麗水市空氣負(fù)離子濃度分布的時(shí)空特征及其影響因素

空氣負(fù)離子指的是帶負(fù)電荷的單個(gè)氣體分子和輕離子團(tuán)的總稱，一般附著在環(huán)境中的氣體分子上形成[1,2]；因?yàn)檠跷阶杂呻娮幽芰?qiáng)，且在空氣中的占比約五分之一，所以大多自由電子都被氧氣獲取，因此空氣負(fù)離子又經(jīng)常被人們稱為“負(fù)氧離子”。負(fù)氧離子具有吸附、聚集作用，能夠沉降空氣中的懸浮顆粒物，從而起到凈化空氣的作用[3]；對(duì)人體有促進(jìn)新陳代謝、降低血糖、消除疲勞[4，5]的作用；在高濃度負(fù)離子環(huán)境中，能有效抑制病菌繁殖，有著天然殺菌消毒的作用。

對(duì)空氣負(fù)離子的影響因子主要有森林結(jié)構(gòu)、植被類型、氣象變化等原因以及空氣負(fù)離子濃度的年、季、月的時(shí)間變化特征。毛成忠等[6]對(duì)宜昌市觀測的結(jié)論為森林區(qū)與城市區(qū)空氣負(fù)離子濃度的日變化趨勢一致，但是森林的空氣負(fù)離子平均值約為城市的五倍左右；胡喜生等[7]對(duì)福州市的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)層林的空氣負(fù)離子濃度大于喬草型，氣象因素也會(huì)引起空氣環(huán)境特性的變化，對(duì)大氣負(fù)離子的濃度影響很大[8]；邵海榮等[9]通過對(duì)宿遷市觀測分析指出，森林區(qū)和城市區(qū)的大氣負(fù)離子平均濃度差異，夏季和秋季的變化較大[8]；馮鵬飛等[10]觀測北京大氣負(fù)離子濃度后發(fā)現(xiàn)大氣負(fù)離子濃度從闊葉林到針葉林、再到無植被地區(qū)逐漸降低的趨勢?？諝庳?fù)離子的濃度與濕度（海邊，瀑布）、植被（森林）、雷雨（天氣）等呈正相關(guān)，與氣溫（季節(jié)）、PM10（空氣質(zhì)量）呈負(fù)相關(guān)[11]。

麗水市作為“浙江綠谷”和全省“大花園”戰(zhàn)略實(shí)施的核心區(qū)，是全國優(yōu)秀旅游城市和優(yōu)秀生態(tài)旅游城市，其森林覆蓋率、水質(zhì)與空氣質(zhì)量均是浙江省最好的區(qū)域。為進(jìn)一步發(fā)揮麗水市的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢，創(chuàng)建生態(tài)養(yǎng)生旅游示范區(qū)和森林康養(yǎng)示范區(qū)，開展區(qū)域空氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)就尤為迫切。為此，對(duì)全市空氣負(fù)離子監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，明確全域空氣負(fù)離子現(xiàn)實(shí)空間分布、變化規(guī)律及其影響因素，為合理開發(fā)休閑養(yǎng)生旅游度假產(chǎn)品具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究地概況

麗水的地理位置為東經(jīng)118°41'～120°26'和北緯27°25'～28°57'，是全省面積最大的地級(jí)市，總?cè)丝?69萬。麗水有著無與倫比的生態(tài)優(yōu)勢，素有“中國生態(tài)第一市”的美譽(yù)。全市森林覆蓋率為81.70%，列全國第二；浙江省甌江、錢塘江、閩江、飛云江、靈江和福安江等重要水系都發(fā)源于麗水。截至2018年底，全市生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)連續(xù)16年全省第一、生態(tài)環(huán)境公眾滿意度連續(xù)11年全省第一。市域范圍內(nèi)共有旅游資源單體2 365個(gè)，已創(chuàng)成1家5A級(jí)景區(qū)、22家4A級(jí)景區(qū)，眾多美麗鄉(xiāng)村鑲嵌在綠水青山間，猶如一幅幅美麗的風(fēng)景畫。國家林草局將麗水確定為全國唯一的國家公園設(shè)立試驗(yàn)區(qū)，生態(tài)環(huán)境部命名麗水為“兩山”實(shí)踐創(chuàng)新基地，浙江省將麗水市列為“詩畫浙江”大花園建設(shè)的核心區(qū)，是全國唯一一個(gè)“中國長壽之鄉(xiāng)”和“中國氣候養(yǎng)生之鄉(xiāng)”的地級(jí)市。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

2015年起，依托麗水市環(huán)境監(jiān)測中心站組織麗水的各縣（市）環(huán)境監(jiān)測站構(gòu)建全市空氣負(fù)離子監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，主要對(duì)9個(gè)縣的（市）城區(qū)和13個(gè)景區(qū)的空氣負(fù)離子監(jiān)測。本研究主要截取2016年1月～2018年12月期間的數(shù)據(jù)。

