空氣負(fù)氧離子濃度分布與質(zhì)量評價
——基于池州學(xué)院的研究

賈 莉，王 珂

（池州學(xué)院材料與環(huán)境工程學(xué)院，安徽池州247000）

空氣負(fù)氧離子在醫(yī)學(xué)界被稱為“空氣維生素”或“長壽素”，其有很強(qiáng)的清潔空氣的作用，可以殺菌、除塵，負(fù)氧離子濃度高能抑制多種病菌的生長、繁殖，對人體健康有重要作用，與大氣污染密切的負(fù)相關(guān)性也很明顯，有關(guān)負(fù)氧離子的研究也引起越來越多學(xué)者關(guān)注。學(xué)者們針對負(fù)氧離子方面的研究主要側(cè)重在環(huán)境中空氣負(fù)氧離子水平以及分布情況[1-2]，空氣負(fù)氧離子濃度以及影響因素等方面[3-4]，負(fù)氧離子濃度和健康影響因素的相關(guān)關(guān)系研究[5-6]，空氣負(fù)氧離子質(zhì)量評價方面[7-8]也逐漸開展起來。

池州學(xué)院位于池州市教育園區(qū)，遠(yuǎn)離市區(qū)，毗鄰齊山-平天湖風(fēng)景帶，依山傍水，校園面積很大，空氣好，環(huán)境優(yōu)良。師生員工近16000人，屬于人口較為密集的地方，其空氣清新程度和空氣質(zhì)量的好壞對學(xué)校師生的生活、學(xué)習(xí)的舒適度，以及健康狀況產(chǎn)生較大的影響。因此，研究池州學(xué)院校園各功能區(qū)空氣負(fù)氧離子濃度分布，并對其進(jìn)行評價有重要意義。

1 研究方法

1.1 監(jiān)測點布置

將學(xué)校按功能區(qū)劃分為教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、休閑區(qū)和商業(yè)區(qū)4個區(qū)進(jìn)行監(jiān)測點的布置。各監(jiān)測點見表1。其中教學(xué)區(qū)選擇博文樓和音樂樓，上下課時間段人流量較大，附近植被稀疏并且沒有水源；生活區(qū)選擇24棟宿舍和12棟宿舍，人流量波動較大，附近植被尚可；休閑區(qū)選擇櫻花園和圖書館左側(cè)，人流量一般，植被較為茂盛并且櫻花園靠近湖邊；商業(yè)區(qū)選擇活動中心和第一食堂，人流量較大，植被較為稀疏，且沒有水源。

表1 各監(jiān)測點布置情況

1.2 監(jiān)測方法和時間

采用德國芯防潮空氣負(fù)氧離子檢測儀（WST-07C型號）進(jìn)行監(jiān)測，其符合《空氣離子測量儀通用規(guī)范(GB/T 18809-2002)》工作條件和性能測定要求，可用于測定空氣中的正、負(fù)氧離子濃度，以及同步測定PM2.5、PM10、溫度及濕度。監(jiān)測時間為4月份的上午（7:00-10:00），中午（11:00-14:00），下午（15:00-18:00），氣溫在15-20℃之間，天氣情況為晴天、陰天、雨天各兩天，取其有效均值作為相應(yīng)天氣的空氣離子含量。每個監(jiān)測點正負(fù)氧離子采氣15分鐘，分東南西北間隔2s讀數(shù)1次，每個方向讀取5個極值，同時讀取PM2.5、PM10、溫度及濕度值。為保障數(shù)據(jù)的可靠性，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計時刪除異常數(shù)值，各點計算平均值；以便有效分析空氣正、負(fù)氧離子濃度的時空、不同天氣的分布特征，為負(fù)氧離子濃度等級劃分、影響因素分析和質(zhì)量評價提供依據(jù)。

1.3 評價方法

在國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的兩個評價指標(biāo)是單極系數(shù)和安培空氣質(zhì)量評價指數(shù)[9-10]。

（1）單極系數(shù)

其中:n+和n-分別為正、負(fù)氧離子濃度(單位:個/cm3)。當(dāng)q值等于或小于1時，才能給人以舒適感。單極系數(shù)越小，說明空氣中正離子濃度和負(fù)氧離子濃度的比值越小，對人體健康越有利。

