楊照　楊揚(yáng)　甄偉

摘要：采用ITC-201A型智能便攜式空氣離子測(cè)試儀，于2011年7月對(duì)小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)金河口景區(qū)的空氣負(fù)離子濃度進(jìn)行了測(cè)量，分析空氣負(fù)氧離子濃度日變化規(guī)律，結(jié)果表明：空氣負(fù)離子濃度日變化有一定規(guī)律性，一般呈“雙峰”型日變化，10時(shí)和15時(shí)為高峰期。陣雨后出現(xiàn)高峰。植被類型對(duì)空氣負(fù)離子濃度日變化影響不顯著，海拔高度對(duì)空氣負(fù)離子濃度日變化規(guī)律產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞：自然保護(hù)區(qū)；負(fù)離子濃度；日變化

空氣負(fù)離子是空氣中帶負(fù)電的氣體離子，在一般情況下指的是負(fù)氧離子。空氣負(fù)離子具有清潔和保健功能：能中和空氣中帶正電的有害物質(zhì)，使細(xì)菌、病毒、有害氣體等失去活性，從而凈化空氣；還能直接作用于人體，調(diào)節(jié)機(jī)體、抑制老化，被譽(yù)為“人類生命的生長(zhǎng)素”?？諝庳?fù)離子濃度的高低和分布已經(jīng)成為生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)之一。近年來，有關(guān)空氣負(fù)離子的本底濃度國(guó)內(nèi)學(xué)者作了大量觀測(cè)，結(jié)果表明：空氣負(fù)離子不僅與植物群落的種類、結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與樹種類型、配置有關(guān)，不同樹種之間空氣離子差異顯著㈣。但除了表現(xiàn)為以上空間分布特征外，其分布同樣具有時(shí)間特征。在不同時(shí)刻、不同季節(jié)，由于地面接受太陽輻射能量不同，導(dǎo)致負(fù)離子濃度隨時(shí)間變化。已有研究表明：空氣負(fù)離子的季節(jié)變化規(guī)律為夏季濃度較高，秋季濃度高于春季，冬季濃度較低；日變化規(guī)律為午夜至清晨最高，隨后開始下降至中午或下午最低，但在不同地區(qū)具有差異性。另外，空氣負(fù)離子濃度還與空氣污染程度、空氣溫度、濕度、海拔等因素有關(guān)。

小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于河北省西北張家口地區(qū)的蔚縣和涿鹿兩縣境內(nèi)，東與北京市門頭溝區(qū)和保定地區(qū)的淶水縣接壤。地理坐標(biāo)為：東經(jīng)114°47～115°30，39°50～40°07。東西長(zhǎng)60km，南北寬28km，總面積21833hm²有東、西、南、北、中臺(tái)5個(gè)突出的山峰，東臺(tái)為河北省最高峰，海拔2882m。該區(qū)保存了華北地區(qū)最完整的森林生態(tài)系統(tǒng)。植被類型垂直分布明顯，包括：亞高山草甸帶、亞高山灌草叢帶、針葉林帶、針闊混交林帶、闊葉林帶等。氣候?qū)儆谂瘻貛Т箨懠撅L(fēng)型山地氣候。

1.研究目的與意義

對(duì)該區(qū)不同海拔高度、不同林分類型的空氣負(fù)離子濃度進(jìn)行日變化規(guī)律分析，有助于探求其時(shí)間分布特征及影響因素，從而為合理開發(fā)空氣負(fù)離子資源提供依據(jù)，對(duì)于改善人居環(huán)境質(zhì)量、構(gòu)建人與自然和諧社會(huì)、自然保護(hù)區(qū)合理開發(fā)和社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.研究?jī)?nèi)容與方法

2.1觀測(cè)區(qū)域

在金河口景區(qū)選擇3個(gè)典型區(qū)域作為取樣點(diǎn)，分別為：L區(qū)、C區(qū)、S區(qū)。測(cè)點(diǎn)生境如表1所示。L區(qū)選擇5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；C區(qū)選擇7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；S區(qū)選擇5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。

2.2觀測(cè)儀器

本次觀測(cè)采用ITC-201A型智能便攜式空氣離子測(cè)試儀。使用GPS對(duì)空氣離子觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定位，并測(cè)量其海拔高度。

