神农谷国家森林公园空气负离子水平研究

张双全，谭益民

（中南林业科技大学 森林旅游研究中心，湖南 长沙410004）

神农谷国家森林公园空气负离子水平研究

张双全，谭益民

（中南林业科技大学 森林旅游研究中心，湖南 长沙410004）

采用FTP-2型大气离子测量仪对神农谷国家森林公园内的空气正、负离子进行了测量，并用统计工具对数据进行了处理分析。结果表明：（1）神农谷国家森林公园内珠帘瀑布空气负离子浓度年平均为4 555 个/cm3，大于牛角垄的2 379 个/cm3；（2）森林环境中水体对空气负离子水平的影响较大；（3）森林中空气负离子浓度还呈现出一定的日、月和季节变化规律。

神农谷；空气负离子浓度；珠帘瀑布；牛角垄

空气负离子（n-）是大气中带负电荷的单个气体分子或离子团的总称，即，或OH-(H2O)n，或。具有杀菌、补氧、除尘、防癌抗癌等功效，被誉为“空气维生素和生长素”。n-对生命必不可少，于人体健康十分有益[2]，其浓度水平已成为评价一个地方空气清洁程度的指标。森林中较高的空气负离子水平已被多项研究所证实。高浓度的空气负离子还广泛应用于保健康体和医学治疗等领域中，对开展生态旅游具有巨大的价值[3]。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

神农谷国家森林公园（以下简称神农谷）原名桃源洞国家森林公园，位于罗霄山脉中段、湘赣边境万阳山北段的西北坡，东面与江西井冈山仅一脊之隔，相距12 km，距离炎陵县城45 km。森林公园位于中亚热带季风湿润气候区，森林覆盖率高达90%，物种资源丰富多样，生态环境较好。年平均气温14.4 ℃，1月最低平均气温3.9 ℃，7月最热月平均气温23.8 ℃，年降雨量1 967.9 mm。年均空气相对湿度86%，区内日照少、气温低、降水多、空气湿度大、气候垂直变化大，具有典型的山地气候特征。

1.2 研究方法

空气离子的测定采用中南林业科技大学森林旅游研究中心研制的FTP-2型大气离子测量仪[4]。每小时观测1次，每次测东、西、南、北4个方向，以4个方向的平均值为观测值，并记录各方向的最大值、最小值。观测点设置在神农谷公园内的珠帘瀑布和公园内居民点牛角垄。珠帘瀑布，设置在瀑布左侧的珠帘亭旁边，辅助测点设置在瀑布正向10 m、20 m、30 m和40 m处。牛角垄居民点，设置在林内和土路的过渡地带，辅助测点分别设置在林内、林外土路、林外水泥路和林外河边。研究组于2008年9月～2009年8月每月中旬对两地进行空气负离子和温湿度进行监测，每次监测2天。前一天20:00时观测一次，第二天早6点到晚8点连续整点监测，每个季度有一个月是24小时进行连续整点监测，记录数据，进行日变化分析。对于一年的数据取每月的空气负离子浓度（Cn-）和空气正离子浓度（Cn+），进行月变化和季节变化分析。

2 结果与分析

2.1 珠帘瀑布Cn-时间变化规律

2.1.1 珠帘瀑布Cn-日变化

将珠帘瀑布12个月的空气离子监测数据按日进行统计，取其平均值，得出相应月份的空气正、负离子浓度，再将各月每日Cn-按季节进行平均，得到四季空气离子浓度的日变化情况，如图1所示。

图1 珠帘瀑布不同季节Cn-日变化Fig. 1 Daily variation of negative air ion concentration in different seasons of Curtain Fall

由图1可知，珠帘瀑布不同季节一天不同时刻的Cn-不同。各条折线的变化幅度不同，排除误差，这些折线反映了Cn-不同季节日变化的一个大致规律，即早上8：00～10：00Cn-较高，有时中午11：00～13：00和下午16：00～18：00Cn-也会出现小峰值。上午11:00左右和午后14：00左右这2个时段Cn-较低。傍晚18: 00，除春秋两季的Cn-日变化有上升的趋势外，夏冬两季的Cn-日变化均呈下降的趋势。秋季一天内各个时间的Cn-均高于其它三季，而且日变化波动最大，其它三季日变化相对平稳。究其原因，主要是秋季气温和空气相对湿度的日变化幅度大。

