安福县羊狮慕负氧离子浓度及其影响因素研究

安福县羊狮慕负氧离子浓度及其影响因素研究

占子玄 程锦 王子博 叶存业 曾广旭 李芳

安福县气象局 江西 安福 343200

摘要：空气质量主要是依据空气汇总的负氧离子浓度来判断的，本篇文章就主要是对羊狮慕金牌山景区和安福县气象局内已经建立的负氧离子监测站为依据，利用连续三年观测资料对比，比较城区和高山林区负氧离子变化差异。总结景区负氧离子变化规律，深入研究和分析负氧离子的浓度与温度、湿度、和风速之间的关系，进而对森林康养的负氧离子浓度进行研究和分析。

关键词：负氧离子、影响因素、森林康养

引言

通常意义下所说的空气负离子，指的就是带负电荷的单个气体分子和轻离子团。环境中的负离子浓度越高，可以起到一定的健康疗养的作用。现阶段，人们对生活质量的水平要求越来越高，在这样的背景下，空气中的负离子浓度就开始得到了显著的关注，在这样的背景下，利用负离子来判断空气质量环境以及生态环境的重要依据和标准^[1-2]。

目前，安福地区有关负氧离子相关研究较少，本篇文章的研究对象是羊狮慕金牌山景区，对其在2018年到2020年之间空气中的负氧离子浓度数据以及其他的一些数据进行深入的研究和分析，分析空气负氧离子浓度所受影响的因素。对安福县景区空气负氧离子质量状况进行初步评价，为羊狮慕森林康养旅游产业开发提供一定参考。

1.研究地概况

江西省吉安市安福县境羊狮慕金牌山景区是本次试验研究的地点，它是我国4A级景区，总占地面积37.5为平方公里，拥有森林面积20.7万平方米。与武功山景区相邻，在羊狮慕金牌山景区中，石笋峰海拔1764米也是其最高的山峰，主要的地貌是花岗岩峰。该地区气候温和，四季分明，雨量极为充沛，常年呈现云雾的状态，年平均气温保持在14~16℃之间，其中夏季最高的温度为23℃，因此也是良好的避暑胜地，也是周边城市周末短途旅游的重要场所。

2.资料与方法

2.1 资料来源

羊狮慕金牌山景区内站点（东经114°16′17″，北纬27°32′50″，海拔高度1188.7m），安福县气象局内站点（东经116°35′40″，北纬27°23′25″，海拔高度85.9m）作对比分析。负氧离子浓度监测设备采用了重庆安耐恩环境技术有限公司生产的An1010负氧离子监测仪，它的测量范围是在0-3000000个/cm³，原理是利用双重圆心桶之电容式吸入法进行检测，测量误差±5% ，其中其离子迁移率保持在0.4cm²/V·sec，可以对温度、湿度、PM2.5、风速、风向等测量。温度传感器型号是An-KW，测量范围在-60-70℃之间，测量误差可以控制在0.5级；湿度传感器的型号是An-KS，测量范围在0-100%RH之间，测量误差可以控制在±3%内；PM2.5传感器的型号是An-2.5，测量范围在0-500ug/cm³之间，分辨率1ug/cm³，测量误差可以控制在±20%内；风速传感器的型号是An-F1，测量范围在0-70m/s之间，测量误差可以保持在±1%内；风向传感器的型号是An-F2，量程360°，测量误差可以保持在±5°内；气压传感器型号An-QY。

2.2 研究方法

负氧离子监测设备能够观测分钟数据，但分钟数据量太大，不利于分析比较。对2018年1月1日～2020年12月31日之间的数据^[3]进行数据质量控制和分析，作小时平均得到负氧离子小时平均数据后，利用NCL进行单因素Pearson相关性分析。

3 负氧离子浓度时间变化特征分析

3.1 四季日变化特征

根据当地的实际情况，以3-5月是春季，6-8月是夏季，9-11月是秋季，1-2月和12月是冬季的形式，对安福县羊狮慕金牌山景区负氧离子浓度的数据进行整理、比较情况见图1。

图1 羊狮慕金牌山景区负氧离子浓度日变化曲线

根据图1可以知道，羊狮慕金牌山景区中的春季负氧离子浓度最高，冬季最低，四个季节空气中的负氧离子浓度从高到低的顺序依次是春季、夏季、秋季、冬季，李高飞^[4]等研究认为，在夏季的时候，植物进行光合作用的强度较大，因此这个时间内的负氧离子浓度最高，这与本研究结果不尽相同，但毛成忠^[5]等的研究认为森林区与城市区负氧离子季节特征不一样。羊狮慕金牌山景区属于高山森林区，所以季节变化结果不一样。图1中，春季空气中的负氧离子浓度变化呈波峰、波谷分布，峰值出现在9：00及15：00；夏季、秋季负氧离子浓度的日变化趋势较为一致，峰值均出现在12：00，原因可能是负氧离子观测点在水源旁，夏季、秋季午间升温使得水汽蒸发。