1.2.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

采用威德創(chuàng)新WDQB（2010）0002負(fù)離子等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為參照國內(nèi)外空氣負(fù)氧離子濃度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合世界衛(wèi)生組織要求而創(chuàng)建。其空氣負(fù)離子濃度值與大氣清新度指數(shù)和與人體健康的關(guān)系見表1。

表1 大氣負(fù)離子等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.麗水市空氣負(fù)離子濃度年均值的空間分布

2.麗水市空氣負(fù)離子濃度的月均值

3.空氣負(fù)離子濃度與溫度的相關(guān)性分析

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)所獲取的空氣負(fù)離子數(shù)據(jù)資料，采用算術(shù)平均值方法計(jì)算9個(gè)縣（市、區(qū)）中13個(gè)采取點(diǎn)的月、季、年均值，相關(guān)性分析結(jié)果利用SPSS進(jìn)行單因素Pearson相關(guān)性分析獲得。采取城區(qū)、4A景區(qū)市控點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用ARCGIS軟件進(jìn)行克里金插值方法繪制麗水市空氣負(fù)離子的空間分布圖。

2 結(jié)果分析

2.1 空間負(fù)離子濃度的整體特征

對(duì)全市所有測點(diǎn)的大氣負(fù)離子監(jiān)測數(shù)據(jù)取平均值，年平均值2 550.4個(gè)/cm3，高于空氣清新度指數(shù)等級(jí)1級(jí)水平，處于極好水平，極有利于人體健康為開發(fā)森林康養(yǎng)、鄉(xiāng)村養(yǎng)生等養(yǎng)生度假旅游提供了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。

2.2 空間負(fù)離子濃度的空間變化

從監(jiān)測數(shù)據(jù)年均值的空間分布來看，整體上呈現(xiàn)出由中心城區(qū)向遠(yuǎn)郊逐步提高的特征（表2）。最高值在慶元縣巾子峰國家森林公園，數(shù)值為3 677.2個(gè)/cm3；最低值在白云山國家森林公園，數(shù)值為1 161.4個(gè)/cm3。最低的4個(gè)測點(diǎn)均位于中心城區(qū)。一些景區(qū)的森林覆蓋率較高，空氣負(fù)離子濃度也高于城市區(qū)域，城市區(qū)域也因?yàn)槿藶榈幕顒?dòng)和環(huán)境污染降低了城區(qū)的空氣負(fù)離子濃度。從圖中可以看出，麗水市的空氣負(fù)離子分布的空間基本為西高東低、北高南低的趨勢（圖1）。

2.3 空間負(fù)離子濃度的時(shí)間變化

從監(jiān)測數(shù)據(jù)月均值來看，各月的空氣負(fù)離子濃度的平均值均超過空氣清新度指標(biāo)的1級(jí)水平（表3），對(duì)健康極為有利。但各月之間有變化，總體上來看，上半年高于下半年，3～6月較高（圖2），最高值為6月（2 720.6個(gè)/cm3），最低值為11月（2 430.6個(gè)/cm3）。

2.4 影響因素分析

2.4.1 溫度

將空氣負(fù)離子濃度值與相應(yīng)的平均溫度值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明二者整體上呈負(fù)相關(guān)性（圖3）。在麗水市15℃～30℃的氣溫中，溫度越高，空氣負(fù)離子呈大致減少的趨勢。而在15℃以下和30℃以上，P值較大，函數(shù)關(guān)系不明顯。對(duì)R系數(shù)作t檢驗(yàn)，t=－5.680，P=0.000，通過極顯著性檢驗(yàn)。對(duì)方程作F檢驗(yàn)F=32.266，P=0.000，通過極顯著性檢驗(yàn)。

表2 麗水市空氣負(fù)離子濃度分布的空間分布及其評(píng)價(jià)（單位：個(gè)/cm3）

表3 麗水市空氣負(fù)離子濃度的月變化（單位：個(gè)/cm3）

2.4.2 相對(duì)濕度

將空氣負(fù)離子濃度值與相應(yīng)的相對(duì)空氣適度值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明二者整體上呈正相關(guān)關(guān)系，空氣負(fù)離子濃度隨著相對(duì)濕度的增大而升高（圖4）。相對(duì)濕度越大，空氣負(fù)離子濃度越高。對(duì)R系數(shù)作t檢驗(yàn)，t=0.778，P=0.001，通過極顯著性檢驗(yàn)。對(duì)方程作F檢驗(yàn)F=24.369，P=0.001，通過極顯著性檢驗(yàn)。

2.4.3 日照時(shí)數(shù)

將空氣負(fù)離子濃度值與相應(yīng)的日照時(shí)數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明二者整體上呈正相關(guān)關(guān)系，空氣負(fù)離子濃度隨著日照時(shí)數(shù)的增加而升高（圖5）。日照時(shí)數(shù)越長，空氣負(fù)離子濃度越高。對(duì)R系數(shù)作t檢驗(yàn)，t=4.357，P=0.001，通過極顯著性檢驗(yàn)。對(duì)方程作F檢驗(yàn)F=18.893，P=0.001，通過極顯著性檢驗(yàn)。

