【摘要】本研究利用ITC-201A型智能便攜式空氣負(fù)離子測試儀，在室內(nèi)的20cm×20cm×60cm的密閉箱子內(nèi)，分別測量了蘆薈、泡葉冷水花、吊蘭、燕子掌、彩葉草、吊竹梅的負(fù)離子值，通過分析對比葉面積、單極系數(shù)、空氣離子評議系數(shù)（CI）等，得出植物綜合排名。
　　【關(guān)鍵詞】空氣負(fù)離子 室內(nèi)觀葉植物 單極系數(shù) 空氣離子評議系數(shù)
　　
　　一、前言
　　1. 問題的提出
　　我發(fā)現(xiàn)進(jìn)入到植物多的房間會覺得空氣清新，使人心曠神怡，感到很舒服。后來得知是因?yàn)槲輧?nèi)空氣負(fù)離子濃度高的緣故。在日常生活中，空氣負(fù)離子濃度與我們有怎樣的聯(lián)系呢？通過查閱資料，我對空氣負(fù)離子的概念、產(chǎn)生機(jī)理、作用、監(jiān)測與評價方法等有了一定的了解，并更詳細(xì)地查閱了關(guān)于空氣負(fù)離子方面的國內(nèi)外的研究情況，這些激起了我很大的興趣。因?yàn)樵诩抑袛[放植物是很常見的美化環(huán)境的方法，同時通過查找資料，發(fā)現(xiàn)觀葉植物不僅葉形、葉色美麗，而且具有很高的釋放負(fù)離子的能力，因此進(jìn)一步想到了在家中擺放觀葉植物以提高空氣中負(fù)離子濃度。
　　2. 負(fù)離子的基本概念
　　在外界某種條件的作用下，呈電中性的空氣氣體分子外層電子脫離原子核的束縛從軌道中逸出，使部分氣體帶正電荷，這些正電荷和逸出的電子與某些中性分子或原子結(jié)合成為陽離子或陰離子，空氣正離子和空氣負(fù)離子。
　　3. 負(fù)離子的作用
　　負(fù)離子與人們的生活密切相關(guān)。負(fù)氧離子能激活空氣中的氧離子，使其更加活躍且更容易被人體吸收，有助于改善心肌功能，增強(qiáng)心肌營養(yǎng)和細(xì)胞代謝。
　　負(fù)離子水是自來水經(jīng)過預(yù)處理后，再經(jīng)負(fù)離子發(fā)生材料處理而得來的，它具有偏堿性、不含細(xì)菌、含有呈離子態(tài)的礦物質(zhì)等特征。
　　負(fù)離子發(fā)生材料涂在建筑物外墻可減輕酸雨對建筑物的損害，涂在內(nèi)墻可使室內(nèi)浮游灰塵、絨毛等物質(zhì)被吸附，防止誘發(fā)鼻炎、氣管炎等過敏性疾病。
　　負(fù)離子還可防止土壤酸化，供給植物充分營養(yǎng)，促進(jìn)作物發(fā)芽、生長，提高糧食產(chǎn)量?？捎糜谑卟?、魚、肉食等食品保鮮，并可用于烤箱中使烘烤食品味道更佳。
　　4. 自然條件下的負(fù)離子產(chǎn)生機(jī)理
　?。?）地殼和大氣中的放射性物質(zhì)的電離作用
　?。?）宇宙射線和太陽紫外線的電離作用
　?。?）水的Lenard效應(yīng)
　?。?）植物的“尖端放電”和“光電效應(yīng)”
　　5. 正離子與負(fù)離子
　　在自然條件下，正離子與負(fù)離子的比例是1.2∶1.0，但現(xiàn)代社會發(fā)展已破壞了自然界中離子的平衡。
　　二、實(shí)驗(yàn)研究
　?。ㄒ唬?shí)驗(yàn)時間
　　春季2009.3.2146:00～18:00
　　2009.4.4446:00～18:00
　　2009.4.2546:00～18:00
　　秋季2009.9.2746:00～18:00
　　2009.10.846:00～18:00
　　2009.10.246:00～18:00
　　夏季2009.8.2046:00～18:00
　　2009.8.3046:00～18:00
　　2009.9.1346:00～18:00
　　冬季2009.1.1746:00～18:00
　　2009.2.1446:00～18:00
　　2009.3.1446:00～18:00
　　以天為單位，從每天6:00～18:00，每隔2小時測一次，每天共測7次。
　?。ǘ?shí)驗(yàn)地點(diǎn)
　　北京教學(xué)植物園
　?。ㄈ?shí)驗(yàn)材料
　　ITC-201A型智能便攜式空氣負(fù)離子測試儀，蘆薈、泡葉冷水花、吊蘭、燕子掌、彩葉草、吊竹梅，規(guī)格為20cm×20cm×60cm的透明密封箱2只，高度為45cm的支架一個，秒表一塊，直徑6mm打孔器一個，天平（含砝碼）1臺。
　　考慮到市民對各種觀葉植物的喜愛程度、常見的植物種類、植物適宜生長的環(huán)境等因素，選擇了以下6種植物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見表1）：
　?。ㄋ模?shí)驗(yàn)方法
　　1. 負(fù)離子部分
