人祖山自然保护区空气负离子的研究

郑龙

（临汾市林业局，山西临汾 041000）

空气负（氧）离子（NAI）是带负电荷的单个气体分子和氢离子团的总称。在自然生态系统中，森林和湿地是产生空气负（氧）离子的重要场所。目前部分森林旅游景区中开发了如森林浴场、空气负离子呼吸区、康养基地等以空气负离子为核心旅游资源的森林旅游产品[1]。负离子的存在被认为可以提高人们心理健康、生产力和整体健康水平，负离子可以帮助人们缓解对灰尘、霉菌孢子和其他过敏原的过敏症状，还在空气杀菌和清洁空气方面负离子发挥了重要作用，在人体健康方面，负离子可以增强人体新陈代谢，提高心肌活性[2]。2019 年中国林业工业联合会授予山西临汾古县祖师顶、乡宁县云丘山为全国森林康养基地建设试点单位，为临汾市森林康养产业发展奠定了基础。本研究根据现有条件研究了吉县人祖山保护区空气负离子分布情况，以期为保护区开展森林康养基地建设提供基础依据。

1 人祖山保护区概况

人祖山保护区位于山西省吉县西部，保护区西南20 km是黄河壶口瀑布，东南45 km 处是吉县县城，往西5 km 是母亲河——黄河。保护区的总面积是16 400 hm2，森林覆盖率91.4 %、森林蓄积量38.94 万立方米，有94 科230 属400 多种植物，被称为天然植物园，是周边县市区居民游览休憩、开展森林生态旅行的重要场所[3]。

2 研究方法

2.1 样地设置

为了对人祖山保护区空气负离子含量分布情况做全面的了解，根据保护区特点，选取3 个不同类型的代表样地进行监测，保护区主要保护对象是森林生态系统及褐马鸡、原麝，重点森林生态系统是油松、刺槐森林生态系统。因此负离子的监测样地区选择的是具有代表性、面积较大的油松人工林和刺槐人工林。设置一个对照区：林地周边人口最多，人为活动最强的中心地段即保护区机关办公区空地。在监测区布设一个20 m×20 m 的观察样地区，用对角线五点法布设林内观测点。

刺槐林样地，位于保护区柏坡底许家沟后沟，成片刺槐林，林下灌木以黄刺梅为主，主要草本种类是蒿草，林龄20 a，郁闭度0.9，西北坡向，坡位向上，坡度5°，腐质层厚度5 cm，枯落物厚度2 cm，没有人为活动情况，海拔1 157.5 m，经纬度分别是110°44′8.8"、36°16′13"。

油松林样地，位于屯里镇回宫村前店与人祖山交界处，成片油松林，林下灌木以连翘、黄栌为主，主要草本种类是蒿草，林龄21 a，郁闭度0.9，西北坡向，坡位向上，坡度5°，腐质层厚度10 cm，枯落物厚度3 cm，没有人为活动情况，海拔1 205.4 m，经纬度分别是110°40′10"、36°16′36"，属于屯里林场回宫林班的一个小班。

机关办公区空地样地是硬化地，无植被生长，海拔930 m，位于保护区机关办公生活区前面，人为活动最强，林地周边人员最多。

2.2 数据采集

在3 个样地从2019 年3 月开始进行数据测量至12 月每月测量3 d。

空气负氧离子监测选用空气负离子浓度测定仪EP010，它的优势体现在体积小重量轻，方便携带，能够在数字显示屏直接读取数据。分别在每月的10 号、20 号、30 号监测3 d，共30 d。测量选定日期一般为晴朗无风或微风天气，若10 号、20 号、30号下雨或其他原因可适当顺延。在8:00 时、14:00 时、18:00 时三个时间段，分别在监测样地区内5 个观测点，测定高度1.2 m 处负离子的数据值，等待仪器上数字显示栏数据不再有频繁波动后，在林地监测区内5 个监测点依次记录，总共25 个数据。在保护区机关内每天测定负离子浓度，测定时间和方法同林内，在8:00 时、14:00 时、18:00 时三个时间段，共测定25 个数值。

2.3 数据处理和分析

使用Ecel2007 软件对监测数据进行分类统计、平均值的求取以及图表的绘制等，研究得出人祖山保护区不同环境不同时间空气负离子分布规律。

3 研究结果

3.1 保护区一年中每个月空气负离子浓度分布情况

按月统计人祖山保护区3 处监测点2019 年3～12 月总计10 个月的负离子浓度数据，取平均值列出保护区全年3～12 月每月空气负离子含量，绘制保护区负离子含量在每个月的增减情况，如图1。

图1 保护区全年空气负离子含量增减分布情况

从图1 分析得到保护区空气负离子在每个月的分布情况是，8 月份>7 月份>6 月份>10 月份>9 月份>4 月份>3 月份>5 月份>11 月份>12 月份。明显看出负离子含量值12 月最低（349.7 个/cm3），8 月最高（1 010 个/cm3）。根据《空气负<氧>离子浓度等级（QXT380—2017）》判断得出，8 月负离子浓度等级Ⅱ级，空气较清新，12 月是Ⅲ级，空气一般。一年中负离子含量随月份变化情况：上升趋势3～4 月递增，5～8 月递增；下降趋势4～5 月平缓下降，8～12 月急剧下降。

3.2 不同环境下负离子浓度按月份变化情况比较

统计计算人祖山保护区3 个样地测点的空气负离子含量数据，结果如表1。

表1 保护区不同环境中空气负离子逐月对比

由表1 绘制保护区不同环境样地空气负离子浓度逐月分布曲线图，如图2。

图2 保护区不同环境样地空气负离子浓度按月分布

根据表1、图2 分析可知，刺槐林、油松林每个月份的空气负离子浓度值均高于保护区机关空地，保护区机关空地与其他两个样地测点在3～10 月期间负离子浓度变化趋势大体一致，刺槐林和油松林的负离子含量8 月份最大（刺槐林1 141.1 个/cm3，油松林1 089.9 个/cm3）。

4 结论

人祖山自然保护区在3～12月期间，8月份负离子浓度值最大1 010 个/cm3，12月份值最小349.7 个/cm3；根据《空气负<氧>离子浓度等级(QXT380-2017)》判断得出，8 月负离子浓度大于500 个/cm3是等级Ⅱ级，空气较清新，12 月浓度小于500 个/cm3是Ⅲ级，空气一般。冯鹏飞等对北京地区不同植被类型空气负离子研究得出负离子浓度在300～1 800 个/cm3之间波动[4]；王顺利研究的森林区负离子浓度最大是877 个/cm3，最小372 个/cm3[5]；肖楠研究发现黑龙江省森林植物园5～9 月负离子浓度平均为829.33 个/cm3[6]。对比得出，山西人祖山保护区在北方地区负离子浓度处于中上水平，因此保护区在12 月份不适合开展负离子康养服务，其他月份适宜。

保护区负离子含量总体趋势是：3～8 月递增，8～12 月急剧下降。刺槐林负离子含量最大，油松林含量次之。分析认为植被增加对负离子含量变化影响明显，刺槐林负离子释放量略高于油松林，从获得的3 个样地空气温湿度数据发现，7 月和8月的空气温湿度在一年中最大，温度高，植物光合作用强，温度升高则分子或原子的平均动能升高，氧气被电离的能力加强，负氧离子增多，负离子浓度升高。有研究表明，空气负离子中存在一定量的OH-与水相结合形成的OH-（H2O）n，空气湿度大，OH-（H2O）n 数增加，空气负离子释放量大。

通过本研究，可为人祖山自然保护区开展森林康养活动提供一定的参考。