永泰县藤山省级自然保护区负氧离子浓度变化特征*

谭芳林 欧阳亚群 游惠明 朱炜 黎维英 乐通潮 林 捷

（1，2.福建省林业科学研究院，福建省森林培育与林产品加工利用重点实验室，福建福州350012；3.永泰县林业局，福建福州350700）

关键字：藤山自然保护区，负（氧）离子，浓度变化

空气负离子，也称负氧离子，是指获得多余电子而带负电荷的氧气离子，负氧离子被称为是“空气微生素”，具有净化空气、疗养保健等功能，其浓度是当前衡量空气质量的重要指标[1-5]。近年来，伴随社会经济的飞速发展，森林旅游逐渐成为人们疗养保健的一种健康生活方式。本研究在永泰藤山省级自然保护区内，选择具有代表性和典型性的林分类型，在适合的地点对环境中空气负（氧）离子进行长期定位定时监测，取得连续监测数据，通过对藤山省级自然保护区的空气负离子浓度的变化规律及其与影响因素关系的探讨，为藤山自然保护区的森林疗养旅游提供参考依据。

1 研究区概况

永泰藤山自然保护区位于闽中永泰县东南部，东至鼎面梁、西至岭路乡与赤锡乡交界、南至福清市与莆田县交界、北至大樟溪。地貌属于山地丘陵类型，地势陡峭，峭崖连绵，海拔20～1095 m，多数在600 m 上。土壤有山地黄红壤、山地红壤和沙壤土。保护区内地形复杂，高差悬殊，构成了多种多样的小气候环境，具有山地气候特征，年平均降雨量1400～2000 mm，主要集中在4－9月，常年日照时数达1600h，相对湿度随海拔高度的升高而有所增大，年平均蒸发量为1573.2mm，风向以东南风最多，北风和西北风较少，年平均风速仅为1.6m·s-1。区内主要植被类型分为针阔叶混交林、暖性针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、竹林5个植被型，有维管束植物247科841属1922种，其中蕨类植物共有41科84属180种，裸子植物共有10科15属22种，被子植物196科742属1720种。本研究监测点周围植被为保护区内典型的中亚热带常绿阔叶林。

2 材料与方法

2.1 监测点位置及监测设备

藤山自然保护区负（氧）离子监测站位于北纬25.813°，东经118.979°，海拔621m。仪器采用美国EPEX-EP120型负离子浓度自动测量仪，监测执行标准为《空气负（氧）离子浓度观测技术规范》（LY/T 2586-2016）。

2.2 监测方法

在选择的监测点安装空气负（氧）离子测量仪器设备，开展长期定位定时监测，全天24h 不间断自动采集空气负（氧）离子浓度数据，并实时地往服务器无线传输数据，仪器设定每5min 采集一次数据组，包括负（氧）离子浓度、空气相对湿地，环境温度。

2.3 监测时段

本次监测从2017年5月5日开始，到2018年5月10日结束，共采集到81932 组数据，每组数据包括空气负（氧）离子、空气相对湿度和空气温度3个指标。

2.4 数据处理

采用Excel2007 软件进行数据统计分析。

3 结果分析

3.1 负（氧）离子浓度的等级分布特征

按照《空气负（氧）离子浓度观测技术规范》（LY/T 2586-2016）[6]，将空气负（氧）离子的浓度由优到劣依次划分为7个等级。本次监测共采集到有效数据共计81931 条，其中Ⅲ级的数据有12175 条，占比14.86%；Ⅱ级的数据有57560 条，占比70.25%；Ⅰ级的数据有12196 条，占比14.89%；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的数据均为0 条，占比0.00%。

表1 空气负（氧）离子浓度等级划分表（LY/T2586-2016）

根据世界卫生组织规定，清新空气的负（氧）离子标准浓度标准为1000～1500个·cm3，目前国内尚无负（氧）离子浓度与人体健康的统一标准，赵蕾等参照日本和国内外其他地区常见的等级标准[7]，归纳出负（氧）离子浓度的等级标准（表2）。按照这一分组标准，永泰藤山自然保护区内空气负（氧）离子浓度3 级占比12.07%，4 级占比8.81%，5 级占比21.82%，6 级占比16.01%，7 级占比41.29%。从指数预报等级看，3 级占比20.88%，2 级占比37.83%，1 级占比41.29%。近90%的数据处于或超过世界卫生组织规定的清新空气的标准范围。从与人类健康的关系看，较有利占比12.07%，有利以上合计占比87.93%（表2）。总之，从1年的监测周期中所采集的数据看出，永泰藤山自然保护区内空气清新，负（氧）离子浓度高，对人体健康十分有利。