2.1.2 珠帘瀑布Cn-逐月变化

将珠帘瀑布2008年9月～2009年8月共12个月的空气离子浓度资料，计算逐日平均值和逐月平均值，从而得到12个月的空气离子浓度的变化情况，如图2所示。

图2 珠帘瀑布不同月份Cn-变化Fig.2 Monthly variation of negative air ion concentration of Curtain Fall

由图2可知，珠帘瀑布9月Cn-最高为33 855个/cm3，其次是10月为4 353 个/cm3，12月和1月最低，分别为615 个/cm3和620 个/cm3。3～6月Cn-变化呈平稳上升趋势，6～8月呈下降趋势，9月陡增，原因是9月降水较多是珠帘瀑布的丰水期；10月至次年2月Cn-呈总体下降趋势，原因是这几个月正进入冬季，是珠帘瀑布的枯水期。

2.1.3 珠帘瀑布Cn-季节变化

根据各月Cn-，计算出各季Cn-平均值，如表1所示。

表1 珠帘瀑布空气离子浓度四季变化情况 （个/cm3）Table 1 Seasonal variations of air ion concentration of Curtain Fall

由表1可以看出，珠帘瀑布Cn-秋季最高为12 989 个/cm3，其次是夏季和春季，冬季最少为744 个/cm3，原因是冬季降水较少，瀑布水量相应变小的缘故。全年Cn-平均值为4 555 个/cm3。

2.2 牛角垄Cn-时间变化规律

2.2.1 牛角垄Cn-日变化

利用和珠帘瀑布“不同季节Cn-日变化”同样的统计方法，得出牛角垄不同季节Cn-日变化情况，如图3所示。

图3 牛角垄不同季节Cn-日变化曲线Fig.3 Daily variation of negative air ion concentration of different seasons of Horn Ridge

由图3可以看出，牛角垄不同季节一天不同时刻的Cn-也呈现一定的变化规律。总体上讲，各季Cn-6：00～13：00呈下降趋势，早上7：00～9：00Cn-较高，有时中午11：00～13：00和下午16：00～18：00Cn-也会出现小峰值；午后13：00左右Cn-较低，13：00之后，夏季Cn-开始加速上升，而其它三季总体呈上升趋势，但上升幅度较小；秋季16：00达到最低值217 个/cm3。

2.2.2 牛角垄Cn-逐月变化

利用和珠帘瀑布“空气离子浓度月变化”同样的统计方法，得出牛角垄负离子浓度月变化情况，如图4所示。

图4 牛角垄不同月份Cn-变化Fig.4 Monthly variation of negative air ion concentration of Horn Ridge

由图4可以看出，牛角垄4～7月Cn-变化呈较快上升趋势，7月份达到最大峰值，为1 743 个/cm3，7～9月呈较快下降趋势，其它各月变化相对平稳，9月份最低为388 个/cm3。

2.2.3 牛角垄Cn-季节变化

根据各月Cn-，计算出各季Cn-平均值，如表2所示。

由表2可以看出，牛角垄Cn-夏季最高为4 312个/cm3，其次是春季和冬季，秋季最低为1 293个/cm3，全年Cn-平均值为2 379 个/cm3。

2.3 神农谷水体与Cn-

2.3.1 水体的状态对Cn-的影响

数据分析结果表明，牛角垄Cn-年平均为2 379 个/cm3，夏季最高为4 312 个/cm3；牛角垄辅助测点河边的Cn-年平均为4 242 个/cm3，夏季最高为12 067 个/cm3；珠帘瀑布年平均为4 555个/cm3，秋季最高为12 989 个/cm3。由此判断，Cn-在河流区域大于林地和陆地区域，而瀑布大于河流。这也证明，动态水能明显增加周围Cn-[5]。这是由于水分子断裂使周围Cn-增加。

表2 牛角垄空气离子浓度四季变化情况 （个/cm3）Table 2 Seasonal variations of air ion concentration of Horn Ridge

