揭阳市三个森林公园负离子情况及其与林分的关系

林秋虹，林鸿生，卢泽彬，陈伟峰，蔡伟君，洪丽旋，林东妮，陈 耿

（揭阳市林业科技研究所，广东 揭阳 522000）

空气负离子是带负电荷的单个气体分子和氢离子团［1］，其浓度水平是空气质量评价的指标。空气负离子具有杀菌、降尘、清洁空气的作用，是旅游区规划和开发的重要依据［2-4］，也是评价生态系统服务功能的重要指标，是一种无形的、重要的森林旅游资源。森林生态系统以其特有的小气候为空气负离子的产生创造了良好环境。于2019—2020 年以广东省揭阳市黄岐山森林公园（简称黄岐山）、大北山森林公园（简称大北山）、中德森林公园（简称中德）为监测对象，研究空气负离子及其与林分关系，为旅游开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 负离子监测方法

使用COM-3200PROⅡ型负离子测量仪（日本COM-SYSTEM 公司），选择晴天8：00—17：30 每小时测1 次。将仪器置于离地面1.5 m 处，与人体呼吸高度基本一致，每次测量东、西、南、北4 个方向数据，每个方向连续读10 个数据，间隔5 min 读1 次，取平均值。同时监测正离子。监测数据用Microsoft Excel处理。

1.2 负离子的日变化和年变化监测

1）负离子的日变化监测。选择黄岐山森林公园、大北山森林公园、中德森林公园相对封闭、避风的地点。黄岐山森林公园以东路西侧山腰谷地、晚翠亭附近林分针阔混交林为主，连续测量3 d，每日8：00—17：30，每30 min 测1 次。

2）负离子年变化监测。以4、8、10、1 月作为春、夏、秋、冬的代表时间，每个季节测量3 d，时间间隔相同。

1.3 林分与负离子关系监测

在黄岐山森林公园、大北山森林公园、中德森林公园各选3 个代表性的林分作为监测点，以基本完全郁闭（郁闭度0.7 以上）的纯林或混交林为对象，每点测量3 次，3 次间隔时间一致。

1.4 负离子分布监测

选择4、8、10、1 月代表春、夏、秋、冬季，连续测量3 d，选择水库边、松林（青年林）、山东围路口、木荷林（世铿亭）、侣云寺、玉皇宫为监测点。

1.5 扩展环境监测

空气负离子的分布与林分、地形、水流等关系密切，不同的环境条件不同，负离子浓度也不同。监测揭阳市揭东区玉湖镇坪上村不同环境条件节点。

2 结果与分析

2.1 日变化和年变化监测

1）负离子的日变化监测。黄岐山森林公园负离子日变化监测结果见图1。

图1 负离子日变化

黄岐山空气负离子浓度10：00—11：30 上升，11：30 有较明显峰值，之后回落。12：00—13：00 回到波谷，13：00 达底部。14：30—16：30 有小峰值，17：30 后回落到平均值以下。这与王晓磊等［5］的研究结果相近。

比较不同林分的负离子浓度（表1）发现，负离子日变化随林分的不同而不同，达到波峰、波谷的时间不同，除了林分自身产生负离子的影响外，可能受到空气对流的影响。黄岐山晚翠亭针阔混交林环境相对封闭，负氧离子浓度主要受林分自身的影响。

表1 不同林分负离子浓度日变化 （单位：个/cm3）

2）负离子的年变化监测。黄岐山针阔混交林负离子年变化见图2。负离子浓度夏季最高，其次是秋季、冬季，春季较低。其他地方不同林分负离子情况和黄岐山针阔混交林相近。

图2 针阔混交林负离子年变化

2.2 林分与负离子关系监测

林分因子和负离子监测结果见表2。空气负离子系数p=n-/（n- +n+），n+、n-分别为空气正、负离子浓度；单极系数q=n+/n-；安培空气离子评价系数CI=n-/（1 000q）；森林空气离子评价指数FCI=n-/1 000p。

表2 林分因子和负离子监测结果

林分空气负离子洁净度用安培空气质量评价指数评价，等级划分见表3。

表3 空气等级和CI关系

比较大北山、黄岐山、中德同一区域不同林分的空气负离子情况，评价空气情况。大北山空气等级木荷林优于大头茶林优于福建柏。大北山的3 个林分木荷林负离子浓度高，CI也高，达到1.36，属最清洁，大头茶CI达到0.63，属中等清洁，福建柏负离子和空气洁净度最低，CI只有0.28，属轻污染。原因是木荷林和大头茶林生长较为旺盛，光合作用较强，产生的负离子多；福建柏则生长较为缓慢，光合作用较弱，产生的负离子少。