　　（1）前期準(zhǔn)備：①通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館等渠道，查閱有關(guān)資料，選擇實(shí)驗(yàn)時間、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，并制定實(shí)驗(yàn)方案；②在此基礎(chǔ)上，按照正式實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)于2009年1月11日進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)；③總結(jié)、分析預(yù)實(shí)驗(yàn)的問題與不足，據(jù)此調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案；④準(zhǔn)備進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。
　?。?）正式實(shí)驗(yàn)
　　2. 葉面積測算部分
　?。?）葉片形狀規(guī)則植物：蘆薈
　　方法：轉(zhuǎn)換為幾何圖形直接測量
　　（2）葉片形狀不規(guī)則植物：泡葉冷水花、吊蘭、燕子掌、彩葉草、吊竹梅
　　方法：打孔稱重法
　　三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
　　1. 負(fù)離子部分
　　示數(shù)：取同一季節(jié)中3次實(shí)驗(yàn)同一時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)平均值。
　　差值：同一季節(jié)中3次實(shí)驗(yàn)同一時間點(diǎn)的植物負(fù)離子平均值與空箱負(fù)離子平均值的差。
　　2. 葉面積測算部分
　　四、分析與討論
　　（一）空氣負(fù)離子的評價
　　1. 單位葉面積產(chǎn)生的負(fù)離子濃度（見表2）
　?、谙渥芋w積=長×寬×高=20cm×20cm×60cm=24000cm3
　　根據(jù)公式計(jì)算出每種植物的負(fù)離子濃度（單位：個／cm2）。通過對比可得負(fù)離子濃度大小順序從高到低依次為：彩葉草＞蘆薈＞吊蘭＞燕子掌＞吊竹梅＞泡葉冷水花。
　　2. 單極系數(shù)角度
　　單極系數(shù)指空氣中正離子數(shù)與負(fù)離子數(shù)的比值，用q表示，即q=n+/n-，式中n+為空氣正離子數(shù)、n-為空氣負(fù)離子數(shù)。
　　通過計(jì)算得出每種植物單極系數(shù)平均值，從低到高依次為：彩葉草＜吊竹梅＜吊蘭＜泡葉冷水花＜燕子掌＜蘆薈。
　　3. 空氣離子評議系數(shù)（CI）角度
　　空氣離子評議系數(shù)（CI）指空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度。該指標(biāo)把空氣負(fù)離子作為評價指標(biāo)，同時又考慮了正、負(fù)離子的構(gòu)成比，評價比較全面，具體可以劃分為5個等級，評議大氣清潔度的方法用其指數(shù)進(jìn)行判斷，見表3。
　　CI=×
　　注：1000——滿足人體生物學(xué)效應(yīng)最低需求的空氣負(fù)離子濃度（個／cm3）
　　根據(jù)公式計(jì)算出空氣離子評議系數(shù)（CI）值。結(jié)果如表4：
　　根據(jù)公式計(jì)算可得每種植物CI值。通過對比每種植物CI值從高到低依次為：彩葉草＞吊竹梅=泡葉冷水花＞吊蘭＞燕子掌＞蘆薈。
　?。ǘ┴?fù)離子的分布規(guī)律
　　1. 負(fù)離子濃度的時間變化規(guī)律
　　可以看出，蘆薈、吊蘭、燕子掌、彩葉草這四種觀葉植物在春、秋、冬三季中，最高值均出現(xiàn)在正午12:00，這可能是因?yàn)?2:00時光照最為充足，且此時環(huán)境中濕度達(dá)到了最大值，這造成了此時這四種觀葉植物的光合作用最強(qiáng)，所以產(chǎn)生的負(fù)離子值也達(dá)到了極大值。燕子掌、吊竹梅、彩葉草的夏季負(fù)離子最高值都出現(xiàn)在16:00，而并沒有出現(xiàn)在一天中溫度最高的14:00和濕度最高的12:00，我認(rèn)為這可能是由于植物在12:00～14:00的高溫狀態(tài)下，已經(jīng)進(jìn)入了半休眠狀態(tài)，光合作用被抑制，所以釋放出的負(fù)離子沒有到達(dá)極值。相反，蘆薈、泡葉冷水花在夏季14:00出現(xiàn)了極大值，這可能是由于植物自身喜高溫、高濕的環(huán)境，在這種環(huán)境下光合作用更強(qiáng)，釋放負(fù)離子更多。還能看到，六種觀葉植物四季的最低值均出現(xiàn)在6:00和10:00，我認(rèn)為這是由于6:00是一天中溫度最低值，而10:00則是一天中濕度最低值造成的。