2.3觀測(cè)時(shí)間及觀測(cè)項(xiàng)目

在2011年7月19～21日進(jìn)行觀測(cè)。每天8：00～17：00同時(shí)測(cè)定3個(gè)區(qū)域不同測(cè)點(diǎn)的負(fù)離子濃度，詳細(xì)記錄每個(gè)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境條件并拍照。

2.4觀測(cè)方法

因?yàn)榭諝庵胸?fù)離子在不斷變化，儀器讀數(shù)隨機(jī)性大，所以需要進(jìn)行多次重復(fù)的讀數(shù)，才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。檢測(cè)時(shí)采用經(jīng)統(tǒng)一校對(duì)過的多臺(tái)儀器，多人同時(shí)同步測(cè)定。在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)站定后，兩臂平舉于身前，將儀器平托，避免晃動(dòng)。待儀器穩(wěn)定后，在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)相互垂直的4個(gè)方向分別進(jìn)行觀測(cè)，每個(gè)方向取4個(gè)讀數(shù)，共16個(gè)讀數(shù)，取其平均值進(jìn)行分析。

2.5數(shù)據(jù)處理

利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

3.結(jié)果與分析

3.1海拔1300m處空氣負(fù)離子日變化情況

根據(jù)2011年7月19～21日每天8：00～17：00測(cè)定的海拔1300m處的負(fù)離子濃度數(shù)據(jù)，對(duì)每天相同時(shí)段的數(shù)據(jù)取平均值，金河口景區(qū)1300m處空氣負(fù)離子濃度日變化測(cè)定結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，不同的林分類型，其負(fù)離子濃度的日變化差異性較大。林地負(fù)離子濃度呈“雙峰”型日變化規(guī)律，但是，其空氣負(fù)離子濃度變化較小，1d中較平穩(wěn)，其“雙峰”變化亦不明顯，其中，下午14：00空氣負(fù)離子濃度最低，只有1050個(gè)/cm³，上午11：00空氣負(fù)離子濃度最高，達(dá)到1890個(gè)/cm³；灌木則出現(xiàn)明顯的雙峰，高峰值分別出現(xiàn)在上午8：00和下午16：00，其負(fù)離子濃度分別達(dá)到2478個(gè)/cm³和1730個(gè)/cm³，而在其他時(shí)間段其負(fù)離子濃度差異性不大；草地的負(fù)離子濃度上午時(shí)刻變化不大，下午卻呈現(xiàn)先降低再升高再降低的狀態(tài)，其中，在15：00其負(fù)離子濃度最大，達(dá)到1963個(gè)/cm³，14：00其負(fù)離子濃度最小，只有326個(gè)/cm³。綜上所述，灌木和林地的負(fù)離子濃度都呈“雙峰”型日變化，而草地則無明顯的日變化規(guī)律。

3.2海拔1350m處空氣負(fù)離子日變化情況

根據(jù)2011年7月19～21日每天8：00～17：00測(cè)定的海拔1350m處的負(fù)離子濃度數(shù)據(jù)，對(duì)每天相同時(shí)段的數(shù)據(jù)取平均值，金河口景區(qū)1350m處空氣負(fù)離子濃度日變化測(cè)定結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，不同的林分類型，其負(fù)離子濃度的日變化規(guī)律相似。15點(diǎn)之前變化平穩(wěn)，于14點(diǎn)左右出現(xiàn)最低值，16點(diǎn)出現(xiàn)最大值，15-16點(diǎn)間迅速增加，16點(diǎn)之后迅速下降。此次觀測(cè)最大值為17020個(gè)/cm³，出現(xiàn)在林地林分內(nèi)16點(diǎn)，最小值為593個(gè)/cm³，出現(xiàn)在灌木林分內(nèi)14點(diǎn)。3種林分類型的負(fù)離子濃度均呈“雙峰”型日變化，其峰值分別出現(xiàn)在上午8：00和下午16：00。

