但它與其空氣負(fù)離子月動態(tài)變化規(guī)律相吻合，均呈“單峰型”，它們均隨時間增加而逐漸增加，在2014年6月份達(dá)到峰值，空氣正、負(fù)離子水平分別為558個·cm-3、734個·cm-3，之后又逐漸下降，監(jiān)測期內(nèi)空氣正、負(fù)離子水平最低值分別出現(xiàn)在2014年2月份和2013年12月份，水平值分別為257個·cm-3、294個·cm-3。同時，城市森林公園監(jiān)測點(diǎn)的空氣負(fù)離子水平普遍高于空氣正離子水平，監(jiān)測期內(nèi)只有2013年12月份和2014年1月份的空氣正離子水平高于其空氣正離子水平，它明顯不同于商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)的空氣正、負(fù)離子分布格局。

圖3 城市森林公園空氣正負(fù)離子月動態(tài)變化Fig.3 Monthly dynamic variations of positive air ions and negative air ions in urban forest parks

3.2 典型區(qū)域的空氣正、負(fù)離子差異

由于空氣離子容易受到植被[10～11]、地形[9]、氣象條件[12]以及人為活動[13]等因素影響，而特定區(qū)域是各種環(huán)境因素的綜合體現(xiàn)，從而容易造成空氣離子的空間分布格局。由表1可知，監(jiān)測期內(nèi)沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣負(fù)離子水平差異顯著(P<0.01)，監(jiān)測期內(nèi)城市森林公園的空氣負(fù)離子水平顯著高于住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)的空氣負(fù)離子水平(P<0.05)，分別為其1.36倍和1.87倍，說明城市森林公園的空氣負(fù)離子質(zhì)量明顯好于其它監(jiān)測點(diǎn)。同時，住宅區(qū)的空氣負(fù)離子水平雖然高于商業(yè)區(qū)的空氣負(fù)離子水平，但它們間的差異不顯著(P>0.05)。監(jiān)測期內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)的空氣負(fù)離子水平大小排序?yàn)槌鞘猩止珗@>城市住宅區(qū)>城市商業(yè)區(qū)。此外，方差分析結(jié)果表明，沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣正離子水平差異不顯著(P>0.05)，說明空氣正離子水平未受監(jiān)測點(diǎn)空間分布的影響。

表1 典型區(qū)域的空氣正負(fù)離子差異(平均值(標(biāo)準(zhǔn)差)

Tab. Difference of positive air ion and negative air ion among three typical areas(mean±SD)

參數(shù)城市商業(yè)區(qū)城市住宅區(qū)城市森林公園F值空氣負(fù)離子(個·cm-3)280±94B377±132B513±166A7.654**空氣正離子(個·cm-3)405±172A473±168A388±96A0.909

注：同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)；**表示極顯著(P<0.01)

3.3 典型區(qū)域的空氣離子質(zhì)量評價

單極性系數(shù)和空氣離子評議系數(shù)作為評價空氣離子質(zhì)量的兩個重要指標(biāo)，被廣泛的應(yīng)用于大氣環(huán)境質(zhì)量評價中[13～14]，其中，單極性系數(shù)越小，空氣清潔度就越高，對人體健康越有益，而空氣離子評議系數(shù)越大，表明空氣越清潔，對人體健康也越有利。由表2可知，監(jiān)測期內(nèi)，城市商業(yè)區(qū)空氣離子的單極性系數(shù)變化在0.43～2.76之間，平均值為1.54，除2014年2月份和3月份外，其余月份的單極性系數(shù)都大于1。城市住宅區(qū)的空氣離子單極性系數(shù)變化在0.39～2.32之間，平均值為1.37，其中，2014年2月份、3月份、6月份和7月份的單極性系數(shù)均低于1。城市森林公園的空氣離子單極性系數(shù)變化在0.59～1.14之間，平均值為0.79，其單極性系數(shù)普遍低于1，只有2013年12月份和2014年1月份的單極性系數(shù)高于1。有些學(xué)者認(rèn)為，只有當(dāng)單極性系數(shù)等于或小于1時，才能給人以舒適感，由此可見，相比商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)，城市森林公園的空氣離子水平能更多時間給人舒適感。