表2 负（氧）离子的等级标准

3.2 空气负（氧）离子日平均浓度变化

监测期内，永泰藤山省级自然保护区空气负（氧）离子的日平均浓度变化情况见图1。可以看出：从5月下旬开始到12 底，除了5月中下旬、10月中旬和11月中旬的少数天数，其日平均浓度超过2000个·cm-3外，绝大多数天数的日平均浓度介于1000～2000个·cm-3，空气负（氧）离子日平均浓度在全年处于相对较低水平，但对人体健康仍为有利及以上；从1月到3月中旬，空气负（氧）离子日平均浓度的变化幅度加大，最大时超过5000个·cm-3，最小时接近1000个·cm-3；从3月下旬到5月初，其变化相对较小，绝大多数天数的日平均浓度介于2500～3500个·cm-3，最大时超过4000个·cm-3，该时段空气负（氧）离子日平均浓度在全年处于相对较高水平，对人体健康极为有利。

图1 空气负（氧）离子日平均浓度变化

3.3 空气负（氧）离子月平均浓度变化

空气负（氧）离子月平均浓度（图2、表3）显示，6月份平均值最小，为1268个·cm-3，4月平均值最大，为3076个·cm-3；从变化趋势看，从6月到翌年1月份，空气负（氧）离子月平均浓度呈逐渐增大趋势，从6月的1268个·cm-3，增加到 1月的 2730个·cm-3；1-3月份，其平均值变化幅度小，平均值介于 2653～2774个·cm-3；4月的平均值最大，达3076个·cm-3，5月后又开始下降。从与人体健康的关系讲，全年空气负（氧）离子浓度对人体健康为有利及以上等级，其中5-11月，为有利到很有利，12-4（或5）月，为极有利。

3.4 空气负（氧）离子平均浓度的季节变化特征

空气负（氧）离子浓度的季节变化特征（图3）显示：藤山自然保护区负氧离子的季节分布服从：春季（2643）>冬季（2498）>秋季（1871）>夏季（1408）。四季平均负（氧）离子等级处为Ⅱ级，对人体健康相当有利，尤其春冬季负氧离子对人体健康极有利。

图2 空气负（氧）离子月平均浓度变化

3.5 空气负（氧）离子浓度与温度、湿度的关系分析

研究表明，空气湿度、环境温度、日照时数、降水量、极端最高气温等气象因子对空气负（氧）离子浓度有很大影响[8]。根据负氧离子每小时观测资料（小时平均值）与同步观测的空气相对湿度和气温数据进行回归分析和相关性检验（表4-6），回归系数为0.217，经方差分析，达极显著水平，回归方程为y（负氧离子浓度）=3667.502-9.316t（气温）-16.594w（相对湿度）。对回归方程进行t 检验，其标准化系数均达极显著水平，回归方程中，气温的标准系数为-0.06，相对湿度的标准系数为-0.201，其相对湿度的绝对值大于气温，表明湿度对负氧离子的贡献大于气温。

4 小结与讨论

空气负（氧）离子具有极佳的净化除尘，减少二手烟危害，改善预防呼吸道疾病、改善睡眠、抗氧化、防衰老、清除体内自由基、降低血液粘稠度的效果，在医学界享有“空气维生素”、“维他氧”、“空气维他命”、“长寿素”等美称[1-3]。通过对永泰藤山省级自然保护区空气负（氧）离子浓度的长期定位监测和对监测数据的统计分析，表明：

1.永泰藤山省级自然保护区空气负（氧）离子浓度高。监测数据中，处于Ⅲ级的数据占14.86%，Ⅱ级的占70.25%，Ⅰ级的占14.89%；近90%的数据处于或超过世界卫生组织规定的清新空气的标准范围；对人类健康较有利占比12.07%，有利以上合计占比87.93%，说明永泰藤山自然保护区内空气清新，负（氧）离子浓度高，对人体健康十分有利。

2.空气负（氧）离子日平均浓度从5月下旬到12月底，绝大多数天数介于1000～2000个·cm-3，在全年中处于相对较低水平，但对人体健康为有利及以上；从1月到3月中旬，日平均浓度的变幅较大，介于 1000～ 5000个·cm-3；从 3月开始到5月初，其变化相对较小，绝大多数天数介于 2500～3500个·cm-3，最大时超过 4000个·cm-3，该时段空气负（氧）离子日平均浓度在全年处于相对较高水平，对人体健康极为有利。

3.空气负（氧）离子月平均浓度以6月最小，4月最大。从变化趋势看，6月到翌年1月，空气负（氧）离子月平均浓度呈逐渐增大趋势，1～3月，其平均值变化幅度小，4月的平均值最大，5月后开始下降。从与人体健康的关系讲，全年空气负（氧）离子浓度对人体健康为有利及以上等级，其中5—11月，为有利到很有利，12—4（或5）月，为极有利。

表3 永泰藤山省级自然保护区负氧离子监测结果月统计表 单位：个·cm-3

图3 空气负（氧）离子不同季节平均浓度变化

表4 模型的回归系数

表5 方差分析表

表6 模型系数及回归显著性检验

4.各季节空气负（氧）离子浓度平均值大小顺序为春季>冬季>秋季>夏季。

5.回归分析表明，空气负（氧）离子浓度与空气相对湿度和气温高度相关，其关系式为：y（负氧离子浓度）=3667.502-9.316t（气温）-16.594w（相对湿度），对该方程进行t 检验，其标准化系数均达极显著水平，且空气相对湿度对负氧离子的贡献大于气温。