“兩湖”公園空氣負離子濃度時空變化特征

黃碧玥 王紅

摘 要：通過對研究區空氣負離子濃度時空變化特征的研究，為游人在濕地公園中選擇游憩地點和游憩時間提供新的參考。對“兩湖”公園，即星月湖公園和月亮湖公園的空氣負離子濃度進行觀測研究，并使用安培系數與空氣潔凈度對結果進行分析評價。結果顯示，夏季空氣負離子濃度最高，春秋季次之，冬季最低。空氣負離子濃度在14：00—16：00時間段內最低，總體上上午空氣負離子濃度高于下午。植物群落組成的CI值：喬灌草>常綠喬草>落葉喬草>灌草>草叢。動態水環境空氣潔凈度大于靜態水環境，其中水面面積大的環境CI值高于水面面積小的。游人選擇8：00—10：00和16：00—18：00進入濕地公園進行休閑娛樂活動為最佳，適當調整植物配置方式和增加人工水景能有效提高空氣負離子濃度，能為游人提供有效的健康游憩環境。

關鍵詞：空氣負離子;城市濕地公園;時空變化;特征

中圖分類號：F062.2 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1673-291X（2020）21-0149-05

引言

城市的快速發展取得矚目成就的同時也帶來了各種城市病，如資源損耗、生態惡化等，長期生活在城市環境中的人群常常表現出亞健康狀態。城市綠地已成為現代城市不可或缺的重要組成部分，是人類親近自然、擁抱自然的途徑之一，這對于生活在以灰色景觀為主調的城市中的人們來說尤為重要。公園綠地作為城市綠地的重要組成部分，人們可以從中直接汲取所需的精神力量。被譽為“空氣維生素和生長素”的空氣負離子在自然環境中有很多作用，能夠降塵、殺菌、潔凈，調節機能平衡，提高免疫力等[1]。此外，還對人體七大系統的30多種疾病有抑制、緩解或輔助治療作用[2]。國內有關空氣負離子最早的研究是夏廉博發表的一篇文獻《有益于人體健康的負離子》[3]。研究人員指出，空氣負離子能增加肺通氣換氣的功能[4～5]。張振軍[6]通過研究發現，咳嗽、多夢等現象能夠被空氣負離子有效改善。除此之外，空氣負離子還是衡量空氣潔凈度的重要指標之一。在生態文明建設的浪潮中，人們不斷加強對健康的重視程度，作為一種可提升游人健康和出行愉悅程度的自然資源，空氣負離子資源可以成為園林建造中重要的參考因素。本研究通過研究城市濕地公園內空氣負離子的變化特征為居民提供出行游憩的休閑生活參考，也為將來的城市濕地公園規劃建設提供一個有價值的參考模板。

一、材料與研究方法

（一）研究區概況

貴安新區位于貴州省中部地區，東臨貴陽市花溪區，南靠黔南州長順縣，西接安順市，北跨清鎮市紅楓湖。貴安新區屬亞熱帶高原季風性氣候，溫和濕潤、四季明顯、夏無酷暑、冬無嚴寒。區內降雨量充沛，年平均降雨量1 129.5mm，最大年降雨量為1 569.3mm，最小年降雨量為771.5mm，最大日降雨量為226.2mm。多年平均氣溫15.3℃，7月平均氣溫24℃，1月平均氣溫4.6℃，極端最高氣溫為39.5℃，極端最低氣溫為-9.5℃。

“兩湖”公園的月亮湖公園和星月湖公園同屬于車田河水域，自北向南的河流將兩個公園連接在一起，共同組成了貴安新區中心區生態水系統骨干。研究區NO2、SO2、PM10的日均濃度均達到《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）的二級標準要求。總體而言，研究區自然環境良好，是城市居民出行游玩的上佳選擇。

（二）研究方法

1.觀測儀器。空氣正、負離子觀測使用WST-08空氣負離子測量儀，儀器工作溫度為-50℃～-70℃，工作濕度為0～99%RH，離子測量1×101～108個/cm3，測量分辨率最高為1個/cm3，測定離子濃度誤差≤±10%，符合《空氣離子測量儀通用規范》國家標準。

2.觀測方法。根據貴安新區自然地理概況，進行多次觀測。根據研究對象情況，選取公園中不同環境的14個測點進行觀測，同時遵循均勻布點的原則（見下頁表1）。為了降低風速、雨、霧等氣象因素對檢測結果的影響，選取每個季節天氣晴好的1—3天進行檢測。觀測時間限定在每日8：00—18：00，每隔兩小時觀測1次。在確定測點后，在其三個臨近的不同位置檢測，大致呈等邊三角形分布。為了降低環境對空氣正、負離子觀測的影響，每個測量點按相互垂直的四個方向東、南、西、北觀測。待空氣正、負離子數值顯示穩定后讀取最高值及最低值并記錄。空氣正、負氧離子濃度的時空分布數據為多次觀測的平均值。