空氣離子評議系數(shù)把空氣負(fù)離子作為指標(biāo)，同時又考慮了正、負(fù)離子的構(gòu)成比，較為全面和客觀[1]。由表2可知，城市商業(yè)區(qū)的空氣離子評議系數(shù)變化在0.09～0.79之間，普遍較低；住宅區(qū)的空氣離子評議系數(shù)則變化在0.13～1.08之間，而城市森林公園的空氣離子評議系數(shù)則變化再0.26～1.17之間，普遍較高?？諝怆x子評議系數(shù)同樣表明，城市森林公園的空氣離子質(zhì)量優(yōu)于城市住宅區(qū)，而城市住宅區(qū)的空氣離子質(zhì)量優(yōu)于城市商業(yè)區(qū)。

表2 沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣離子質(zhì)量評價表

Tab.2 Evaluation of air ion quality in typical areas of Shapingba District

4 結(jié)論

(1)沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣正、負(fù)離子均呈一定的月動態(tài)變化規(guī)律，其中，城市商業(yè)區(qū)和城市住宅區(qū)的空氣正、負(fù)離子月動態(tài)變化基本一致，均為空氣正離子呈“雙峰型”，空氣負(fù)離子呈“單峰型”， 而城市森林公園的空氣正、負(fù)離子變化規(guī)律則均呈“單峰型”。商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)和森林公園的空氣正離子分別變化在145個·cm-3～705個·cm-3、167個·cm-3～693個·cm-3、257個·cm-3～558個·cm-3之間，空氣負(fù)離子則分別變化在147個·cm-3～471個·cm-3、267個·cm-3～711個·cm-3、294個·cm-3～734個之間。

(2)沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣負(fù)離子水平差異顯著(P<0.01)，城市森林公園的空氣負(fù)離子水平顯著高于住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)(P<0.05)，住宅區(qū)的空氣負(fù)離子水平雖高于商業(yè)區(qū)，但差異不顯著(P>0.05)，它們大小排序?yàn)槌鞘猩止珗@(513個·cm-3)>住宅區(qū)(377個·cm-3)>商業(yè)區(qū)(280個·cm-3)，然而，其空氣正離子水平差異則不顯著(P>0.05)。

(3)沙坪壩區(qū)典型區(qū)域的空氣離子單極性系數(shù)大小排序?yàn)槌鞘猩虡I(yè)區(qū)(1.54)>住宅區(qū)(1.37)>森林公園(0.79)，空氣離子評議系數(shù)大小排序則為城市森林公園(0.70)>住宅區(qū)(0.40)>商業(yè)區(qū)(0.25)。單極性系數(shù)和空氣離子評議系數(shù)均表明，城市森林公園的空氣離子質(zhì)量優(yōu)于城市住宅區(qū)，且能更多時間給人以舒適感，而城市住宅區(qū)的空氣離子質(zhì)量又優(yōu)于城市商業(yè)區(qū)。

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Evaluation of Air ion Quality in Typical Areas of Shapingba District，Chongqing

WANG Yi-hao XUE Lan-lan

(Chongqing Academy of Forestry,Chongqing 400036,China)

From November 2013 to August 2014,air ions were monitored by portable air anions tester (AIC1000) in three typical areas (urban commercial areas,urban residential areas and urban forest parks) of Shapingba District,Chongqing.The results showed that monthly variations of positive air ions in urban commercial areas and urban residential areas all presented a “two-peak” pattern,and their negative air ion displayed a “single-peak” pattern,but monthly variations of positive air ions and negative air ions in urban forest parks all exhibited a “single-peak” pattern.The difference of positive air ions among three typical areas was insignificant(P>0.05),but the difference of negative air ions was significant(P<0.01).The concentration of negative air ions was in the order of forest parks (513 negative air ions per cubic centimeter) > residential areas (377 negative air ions per cubic centimeter) > commercial areas (280 negative air ions per cubic centimeter),moreover,ion polarity ratio and air ion assessment index also showed that the air ion quality of urban forest parks was better than that of residential areas,and made people feel comfortable for more time,but the air ion quality of residential areas was better than that of commercial areas.

Negative air ion，Positive air ion，Evaluation，Shapingba

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.01.008

2016-10-20

重慶市前沿與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(cstc2014jcyjA00038)；重慶市科委基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2013cstc-jbky-00703、BS1002)；重慶沙坪壩區(qū)軟科學(xué)研究項(xiàng)目(201325)。

王軼浩(1982-)，男，博士，高級工程師，主要從事森林生態(tài)、環(huán)境生態(tài)研究。E-mail: wyih515@163.com

S718.51

A

1003-5508(2017)01-0037-04