丽水市空气负氧离子分布特征及影响因素

陈兵红，应俊辉，靳全锋

(丽水职业技术学院，浙江 丽水 323000)

丽水位于东经118°41′～120°26′和北纬27°25′～28°57′，森林覆盖率80.79%，生态环境状况指数连续13年位列浙江省第一，空气质量稳居全国前十，是浙江乃至华东地区的重要天然生态屏障。充分发挥天然氧吧优势，发展森林康养产业，让生态红利惠及丽水人民，成为发展之需、当务之急，丽水得天独厚、前景广阔、大有可为。空气负氧离子被称为“空气中的维生素”，是重要的生命资源[1]，是森林、湿地等生态系统极为珍贵的生态服务产品，是森林康养产业的核心竞争力，与生态环境保护、民生生活质量密切相关，其浓度是当前国际上表征空气清新程度的评价指标之一，对人体健康具有重要意义。

近年来，国内外学者对不同地区空气负氧离子的时空分布[1-3]、影响因子[3-4]、空气质量评价[5-6]等方面开展了一些研究，发现空气负氧离子存在较明显的日、月和年际变化，与气温、湿度、降水量等气象因子、森林植被、环境状况存在一定相关性，但由于空气负氧离子受周边环境影响较大，在不同地区不同时间的观测结果均存在较大差异。关于丽水市空气负氧离子的研究，少见报道。

丽水市属中亚热带季风气候区，气候温和，冬暖春早，无霜期长，雨量丰沛。年降雨量1 568.4 mm，大致自南向北减少，一年中有80%的降水出现在3—9月，其中第二季度最多，第四季度最少。夏季有热带气旋、暴雨、强雷暴、高温等灾害天气。本文对丽水市空气负氧离子分布特征及其影响因素进行了客观分析，为丽水森林康养产业发展、林旅融合提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2014年1月至2016年12月，丽水市环境监测中心站组织各县(市)环境监测站对9个县(市)城区空气负氧离子和PM2.5浓度进行监测，并在丽水市环境保护局官网公开发布。监测结果已对异常数据进行处理，以周为单位向社会发布，项目组对公开发布数据均判定为有效数据。非市控点数据由项目组通过空气负离子检测仪(WST)监测获得。

1.2 方法

根据气候资料统计上的规定，本研究以3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12—2月为冬季。采用算术平均值方法计算丽水9个县(市、区)月、季、年均值，相关性分析结果利用SPSS进行单因素Pearson相关性分析获得。采取城区、4A景区市控点监测数据，运用ARCGIS10.2软件进行克里金插值方法绘制丽水市空气负氧离子的空间分布图。

2 分布特征

2.1 空间变化特征

从监测的数据来看，丽水各县(市、区)城区之间空气负氧离子浓度差异性不大，除莲都区为1 939个·cm-3外，其他县城都在2 100个·cm-3以上，最高的是青田县城，空气负氧离子浓度3 208个·cm-3。景区森林覆盖率高，负氧离子浓度明显高于城区，可能是人为活动和环境污染降低了城区的空气负氧离子浓度[7]。从图1中可以看出，丽水市空气负氧离子年均浓度整体较高，呈现出中心高周边低、南边高北边低的特点。庆元县为全市空气负氧离子最为丰富的区域，庆元百山祖景区全年均值为18个4A景区中最高，达7 623个·cm-3；景宁畲族自治县云中大漈景区次之，年均值4 519个·cm-3。

图1 丽水市空气负氧离子浓度年均值分布

2.2 时间变化特征

2.2.1 日变化特征

为了研究丽水市空气负氧离子浓度的日变化，选取丽水职业技术学院校园空地为监测点，通过空气负离子检测仪(WST)24 h自动监测(每分钟计数一次)，连续1个月，取相应时间点数据计算平均值分析。从图2可以看出，空气负氧离子浓度日变化特征明显，每天20:00—6:00空气负氧离子浓度持续较高，最高浓度均值出现在20:00—22:30，最高值出现在20:10，达到2 044 个·cm-3；每天11:00—13:00和17:30—18:30负氧离子浓度相对较低，最低值出现在17:32，达到813 个·cm-3。