3.3海拔1400m處空氣負(fù)離子日變化情況

根據(jù)2011年7月19～21日每天8：00～17：00測(cè)定的海拔1400m處的負(fù)離子濃度數(shù)據(jù)，對(duì)每天相同時(shí)段的數(shù)據(jù)取平均值，金河口景區(qū)1400m處空氣負(fù)離子濃度日變化測(cè)定結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，不同的林分類型，其負(fù)離子濃度的日變化差異性較大。林地空氣負(fù)離子濃度變化較小，1d中較平穩(wěn)，沒有明顯的“雙峰”型日變化，其中，下午14：00空氣負(fù)離子濃度最低，只有1000個(gè)/cm³，上午9：00空氣負(fù)離子濃度最高，達(dá)到1430個(gè)/cm³；灌木雖然有“雙峰”型日變化，但是并不明顯，高峰值分別出現(xiàn)在上午9：00和下午15：00，其負(fù)離子濃度分別達(dá)到771個(gè)/cm³和1356個(gè)/cm³，而在其他時(shí)間段其負(fù)離子濃度呈先降低后升高的趨勢(shì)，且升高程度大于降低的程度；草地的負(fù)離子濃度則呈現(xiàn)明顯的“雙峰”型日變化規(guī)律，上午時(shí)刻變化較大，呈現(xiàn)先降低再升高再降低的狀態(tài)，其中，在下午17：00其負(fù)離子濃度最大，達(dá)到1239個(gè)/cm³，上午9：00其負(fù)離子濃度最小，只有216個(gè)/cm³。綜上所述，灌木和草地的負(fù)離子濃度都呈“雙峰”型日變化，而林地變化不大。

4.結(jié)論與討論

4.1結(jié)論

在金河口景區(qū)觀察，空氣負(fù)離子濃度日變化有一定規(guī)律性，一般呈“雙峰”型日變化，10時(shí)和15時(shí)為高峰期。陣雨后出現(xiàn)高峰。植被類型對(duì)空氣負(fù)離子濃度日變化影響不顯著，海拔高度對(duì)空氣負(fù)離子濃度日變化規(guī)律產(chǎn)生影響。

4.2討論

小五臺(tái)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)金河口景區(qū)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的日變化趨勢(shì)基本一致，基本為雙峰曲線。其中海拔1300m、海拔1400m觀測(cè)點(diǎn)呈明顯的雙峰曲線，海拔1400m處呈“V”形，16時(shí)達(dá)到最高?？夂献饔檬侵参锷娴母?，光合作用也是植物負(fù)離子產(chǎn)生的重要源泉。清晨，植物光合作用較弱，空氣負(fù)離子較少；隨著太陽輻射的不斷增強(qiáng)，植物的光合作用也逐漸加強(qiáng)，加之紫外線對(duì)植物葉片的光電效應(yīng)，空氣負(fù)離子濃度在9：00～10：00時(shí)達(dá)到1個(gè)峰值；12：00時(shí)左右，太陽輻射達(dá)到最強(qiáng)，這時(shí)氣溫升高，植物光合作用也出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，再加上空氣濕度的降低，使得空氣負(fù)離子濃度降至最低；之后隨著氣溫降低和太陽輻射的減弱，空氣負(fù)離子濃度在15：00時(shí)左右出現(xiàn)第2個(gè)峰值。而本研究中最小值和第2個(gè)峰值分別出現(xiàn)在12：00時(shí)和15：00時(shí)，和以往的研究結(jié)果相似。陣雨對(duì)增加空氣負(fù)離子濃度影響極大，海拔1400m觀測(cè)點(diǎn)連續(xù)3d于15：00時(shí)陣雨，雨后瞬時(shí)空氣負(fù)離子濃度升高，有時(shí)要超過儀器所能測(cè)得范圍，即120000個(gè)/cm3以上。還有的研究結(jié)果表明，同一地段不同天氣條件空氣負(fù)離子濃度不同。本研究中也發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律，即雨過天晴時(shí)的空氣負(fù)離子濃度明顯高出陰天和晴天，陰天明顯低于晴天。筆者認(rèn)為，造成這種現(xiàn)象的原因是晴天太陽光強(qiáng)烈，豐富的紫外線有助于空氣負(fù)離子的產(chǎn)生；同時(shí)，植物的光合作用也比較強(qiáng)烈。另外，雨過天晴，空氣負(fù)離子濃度明顯高于晴天干燥時(shí)，可能是下雨過后，空氣濕度大，空氣中塵埃少，植物光合作用強(qiáng)。

空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)的晝間變化趨勢(shì)基本與空氣負(fù)離子濃度晝間變化趨勢(shì)一致，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)為游客容易到的地方，全天的空氣質(zhì)量指數(shù)都明顯高，在9：00時(shí)達(dá)到了負(fù)離子濃度的第一個(gè)峰值；另外，3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)也均在12：00時(shí)達(dá)到最小值，由此建議游客在上午9：00左右進(jìn)入景區(qū)游覽，下午17：00時(shí)景區(qū)游覽結(jié)束，可起到更好的保健作用。