（2）安倍空氣質(zhì)量評價指數(shù)

CI為空氣質(zhì)量評價指數(shù)；n-為空氣負(fù)氧離子濃度；q為單極系數(shù)；1000是為了滿足人體生物學(xué)效應(yīng)最低需求所需的空氣負(fù)氧離子濃度，CI值越大，說明空氣質(zhì)量越好，見表2。

表2 空氣清潔等級

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時間段空氣負(fù)氧離子變化分析

由圖1可知，除陰天休閑區(qū)外（陰天休閑區(qū)櫻花園有一人工湖下午濕度較高），晴天和陰天各功能區(qū)負(fù)氧離子濃度基本是上午＞下午＞中午，早上負(fù)氧離子濃度較高，早上一般濕度比較大，溫度低，而中午濕度最低，溫度高，晴天溫度越高負(fù)氧離子濃度越低，成明顯的負(fù)相關(guān)。晴天和陰天同一時間段比較來看，晴天上午負(fù)氧離子濃度明顯高于陰天，中午和晚上同一時間段差異不大，主要是晴天早上相對陰天的濕度較大?？諝庳?fù)氧離子的存在依賴空氣相對濕度和溫度，這與已有研究結(jié)果一致[11]。

2.2 不同功能區(qū)負(fù)氧離子變化分析

由圖1可知，池州學(xué)院晴天、陰天不同監(jiān)測點功能區(qū)負(fù)氧離子平均濃度皆為休閑區(qū)＞生活區(qū)＞教學(xué)區(qū)＞商業(yè)區(qū)。休閑區(qū)的負(fù)氧離子濃度最高的原因是植被較茂盛，植被種類和數(shù)量較多，人流量小，且櫻花園內(nèi)有一人工湖，商業(yè)區(qū)負(fù)氧離子濃度最低的原因是人流量最大，附近植被很少，且空氣流動性較差。生活區(qū)和教學(xué)區(qū)人流量大，但植被覆蓋相對商業(yè)區(qū)多，負(fù)氧離子濃度介于休閑區(qū)和商業(yè)區(qū)之間，這也說明不同功能區(qū)負(fù)氧離子濃度受人類活動力度、空氣、流通狀況、動態(tài)水體和植被分布等綜合因素影響[12]。由圖1可知晴天和陰天同一功能區(qū)平均值晴天差異性較大，陰天差異性不明顯，說明陰天受植被，水體、空氣等影響不明顯，晴天影響較大。

圖1 各功能區(qū)不同時間、不同天氣負(fù)氧離子濃度變化

2.3 不同天氣負(fù)氧離子變化分析

通過圖1對池州學(xué)院晴天、陰天、雨天負(fù)氧離子各時間段平均濃度分析，雨天各點負(fù)氧離子濃度明顯高于晴天和陰天，根據(jù)測定的空氣濕度（晴天介于49%-55%，陰天介于54%-60%，雨天介于82%-85%）可知雨天的空氣相對濕度相對晴天和陰天差別較大，負(fù)氧離子含量最高。整體來講，空氣相對濕度與負(fù)氧離子濃度呈正相關(guān)，原因是雨天條件下雨滴在降落的過程中，在重力的作用下高速運動，使水分子裂解，產(chǎn)生大量空氣負(fù)氧離子[13]。陰天條件下負(fù)氧離子濃度基本低于晴天，但差別不大，這一結(jié)果與曾曙才等的研究也一致[14]。說明雨天濕度與空氣負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性最大，晴天空氣相對濕度較低，溫度和光照強(qiáng)度的影響因素較大，與濕度相關(guān)性減少；陰天溫度、濕度變化不明顯，濕度對負(fù)氧離子濃度的影響不明顯，研究結(jié)果與周林明等研究結(jié)果一致[15]。

2.4 池州學(xué)院校園負(fù)氧離子質(zhì)量評價

2.4.1 空氣清新度評價 空氣清新度評價等級無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，參照其他環(huán)境學(xué)者的研究[10，13]，空氣清新等級劃分：一級＞2100個/cm3為特別清新；二級介于1800-2100個/cm3為非常清新；三級介于1200-1800個/cm3為清新；四級，900-1200個/cm3為較清新；五級，500-900個/cm3為一般；六級，＜500為不清新。評價結(jié)果見表3。由表3可知，池州學(xué)院晴天和陰天各功能區(qū)空氣清新度介于一般清新和清新之間，師生生活、休閑區(qū)域空氣清新度尚可。雨天空氣介于清新和特別清新之間，空氣等級高達(dá)一級，雨天空氣清新度對人身體有利。