　　綜上所述，可得出空氣負(fù)離子濃度的時間變化規(guī)律：
　　年變化：一年中，空氣負(fù)離子濃度夏、秋季高于冬、春季；且夏季最高，冬季最低。
　　日變化：一天中，空氣負(fù)離子濃度在12:00、14:00或16:00較高，而6:00或10:00出現(xiàn)最低值。
　　
　　2. 負(fù)離子濃度與氣象要素的關(guān)系
　　在測量完每組實(shí)驗(yàn)負(fù)離子值后，測量了當(dāng)時的溫度和濕度。經(jīng)過對比分析發(fā)現(xiàn)，植物負(fù)離子值的高低和溫度、濕度有一定關(guān)系（如表5）。
　　由表5可以看出：一年中溫度、濕度最高的季節(jié)為夏季，最低的季節(jié)為冬季；而一年中，空氣負(fù)離子濃度夏、秋季高于春、冬季，且夏季最高，冬季最低。即可得出空氣負(fù)離子濃度與氣象要素的關(guān)系：空氣負(fù)離子濃度隨溫度、濕度的升高而升高。
　　五、結(jié)論與建議
　　1. 結(jié)論
　　（1）通過在家中擺放觀葉植物，可以增加空氣負(fù)離子濃度，使單極系數(shù)達(dá)到平衡（正負(fù)離子比值1.2），起到改善空氣質(zhì)量的作用
　?。?）植物綜合排名：彩葉草＞吊竹梅＞吊蘭＞泡葉冷水花＞燕子掌＞蘆薈。所以，推薦最適合家中種植的植物為彩葉草。
　　（3）空氣負(fù)離子濃度的時間變化規(guī)律：一年中，空氣負(fù)離子濃度夏、秋季高于冬、春季，且夏季最高，冬季最低。一天中，空氣負(fù)離子濃度在12:00、14:00或16:00較高，而6:00或10:00出現(xiàn)最低值。
　　（4）空氣負(fù)離子濃度與氣象要素的關(guān)系：一年中空氣負(fù)離子濃度隨溫度、濕度的升高而升高。
　　2. 不足
　?。?）CI值較低。盡管正、負(fù)離子比值達(dá)到了1.2∶1，但是因?yàn)檎?、?fù)離子值較低，所以根據(jù)空氣離子評議系數(shù)值公式，每種植物的CI值仍然較低，空氣離子評議系數(shù)等級均為E級。所以我還會繼續(xù)尋找釋放負(fù)離子能力更強(qiáng)的植物來解決這一問題。
　　（2）植物的生長速率不同。一年中，不同植物在不同季節(jié)的生長速率不同，未考慮到植物的生長速率對每個季節(jié)植物負(fù)離子濃度的影響。我要在下一步研究中考慮這方面問題。
　　（3）葉面積測量中的誤差。因?yàn)樘J薈的葉片具有一定厚度，且不同葉片薄厚不均，所以在測量葉面積時沒有采用打孔稱重法，而采用了轉(zhuǎn)換為幾何圖形直接測量的方法。但是蘆薈的葉片具有彎曲度，且葉片的形狀與三角形有一定差距，所以在用直尺測量后用三角形面積公式計(jì)算葉面積時會有一定誤差，從而影響到蘆薈葉面積的測量準(zhǔn)確性。
　　3. 建議
　?。?）居民家中多種一些植物，使植物起到“生態(tài)負(fù)離子發(fā)生器”的作用。
　?。?）在家中可擺放彩葉草、吊蘭等觀葉植物，因?yàn)樗鼈儾粌H具有外形美觀的特點(diǎn)，還可以大量釋放負(fù)離子，達(dá)到凈化空氣的目的，使人感覺輕松愉悅。
　　4. 前景
　　空氣負(fù)離子是一種高科技的無形資源，又是一種重要的可持續(xù)利用的新興生態(tài)資源。空氣負(fù)離子的相關(guān)研究雖然已有近百年的歷史，但仍處于初級階段，負(fù)離子測試設(shè)備不成熟、評價方法不完善，國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的空氣負(fù)離子含量的限制標(biāo)準(zhǔn)，建議應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測和預(yù)報工作。
　　
　　【參考文獻(xiàn)】
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　　專家點(diǎn)評
　　該項(xiàng)目從城市居住室內(nèi)環(huán)境等方面入手，在進(jìn)行相關(guān)資料調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇蘆薈、泡葉冷水花、吊蘭、燕子掌、彩葉草、吊竹梅六種植物，開展了大量的植物種植實(shí)驗(yàn)，通過分析對比葉面積、負(fù)離子指數(shù)等提出了不同植物的綜合排名，得出彩葉草為最適合在家種植植物的結(jié)論。方法簡單但可靠，結(jié)果雖然不具有統(tǒng)一性，但方法具可推廣性，中學(xué)生易于學(xué)習(xí)和模仿。ＫＪ