4.空氣負(fù)離子濃度與相對(duì)濕度的相關(guān)性分析

5.空氣負(fù)離子濃度與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性分析

3 結(jié)論

（1）全市大氣負(fù)離子濃度年平均值2 550.4個(gè)/cm3，高于空氣清新度指數(shù)等級(jí)1級(jí)水平，處于極好水平，極有利于人體健康。說明麗水市全年空氣清新度高，是開發(fā)森林康養(yǎng)、鄉(xiāng)村養(yǎng)生的養(yǎng)生度假旅游的好地方。

（2）從空間分布來看，整體上呈現(xiàn)出由中心城區(qū)向遠(yuǎn)郊逐步提高，西高東低、北高南低的趨勢。最高值在慶元縣巾子峰國家森林公園（3 597.9個(gè)/cm3）；最低值在白云山國家森林公園（2 327.1個(gè)/cm3）；最低的4個(gè)測點(diǎn)均位于中心城區(qū)。

（3）各月的空氣負(fù)離子濃度的平均值均超過空氣清新度指標(biāo)的1級(jí)水平，對(duì)健康極為有利?？傮w上來看，上半年高于下半年，最高值為6月（2 720.6個(gè)/cm3），最低值為11月（2 430.6個(gè)/cm3）。

（4）空氣負(fù)離子濃度值與溫度呈負(fù)相關(guān)，與適度、日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)。

4 建議

（1）切實(shí)保護(hù)好森林植被和水資源。森林植被對(duì)區(qū)域氣候具有良好的降溫增濕效果，而降溫增濕對(duì)于空氣負(fù)離子濃度的提升具有正相關(guān)的貢獻(xiàn)[11-12]。因此要在今后的生態(tài)養(yǎng)生旅游開發(fā)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中，恪守生態(tài)紅線，切實(shí)保護(hù)好森林植被，通過針闊混交撫育、美麗林相建設(shè)、森林病蟲害持續(xù)治理建設(shè)等項(xiàng)目實(shí)施，持續(xù)促進(jìn)森林植被質(zhì)量和生態(tài)功能改善。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)水資源保護(hù)和全流域污染治理，不斷地提升全域水系水質(zhì)，穩(wěn)步提升水域覆蓋面積，為提升空氣負(fù)離子濃度提供良好的生態(tài)本底。

（2）逐步提升建成區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。建成區(qū)是麗水市區(qū)及各縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中心區(qū)域，人口密集、土地利用強(qiáng)度大、植被覆蓋率相對(duì)較低，導(dǎo)致空氣負(fù)離子濃度處于較低水平。為促進(jìn)這些區(qū)域的生態(tài)養(yǎng)生旅游和人居環(huán)境質(zhì)量持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)通過立體綠化、臨時(shí)綠化、見縫插綠等各種途徑大力提升綠地面積和綠地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量[11-12]，營造瀑布、噴泉、疊水等人工水體景觀，通過人工干預(yù)的手段持續(xù)提高空氣負(fù)離子濃度。

（3）科學(xué)利用空氣負(fù)離子資源發(fā)展養(yǎng)生旅游。根據(jù)空氣負(fù)離子濃度的監(jiān)測和評(píng)價(jià)結(jié)果，合理地開發(fā)森林浴場、森林氧吧、森林醫(yī)院、康養(yǎng)基地、森林幼兒園和大自然學(xué)校等生態(tài)康養(yǎng)旅游產(chǎn)品[13-15]，同時(shí)要嚴(yán)禁在開發(fā)建設(shè)過程中對(duì)森林植被和水體資源的破壞活動(dòng)，并且要科學(xué)地確定康養(yǎng)旅游景區(qū)的游客負(fù)載量及活動(dòng)強(qiáng)度閾值，以確保持續(xù)穩(wěn)定地科學(xué)開發(fā)利用空氣負(fù)離子康養(yǎng)旅游資源。

本研究以現(xiàn)有空氣負(fù)離子監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)麗水市的空氣負(fù)離子資源的整體狀況、時(shí)空分布特征以及影響因素進(jìn)行了初步研究，并提出了科學(xué)合理的發(fā)展建議，可以為全市的森林康養(yǎng)或生態(tài)養(yǎng)生旅游產(chǎn)品開發(fā)提供有益參考。但由于監(jiān)測布點(diǎn)數(shù)量13個(gè)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)每月監(jiān)測4次，其監(jiān)測點(diǎn)數(shù)和監(jiān)測次數(shù)可能會(huì)對(duì)研究結(jié)果的精準(zhǔn)性產(chǎn)生影響，應(yīng)在今后的持續(xù)研究中予以補(bǔ)充和完善。