神農(nóng)谷國家森林公園空氣負離子水平研究

張雙全，譚益民

（中南林業(yè)科技大學 森林旅游研究中心，湖南 長沙410004）

神農(nóng)谷國家森林公園空氣負離子水平研究

張雙全，譚益民

（中南林業(yè)科技大學 森林旅游研究中心，湖南 長沙410004）

采用FTP-2型大氣離子測量儀對神農(nóng)谷國家森林公園內(nèi)的空氣正、負離子進行了測量，并用統(tǒng)計工具對數(shù)據(jù)進行了處理分析。結(jié)果表明：（1）神農(nóng)谷國家森林公園內(nèi)珠簾瀑布空氣負離子濃度年平均為4 555 個/cm3，大于牛角壟的2 379 個/cm3；（2）森林環(huán)境中水體對空氣負離子水平的影響較大；（3）森林中空氣負離子濃度還呈現(xiàn)出一定的日、月和季節(jié)變化規(guī)律。

神農(nóng)谷；空氣負離子濃度；珠簾瀑布；牛角壟

空氣負離子（n-）是大氣中帶負電荷的單個氣體分子或離子團的總稱，即，或OH-(H2O)n，或。具有殺菌、補氧、除塵、防癌抗癌等功效，被譽為“空氣維生素和生長素”。n-對生命必不可少，于人體健康十分有益[2]，其濃度水平已成為評價一個地方空氣清潔程度的指標。森林中較高的空氣負離子水平已被多項研究所證實。高濃度的空氣負離子還廣泛應(yīng)用于保健康體和醫(yī)學治療等領(lǐng)域中，對開展生態(tài)旅游具有巨大的價值[3]。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

神農(nóng)谷國家森林公園（以下簡稱神農(nóng)谷）原名桃源洞國家森林公園，位于羅霄山脈中段、湘贛邊境萬陽山北段的西北坡，東面與江西井岡山僅一脊之隔，相距12 km，距離炎陵縣城45 km。森林公園位于中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，森林覆蓋率高達90%，物種資源豐富多樣，生態(tài)環(huán)境較好。年平均氣溫14.4 ℃，1月最低平均氣溫3.9 ℃，7月最熱月平均氣溫23.8 ℃，年降雨量1 967.9 mm。年均空氣相對濕度86%，區(qū)內(nèi)日照少、氣溫低、降水多、空氣濕度大、氣候垂直變化大，具有典型的山地氣候特征。

1.2 研究方法

空氣離子的測定采用中南林業(yè)科技大學森林旅游研究中心研制的FTP-2型大氣離子測量儀[4]。每小時觀測1次，每次測東、西、南、北4個方向，以4個方向的平均值為觀測值，并記錄各方向的最大值、最小值。觀測點設(shè)置在神農(nóng)谷公園內(nèi)的珠簾瀑布和公園內(nèi)居民點牛角壟。珠簾瀑布，設(shè)置在瀑布左側(cè)的珠簾亭旁邊，輔助測點設(shè)置在瀑布正向10 m、20 m、30 m和40 m處。牛角壟居民點，設(shè)置在林內(nèi)和土路的過渡地帶，輔助測點分別設(shè)置在林內(nèi)、林外土路、林外水泥路和林外河邊。研究組于2008年9月～2009年8月每月中旬對兩地進行空氣負離子和溫濕度進行監(jiān)測，每次監(jiān)測2天。前一天20:00時觀測一次，第二天早6點到晚8點連續(xù)整點監(jiān)測，每個季度有一個月是24小時進行連續(xù)整點監(jiān)測，記錄數(shù)據(jù)，進行日變化分析。對于一年的數(shù)據(jù)取每月的空氣負離子濃度（Cn-）和空氣正離子濃度（Cn+），進行月變化和季節(jié)變化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 珠簾瀑布Cn-時間變化規(guī)律

2.1.1 珠簾瀑布Cn-日變化

將珠簾瀑布12個月的空氣離子監(jiān)測數(shù)據(jù)按日進行統(tǒng)計，取其平均值，得出相應(yīng)月份的空氣正、負離子濃度，再將各月每日Cn-按季節(jié)進行平均，得到四季空氣離子濃度的日變化情況，如圖1所示。

圖1 珠簾瀑布不同季節(jié)Cn-日變化Fig. 1 Daily variation of negative air ion concentration in different seasons of Curtain Fall

