“两湖”公园空气负离子浓度时空变化特征

黄碧玥 王红

摘 要：通过对研究区空气负离子浓度时空变化特征的研究，为游人在湿地公园中选择游憩地点和游憩时间提供新的参考。对“两湖”公园，即星月湖公园和月亮湖公园的空气负离子浓度进行观测研究，并使用安培系数与空气洁净度对结果进行分析评价。结果显示，夏季空气负离子浓度最高，春秋季次之，冬季最低。空气负离子浓度在14：00—16：00时间段内最低，总体上上午空气负离子浓度高于下午。植物群落组成的CI值：乔灌草>常绿乔草>落叶乔草>灌草>草丛。动态水环境空气洁净度大于静态水环境，其中水面面积大的环境CI值高于水面面积小的。游人选择8：00—10：00和16：00—18：00进入湿地公园进行休闲娱乐活动为最佳，适当调整植物配置方式和增加人工水景能有效提高空气负离子浓度，能为游人提供有效的健康游憩环境。

关键词：空气负离子;城市湿地公园;时空变化;特征

中图分类号：F062.2        文獻标志码：A      文章编号：1673-291X（2020）21-0149-05

引言

城市的快速发展取得瞩目成就的同时也带来了各种城市病，如资源损耗、生态恶化等，长期生活在城市环境中的人群常常表现出亚健康状态。城市绿地已成为现代城市不可或缺的重要组成部分，是人类亲近自然、拥抱自然的途径之一，这对于生活在以灰色景观为主调的城市中的人们来说尤为重要。公园绿地作为城市绿地的重要组成部分，人们可以从中直接汲取所需的精神力量。被誉为“空气维生素和生长素”的空气负离子在自然环境中有很多作用，能够降尘、杀菌、洁净，调节机能平衡，提高免疫力等[1]。此外，还对人体七大系统的30多种疾病有抑制、缓解或辅助治疗作用[2]。国内有关空气负离子最早的研究是夏廉博发表的一篇文献《有益于人体健康的负离子》[3]。研究人员指出，空气负离子能增加肺通气换气的功能[4～5]。张振军[6]通过研究发现，咳嗽、多梦等现象能够被空气负离子有效改善。除此之外，空气负离子还是衡量空气洁净度的重要指标之一。在生态文明建设的浪潮中，人们不断加强对健康的重视程度，作为一种可提升游人健康和出行愉悦程度的自然资源，空气负离子资源可以成为园林建造中重要的参考因素。本研究通过研究城市湿地公园内空气负离子的变化特征为居民提供出行游憩的休闲生活参考，也为将来的城市湿地公园规划建设提供一个有价值的参考模板。

一、材料与研究方法

（一）研究区概况

贵安新区位于贵州省中部地区，东临贵阳市花溪区，南靠黔南州长顺县，西接安顺市，北跨清镇市红枫湖。贵安新区属亚热带高原季风性气候，温和湿润、四季明显、夏无酷暑、冬无严寒。区内降雨量充沛，年平均降雨量1 129.5mm，最大年降雨量为1 569.3mm，最小年降雨量为771.5mm，最大日降雨量为226.2mm。多年平均气温15.3℃，7月平均气温24℃，1月平均气温4.6℃，极端最高气温为39.5℃，极端最低气温为-9.5℃。

“两湖”公园的月亮湖公园和星月湖公园同属于车田河水域，自北向南的河流将两个公园连接在一起，共同组成了贵安新区中心区生态水系统骨干。研究区NO2、SO2、PM10的日均浓度均达到《环境空气质量标准》（GB3095-2012）的二级标准要求。总体而言，研究区自然环境良好，是城市居民出行游玩的上佳选择。

（二）研究方法

1.观测仪器。空气正、负离子观测使用WST-08空气负离子测量仪，仪器工作温度为-50℃～-70℃，工作湿度为0～99%RH，离子测量1×101～108个/cm3，测量分辨率最高为1个/cm3，测定离子浓度误差≤±10%，符合《空气离子测量仪通用规范》国家标准。

2.观测方法。根据贵安新区自然地理概况，进行多次观测。根据研究对象情况，选取公园中不同环境的14个测点进行观测，同时遵循均匀布点的原则（见下页表1）。为了降低风速、雨、雾等气象因素对检测结果的影响，选取每个季节天气晴好的1—3天进行检测。观测时间限定在每日8：00—18：00，每隔两小时观测1次。在确定测点后，在其三个临近的不同位置检测，大致呈等边三角形分布。为了降低环境对空气正、负离子观测的影响，每个测量点按相互垂直的四个方向东、南、西、北观测。待空气正、负离子数值显示稳定后读取最高值及最低值并记录。空气正、负氧离子浓度的时空分布数据为多次观测的平均值。

