衡阳市负氧离子浓度变化与气象要素相关分析

2016-12-28陈曼倩陈红霞衡阳市气象局湖南衡阳421001

低碳世界 2016年24期

彭灿，陈曼倩，向苗，陈红霞（衡阳市气象局，湖南衡阳421001）

彭灿，陈曼倩，向苗，陈红霞（衡阳市气象局，湖南衡阳421001）

利用2014年一月到十二月衡阳市负氧离子观测资料，分析了衡阳市空气负氧离的季、月和日变化特征，以及空气负氧离子与气象因子的相关关系。结果表明：在负氧离子浓度上，衡阳市年平均为808个/cm3，其浓度最大大在秋季，为1074个/cm3，最小的出现在春季，为553个/cm3；且其浓度在日变化特征出现了明显的差异，同时温度、湿度、降水与负氧离子浓度都是表现出正相关。

负离子浓度；气象要素；衡阳市

1 引言

空气中的负氧离子可直接作用于人的血液循环以及中枢神经中，可对大脑功能进行进一步的改善，提高人的免疫力以及促进其新陈代谢，对机能的平衡进行调节，还能够起到纾解人的疲劳等作用。同时还能去除空气中的粉尘、烟雾等可吸入微粒以及抑制病毒、细菌生长，可对空气进净化，故被称为“空气中的维生素”。现今，在监测、分析、应用、评估、预测负氧离子等方面，不论是国内还是过外，都已展开较广的研究，相关应用技术以及理论被很好的应用在在医疗、工业、保健、农业以及环境保护等领域，同时得到了比较好的一个社会效益。

现今，在研究关于空气负氧离子上，国内学者的研究方面主要为对城市森林结构、不同生态结构、不同植被类型等不同生态环境对空气负氧离子浓度的影响。近几年，我国各地气象部门逐步的开展监测负氧离子浓度这一工作，如孟丽红等对天津2009年城区空气负离子变化规律进行研究，丛菁等对大连市负氧离子浓度分布进行研究的同时还建立了预测模型的。2011年10月湖南省气象服务中心于开始实施试验观测负氧离子浓，因为前期出现了仪器方面的不稳定，导致出现了数据有缺陷。这篇文章采用了采用2014年1～12月空气负氧离子浓度观测资料比较完整的进行分析，对衡阳市负氧离子浓度的变化规律及其与湿度、温度等气象因子的相关关系进行了进一步的揭示。

2 研究方法

衡阳市大气负氧离子监测站处于在衡阳市气象局观测场内，地理位置为112°36″E，26°54″N，海拔高度为104.9m。采用美国Epex大气负（氧）离子监测仪作为观测仪器。仪器的测量误差分别为迁移率≤±8%、离子浓度≤±8%以及测量分辨率10个/cm3。

2014年1月1日～12月31日湖南省气象服务中心观测的较完整的逐日负氧离子浓度实况资料是其负氧离子分析资料取的来源，日平均负氧离子浓度值为24h算术平均值，使用同期的相对湿度、气温等气象要素的逐日资料作为气象资料。该研究将冬、春、夏和秋季的代表月份分别以一、四、七月和九月来作为代表，对不同季节负氧离子浓度的日变化规律进行比较。

3 结果与分析

3.1 负氧离子浓度变化分析

3.1.1 月变化

由图1能够知道，在平均负氧离子浓度上，衡阳市年为808个/cm3。其中，负氧离子浓度最高的为秋季（九月～一十一月），平均为1074个/cm3；接下来就是夏季（六～八月），为1013个/cm3；冬季（十二月～次年的二月）为594个/cm3；最小的就是春季（三～五月），为553个/cm3。九月出现月平均的浓度最大值，为1175个/cm3，一月出现月平均浓度最小值，为417个/ cm3；三～九月开始逐月升高，其中三～五月的上升速度比较的缓慢，到了六～九月上升的速度开始变得迅速起来；9九月～次年的三月有开始逐月的降下来。负氧离子浓度一年中有六个月（十二月～次年的五月）低于平均值，有六个月（六～十一月）超过平均值，。

