气候特征对麦积区负离子时空分布的影响

谢小平　赵彦琴

气候特征对麦积区负离子时空分布的影响

谢小平赵彦琴

（金塔县鼎新气象站甘肃酒泉735305）

文章选取甘泉镇作为研究区域，采用逻辑算法、数理统计、代数运算等数据方法，对麦积区的位置、分布、形态、空间关系等数据进行分析，探究区域内部负离子的时空分布等参数的变化特征，将负离子浓度与温度、湿度等相关参数进行相关性分析。结合实地采样数据，进行空间插值等一系列操作，获取麦积区负离子浓度等级图，并分析对各地区空气质量的影响。

空间插值；负离子；变异分析

空气负离子被称为“空气维生素”，空气中的负离子是一种有益人类健康的大气现象，它的形成过程一般与氧气的电离有关。瀑布、光电效应等都能使空气中的部分氧气发生电离，从而产生负离子。负离子会使人产生气定神闲的作用、还能改善健康环境，负离子对季节性情绪障碍有一定的辅助治疗效果，使闷心情症状明显缓解。负离子能够改善血液，提高免疫力，自发生产活性氧，调理酵母多糖诱导产生活性炭，负离子也具有杀灭病菌和精华空气的作用，当负离子与细菌结合后会改变细菌的构造导致细菌死亡。

文章通过GIS空间分析的方法，利用负离子浓度、温度、湿度等参数与各因子的数据，通过建模进行相关性分析，建立麦积区的负离子浓度预测等级图，为更好的城市居住环境改善和城市生态环境建设提供指导建议。

1 研究区概况

甘泉镇位于麦积区南部，距城区15 km。面积211 km2，人口8 670 户。为北温带之南沿，属典型的大陆性季风气候类型，年平均气温在11 ℃，最高气温38 ℃，极端最低气温-19.2℃。年降水最多达800 mm，日照充足，无霜日年平均179 d，最长22 d，最短146 d。镇域内气候冬冷但不甚寒，雨稀少、气候干燥，雨热同步，降水集中。

2 研究方法

2.1 数据检验

异常值也称为特征值，对变异函数的影响很大。所以在进行变异之前要使用补偿值对数据进行对数转换，剔除离群值，使数据更加趋近于正态分布，再用空间插值预测，这样生成的预测面效果最佳。

2.2 空间变异分析

负离子样点空间分析以区域化变量理论为基础，借助于变异函数，可进行空间数据的结构性和随机性、空间相关性和依赖性、空间分布与变异研究，并对这些数据进行最优无偏内插估计。借助于变异函数，对它进行了最优无偏内插估计[1]。半变异函数可得到4个重要的参数, 即块金值（Nugget）、基台值（Sill）、偏基台值（partialsill）、变程（Range）。变程是空间相关性的作用范围, 样点间的距离越小, 变成内的相似性就越大，空间相关性越大。块金值与基台值的比称为基底效应, 它的比例反映系统量空间相关的程度, 比值小于25 %, 表明系统具有强烈的空间自相关性;比值在25 %~75 %之间, 表明系统具有中等空间自相关性;大于75 %说明系统空间自相关性很弱[2]。

3 结果与分析

负离子数据具有很高的空间自相关性，数据平稳且正态分布，满足地统计中的克里格插值条件。在半变异函数的选择中遵循以下原则：均值接近0，均方根误差最小，均方根差最接近于均方根，标准均方根差最接近于1。经过各值的对比，可以得出指数函数最符合原则。故选择指数函数为半变函数模型的进行空间插值。通过指数函数进行空间插值后，其产生的块金值是0.350 15，偏基态指是0.661 5，偏基态指与基态值的比是34.611 %，说明空间相关性中等。基底效应即块金值与基太值的比是65.86 %，说明样本的变异受随机因随的影响较大。

建立的回归函数为：y＝0.658 6 x＋1 019.948

将插值结果根据负离子浓度与空气质量的对应表准，分成5个等级进行重分类（见表1）。

表1　负离子浓度与空气质量的对应表

负离子分类结果

从预测结果可以看出：甘泉镇东部及中部有三分之二的地域负离子的浓度在2 000 cm3以上，空气质量属于一级，非常清新；东北部有小部分地区的负离子浓度在1 500 ~ 2 000 个/cm3。空气质量属于二级，清新；西部有较大的区域的负离子浓度在1 000 个/cm3，空气质量为三级，较清新；总的来说，由于经济林和农田的影响，甘泉镇的负离子浓度是相当高的，空气质量为优。

4 小结

（1）进行了甘泉镇空气负离子空间特征研究和空气质量评价[3]。首先对数据检验、特征值的筛选和建立空间预测面，然后进行空间插值。最后建立空气质量评价指标，对麦积区的空气质量进行评价，总体上研究区域的空气质量是清新的，浓度都基本达到了1 000个/cm3以上。

（2）通过对甘泉镇负离子的分布特征可以看出不同绿地类型和覆盖率下,负离子浓度是不同的。其中，温度、NOx浓度、SO2浓度、大气悬浮物浓度和海拔对甘泉镇负离子浓度有很大影响。

（3）负离子是一个受诸多因素影响的复杂过程，在选择半变异函数和空间插值的过程中还需要考虑诸多的因素，如考虑插值高程点的因素，植被的疏密程度，温度和湿度的高低等。因此，空间插值的方法和取值精度，有待今后深入的研究。

[1]闫秀婧.基于SO2的麦积区城市绿地植被模式配置[J]｡林业科技通讯,2017(4):60-62.

[2]石强,舒惠芳,钟林生.等.森林游憩区空气负离子评价研究[J].林业科学,2004,40(1):78-80.

[3]马俊吉,闰秀蜻,汪浩然等天水市环境空气质量分析与评价发展,2018(5):126-128.

谢小平(1989- )，男，汉族，甘肃金塔县人，本科，工程师，研究方向：地面气象观测。

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2095-1205(2020)03-16-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.03.09