3.数据处理。使用Excel表格处理统计数据并绘制表格，使用SPSS20.0进行方差分析。采用单级系数和安培空气质量评价指数作为空气质量的评价指标。

单极性用单极系数来表示，即空气中正离子与负离子的比值，用q表示，即：

q=n+/n-

研究表明，当n-大于1 000个/cm3，且q值小于1时，空气清洁舒适，对人体健康最为有益[7]。

空气质量评价系数反映了空气中离子浓度接近自然界空气离子化水平的程度[6]，即：

CI=（n-/1 000）×（1/q）

其评价标准（见下页表2），以安培指数的高低，将空气质量分为五个等级[8]。

二、结果与分析

（一）不同观测点空气负离子浓度时间变化

1.空气负离子浓度日变化。为观测研究区空气负离子日变化规律，在两个公园中选取五个具有代表性的观测点，在公园游人最多且有代表性的夏季选取天气晴好的3天进行观测调查（见表3）。

南湾夏爽和碧华流霞小丘变化幅度最大。南湾夏爽10：00—12：00空气负离子浓度下降并在14：00时达到最低。这一测点是月亮湖公园入园后的开阔集散点，可能受人为活动干扰强烈，负离子浓度在游人开始出行时大幅度降低。

碧华流霞小丘为原生森林植被聚集处，由阔叶树、针叶树、原生灌木草本构成丰富的植物群落，森林树冠、树叶的尖端放电以及绿色植物的光合作用会产生光电效应，导致这一测点空气负离子浓度均值较之其他测点较高。夏季植物长势最优，释放的负离子最多，变化幅度最大。这一观测点空气负离子浓度变化大致为早上浓度高，8：00时浓度为峰值然后逐渐降低，14：00到达最小值后逐渐回升。其余四个观测点变化受游人活动影响负离子浓度变化幅度不大，皆表现出8：00—10：00上升趋势之后小幅度下降。南湾夏爽、木桥边和滨湖踏草负离子浓度最小值出现在16：00，园路绿化和碧华流霞小丘的最小值都出现在14：00。

2.空气负离子浓度季节差异。为了在气候条件和环境湿度相差较大的环境中对比，在冬季选择有季节代表性的一天中的上午和下午两个时段对五个观测点进行了对比观测，四个季节的日平均空气负离子浓度（如下页图所示）。

南湾夏爽主要生长常绿树种，受季节影响较小，变化幅度不大。而园路綠化和碧华流霞小丘处多生长落叶乔木，夏季高温多雨并且光照充足从而促进植物生理活动，因此夏季碧华流霞小丘负离子浓度最高，日均值达到1 610个/cm3。春季树木开始长出枝叶，植物通过光电效应产生的负离子个数比冬季稍多。木桥边和滨湖踏草均属于水体周围环境，受亚热带季风性气候影响，冬春秋三季水量降低，则水环境测点木桥边和滨湖踏草负离子浓度低于水量充足的夏季。

对测量结果进行统计，进行多重比较和方差分析，发现不同观测点在不同季节负离子浓度差异显著（P>0.05）。夏季空气负离子明显高于其他三季，春秋次之，冬季最低。

（二）空气负离子空间分布特征

为了进一步了解研究区空间上空气负离子浓度变化规律，夏季对不同环境类型的观测进行了深入的调查观测（见表4）。

跌水处水体经由砌石造景自上而下时发生强烈碰撞引起喷筒效应从而产生大量负离子，因此此测点空气洁净度能够达到A级。而在星月湖亲水小岛水边，由于受人工岛包围，水体运动不明显几乎可算作静态水，空气洁净度只有0.76，静态水环境空气洁净度明显低于动态水环境。星月湖主入口处主要生长的是野生草本植物，植物种群构成较为单一，因此空气洁净度为B级。在植物种类丰富的观测点，双峰耸秀对岸、碧华流霞小丘、民房附近和厕所旁周围的环境中空气洁净度都达到了A级，其中碧华流霞小丘由于其原生优势，林下植物覆盖度较高，CI指数比其他三个观测点高，达到了1.64。以植物造景为主的观测点CI值由高到低依次为碧华流霞小丘（1.64）>双峰耸秀对岸（1.31）>民房附近（1.26）>厕所旁（1.02）>星月湖主入口（0.94）。作为对照，荒地空气洁净度仅为D级，荒地主要依靠地壳中及大气中的放射性物质和宇宙射线与紫外线使空气分子发生电离形成空气负离子，缺少植物生理活动释放的大量负离子，因而空气负离子浓度低。

三种以水环境为主的测点，CI值由高至低依次为落水口（4.44）>滨湖踏草（1.27）>星月湾亲水小岛（0.76）。滨湖踏草的水面是宽阔的月亮湖，而星月湾处则是由人工岛围合的小尺度水面，可以推测水环境的开阔程度与空气负离子浓度有关且水面宽阔则空气负离子浓度较高。

