中山市不同植被环境与空气负离子及空气质量关系研究*

肖以华 陈步峰 温建新 卢灶辉 蔡汝照 陈 勇

1 中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 510520

2 中山市林业局 中山 528403

中山市不同植被环境与空气负离子及空气质量关系研究*

肖以华1陈步峰1温建新2卢灶辉2蔡汝照2陈 勇1

1 中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 510520

2 中山市林业局 中山 528403

2004－2005年，通过对不同植被环境中空气负离子含量与空气质量的关系进行研究，结果表明，空气负离子含量的日变化在植被环境中变化趋势较一致，每个时段负离子平均含量约在800个·cm－3以上。从8∶00开始空气中的负离子含量逐渐升高，到14∶00时出现回落，但比8:00时要高，随后又有所增加，当到17∶00左右开始逐渐下降。空气质量与负离子含量呈正相关关系。居民区负离子含量的变化与人为活动关系较密切，各时段的平均水平不超过500个·cm－3，但在10∶00和16∶00空气质量指数较高，空气质量较好。空气负离子含量与空气质量在旱季都比雨季要低，特别是在居民区雨季的空气质量指数平均水平是旱季的5倍之多。空气质量指数反映空气质量好坏，在森林植物环境中的空气质量指数要高于居民区8～160倍。

中山市;植被组成;空气负离子;空气质量指数

空气负离子水平可表征空气的洁度度、空气新鲜度和空气离子浓度含量等。自然环境中的空气离子浓度和清洁度有很大差别。国外研究资料表明，空气中的负离子有降尘、灭菌以及预防疾病的功能，有利于人体健康，被誉为空气维生素和生长素［1］。因此，空气负离子的含量水平已被作为公园建立森林浴场、森林别墅区、度假疗养区、负离子吸收区的重要依据，对游客有着很大的吸引力［1］。空气负离子的含量也是空气质量评价参考指数之一。目前，关于城市森林植被与环境间的关系以及城市景观森林群落环境效应的研究，对于城市化发展中生态环境建设具有重要的科学支撑效应。为此，本研究基于中山市森林植被群落布局及森林群落的改造恢复效果，遴选了多个典型植被环境区域，开展植被组成的初步调查分析和环境气象及空气离子的监测研究，以便为城乡建设规划、城市林业规划和环境保护、林业工程和生态园林绿化等提供科学的参考依据。

1 研究地概况与研究方法

1.1 研究地概况

中山市位于广东省中南部，珠江三角洲中部偏南的西、北江下游出海处，位于北纬22°11'～22°47'，东经113°09'～113°46'。该地区属南亚热带季风气候，光热充足、雨量充沛、干湿分明、太阳辐射能量丰富;土壤类型为赤红壤;年平均气温21.8℃。研究区选择在中山市具有代表性植被类型的长江旅游区、紫马岭森林公园、五桂山度假村和居民区，主要乔木种群见表1。

表1 中山市4个不同植被环境监测区主要乔木种群组成

1.2 研究方法

采用定位监测区多测点典型晴天日时段连续同步监测方法，对比研究不同植被群落区域的空气离子浓度、空气新鲜度和空气清洁度度等。监测仪器采用福建省漳州市东南电子技术研究所生产的DLY－5G型大气离子测定仪 (由中国生物物理学会空气离子专业组监制)。在中山市的长江游憩区、紫马岭森林公园、五桂山度假村及市内居民区设置4个定位监测区，在植被种群调查基础上，每个监测区设置30个测点，在每天8∶00至18∶00时段连续测定，测定时间间隔2小时，每个测点每次观测25次，取平均值，并观测测区测点的环境气象指标。