3.數據處理。使用Excel表格處理統計數據并繪制表格，使用SPSS20.0進行方差分析。采用單級系數和安培空氣質量評價指數作為空氣質量的評價指標。

單極性用單極系數來表示，即空氣中正離子與負離子的比值，用q表示，即：

q=n+/n-

研究表明，當n-大于1 000個/cm3，且q值小于1時，空氣清潔舒適，對人體健康最為有益[7]。

空氣質量評價系數反映了空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度[6]，即：

CI=（n-/1 000）×（1/q）

其評價標準（見下頁表2），以安培指數的高低，將空氣質量分為五個等級[8]。

二、結果與分析

（一）不同觀測點空氣負離子濃度時間變化

1.空氣負離子濃度日變化。為觀測研究區空氣負離子日變化規律，在兩個公園中選取五個具有代表性的觀測點，在公園游人最多且有代表性的夏季選取天氣晴好的3天進行觀測調查（見表3）。

南灣夏爽和碧華流霞小丘變化幅度最大。南灣夏爽10：00—12：00空氣負離子濃度下降并在14：00時達到最低。這一測點是月亮湖公園入園后的開闊集散點，可能受人為活動干擾強烈，負離子濃度在游人開始出行時大幅度降低。

碧華流霞小丘為原生森林植被聚集處，由闊葉樹、針葉樹、原生灌木草本構成豐富的植物群落，森林樹冠、樹葉的尖端放電以及綠色植物的光合作用會產生光電效應，導致這一測點空氣負離子濃度均值較之其他測點較高。夏季植物長勢最優，釋放的負離子最多，變化幅度最大。這一觀測點空氣負離子濃度變化大致為早上濃度高，8：00時濃度為峰值然后逐漸降低，14：00到達最小值后逐漸回升。其余四個觀測點變化受游人活動影響負離子濃度變化幅度不大，皆表現出8：00—10：00上升趨勢之后小幅度下降。南灣夏爽、木橋邊和濱湖踏草負離子濃度最小值出現在16：00，園路綠化和碧華流霞小丘的最小值都出現在14：00。

2.空氣負離子濃度季節差異。為了在氣候條件和環境濕度相差較大的環境中對比，在冬季選擇有季節代表性的一天中的上午和下午兩個時段對五個觀測點進行了對比觀測，四個季節的日平均空氣負離子濃度（如下頁圖所示）。

南灣夏爽主要生長常綠樹種，受季節影響較小，變化幅度不大。而園路綠化和碧華流霞小丘處多生長落葉喬木，夏季高溫多雨并且光照充足從而促進植物生理活動，因此夏季碧華流霞小丘負離子濃度最高，日均值達到1 610個/cm3。春季樹木開始長出枝葉，植物通過光電效應產生的負離子個數比冬季稍多。木橋邊和濱湖踏草均屬于水體周圍環境，受亞熱帶季風性氣候影響，冬春秋三季水量降低，則水環境測點木橋邊和濱湖踏草負離子濃度低于水量充足的夏季。

對測量結果進行統計，進行多重比較和方差分析，發現不同觀測點在不同季節負離子濃度差異顯著（P>0.05）。夏季空氣負離子明顯高于其他三季，春秋次之，冬季最低。

（二）空氣負離子空間分布特征

為了進一步了解研究區空間上空氣負離子濃度變化規律，夏季對不同環境類型的觀測進行了深入的調查觀測（見表4）。

跌水處水體經由砌石造景自上而下時發生強烈碰撞引起噴筒效應從而產生大量負離子，因此此測點空氣潔凈度能夠達到A級。而在星月湖親水小島水邊，由于受人工島包圍，水體運動不明顯幾乎可算作靜態水，空氣潔凈度只有0.76，靜態水環境空氣潔凈度明顯低于動態水環境。星月湖主入口處主要生長的是野生草本植物，植物種群構成較為單一，因此空氣潔凈度為B級。在植物種類豐富的觀測點，雙峰聳秀對岸、碧華流霞小丘、民房附近和廁所旁周圍的環境中空氣潔凈度都達到了A級，其中碧華流霞小丘由于其原生優勢，林下植物覆蓋度較高，CI指數比其他三個觀測點高，達到了1.64。以植物造景為主的觀測點CI值由高到低依次為碧華流霞小丘（1.64）>雙峰聳秀對岸（1.31）>民房附近（1.26）>廁所旁（1.02）>星月湖主入口（0.94）。作為對照，荒地空氣潔凈度僅為D級，荒地主要依靠地殼中及大氣中的放射性物質和宇宙射線與紫外線使空氣分子發生電離形成空氣負離子，缺少植物生理活動釋放的大量負離子，因而空氣負離子濃度低。