2.2.2 月变化特征

对丽水市2014—2016年相同月份空气负氧离子浓度取平均值，得到丽水市空气负氧离子浓度逐月变化曲线，如图3所示，2014年、2015年空气负氧离子浓度呈逐月上升趋势，8月达到最高点。2016年空气负氧离子浓度最高点出现在4月，其次出现在8月。究其原因，2016年降水持续偏多，全市平均降水量较常年偏多近6成，为历年第4位，全市平均降水日数为历年第4位，其中庆元的月降水量为历年最多，多地发布雷电黄色预警，雷电、雨水天气加速了空气负氧离子的形成；从监测数据来看，庆元、遂昌、青田、松阳等地4月空气负氧离子浓度急剧上升。总体而言，空气负氧离子浓度逐月上升，平均最高浓度出现在8月，达到2 787个·cm-3；平均最低浓度出现在1月，达到2 188个·cm-3。

图2 丽水市空气负氧离子浓度日均变化曲线

图3 丽水市空气负氧离子浓度逐月变化曲线

2.2.3 季节变化特征

表1统计了2014—2016年丽水9个县(市、区)各个季节的城区空气负氧离子浓度。丽水市空气负氧离子浓度夏季最高，平均达2 662个·cm-3，秋季次之，平均达2 568个·cm-3；春季略高于冬季，平均达2 374个·cm-3；冬季最低，平均达2 345个·cm-3。夏季雨水多、雷雨天气多，植物生长旺盛；秋季植物尚未完全休眠、落叶枯黄，依然能对负氧离子浓度产生积极作用；冬季温度降低，植物凋零，天气寒冷干燥，空气负氧离子浓度全年最低；春季植物复苏，细雨绵绵，空气负氧离子浓度与冬季相比略有提升。

2014—2016年丽水全市空气负氧离子浓度季节性变化明显，2014—2016年年均变幅分别为777、629和628个·cm-3，3年年均变幅达到678个·cm-3。松阳季节性变化最为明显，2016年季节变幅达到1 564个·cm-3。一是松阳县生态环境建设的成效比较大，空气负氧离子浓度逐年提升幅度大，2014—2016年空气负氧离子浓度分别为1 215、2 079和4 327个·cm-3；二是2016年松阳春夏季雨量较往年特别多，加速了负氧离子的形成。

表1 丽水市空气负氧离子浓度季节均值 个·cm-3

2.2.4 年变化特征

2014—2016年，丽水市空气负氧离子浓度均值分别为2 182、2 494和2 786个·cm-3，呈逐年升高趋势。各地空气负氧离子浓度整体也呈逐年升高趋势。

3 影响因素

3.1 气象条件

3.1.1 温度

图4显示，温度与空气负氧离子之间呈负相关关系，空气负氧离子浓度随着温度的升高而降低。温度越高，空气负氧离子浓度越低。对R系数作t检验，t=-9.202，P=0.000，通过极显著性检验。对方程作F检验，F=84.669，P=0.000，通过极显著性检验。空气负氧离子与温度呈极显著负相关。

图4 空气负氧离子浓度与温度的相关关系

3.1.2 相对湿度

图5显示，相对湿度与空气负氧离子之间呈正相关关系，空气负氧离子浓度随着相对湿度的增大而升高。相对湿度越大，空气负氧离子浓度越高。

对R系数作t检验，t=7.651，P=0.000，通过极显著性检验。对方程作F检验，F=58.54，P=0.000，通过极显著性检验。空气负氧离子与相对湿度呈极显著正相关。