三、讨论与结论

第一，一日内，空气负离子浓度通常在8：00—10：00有小幅度上升，清晨太阳逐渐升起，光照开始促进植物进行光合作用从而促进植物产生光电效应，负离子浓度相应升高。10：00过后负离子浓度开始下降，因为负离子还受人为活动的影响，使其存在寿命时间缩短，在人为活动开始频繁时负离子浓度开始降低。最小值一般出现在14：00—16：00时间段，这可能是环境温度升高和湿度下降的影响，众多研究[9～10]表明温度与负离子浓度呈负相关，与湿度呈正相关，午后因温度上升蒸发作用加剧导致湿度降低，16：00后温度逐渐降低湿度增加，负离子浓度也逐渐上升，这在一定程度上佐证了本文的研究结果。

第二，不同观测点在不同季节负离子浓度差异显著，夏季空气负离子浓度最高，春秋季次之，冬季最低。其中春季要略高于秋季。

第三，对公园不同环境类型进行观测分析，发现不同植物群落搭配的空气洁净度不同，植物群落组成丰富的CI值要高于较为单一的。由单一野生草本植物为主的环境中，星月湖主入口处的空气洁净度仅为B级，比其他植物环境的测点等级低。CI值从高到低的植物群落组成为：乔灌草>常绿乔草>落叶乔草>灌草>草丛。在水环境下，动态跌水的空气洁净度要远高于静态水，而在同样的静态水环境下，宽阔的水面环境CI值高于狭窄的水面环境，星月湾亲水小岛处的空气洁净度为B级，CI值低于A级的滨湖踏草。跌水使水体产生强烈的摩擦，产生大量负离子，因此落水口处的空气洁净度全园等级最高。

星月湖公园和月亮湖公园的四季空气负离子平均值达到912个/cm3，空气清新，对健康有利，适宜城市居民进行休闲游憩活动。总体来说，空气负离子上午的平均浓度高于下午。根据空气负离子的时间变化，可以划分出最适游憩时间段为8：00—10：00和16：00—18：00，游人在此时间段内进入公园游玩，能充分享受空气负离子带来的益处，增强保健作用。在对公园进行植物造景时，除了视觉美学要求，还可以将空气负离子浓度需求与不同功能区造景要求相结合，在需要高浓度空气负离子的区域适当选择不同植物有机组合的配置方式[11]。公园内可以人工增设一些流动水系和高低跌落的水景，除了可以满足游人亲水的需求，还能提高空气负离子浓度以获取更优质的空气质量，创造健康的游憩环境。

参考文献：

[1]  王薇，余庄.中国城市环境中空气负离子研究进展[J].生态环境学报，2013，（4）：705-711.

[2]  周文昌，潘磊，崔鸿侠，等.九峰国家森林公园空气负离子浓度变化规律[J].湖北林业科技，2018，（1）.

[3]  夏廉博.有益于人體健康的负离子[J].大众医学，1981，（7）：36-37.

[4]  俞尧荣，徐志明，卢毅，等.空气离子对人体某些生理机能的影响[J].中华理疗杂志，1988，（11）：100-101.

[5]  赵德恒，付正恺.空气负离子吸入对哮喘患者和家兔体内自由基反应的探讨[J].中华理疗杂志，1989，（12）：1-3.

[6]  张振军，李安伯，秦铁柱，等.空气负离子治疗晚期恶性肿瘤疗效观察[J].静电，1995，（4）：32-33.

[7]  邵海荣，贺庆棠.森林与空气负离子[J].世界林业研究，2000，（5）：19-23.

[8]  任云卯，李涛，侯智，等.森林、空气负离子与人居环境[J].绿化与生活，2004，（116）：15-16.

[9]  张翔.浅析相关因子对空气负离子水平的影响[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2004，（4）：346-351.

[10]  石彦军，余树全，郑庆林.6种植物群落夏季空气负离子动态及其与气象因子的关系[J].浙江农林大学学报，2010，（2）：185-189.

[11]  黄春松，黄翔，吴志湘.空气负离子产生的机理研究[C]//第五届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集，2005.

Abstract：Through the study of the spatial and temporal variation characteristics of the concentration of negative ions in the air in the study area，a new reference is provided for tourists to choose the recreation place and recreation time in the wetland park.The concentration of negative ions in the air in Xingyue lake park and Moon lake park in“Two lakes” park was observed and studied，and the Abe coefficient and air cleanliness were used to analyze and evaluate the results.The results show that the concentration of negative ions was highest in summer，followed by spring and autumn，and lowest in winter.The air anion concentration was the lowest in the period from 14：00 to 16：00，and the overall air anion concentration in the morning was higher than that in the afternoon.CI value of plant community composition：Trees，shrubs and herbs>Evergreen trees and herbs>Deciduous trees and herbs>Shrubs and herbs>Grass.The air cleanliness of dynamic water environment is higher than that of static water environment，and the environmental CI value of large water surface area is higher than that of small water surface area.It is the best choice for visitors to enter the wetland park for leisure and entertainment from 8：00 a.m.to 10：00 a.m.and 16：00 to 18：00 to properly adjust the plant configuration and add artificial waterscape can effectively improve the concentration of negative ions in the air and provide an effective and healthy recreation environment for visitors.

Key words：air anion;urban wetland park;spatiotemporal change;recreation;variation characteristics