2.3.2 离水体不同距离的空气负离子水平

为了研究距离跌水的远近与Cn-的关系，研究组选择了珠帘瀑布正前方不同距离进行观测，结果如表3所示。

表3 珠帘瀑布前方不同距离空气离子浓度四季变化情况（个/cm3）Table 3 Seasonal variations of air ion concentration of different distances in the front of Curtain Fall

图5 珠帘瀑布前方不同距离Cn-变化Fig.5 Variations of negative air ion concentration at different distances in the front of Curtain Fall

由表3和图5可以看出，Cn-随离瀑布距离的渐远而减少，但是由于珠帘瀑布水量较大，瀑布区的Lenard效应[6]的作用范围比较广且比较强烈，所以较小的距离变化对Cn-的影响较小。如表所示，10 m距离Cn-年平均为8 440 个/cm3，40 m距离为5 234 个/cm3，相差不大。

3 结 论

（1）神农谷珠帘瀑布景区Cn-年平均为4 555个/cm3，大于公园内居民点牛角垄Cn-年平均2 379 个/cm3，珠帘瀑布为牛角垄的1.9倍。

（2）神农谷Cn-有一定的日变化规律。早上 7：00～10：00Cn-最高，有时中午11：00～13：00和下午16：00～18：00 Cn-也会出现峰值，但不会高于上午7：00～10：00的浓度值。午后14：00左右Cn-最低。

（3）神农谷不同测点的Cn-均有明显的季节变化规律。一年中，6、7、8、9月的Cn-最高，其他月份相对较低。珠帘瀑布一年四季中，秋季Cn-最高为12 989 个/cm3，其次是夏季为2 822 个/cm3，春季为1 665 个/cm3，冬季为744 个/cm3；牛角垄一年四季中，Cn-夏季最高为4 312 个/cm3，其次是春季为2 091 个/cm3，冬季为1 819 个/cm3，秋季为1 293 个/cm3。夏季和秋季到珠帘瀑布和牛角垄避暑、度假是最有益的。

（4）森林中水体对空气负离子水平具有协同作用。由监测数据可知，Cn-瀑布大于河流，而距离瀑布不同距离空气负离子水平不同，距离瀑布越远，Cn-越低，这种现象在瀑布水量相对较小的时候表现的最为明显。

[1] 张双全,谭益民,吴章文.空气负离子浓度与空气温湿度的关系研究[J].中南林业科技大学学报(自然科学版),2011,31(4):114-118.

[2] 吴章文,吴楚材,文首文.森林旅游学[M].北京:中国旅游出版社,2008.

[3] 吴章文,吴楚材,谭益民,等.生态旅游区生态环境本底条件研究[J].中南林业科技大学学报(自然科学版),2009,29(5):14-19.

[4] 赵 坤.“FTP-2型大气离子测量仪”通过鉴定[J].林业科技开发,2004,18(3):79.

[5] 厉曙光,张亚锋,李 莉,等.喷泉对周围空气负离子和气象条件的影响[J].同济大学学报（自然科学版）,2002,30(3):352-355.

[6] 夏廉博.人类生物气象学[M].北京:气象出版社,1986.

A study on negative air ion concentration in Shennonggu National Forest Park

ZHANG Shuang-quan, TAN Yi-min
(Forest Recreation Research Center, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Using FTP-2-type air ion measuring instrument, the air positive and negative ions concentrations in Shennonggu National Park were measured, the observation data was handled and analyzed. The results show that (1)The negative air ion concentration of the main measuring point of Curtain Fall of Shennonggu was 4 555/cm3, more than that of Ox Horn Ridge 2 379/cm3; (2)Water had a great impact on air negative ion level in forest environment; (3)Negative air ion concentration also presented a certain daily, monthly and seasonal variation rhythm in forest environment.

Shennonggu; negative air ion concentration; curtain fall; horn ridge

S718.5

A

1673-923X(2012)12-0200-03

2012-10-13

中欧生物多样性项目资助项目(00056784)

张双全（1984-）河南驻马店人，助教，主要从事森林旅游、旅游规划设计等相关教学与研究

谭益民（1962-）湖南湘潭人，教授，博士，博士生导师，主要从事生态旅游、旅游规划等相关研究；E-mail: csfutanyimin@126.com

[本文编校：文凤鸣]