丽水市空气负离子浓度分布的时空特征及其影响因素

空气负离子指的是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称，一般附着在环境中的气体分子上形成[1,2]；因为氧吸附自由电子能力强，且在空气中的占比约五分之一，所以大多自由电子都被氧气获取，因此空气负离子又经常被人们称为“负氧离子”。负氧离子具有吸附、聚集作用，能够沉降空气中的悬浮颗粒物，从而起到净化空气的作用[3]；对人体有促进新陈代谢、降低血糖、消除疲劳[4，5]的作用；在高浓度负离子环境中，能有效抑制病菌繁殖，有着天然杀菌消毒的作用。

对空气负离子的影响因子主要有森林结构、植被类型、气象变化等原因以及空气负离子浓度的年、季、月的时间变化特征。毛成忠等[6]对宜昌市观测的结论为森林区与城市区空气负离子浓度的日变化趋势一致，但是森林的空气负离子平均值约为城市的五倍左右；胡喜生等[7]对福州市的研究发现，复层林的空气负离子浓度大于乔草型，气象因素也会引起空气环境特性的变化，对大气负离子的浓度影响很大[8]；邵海荣等[9]通过对宿迁市观测分析指出，森林区和城市区的大气负离子平均浓度差异，夏季和秋季的变化较大[8]；冯鹏飞等[10]观测北京大气负离子浓度后发现大气负离子浓度从阔叶林到针叶林、再到无植被地区逐渐降低的趋势。空气负离子的浓度与湿度（海边，瀑布）、植被（森林）、雷雨（天气）等呈正相关，与气温（季节）、PM10（空气质量）呈负相关[11]。

丽水市作为“浙江绿谷”和全省“大花园”战略实施的核心区，是全国优秀旅游城市和优秀生态旅游城市，其森林覆盖率、水质与空气质量均是浙江省最好的区域。为进一步发挥丽水市的生态环境优势，创建生态养生旅游示范区和森林康养示范区，开展区域空气环境质量评价就尤为迫切。为此，对全市空气负离子监测的结果进行分析和评价，明确全域空气负离子现实空间分布、变化规律及其影响因素，为合理开发休闲养生旅游度假产品具有重要现实意义。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究地概况

丽水的地理位置为东经118°41'～120°26'和北纬27°25'～28°57'，是全省面积最大的地级市，总人口269万。丽水有着无与伦比的生态优势，素有“中国生态第一市”的美誉。全市森林覆盖率为81.70%，列全国第二；浙江省瓯江、钱塘江、闽江、飞云江、灵江和福安江等重要水系都发源于丽水。截至2018年底，全市生态环境状况指数连续16年全省第一、生态环境公众满意度连续11年全省第一。市域范围内共有旅游资源单体2 365个，已创成1家5A级景区、22家4A级景区，众多美丽乡村镶嵌在绿水青山间，犹如一幅幅美丽的风景画。国家林草局将丽水确定为全国唯一的国家公园设立试验区，生态环境部命名丽水为“两山”实践创新基地，浙江省将丽水市列为“诗画浙江”大花园建设的核心区，是全国唯一一个“中国长寿之乡”和“中国气候养生之乡”的地级市。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源

2015年起，依托丽水市环境监测中心站组织丽水的各县（市）环境监测站构建全市空气负离子监测网络，主要对9个县的（市）城区和13个景区的空气负离子监测。本研究主要截取2016年1月～2018年12月期间的数据。

1.2.2 评价标准

采用威德创新WDQB（2010）0002负离子等级标准，该标准为参照国内外空气负氧离子浓度等级标准并结合世界卫生组织要求而创建。其空气负离子浓度值与大气清新度指数和与人体健康的关系见表1。

表1 大气负离子等级标准

1.丽水市空气负离子浓度年均值的空间分布

2.丽水市空气负离子浓度的月均值

3.空气负离子浓度与温度的相关性分析

1.2.3 数据处理

根据所获取的空气负离子数据资料，采用算术平均值方法计算9个县（市、区）中13个采取点的月、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ARCGIS软件进行克里金插值方法绘制丽水市空气负离子的空间分布图。

2 结果分析

2.1 空间负离子浓度的整体特征

对全市所有测点的大气负离子监测数据取平均值，年平均值2 550.4个/cm3，高于空气清新度指数等级1级水平，处于极好水平，极有利于人体健康为开发森林康养、乡村养生等养生度假旅游提供了坚实的资源基础。

2.2 空间负离子浓度的空间变化

从监测数据年均值的空间分布来看，整体上呈现出由中心城区向远郊逐步提高的特征（表2）。最高值在庆元县巾子峰国家森林公园，数值为3 677.2个/cm3；最低值在白云山国家森林公园，数值为1 161.4个/cm3。最低的4个测点均位于中心城区。一些景区的森林覆盖率较高，空气负离子浓度也高于城市区域，城市区域也因为人为的活动和环境污染降低了城区的空气负离子浓度。从图中可以看出，丽水市的空气负离子分布的空间基本为西高东低、北高南低的趋势（图1）。