表3 池州學(xué)院各功能區(qū)不同天氣清新度評價 單位：個/cm3

2.4.2 空氣負(fù)氧離子質(zhì)量評價 采用公式（1）和公式（2）分別得到單極系數(shù)q和安倍空氣質(zhì)量評價指數(shù)CI。各功能區(qū)不同時間評價結(jié)果見圖2，圖3。

圖2 各功能區(qū)不同天氣q

圖3 各功能區(qū)不同天氣CI

由圖2可知，天氣條件對空氣質(zhì)量的影響較大，晴天除商業(yè)區(qū)外，各功能區(qū)在各時間單極系數(shù)均在1以下，雨天均在0.5以下。單極系數(shù)q等于或小于1時，空氣清潔舒適，能給人以舒適感[16]，說明這兩種天氣下池州學(xué)院空氣給人感覺是舒適，便于師生提高工作和學(xué)習(xí)效率。陰天早晨空氣尚可，但是中午尤其是下午單極系數(shù)大于1，正離子數(shù)量高于負(fù)氧離子，空氣不夠清新，陰天空氣氣壓低，空氣正離子受地面吸引向近地面飄移[16]，舒適度受影響；生活區(qū)晚上測定時間點人流量大，舒適度下降。不同天氣早晚舒適度差別較大，晴天舒適度一般是上午＞下午＞中午，陰天是上午＞中午＞下午，雨天差別不太大，基本是下午＞中午＞上午。

由圖3和表2可知，各功能區(qū)不同安倍空氣質(zhì)量評價指數(shù)（CI）有明顯的差異，晴天各功能區(qū)CI差別較大，教學(xué)區(qū)和商業(yè)區(qū)各時間空氣質(zhì)量基本介于B-A之間(商業(yè)區(qū)下午除外),屬于清潔和最清潔水平，清潔度高；生活區(qū)和休閑區(qū)早上清潔度較高，主要是這兩個區(qū)域，尤其是休閑區(qū)綠植多，早上濕度較大。陰天CI值各功能區(qū)早上空氣清潔度較好，其它時間段，除休閑區(qū)外空氣清潔度均在C-B之間,屬于中等清潔和清潔水平。雨天CI值均較高，普遍上午低于其它各時間段，和濕度有明顯關(guān)系，上午濕度在82左右，下午晚上在85左右。池州學(xué)院校園各天氣整體CI平均值晴天、陰天和雨天分別為1.09、0.83、6.95，空氣質(zhì)量較好，清潔度高，師生生活環(huán)境令人舒適，利于師生的學(xué)習(xí)和健康。

3 結(jié)論與討論

（1）各功能區(qū)負(fù)氧離子濃度時間上變化是上午＞下午＞中午，早上負(fù)氧離子濃度較高；雨天各點負(fù)氧離子濃度明顯高于晴天和陰天，雨天濕度與空氣負(fù)氧離子濃度的相關(guān)性最大，晴天溫度和光照強(qiáng)度的影響因素較大，陰天溫度和濕度對負(fù)氧離子濃度的影響不明顯。

（2）校園不同功能區(qū)負(fù)氧離子濃度水平排序為休閑區(qū)＞生活區(qū)＞教學(xué)區(qū)＞商業(yè)區(qū)。反映了負(fù)氧離子濃度受植被、人流量、空氣流通量、水體等各方面的影響。

（3）池州學(xué)院晴天和陰天各功能區(qū)空氣清新度介于一般清新和清新之間，師生生活、休閑區(qū)域空氣清新度尚可。雨天空氣介于清新和特別清新之間，空氣等級高達(dá)一級，池州學(xué)院空氣清新度高。

（4）池州學(xué)院校園各天氣整體空氣質(zhì)量較好，清潔度高，師生生活環(huán)境令人舒適，良好的生態(tài)環(huán)境和空氣質(zhì)量利于師生的學(xué)習(xí)和健康，建議師生增加晨間活動，如早操、晨跑、晨讀等。