2 评价方法和空气质量分级标准

空气质量分级标准及评价方法见参考文献［2］。

3 结果与分析

3.1 不同植被环境空气中负离子浓度与空气质量评价

表2所示不同植被环境监测区的空气离子浓度监测结果表明，中山市不同植被环境空气中负离子浓度差异很大，各监测区空气中负离子浓度大小顺序为五桂山度假村＞长江旅游游憩区＞紫马岭森林公园＞居民区。五桂山度假村监测的空气负离子浓度最高，空气质量评价指数达到564.1，空气质量最清洁。这主要是由于度假村森林监测区的瀑布影响效应。由于瀑布水在跌落、喷射、喷溅和冲击时，水滴高速运动而断裂，水分子截断后带正电荷，周围空气带负电荷，加之水的喷溅等作用带走了空气中的灰尘，对空气起到清洁作用，在清洁空气中空气负离子不断积累使空气中的负离子浓度增加而产生Lenard效应 (又称喷筒电效应)［3］。长江旅游游憩测定区森林植被为次生林改造林分，林分郁闭度较大，而且人为干扰较森林公园小，故空气质量各项测定指标较紫马岭森林公园高。森林公园的植被覆盖率及人工湖水面等对增加空气中负离子浓度有一定影响，所以其空气质量的各项指标参数都达到最清洁空气指标。以评价指数为1.0界限，3个监测区的空气清洁度都为A级 (表1)。中山市区的居民区空气清洁度很低，环境清洁度为E级。

表2 中山市不同植被环境中空气负离子含量与空气质量测定评价

3.2 不同植被环境中空气负离子含量与空气质量的日变化

4个不同植被环境中的空气负离子3年间日时段观测结果表明，在森林植被环境中空气负离子含量日变化趋势较一致，从每日8∶00开始空气中的负离子含量逐渐升高，到14∶00时出现回落，但比8∶00时要高 (图1)，随后又有所增加，到17∶00左右开始逐渐下降。植物光合作用的释氧效应增加空气中的有氧离子和树木蒸腾增加空气湿度都可增加空气负离子含量［4－5］。下午空气负离子平均含量比上午低的原因可能与森林植物的生理活动有关，而中午出现“波谷”与中午气温较高导致森林植物的生理休眠引起生理活动减弱有关。对于居民区来说，负离子含量的变化与人为活动关系较密切。从图1可以看出，在人为活动强烈的时间12∶00、14∶00和17∶00，由于上下班和炊烟等影响，空气负离子含量有所降低。从图2的空气质量评价指数的变化可见，森林植物环境中的空气质量指数要高于居民区8～160倍，居民区的空气质量总体不清洁，但在10∶00和16∶00空气质量指数较高，空气质量较好些。森林植物环境中空气质量变化趋势基本与空气负离子含量变化相一致。在紫马岭森林公园，空气质量除与负离子含量相关外还明显受人为干扰。从图2可知，在公园上午和下午较多人时，与负离子含量相当的长江旅游区比较，空气质量指数要低2～3倍;在人为活动较少时段2个观测区的空气质量指数相近。五桂山度假村由于树木高大茂盛，而且附近还有瀑布影响，空气负离子含量比长江旅游区和紫马岭要高，空气质量也更加清洁。

图1 中山市不同植被组成区的空气负离子含量日变化

图2 中山市不同植被组成区的空气质量评价指数的日变化

3.3 不同植被环境中空气负离子含量与空气质量的季节变化

中山市地处珠江三角洲地区腹地，属南亚热带，光热资源充足、雨量充沛、森林植被茂密，而且旱、雨季分明;从11月到翌年4月一般降雨量占年总雨量的比重小于20%;5－10月份是该地区雨季，而且该时期的光、热资源也占到全年的70%以上。因此，旱、雨季期间森林植物的生理生态活动差异性大，对环境中负离子的影响和改善空气质量功能有较大差别。表3的数据也表明，旱季中空气的负离子含量和空气质量都比雨季要低，特别是在居民区雨季的空气质量指数平均水平是旱季的5倍之多。这是由于旱季空气中相对湿度小，飘尘多而负离子易吸附在浮尘上，变成中重离子而沉降消失［5］。森林环境中的负离子和空气质量相对变化小，是由于森林植物能消减大气中的粉尘，而且植物光合作用释放的氧气有利于增加大气有氧离子，从而增加空气中的负离子含量，同时改善空气质量。

