揭陽市三個森林公園負離子情況及其與林分的關系

林秋虹，林鴻生，盧澤彬，陳偉峰，蔡偉君，洪麗旋，林東妮，陳 耿

（揭陽市林業(yè)科技研究所，廣東 揭陽 522000）

空氣負離子是帶負電荷的單個氣體分子和氫離子團［1］，其濃度水平是空氣質量評價的指標。空氣負離子具有殺菌、降塵、清潔空氣的作用，是旅游區(qū)規(guī)劃和開發(fā)的重要依據［2-4］，也是評價生態(tài)系統(tǒng)服務功能的重要指標，是一種無形的、重要的森林旅游資源。森林生態(tài)系統(tǒng)以其特有的小氣候為空氣負離子的產生創(chuàng)造了良好環(huán)境。于2019—2020 年以廣東省揭陽市黃岐山森林公園（簡稱黃岐山）、大北山森林公園（簡稱大北山）、中德森林公園（簡稱中德）為監(jiān)測對象，研究空氣負離子及其與林分關系，為旅游開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 負離子監(jiān)測方法

使用COM-3200PROⅡ型負離子測量儀（日本COM-SYSTEM 公司），選擇晴天8：00—17：30 每小時測1 次。將儀器置于離地面1.5 m 處，與人體呼吸高度基本一致，每次測量東、西、南、北4 個方向數據，每個方向連續(xù)讀10 個數據，間隔5 min 讀1 次，取平均值。同時監(jiān)測正離子。監(jiān)測數據用Microsoft Excel處理。

1.2 負離子的日變化和年變化監(jiān)測

1）負離子的日變化監(jiān)測。選擇黃岐山森林公園、大北山森林公園、中德森林公園相對封閉、避風的地點。黃岐山森林公園以東路西側山腰谷地、晚翠亭附近林分針闊混交林為主，連續(xù)測量3 d，每日8：00—17：30，每30 min 測1 次。

2）負離子年變化監(jiān)測。以4、8、10、1 月作為春、夏、秋、冬的代表時間，每個季節(jié)測量3 d，時間間隔相同。

1.3 林分與負離子關系監(jiān)測

在黃岐山森林公園、大北山森林公園、中德森林公園各選3 個代表性的林分作為監(jiān)測點，以基本完全郁閉（郁閉度0.7 以上）的純林或混交林為對象，每點測量3 次，3 次間隔時間一致。

1.4 負離子分布監(jiān)測

選擇4、8、10、1 月代表春、夏、秋、冬季，連續(xù)測量3 d，選擇水庫邊、松林（青年林）、山東圍路口、木荷林（世鏗亭）、侶云寺、玉皇宮為監(jiān)測點。

1.5 擴展環(huán)境監(jiān)測

空氣負離子的分布與林分、地形、水流等關系密切，不同的環(huán)境條件不同，負離子濃度也不同。監(jiān)測揭陽市揭東區(qū)玉湖鎮(zhèn)坪上村不同環(huán)境條件節(jié)點。

2 結果與分析

2.1 日變化和年變化監(jiān)測

1）負離子的日變化監(jiān)測。黃岐山森林公園負離子日變化監(jiān)測結果見圖1。

圖1 負離子日變化

黃岐山空氣負離子濃度10：00—11：30 上升，11：30 有較明顯峰值，之后回落。12：00—13：00 回到波谷，13：00 達底部。14：30—16：30 有小峰值，17：30 后回落到平均值以下。這與王曉磊等［5］的研究結果相近。

比較不同林分的負離子濃度（表1）發(fā)現，負離子日變化隨林分的不同而不同，達到波峰、波谷的時間不同，除了林分自身產生負離子的影響外，可能受到空氣對流的影響。黃岐山晚翠亭針闊混交林環(huán)境相對封閉，負氧離子濃度主要受林分自身的影響。

表1 不同林分負離子濃度日變化 （單位：個/cm3）

2）負離子的年變化監(jiān)測。黃岐山針闊混交林負離子年變化見圖2。負離子濃度夏季最高，其次是秋季、冬季，春季較低。其他地方不同林分負離子情況和黃岐山針闊混交林相近。

圖2 針闊混交林負離子年變化

2.2 林分與負離子關系監(jiān)測

林分因子和負離子監(jiān)測結果見表2。空氣負離子系數p=n-/（n- +n+），n+、n-分別為空氣正、負離子濃度；單極系數q=n+/n-；安培空氣離子評價系數CI=n-/（1 000q）；森林空氣離子評價指數FCI=n-/1 000p。

表2 林分因子和負離子監(jiān)測結果

林分空氣負離子潔凈度用安培空氣質量評價指數評價，等級劃分見表3。

表3 空氣等級和CI關系

比較大北山、黃岐山、中德同一區(qū)域不同林分的空氣負離子情況，評價空氣情況。大北山空氣等級木荷林優(yōu)于大頭茶林優(yōu)于福建柏。大北山的3 個林分木荷林負離子濃度高，CI也高，達到1.36，屬最清潔，大頭茶CI達到0.63，屬中等清潔，福建柏負離子和空氣潔凈度最低，CI只有0.28，屬輕污染。原因是木荷林和大頭茶林生長較為旺盛，光合作用較強，產生的負離子多；福建柏則生長較為緩慢，光合作用較弱，產生的負離子少。