图5 空气负氧离子浓度与相对湿度的相关关系

3.1.3 不同天气状况

空气负氧离子与天气状况密切相关，在不同的天气状况下，同一观测点的空气负氧离子浓度有很大的差异。对丽水职业技术学院校园空地监测点数据根据天气状况进行归类，分为晴天、多云、雨天和阴天，取相应时间点数据计算平均值分析，如图6所示。晴天、多云、雨天和阴天，空气负氧离子浓度均值分别为1 509、1 387、1 592和1 187个·cm-3。由此可见，空气负氧离子浓度雨天>晴天>多云>阴天。

图6 不同天气状况下的丽水市空气负氧离子浓度

3.2 环境条件

3.2.1 PM2.5

图7显示，PM2.5与空气负氧离子浓度之间呈负相关关系，空气负氧离子对PM2.5具有消减作用，但削减作用不明显。对R系数作t检验，t=6.382，P=0.000，通过极显著性检验。对方程作F检验，F=30.515，P=0.000，通过极显著性检验。空气负氧离子与PM2.5呈极显著正相关。

图7 空气负氧离子浓度与空气PM2.5的相关关系

3.2.2 环境类型

选取白云山国家森林公园内不同类型的环境进行空气负氧离子监测，以尽可能减少时空尺度带来的差异性影响。选取樱园、狮子坛溪流边、龙潭瀑布和白云山国家森林公园入口处，分别代表林地环境、林水环境、水环境和道路环境，监测环境类型对空气负氧离子浓度的影响，如图8所示。可以看出，不论是早上，还是中午或下午，空气负氧离子都存在以下规律：水环境>林水环境>林地环境>道路环境。观测发现，瀑布跌水形成的负氧离子远远高于山溪监测点，也就是说，动态水的空气负离子浓度大于静态水。同时增测了附近落差较小的瀑布，发现水量越大、落差越大，周围空气负氧离子浓度越高。王薇[8]认为，水体在撞击和喷射过程能加快正负电荷的分离，水速越快，相应摩擦产生的电离能越大，周边环境的空气负氧离子浓度就越高。

图8 空气负氧离子浓度与环境类型的相关关系

4 小结

丽水市空气负氧离子年均浓度整体较高，呈现出中心高周边低、南边高北边低的特点。庆元县为全市空气负氧离子最为丰富的区域，庆元百山祖景区全年均值为18个4 A景区中最高，达7 623个·cm-3。空气负氧离子浓度日变化特征明显，夜晚高于白天，最高浓度均值出现在20:00—22:30，最高值出现在20:10，达到2 044个·cm-3；11:00—13:00和17:30—18:30负氧离子浓度相对较低，最低值出现在17:32，达到813个·cm-3。空气负氧离子浓度逐月上升，平均最高浓度出现在8月，达到2 787个·cm-3；平均最低浓度出现在1月，达到2 188个·cm-3。丽水市空气负氧离子浓度季节性变化明显，呈逐年升高趋势，年均变幅达到678个·cm-3。空气负氧离子浓度夏季最高，平均达2 662个·cm-3；秋季次之，平均达2 568个·cm-3；春季略高于冬季，平均达2 374个·cm-3；冬季最低，平均达2 345个·cm-3。丽水市空气负氧离子浓度受到气象条件的影响。温度与空气负氧离子之间呈负相关关系；相对湿度与空气负氧离子之间呈正相关关系；空气负氧离子浓度雨天>晴天>多云>阴天。丽水市空气负氧离子浓度受到环境条件的影响。PM2.5与空气负氧离子浓度之间呈负相关关系；水环境>林水环境>林地环境>道路环境。

总的来说，丽水市空气负氧离子资源十分丰富，为森林康养产业发展奠定了坚实的基础。系统、全面地了解丽水市空气负氧离子资源，有助于更好地开发空气负氧离子旅游产品，培育丽水绿色生态经济发展的新的增长点，促进丽水成为践行“两山理论”的全国标杆。