海口市凤翔湿地公园空气负氧离子及影响因素研究

龙 飞，董 斌，彭 阳，李婷婷，刘青林，蓝雪饶，肖 莎

(海南医学院 公共卫生与全健康国际学院，Heinz Mehlhorn院士工作站，海南 海口 571199)

空气负氧离子是指空气中某些分子在一定条件下产生自由电子，自由电子易附着在一些分子或原子上而形成的1个或以上负电荷基团，是衡量大气环境状况的重要指标之一，对生态系统功能价值评价起着至关重要的作用[1]。较多研究发现，公园负氧离子浓度较高，有利于人体健康，具有降尘、杀菌、促进新陈代谢及预防疾病等作用[2]。彭琳玉等[3]研究发现九连山国家森林公园负氧离子浓度水平达Ⅰ级标准，对人体健康极有利。朱舒欣等[4]研究发现，石门森林公园负氧离子浓度越高，空气越清新，对人体有自然痊愈、减少疾病传染、治疗和康复功效。但有研究发现，居民对负氧离子的认知水平较低，生活环境中负氧离子未能引起人们的重视[5]。

海口市全年日照时间长，年均温约23.8 ℃，年均降水量约为1 816 mm，年均风速3.4 m/s[6]。凤翔湿地公园位于海口市琼山区美舍河中部，沿河岸全长1 600 m，地理坐标为19°58′53.74″N，110°21′6.59″E，总面积为78.5 hm2[7]。通过分析凤翔湿地公园负氧离子浓度分布特征与环境因素的关联并进行质量评价，可充分认识负氧离子的作用和高效利用湿地公园的资源优势，为提高居民生活质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 负氧离子浓度监测

2019年6月—2020年1月的夏、秋、冬季各选取25 d进行正负氧离子浓度和环境因素监测，监测时间段为7∶00—9∶00、18∶00—20∶00。

在凤翔湿地公园选取5个监测点(样方的顶点和中心)，每个监测点取东、南、西、北4个方向，每个方向连续记录100个正负氧离子浓度数据(KEC-900正负离子测试仪，日本KEC公司)和噪声值(DT-8850 声级计，深圳CEM公司)。气象因素数据来自海口市气象局(http://www.hkqx.net/)，包括温度、相对湿度、降水量、风力级别和气压。

1.2 空气负氧离子质量评价

负氧离子浓度分级标准采用安培空气离子评价系数[8](表1)，评价公式为:

CI=(n-/1000)×(1/q)

式中：n-为空气负离子，单位为个/cm3。

表1 空气负氧离子质量分级标准Tab.1 Air negative oxygen ion quality classification standard

按照国家森林公园负氧离子等级评价标准进行空气质量评价[9](表2)。

表2 负氧离子与空气质量的对应标准Tab.2 Corresponding standards of negative oxygen ion and air quality

1.3 统计学方法

采用Excel 2010和SPSS 25.0软件对数据进行分析。根据数据的正态性和方差齐性，利用t检验或方差分析比较分析不同时段、不同季节和不同天气状况的负氧离子及环境因素的差异，数据以平均±标准差表示。采用单因素Pearson相关性分析负氧离子与环境因素的关联。当P<0.05时，认为差异具有统计学意义。

2 结果分析

2.1 不同时段负氧离子和环境因素指标差异性分析

凤翔湿地公园不同时段的负氧离子浓度变化趋势为上午>晚上，负氧离子浓度最大值出现在上午，最小值出现在晚上。上午和晚上的温度、相对湿度及降水量差异具有统计学意义，且上午相对湿度和降水量均高于晚上，但温度低于晚上(表3)。

表3 不同时段负氧离子和环境因素指标的差异性分析Tab.3 Difference analysis of negative oxygen ion and environmental factors in different periods

2.2 不同季节负氧离子和环境因素指标的差异性分析

凤翔湿地公园不同季节的负氧离子和温度的差异具有统计学意义。其中，夏季和冬季的负氧离子浓度差异具有统计学意义，夏季浓度最高，平均浓度高达1 352.5个/cm3；冬季最低，平均为1 076个/cm3；秋季其次。冬季与夏季、秋季的温度比较差异均具有统计学意义，夏季和秋季温度波动不大，而冬季温度明显降低。夏季与冬季的噪声大小差异具有统计学意义(表4)。