由圖1可知，珠簾瀑布不同季節(jié)一天不同時刻的Cn-不同。各條折線的變化幅度不同，排除誤差，這些折線反映了Cn-不同季節(jié)日變化的一個大致規(guī)律，即早上8：00～10：00Cn-較高，有時中午11：00～13：00和下午16：00～18：00Cn-也會出現(xiàn)小峰值。上午11:00左右和午后14：00左右這2個時段Cn-較低。傍晚18: 00，除春秋兩季的Cn-日變化有上升的趨勢外，夏冬兩季的Cn-日變化均呈下降的趨勢。秋季一天內(nèi)各個時間的Cn-均高于其它三季，而且日變化波動最大，其它三季日變化相對平穩(wěn)。究其原因，主要是秋季氣溫和空氣相對濕度的日變化幅度大。

2.1.2 珠簾瀑布Cn-逐月變化

將珠簾瀑布2008年9月～2009年8月共12個月的空氣離子濃度資料，計算逐日平均值和逐月平均值，從而得到12個月的空氣離子濃度的變化情況，如圖2所示。

圖2 珠簾瀑布不同月份Cn-變化Fig.2 Monthly variation of negative air ion concentration of Curtain Fall

由圖2可知，珠簾瀑布9月Cn-最高為33 855個/cm3，其次是10月為4 353 個/cm3，12月和1月最低，分別為615 個/cm3和620 個/cm3。3～6月Cn-變化呈平穩(wěn)上升趨勢，6～8月呈下降趨勢，9月陡增，原因是9月降水較多是珠簾瀑布的豐水期；10月至次年2月Cn-呈總體下降趨勢，原因是這幾個月正進入冬季，是珠簾瀑布的枯水期。

2.1.3 珠簾瀑布Cn-季節(jié)變化

根據(jù)各月Cn-，計算出各季Cn-平均值，如表1所示。

表1 珠簾瀑布空氣離子濃度四季變化情況 （個/cm3）Table 1 Seasonal variations of air ion concentration of Curtain Fall

由表1可以看出，珠簾瀑布Cn-秋季最高為12 989 個/cm3，其次是夏季和春季，冬季最少為744 個/cm3，原因是冬季降水較少，瀑布水量相應(yīng)變小的緣故。全年Cn-平均值為4 555 個/cm3。

2.2 牛角壟Cn-時間變化規(guī)律

2.2.1 牛角壟Cn-日變化

利用和珠簾瀑布“不同季節(jié)Cn-日變化”同樣的統(tǒng)計方法，得出牛角壟不同季節(jié)Cn-日變化情況，如圖3所示。

圖3 牛角壟不同季節(jié)Cn-日變化曲線Fig.3 Daily variation of negative air ion concentration of different seasons of Horn Ridge

由圖3可以看出，牛角壟不同季節(jié)一天不同時刻的Cn-也呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。總體上講，各季Cn-6：00～13：00呈下降趨勢，早上7：00～9：00Cn-較高，有時中午11：00～13：00和下午16：00～18：00Cn-也會出現(xiàn)小峰值；午后13：00左右Cn-較低，13：00之后，夏季Cn-開始加速上升，而其它三季總體呈上升趨勢，但上升幅度較??；秋季16：00達到最低值217 個/cm3。

2.2.2 牛角壟Cn-逐月變化

利用和珠簾瀑布“空氣離子濃度月變化”同樣的統(tǒng)計方法，得出牛角壟負離子濃度月變化情況，如圖4所示。

圖4 牛角壟不同月份Cn-變化Fig.4 Monthly variation of negative air ion concentration of Horn Ridge

由圖4可以看出，牛角壟4～7月Cn-變化呈較快上升趨勢，7月份達到最大峰值，為1 743 個/cm3，7～9月呈較快下降趨勢，其它各月變化相對平穩(wěn)，9月份最低為388 個/cm3。

2.2.3 牛角壟Cn-季節(jié)變化

根據(jù)各月Cn-，計算出各季Cn-平均值，如表2所示。

由表2可以看出，牛角壟Cn-夏季最高為4 312個/cm3，其次是春季和冬季，秋季最低為1 293個/cm3，全年Cn-平均值為2 379 個/cm3。

2.3 神農(nóng)谷水體與Cn-

2.3.1 水體的狀態(tài)對Cn-的影響

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，牛角壟Cn-年平均為2 379 個/cm3，夏季最高為4 312 個/cm3；牛角壟輔助測點河邊的Cn-年平均為4 242 個/cm3，夏季最高為12 067 個/cm3；珠簾瀑布年平均為4 555個/cm3，秋季最高為12 989 個/cm3。由此判斷，Cn-在河流區(qū)域大于林地和陸地區(qū)域，而瀑布大于河流。這也證明，動態(tài)水能明顯增加周圍Cn-[5]。這是由于水分子斷裂使周圍Cn-增加。

表2 牛角壟空氣離子濃度四季變化情況 （個/cm3）Table 2 Seasonal variations of air ion concentration of Horn Ridge