黃岐山空氣針闊混交林優(yōu)于木荷林優(yōu)于松林。黃岐山負離子針闊混交林負離子濃度高，其次是木荷林，松林低，空氣質量也同樣，均達到最清潔（混交林CI為1.89、木荷CI為1.21）和清潔（松林為0.83）水平，說明黃岐山森林公園空氣質量好。

大北山和黃岐山的監(jiān)測都是闊葉林負離子水平高于針葉林，這與孟祥江等［6］的研究結果相似。

中德空氣質量評價，桉樹林優(yōu)于米老排林優(yōu)于柚木林。中德3 個林分負離子桉樹林高，柚木林和米老排林接近，三者均處于偏低水平，柚木林為清潔級別，米老排林、桉樹林都為允許級別。柚木林和米老排林正離子濃度大幅低于桉樹林，可能是周邊揚塵和工業(yè)園污染較大。

比較不同地域負離子濃度，黃岐山大于大北山大于中德，同是木荷林，負離子濃度黃岐山大于大北山，可能與海拔有關。一般認為負離子與海拔呈負相關。監(jiān)測結果也是低海拔的黃岐山木荷林負離子濃度大于高海拔的大北山木荷林。按區(qū)域比較空氣等級，黃岐山（CI為1.3）最優(yōu)，大北山（CI為0.63）次之，中德（CI為0.51）最差，中德處于車輛來往頻繁的泥土路和沙石場附近，加上有工業(yè)園的污染，空氣質量相對較差。

2.3 林分空氣離子對人體健康的評價

用FCI可評價林分對人體健康的作用［7］，黃岐山的3 個林分、大北山木荷林FCI大于0.5，屬于清潔空氣，其中，黃岐山木荷林和混交林林FCI大于0.5且負離子大于1 000 個/cm3，達到對人體有益的標準；中德3 個林分和大北山2 個林分FCI未達到0.5，空氣質量偏低。

2.4 負離子分布監(jiān)測

黃岐山森林公園負離子分布情況見表4。春季最高達4 820 個/cm3（侶云寺邊），平均846 個/cm3；夏季最高達5 240/cm3（西路純松林），平均1 101 個/cm3；秋季最高達6 800 個/cm3（木荷林），平均1 326個/cm3；冬季最高達3 470 個/cm3（晚翠亭旁針闊混交林），平均8 56 個/cm3。

春、夏、秋、冬正、負離子平均值對應的空氣潔凈均達到清潔以上，為A、A、A、B，說明黃岐山空氣質量好。

2.5 擴展環(huán)境監(jiān)測

空氣負離子的分布與林分、地形、水流等關系密切，不同的環(huán)境條件不同，負離子濃度也不同。監(jiān)測揭陽市揭東區(qū)玉湖鎮(zhèn)坪上村不同環(huán)境節(jié)點的空氣負離子情況，結果見表5。

表5 坪上村空氣負離子濃度監(jiān)測情況 （單位：個/cm3）

九重坑瀑布（高差約9 m、寬2 m）負離子最高，泊水寨的天然林泉邊也高，木荷林高于松林，監(jiān)測結果與對森林公園的研究結果一致。天然林和流水的環(huán)境給人親近自然提供了很好的空間，人們又可吸收高濃度的負離子，是較好的森林游憩場所。

3 小結與討論

黃岐山森林公園空氣負離子總體達到清潔級以上水平，三條游憩線路節(jié)點各有不同；林分不同，空氣負離子濃度也不同，木荷林和針闊混交林相對較高，空氣離子達到對人體有益的標準；空氣負離子濃度日變化和年變化呈現出不同；瀑布負離子濃度最高，天然林結合流水是森林浴的理想場所。木荷林和針闊混交林的科學配植對營造生態(tài)、宜居、可持續(xù)發(fā)展的造林工作有指導作用。立體多層的結構林分的空氣負離子濃度相對較高。

森林空氣負離子從產生、擴散到消亡，是一個動態(tài)過程，受諸多因素的影響，各個節(jié)點的空氣負離子濃度變化不是固定的，而是動態(tài)的，隨著時間的推移，測定情況與實際存在偏差，測定情況可以作為參考數值。

森林中空氣負離子的產生，主要來自植物的光合作用的光電效應，在喬木林層內易形成較高濃度的負離子。生長快的植物光合作用強，該林分負離子濃度高。在空氣對流的情況下，林冠和林層結構對空氣負離子有滯留能力［7］。黃岐山木荷林和針闊混交林、大北山木荷林負離子相對較高，一是黃岐山針闊混交林和木荷林以及大北山木荷林，生長較快，能產生較多的負離子；二是郁閉度較高，且木荷林林冠濃密，密閉度好，對負離子有滯留作用。福建柏負離子濃度較低，一方面是生長緩慢，產生的負離子少；另一方面上層為錐形，負離子易發(fā)散，且是單層林，地被植物稀少，多為枯枝落葉為主，其腐爛過程不利于負離子產生。