2.3 空间负离子浓度的时间变化

从监测数据月均值来看，各月的空气负离子浓度的平均值均超过空气清新度指标的1级水平（表3），对健康极为有利。但各月之间有变化，总体上来看，上半年高于下半年，3～6月较高（图2），最高值为6月（2 720.6个/cm3），最低值为11月（2 430.6个/cm3）。

2.4 影响因素分析

2.4.1 温度

将空气负离子浓度值与相应的平均温度值进行相关性分析，结果表明二者整体上呈负相关性（图3）。在丽水市15℃～30℃的气温中，温度越高，空气负离子呈大致减少的趋势。而在15℃以下和30℃以上，P值较大，函数关系不明显。对R系数作t检验，t=－5.680，P=0.000，通过极显著性检验。对方程作F检验F=32.266，P=0.000，通过极显著性检验。

表2 丽水市空气负离子浓度分布的空间分布及其评价（单位：个/cm3）

表3 丽水市空气负离子浓度的月变化（单位：个/cm3）

2.4.2 相对湿度

将空气负离子浓度值与相应的相对空气适度值进行相关性分析，结果表明二者整体上呈正相关关系，空气负离子浓度随着相对湿度的增大而升高（图4）。相对湿度越大，空气负离子浓度越高。对R系数作t检验，t=0.778，P=0.001，通过极显著性检验。对方程作F检验F=24.369，P=0.001，通过极显著性检验。

2.4.3 日照时数

将空气负离子浓度值与相应的日照时数值进行相关性分析，结果表明二者整体上呈正相关关系，空气负离子浓度随着日照时数的增加而升高（图5）。日照时数越长，空气负离子浓度越高。对R系数作t检验，t=4.357，P=0.001，通过极显著性检验。对方程作F检验F=18.893，P=0.001，通过极显著性检验。

4.空气负离子浓度与相对湿度的相关性分析

5.空气负离子浓度与日照时数的相关性分析

3 结论

（1）全市大气负离子浓度年平均值2 550.4个/cm3，高于空气清新度指数等级1级水平，处于极好水平，极有利于人体健康。说明丽水市全年空气清新度高，是开发森林康养、乡村养生的养生度假旅游的好地方。

（2）从空间分布来看，整体上呈现出由中心城区向远郊逐步提高，西高东低、北高南低的趋势。最高值在庆元县巾子峰国家森林公园（3 597.9个/cm3）；最低值在白云山国家森林公园（2 327.1个/cm3）；最低的4个测点均位于中心城区。

（3）各月的空气负离子浓度的平均值均超过空气清新度指标的1级水平，对健康极为有利。总体上来看，上半年高于下半年，最高值为6月（2 720.6个/cm3），最低值为11月（2 430.6个/cm3）。

（4）空气负离子浓度值与温度呈负相关，与适度、日照时数呈正相关。

4 建议

（1）切实保护好森林植被和水资源。森林植被对区域气候具有良好的降温增湿效果，而降温增湿对于空气负离子浓度的提升具有正相关的贡献[11-12]。因此要在今后的生态养生旅游开发和经济社会发展过程中，恪守生态红线，切实保护好森林植被，通过针阔混交抚育、美丽林相建设、森林病虫害持续治理建设等项目实施，持续促进森林植被质量和生态功能改善。同时加强对水资源保护和全流域污染治理，不断地提升全域水系水质，稳步提升水域覆盖面积，为提升空气负离子浓度提供良好的生态本底。

（2）逐步提升建成区生态环境质量。建成区是丽水市区及各县城、乡镇的中心区域，人口密集、土地利用强度大、植被覆盖率相对较低，导致空气负离子浓度处于较低水平。为促进这些区域的生态养生旅游和人居环境质量持续发展，应当通过立体绿化、临时绿化、见缝插绿等各种途径大力提升绿地面积和绿地生态系统质量[11-12]，营造瀑布、喷泉、叠水等人工水体景观，通过人工干预的手段持续提高空气负离子浓度。

（3）科学利用空气负离子资源发展养生旅游。根据空气负离子浓度的监测和评价结果，合理地开发森林浴场、森林氧吧、森林医院、康养基地、森林幼儿园和大自然学校等生态康养旅游产品[13-15]，同时要严禁在开发建设过程中对森林植被和水体资源的破坏活动，并且要科学地确定康养旅游景区的游客负载量及活动强度阈值，以确保持续稳定地科学开发利用空气负离子康养旅游资源。

本研究以现有空气负离子监测网络数据对丽水市的空气负离子资源的整体状况、时空分布特征以及影响因素进行了初步研究，并提出了科学合理的发展建议，可以为全市的森林康养或生态养生旅游产品开发提供有益参考。但由于监测布点数量13个，每个监测点每月监测4次，其监测点数和监测次数可能会对研究结果的精准性产生影响，应在今后的持续研究中予以补充和完善。