2.3.2 離水體不同距離的空氣負離子水平

為了研究距離跌水的遠近與Cn-的關(guān)系，研究組選擇了珠簾瀑布正前方不同距離進行觀測，結(jié)果如表3所示。

表3 珠簾瀑布前方不同距離空氣離子濃度四季變化情況（個/cm3）Table 3 Seasonal variations of air ion concentration of different distances in the front of Curtain Fall

圖5 珠簾瀑布前方不同距離Cn-變化Fig.5 Variations of negative air ion concentration at different distances in the front of Curtain Fall

由表3和圖5可以看出，Cn-隨離瀑布距離的漸遠而減少，但是由于珠簾瀑布水量較大，瀑布區(qū)的Lenard效應(yīng)[6]的作用范圍比較廣且比較強烈，所以較小的距離變化對Cn-的影響較小。如表所示，10 m距離Cn-年平均為8 440 個/cm3，40 m距離為5 234 個/cm3，相差不大。

3 結(jié) 論

（1）神農(nóng)谷珠簾瀑布景區(qū)Cn-年平均為4 555個/cm3，大于公園內(nèi)居民點牛角壟Cn-年平均2 379 個/cm3，珠簾瀑布為牛角壟的1.9倍。

（2）神農(nóng)谷Cn-有一定的日變化規(guī)律。早上 7：00～10：00Cn-最高，有時中午11：00～13：00和下午16：00～18：00 Cn-也會出現(xiàn)峰值，但不會高于上午7：00～10：00的濃度值。午后14：00左右Cn-最低。

（3）神農(nóng)谷不同測點的Cn-均有明顯的季節(jié)變化規(guī)律。一年中，6、7、8、9月的Cn-最高，其他月份相對較低。珠簾瀑布一年四季中，秋季Cn-最高為12 989 個/cm3，其次是夏季為2 822 個/cm3，春季為1 665 個/cm3，冬季為744 個/cm3；牛角壟一年四季中，Cn-夏季最高為4 312 個/cm3，其次是春季為2 091 個/cm3，冬季為1 819 個/cm3，秋季為1 293 個/cm3。夏季和秋季到珠簾瀑布和牛角壟避暑、度假是最有益的。

（4）森林中水體對空氣負離子水平具有協(xié)同作用。由監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，Cn-瀑布大于河流，而距離瀑布不同距離空氣負離子水平不同，距離瀑布越遠，Cn-越低，這種現(xiàn)象在瀑布水量相對較小的時候表現(xiàn)的最為明顯。

[1] 張雙全,譚益民,吳章文.空氣負離子濃度與空氣溫濕度的關(guān)系研究[J].中南林業(yè)科技大學學報(自然科學版),2011,31(4):114-118.

[2] 吳章文,吳楚材,文首文.森林旅游學[M].北京:中國旅游出版社,2008.

[3] 吳章文,吳楚材,譚益民,等.生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境本底條件研究[J].中南林業(yè)科技大學學報(自然科學版),2009,29(5):14-19.

[4] 趙 坤.“FTP-2型大氣離子測量儀”通過鑒定[J].林業(yè)科技開發(fā),2004,18(3):79.

[5] 厲曙光,張亞鋒,李 莉,等.噴泉對周圍空氣負離子和氣象條件的影響[J].同濟大學學報（自然科學版）,2002,30(3):352-355.

[6] 夏廉博.人類生物氣象學[M].北京:氣象出版社,1986.

A study on negative air ion concentration in Shennonggu National Forest Park

ZHANG Shuang-quan, TAN Yi-min
(Forest Recreation Research Center, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Using FTP-2-type air ion measuring instrument, the air positive and negative ions concentrations in Shennonggu National Park were measured, the observation data was handled and analyzed. The results show that (1)The negative air ion concentration of the main measuring point of Curtain Fall of Shennonggu was 4 555/cm3, more than that of Ox Horn Ridge 2 379/cm3; (2)Water had a great impact on air negative ion level in forest environment; (3)Negative air ion concentration also presented a certain daily, monthly and seasonal variation rhythm in forest environment.

Shennonggu; negative air ion concentration; curtain fall; horn ridge

S718.5

A

1673-923X(2012)12-0200-03

2012-10-13

中歐生物多樣性項目資助項目(00056784)

張雙全（1984-）河南駐馬店人，助教，主要從事森林旅游、旅游規(guī)劃設(shè)計等相關(guān)教學與研究

譚益民（1962-）湖南湘潭人，教授，博士，博士生導師，主要從事生態(tài)旅游、旅游規(guī)劃等相關(guān)研究；E-mail: csfutanyimin@126.com

[本文編校：文鳳鳴]