黄岐山空气针阔混交林优于木荷林优于松林。黄岐山负离子针阔混交林负离子浓度高，其次是木荷林，松林低，空气质量也同样，均达到最清洁（混交林CI为1.89、木荷CI为1.21）和清洁（松林为0.83）水平，说明黄岐山森林公园空气质量好。

大北山和黄岐山的监测都是阔叶林负离子水平高于针叶林，这与孟祥江等［6］的研究结果相似。

中德空气质量评价，桉树林优于米老排林优于柚木林。中德3 个林分负离子桉树林高，柚木林和米老排林接近，三者均处于偏低水平，柚木林为清洁级别，米老排林、桉树林都为允许级别。柚木林和米老排林正离子浓度大幅低于桉树林，可能是周边扬尘和工业园污染较大。

比较不同地域负离子浓度，黄岐山大于大北山大于中德，同是木荷林，负离子浓度黄岐山大于大北山，可能与海拔有关。一般认为负离子与海拔呈负相关。监测结果也是低海拔的黄岐山木荷林负离子浓度大于高海拔的大北山木荷林。按区域比较空气等级，黄岐山（CI为1.3）最优，大北山（CI为0.63）次之，中德（CI为0.51）最差，中德处于车辆来往频繁的泥土路和沙石场附近，加上有工业园的污染，空气质量相对较差。

2.3 林分空气离子对人体健康的评价

用FCI可评价林分对人体健康的作用［7］，黄岐山的3 个林分、大北山木荷林FCI大于0.5，属于清洁空气，其中，黄岐山木荷林和混交林林FCI大于0.5且负离子大于1 000 个/cm3，达到对人体有益的标准；中德3 个林分和大北山2 个林分FCI未达到0.5，空气质量偏低。

2.4 负离子分布监测

黄岐山森林公园负离子分布情况见表4。春季最高达4 820 个/cm3（侣云寺边），平均846 个/cm3；夏季最高达5 240/cm3（西路纯松林），平均1 101 个/cm3；秋季最高达6 800 个/cm3（木荷林），平均1 326个/cm3；冬季最高达3 470 个/cm3（晚翠亭旁针阔混交林），平均8 56 个/cm3。

春、夏、秋、冬正、负离子平均值对应的空气洁净均达到清洁以上，为A、A、A、B，说明黄岐山空气质量好。

2.5 扩展环境监测

空气负离子的分布与林分、地形、水流等关系密切，不同的环境条件不同，负离子浓度也不同。监测揭阳市揭东区玉湖镇坪上村不同环境节点的空气负离子情况，结果见表5。

表5 坪上村空气负离子浓度监测情况 （单位：个/cm3）

九重坑瀑布（高差约9 m、宽2 m）负离子最高，泊水寨的天然林泉边也高，木荷林高于松林，监测结果与对森林公园的研究结果一致。天然林和流水的环境给人亲近自然提供了很好的空间，人们又可吸收高浓度的负离子，是较好的森林游憩场所。

3 小结与讨论

黄岐山森林公园空气负离子总体达到清洁级以上水平，三条游憩线路节点各有不同；林分不同，空气负离子浓度也不同，木荷林和针阔混交林相对较高，空气离子达到对人体有益的标准；空气负离子浓度日变化和年变化呈现出不同；瀑布负离子浓度最高，天然林结合流水是森林浴的理想场所。木荷林和针阔混交林的科学配植对营造生态、宜居、可持续发展的造林工作有指导作用。立体多层的结构林分的空气负离子浓度相对较高。

森林空气负离子从产生、扩散到消亡，是一个动态过程，受诸多因素的影响，各个节点的空气负离子浓度变化不是固定的，而是动态的，随着时间的推移，测定情况与实际存在偏差，测定情况可以作为参考数值。

森林中空气负离子的产生，主要来自植物的光合作用的光电效应，在乔木林层内易形成较高浓度的负离子。生长快的植物光合作用强，该林分负离子浓度高。在空气对流的情况下，林冠和林层结构对空气负离子有滞留能力［7］。黄岐山木荷林和针阔混交林、大北山木荷林负离子相对较高，一是黄岐山针阔混交林和木荷林以及大北山木荷林，生长较快，能产生较多的负离子；二是郁闭度较高，且木荷林林冠浓密，密闭度好，对负离子有滞留作用。福建柏负离子浓度较低，一方面是生长缓慢，产生的负离子少；另一方面上层为锥形，负离子易发散，且是单层林，地被植物稀少，多为枯枝落叶为主，其腐烂过程不利于负离子产生。