2.3 负氧离子与环境因素的相关性分析

公园中负氧离子浓度与温度和噪声呈负相关，且相关性极显著；与相对湿度、降水量和风力级别呈正相关，其中相对湿度表现为极显著相关(表5)。

2.3.1不同时段负氧离子与环境因素的相关性分析

凤翔湿地公园上午时段负氧离子浓度与温度、相对湿度、风力级别和噪声具有相关性，其中温度和噪声为负相关，其余为正相关。在晚上时段，仅与相对湿度呈正相关(表6)。

表4 不同季节负氧离子和环境因素指标的差异性分析Tab.4 Difference analysis of negative oxygen ion and environmental factors in different seasons

表5 负氧离子与环境因素的相关系数Tab.5 Correlation coefficient between negative oxygen ion and environmental factors

表6 不同时段负氧离子与环境因素的相关系数Tab.6 Correlation coefficient between negative oxygen ion and environmental factors in different periods

2.3.2不同季节负氧离子与环境因素的相关性分析

负氧离子浓度在夏季，与温度呈负相关，与气压呈正相关；在秋季，与温度、噪声为负相关，与相对湿度、降水量为正相关；在冬季，与风力级别、噪声呈负相关(表7)。

表7 不同季节负氧离子与环境因素的相关性分析Tab.7 Correlation analysis between negative oxygen ion and environmental factors in different seasons

3 凤翔湿地公园负氧离子浓度的质量评价

凤翔湿地公园负氧离子浓度CI值变化范围为0.46～5.33，平均值为1.27±0.72。季节排序：夏季(1.36±0.89)>秋季(1.23±0.65)>冬季(1.10±0.35)。按照空气质量分级标准， A级占58.02%，达一半以上；B级占24.69%；C级占12.35%；D级占4.94%。

世界卫生组织(WHO)规定，清新空气中负氧离子的浓度标准为1 000～1 500个/cm3，并且将400个/cm3作为旅游景点空气中负氧离子的临界浓度[10]。凤翔湿地公园整体空气质量级别可稳定达三级或四级，空气清新程度为清新或较清新，有利于居民身心健康(表8)。

表8 凤翔湿地公园负氧离子浓度的质量评价Tab.8 Quality evaluation of negative oxygen ion concentration in Fengxiang Wetland Park

4 讨论与结论

凤翔湿地公园位于美舍河中上游，临近水域，且种植了大量的水生植物和湿生植物。监测结果显示，其空气中负氧离子浓度均值为1 210.7个/cm3，最高为2 274.0个/cm3，最低为671.0个/cm3，整体水平偏高。按照空气质量分级标准，CI值介于A～D级，其中A级占58.02%，达一半以上。因此，凤翔湿地公园整体空气质量较好，适合居民户外活动。同时，公园空气清新级别达三级或四级，空气清新程度为清新或较清新，有利于居民的身心健康。

凤翔湿地公园空气中负氧离子浓度上午高于晚上，而环境因素中，上午相对湿度及降水量均高于晚上，相关性分析发现负氧离子浓度与相对湿度和降水量呈正相关，这与以往研究相同，相对湿度和降水量为负氧离子产生的有利因素[11-12]。季节差异性研究结果发现，负氧离子浓度夏季平均值最高，为1 352.5个/cm3，与海口市夏季雷雨天气偏多有关，这与谢勇丽等[13-14]的研究结论一致，负氧离子浓度季节变化特征为：夏季>秋季>冬季。

相对湿度、降水量、风力级别、温度为影响凤翔湿地公园空气中负氧离子浓度的主要环境因素。负氧离子浓度与相对湿度、降水量、风力级别呈正相关，与温度呈负相关。分析其原因可能为当温度升高时，太阳辐射增强，空气污染物扩散增加，污染物扩散过程中会吸附大量的负氧离子，从而导致空气中负氧离子浓度大量减少；研究表明空气中负氧离子主要以O-2(H2O)n的形式存在[15-16]，当相对湿度增大时，空气中水分子相应增加，O-2与水分子结合的机会也加大，因此有利于负氧离子的产生。

本研究发现负氧离子浓度与噪声呈负相关。凤翔湿地公园一侧靠近马路，交通噪声为其主要来源；同时当公园人流量较大时，也成为噪声来源的重要部分。李冠衡等[17]研究发现，在道路附近种植与人耳高度一致的植物种类，可有效降低噪声级别。因此，建议在凤翔湿地公园靠近马路一侧增加种植与人耳高度一致的植物，从而减少噪声对负氧离子浓度的不利影响。

综上所述，海口市凤翔湿地公园空气中负氧离子浓度整体水平较好，夏季、上午、雨天负氧离子浓度高，对人体健康有一定的促进作用。环境因素中相对湿度、降水量、风力级别为负氧离子产生的有利因素，而温度和噪声则不利于负氧离子的产生。