三種以水環境為主的測點，CI值由高至低依次為落水口（4.44）>濱湖踏草（1.27）>星月灣親水小島（0.76）。濱湖踏草的水面是寬闊的月亮湖，而星月灣處則是由人工島圍合的小尺度水面，可以推測水環境的開闊程度與空氣負離子濃度有關且水面寬闊則空氣負離子濃度較高。

三、討論與結論

第一，一日內，空氣負離子濃度通常在8：00—10：00有小幅度上升，清晨太陽逐漸升起，光照開始促進植物進行光合作用從而促進植物產生光電效應，負離子濃度相應升高。10：00過后負離子濃度開始下降，因為負離子還受人為活動的影響，使其存在壽命時間縮短，在人為活動開始頻繁時負離子濃度開始降低。最小值一般出現在14：00—16：00時間段，這可能是環境溫度升高和濕度下降的影響，眾多研究[9～10]表明溫度與負離子濃度呈負相關，與濕度呈正相關，午后因溫度上升蒸發作用加劇導致濕度降低，16：00后溫度逐漸降低濕度增加，負離子濃度也逐漸上升，這在一定程度上佐證了本文的研究結果。

第二，不同觀測點在不同季節負離子濃度差異顯著，夏季空氣負離子濃度最高，春秋季次之，冬季最低。其中春季要略高于秋季。

第三，對公園不同環境類型進行觀測分析，發現不同植物群落搭配的空氣潔凈度不同，植物群落組成豐富的CI值要高于較為單一的。由單一野生草本植物為主的環境中，星月湖主入口處的空氣潔凈度僅為B級，比其他植物環境的測點等級低。CI值從高到低的植物群落組成為：喬灌草>常綠喬草>落葉喬草>灌草>草叢。在水環境下，動態跌水的空氣潔凈度要遠高于靜態水，而在同樣的靜態水環境下，寬闊的水面環境CI值高于狹窄的水面環境，星月灣親水小島處的空氣潔凈度為B級，CI值低于A級的濱湖踏草。跌水使水體產生強烈的摩擦，產生大量負離子，因此落水口處的空氣潔凈度全園等級最高。

星月湖公園和月亮湖公園的四季空氣負離子平均值達到912個/cm3，空氣清新，對健康有利，適宜城市居民進行休閑游憩活動。總體來說，空氣負離子上午的平均濃度高于下午。根據空氣負離子的時間變化，可以劃分出最適游憩時間段為8：00—10：00和16：00—18：00，游人在此時間段內進入公園游玩，能充分享受空氣負離子帶來的益處，增強保健作用。在對公園進行植物造景時，除了視覺美學要求，還可以將空氣負離子濃度需求與不同功能區造景要求相結合，在需要高濃度空氣負離子的區域適當選擇不同植物有機組合的配置方式[11]。公園內可以人工增設一些流動水系和高低跌落的水景，除了可以滿足游人親水的需求，還能提高空氣負離子濃度以獲取更優質的空氣質量，創造健康的游憩環境。

參考文獻：

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[11] ?黃春松，黃翔，吳志湘.空氣負離子產生的機理研究[C]//第五屆功能性紡織品及納米技術研討會論文集，2005.

Abstract：Through the study of the spatial and temporal variation characteristics of the concentration of negative ions in the air in the study area，a new reference is provided for tourists to choose the recreation place and recreation time in the wetland park.The concentration of negative ions in the air in Xingyue lake park and Moon lake park in“Two lakes” park was observed and studied，and the Abe coefficient and air cleanliness were used to analyze and evaluate the results.The results show that the concentration of negative ions was highest in summer，followed by spring and autumn，and lowest in winter.The air anion concentration was the lowest in the period from 14：00 to 16：00，and the overall air anion concentration in the morning was higher than that in the afternoon.CI value of plant community composition：Trees，shrubs and herbs>Evergreen trees and herbs>Deciduous trees and herbs>Shrubs and herbs>Grass.The air cleanliness of dynamic water environment is higher than that of static water environment，and the environmental CI value of large water surface area is higher than that of small water surface area.It is the best choice for visitors to enter the wetland park for leisure and entertainment from 8：00 a.m.to 10：00 a.m.and 16：00 to 18：00 to properly adjust the plant configuration and add artificial waterscape can effectively improve the concentration of negative ions in the air and provide an effective and healthy recreation environment for visitors.

Key words：air anion;urban wetland park;spatiotemporal change;recreation;variation characteristics