3.2 三年月变化特征

图2是对羊狮慕金牌山景区2018到2020年负氧离子浓度取日平均，得到负氧离子浓度逐月变化曲线。

图2 羊狮慕金牌山景区负氧离子浓度逐月变化曲线

图中可以看出，高山景区3至11月负氧离子浓度整体上呈先上升后降低的趋势，3至4月空气负氧离子浓度快速升高，4 月的时候浓度最高， 1 2月浓度最低。

4 负氧离子浓度影响因素分析

将羊狮慕金牌山景区负氧离子数据与同步监测到气象要素及环境要素进行单因素Pearson相关性，得到负氧离子浓度与各要素的回归方程，并作出关系图。

4.1 气象因素

（1）相对湿度

如图3所示，相对湿度与负氧离子之间呈正相关，负氧离子浓度随着气压的增大而升高。

图3 负氧离子浓度与相对湿度关系图

负氧离子浓度与相对湿度回归方程为:y=67.451x-1578.183。相关系数r=0.578619，对相关系数作显著性检验，P=0.000000（P<0.001），有极显著性差异。

（2）温度

如图4所示，温度与负氧离子之间呈正相关，负氧离子浓度随着气压的增大而升高。

图4 负氧离子浓度与温度关系图

负氧离子浓度与温度回归方程为:y=33.79927x+4098.769。相关系数r=0.2121598，对相关系数作显著性检验，P=0.0002（P<0.001），有极显著性差异。

（3）风

①风速

如图5所示，风速与负氧离子之间呈正相关，负氧离子浓度随着风速的增大而升高。

图5 负氧离子浓度与风速关系图

负氧离子浓度与风速回归方程为:y=73.74065x+4399.827。相关系数r=0.05793605，对相关系数作显著性检验，P=0.3213474（P>0.05），无显著性差异。

②风向

不同风向下负氧离子浓度平均值如图6所示。

图6 负氧离子浓度与风向关系图

图7可以看出，在不同方向上羊狮慕金牌山景区监测点的平均负氧离子浓度有一定的规律性，偏西风向的负氧离子浓度总体上要明显小于偏东风向；偏北风有四个风向无负氧离子浓度，原因是监测点建立在峡谷中，偏北风被山岩阻挡。

（4）气压

如图7所示，气压与负氧离子之间呈负相关，负氧离子浓度随着气压的增大而降低。

图7 负氧离子浓度与气压关系图

负氧离子浓度与气压回归方程为:y=-5.888176x+9633.785。相关系数r=-0.047，对相关系数作显著性检验，P=0.4209623（P>0.05），无显著性差异。

4.2 环境因素

（1） PM2.5

如图8所示，PM2.5与负氧离子之间不相关。

图8 负氧离子浓度与PM2.5关系图

负氧离子浓度与气压回归方程为:y=0.0922156x+4495.448。相关系数r=0.0256，对相关系数作显著性检验，P=0.661251（P>0.05），无显著性差异。

（2）环境类型

羊狮慕金牌山景区与安福县气象局院内分别代表景区森林环境和城区道路环境，将两个监测点负氧离子数据作季节平均后，对比分析环境类型对空气负氧离子浓度产生的影响，见图9。

图9 负氧离子浓度与环境类型关系图

图9可以看出，景区森林环境负氧离子浓度四季都显著高于城区道路环境。其中，景区森林环境负氧离子浓度春夏两季较高，而城区道路环境负氧离子浓度则在夏秋两季较高。这与丁烨毅^[6]等对平原与山地区域负氧离子的研究结论基本一致。

5 结论与讨论

（1） 安福县城区和高山景区负氧离子浓度变化与季节有关。羊狮慕金牌山景区负氧离子浓度从高到低依次是： 春季、秋季、夏季、冬季，安福县城区负氧离子浓度从高到低依次是: 夏季、秋季、春季、冬季。

（2）羊狮慕金牌山景区空气负氧离子浓度容易受到外界因素影响，相对湿度以及温度对其产生的影响最大，但是风速、气压和PM2. 5对负氧离子浓度产生的影响较小。

（3）羊狮慕金牌山景区2018-2020年平均负氧离子浓度3719个·cm^-³，负氧离子浓度非常高，是世卫组织清新空气规定标准的的2到3倍。安福县羊狮慕独特的生态和自然优势，其空气中丰富的负氧离子浓度适合进行森林康养旅游。

参考文献：

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[2]李伟,王柏林,李书严. 空气负离子日变化规律以及与主要气象要素相关性分析[A]. 中国气象学会.中国气象学会2007年年会气象综合探测技术分会场论文集[C].中国气象学会:中国气象学会,2007:12.

[3]QX/T 66-2007, 地面气象观测规范.第22部分:观测记录质量控制[S].

[4]李高飞,李巧云,颜立红,廖菊阳.城市森林空气负氧离子浓度变化规律研究[J].湖南林业科技,2019,46(02):52-56.

[5]毛成忠,于乃莲,杜佳乐,杨戈,冷鹏飞,孟芳,张明,肖刚.典型城市区与森林区空气负氧离子特征比较分析[J].气象科技,2014,42(06):1083-1089.

[6]丁烨毅,高益波,杨栋,胡波. 平原与山地区域负氧离子特征比较分析-以宁波为例[A]. 中国气象学会.第35届中国气象学会年会 S17 气候环境变化与人体健康[C].中国气象学会:中国气象学会,2018:4.

作者简介：占子玄（1996年2月—），男，汉族，江西省景德镇市人，本科学士，助理工程师，从事气象综合业务工作 。