表3 不同植被环境中空气负离子含量与空气质量指数季节变化

4 结论和讨论

中山市不同植被环境区的空气负离子含量日变化趋势较一致，每时段负离子平均含量约在800个·cm－3以上。从8∶00开始空气中的负离子含量逐渐升高，到14∶00时出现回落，但比8∶00时要高，随后又有所增加，到17∶00左右开始逐渐下降。在居民区，负离子含量的变化与人为活动关系较密切。居民区空气负离子含量普遍较低，各时段的平均水平不超过500个cm－3。空气质量指数反映空气质量好坏，在森林植物环境中的空气质量指数要高于居民区8～160倍。居民区的空气质量总体不清洁，但在上午10∶00和16∶00空气质量指数较高，空气质量较好。森林植物环境中空气质量变化趋势基本与空气负离子含量变化相一致。

以旱、雨季区分，中山市各监测区的空气负离子含量与空气质量在旱季都比雨季要低，特别是在居民区雨季的空气质量指数平均水平是旱季的5倍之多。由于森林植物的消尘功能、有效的光合作用和蒸腾等影响空气负离子含量及改善空气质量的效果，森林环境中的负离子和空气质量相对变化小。

森林不仅能改善环境、美化环境，而且十分有利于人类健康。空气负离子对人体的保健作用和辅助疗效大小与空气负离子浓度有关。医学研究表明，空气负离子浓度达到700个·cm－3以上时才有益于人体健康;负离子浓度大于或等于正离子浓度时，才能使人感到舒适，并对多种疾病有辅助治疗作用［6－7］。植树造林、封山育林以及种植花草等有利于改善环境质量，提高空气中的负离子浓度。

［1］林忠宁．空气负离子在卫生保健中的作用［J］．生态科学，1999，18(2):87－90．

［2］肖以华，刘燕堂，徐大平，等．广州市帽峰山森林公园空气环境质量初报［J］．中国城市林业，2004，2(3):40 －44．

［3］夏廉博．人类生物气象学［M］．北京:气象出版社，1986:22－70．

［4］萧涯文．雨中漫步运动［N］．浙江科学报，1999－04－11．

［5］叶彩华，王晓云，郭文利．空气负离子浓度与气象条件关系初探［J］．气象科技，2000(4):51 －52．

［6］石强，钟林生，吴楚材．森林环境中空气负离子浓度分级标准［J］．中国环境科学，2002，22(4):320 －323．

［7］黄建武，陶家元．空气负离子资源开发与生态旅游［J］．华中师范大学学报:自然科学版，2002，36(2):257 －260．

Relation between Anion Concentration and Air Quality in Different Types of Vegetation Environment in Zhongshan City

Xiao Yihua1，Chen Bufeng1，Wen Jianxin2，Lu Zaohui2，Cai Ruzhao2，Chen Yong1
(1.Research Institute of Tropical Forestry，Chinese Academy of Forestry，Guangzhou 510520，China;2.Forestry Bureau of Zhangshan，Zhangshan 528403，China)

The relation between anion concentration and air quality in different types of vegetation environment had been investigated for 3 years.The results indicated that:daily variation of anion concentration was consistent in different types of vegetation environment，and average concentration of anion was above 800 in every cubic centimeter at each period time.Anion concentration increased gradually from 8∶00 and decreased at 14∶00，but the concentration was higher than that at 8∶00.Anion concentration started to go down from 17∶00.Air quality was positively correlated with anion concentration.In residential areas，the variation of anion concentration was closely related to human activities，and average concentration of anion was under 500 in every cubic centimeter at different period of time.But index of air quality was higher at 10∶00 and 16∶00，with better air quality.Air anion concentration and air quality in rainy season were better than those in dry season，especially in residential area where the index of air quality in rainy season was 4 times higher than that in dry season.Index of air quality reflects air quality.The index of air quality in forests was 8－160 times higher than that in residential areas，and the variations of anion and air quality in forests were relatively slight.

Zhongshan City，vegetation composition，anion，index of air quality

S731.9

A

1672－4925(2011)04－0020－04

2011－08－10

科技部公益专项 (2002DIB50132)及珠江三角洲森林生态系统定位研究

肖以华，中国林科院热林所助理研究员，主要从事森林生态学研究

陈步峰，研究员，珠三角森林生态站站长;Email:zsjcsdwcbf@126.com