3.1.2 日变化

冬、春、夏、秋季选取一、四、七月和九月来作为代表，根据所观测到的数据，来对不同季度负氧离子浓度的日变化特征进行研究。从图2和表1能够看出，能够明显的看出四季负氧离子存在着日变化特征上的差异。冬季一月，负氧离子浓度为392～442个/cm3，基本呈现双峰分布日变化，04：00和15：00分别为峰值出现的时间段，10：00和20：00、21：00为谷值出现的时间点；春季一月和四月的月负氧离子浓度相差无几，负氧离子浓度为455～544个/cm3，但是还是有一定的变化出现在日变化特征上，基本负氧离子浓度的以三峰形式来分布的，03：00、12：00和15：00出现最高值；夏季七月，负氧离子浓度是表现出升高的趋势，06：00出现最高值，为1510个/cm3，其他时间的负氧离子浓度在持续性的进行降低，变化表现在922～1103个/cm3之间，属于较小的波动；整体负氧离子浓度在秋季九月为全年的最高时段，表现的分布为双峰型，05：00出现最高值，其值达到1255个/cm3，17：00出现次峰值，为1224个/ cm3，其他时间负氧离子浓度的浮动都是属于在1103～1153个/cm3。

图1 2014年衡阳市负氧离子逐月变化

图2 衡阳四季负氧离子日变化

表1 衡阳空气负氧离子不同季节日峰值

根据相关的研究能够看出来，湿度以及温度等气象要素能够很大程度上影响到负氧离子浓度。所以，十分有必要研究衡阳市湿度以及温度和负氧离子浓度的关系。

3.2 与温度的相关关系

冬、春、夏、秋不同季节的负氧离子数据，选取2014年一、四七和九月作为代表，借此来回归分析同步测量的温度，得出不同季节在温度和负氧离子浓度的回归方程。由图3可知道，一、四七和九月负氧离子浓度和温度的关系都是为正相关的，负氧离子浓度随着温度的升高而加大，只是在不同的月份在的温度和负氧离子浓度有着不同的正相关程度，负氧离子浓度与温度的正相关随着温度上升越高的月份而加大。这主要是因为同一时间段下太阳光强和气温的关系比较的大，太阳光有着足够大的强度，气温就会更加的高，在光合作用下，植物就会产生更加强的尖端放电，负氧离子浓度也就会相应的增加，相反若是温度低，光合作用下，植物就不会产生较强的尖端放电，相应的减少负氧离子浓度。且气温能够很大程度上影响到大气的稳定，尤其是三到八月，大气随着温度越高而更加的不稳定，就会产生更加剧烈的空气分子运动，而空气植物间、空气分子间就会出现更加强的摩擦，相应的就会加大负氧离子浓度。

图3 衡阳市四季负氧离子浓度与温度的关系

3.3 与相对湿度的相关关系

从图4可知，相对湿度和负氧离子浓度的关系为正相关，负氧离子浓度随着湿度的加大而加大。因为空气中，负氧离子的存在形式主要是O2-（H2O）n，相对来说比较的稳定，湿度加大的时候，空气中就会增加更加多的水分子，O2－就会有更大的机会结合水分子，相应的就会加大负氧离子浓度。高（如表2），其日平均负氧离子浓度分别为1514个/cm3和1337个/cm3，出现不利人体健康的1级的百分比分别为零和1%，出现有利人体健康的4级百分比分别为56%和37%。而很明显能够看到负氧离子浓度在无雷电日以及无降水日较小，其日平均负氧离子浓度为997个/cm3和1001个/cm3。

表2 有无雷电和降水日负氧离子浓度对比

4 结果和讨论

（1）在负氧离子浓度上，衡阳市年平均为808个/cm3，有利于人体的健康。在平均负氧离子浓度上，最大在秋季，为1074个/cm3，9月为最大月，为1175个/cm3；最小的出现在春季，为553个/cm3；1月为最小月，为417个/cm3；六～十一月负氧离子浓度超过了平均值，十二月到次年的五月低于平均值。

（2）负氧离子四季中的日变化特征出现了明显的差异。在负氧离子浓度的分布上，冬季一月，日变化分布基本呈现双峰状，442个/cm3为日平均的最高值；春季四月，基本呈现三峰分布，544个/cm3为日平均的最高值；夏季七月，呈现单峰型，1510个/cm3为日平均的最高值为；秋季九月，其整体都是处于偏高，分布呈现双峰型，1255个/cm3为日平均的最高值。

（3）四季中当中，温度、湿度、降水量以及雷电天气和负氧离子浓度都是表现出正相关。负氧离子随着温度升高而加大越大，只是温度与负氧离子浓度的正相关度在不同的月份讯在这相差，负氧离子浓度与温度的正相关关系会随着温度上升越高的月份而加大。湿度越大就会有更加大的负氧离子浓度。

（4）因为观测的资料没有较长的年份以及样本量，且属于单点的观测，分析得到的结论还不是特别的精细，有待完善。随着不断深入的研究以及加大的观测数据量，会逐步的完善分析负氧离子浓度而得出的结论。

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