初夏福州城郊乡村空气负离子浓度日变化规律

　　摘要：为探索福州市周边乡村空气负离子浓度变化特征，以孔元村、井下村为研究对象，选择五一游客游览高峰期，收集并分析5种游憩地12个监测点的空气负离子浓度和气象因子等数据，研究乡村空气负离子浓度日变化规律及空气负离子浓度变化与气象因子、游客游览行为间的相关性.结果表明：①初夏孔元村、井下村空气负离子浓度均值为3383.49个/m3，达到对人体影响的I级标准;②不同游憩地类型，空气负离子日均浓度变化不同;③5类游憩地空气负离子浓度从高到低依次为水畔游憩地>游憩林地>硬质铺装游憩地>庙内>田园游憩地;④海拔、温度、气压、湿度等气象因子对空气负离子浓度影响较大，其中主要影响因子为温度和湿度;⑤乡村游憩地空气负离子浓度与游客行为活动关系密切，客流量大的监测点空气负离子浓度较低.

　　关键词：城郊;乡村;游憩地;空气负离子;气象因子

　　空气负离子是空气中带负电荷的氧离子的总称.随着人们对负离子越来越深入的研究，其清洁空气和人体保健方面的功效也被不断证实，因此负离子也被称为“空气维生素和生长素”[1-5].近年来城市空气污染问题日益突出，人们的生态保护意识随之增强，对具备良好空气质量居住地的诉求愈加强烈，在闲暇之余更加渴望回归自然，加之十九大报告中提出的“乡村振兴”战略，乡村作为当代社会可以让人们亲近自然、拥抱自然的场所，凭借其独特的优势和政府政策导向，其旅游业日益繁荣.但在游客选择游憩地点时，除景观质量外生态功能逐渐成为决定性因素[6].

　　研究表明空气负离子浓度会随区域的不同有较大的变化，呈从乡村到城市逐渐递减的趋势[7-8]，且有绿植覆盖的地点负离子浓度通常高于城市负离子浓度的平均值[9-11].因此充分利用负离子净化空气、医疗保健等功效，不仅是人们对美好生活的向往，更是改善目前环境问题的必然要求.目前，王薇等[12]针对合肥天鹅湖内不同植被类型及微气候对空气负离子浓度的变化影响进行了探讨;卓凌等[13]对北京西山国家森林公园空气负离子浓度变化规律进行了探讨.

　　然而，目前的大多数研究都集中在城市地区或森林中不同用地类型对负离子浓度的影响，而对于乡村空气负离子浓度变化规律鲜有研究.随着社会经济的发展，人们生活质量普遍得到提升，健康逐渐成为人们的消费追求，以生态保健为目的的健康出行已成为旅游业的重要组成部分和发展趋势[14].

　　乡村因拥有较好的环境、保存较好的乡土景观，正成为越来越多游客的游览胜地.空气质量是衡量游憩地好坏的标准之一，而负氧离子是空气新鲜度和评判当地人居环境质量的正向指标，因此空气负离子的浓度在一定程度上决定了游憩地环境质量的好坏.

　　对乡村大气环境质量进行监测分析，依据分析数据进行下垫面改善、地形调整等，有助于更好地建设美丽乡村，发展乡村旅游，实现乡村振兴.笔者选择五一游客游览高峰期对福州周边典型乡村孔元村、井下村的5类游憩地12个监测点进行数据监测，分析其空气负离子浓度及气象因素等，以便了解村内空气负离子浓度变化规律以及不同类型游憩地间的浓度差异，达到为乡村规划建设及游客合理选择游览路线、游览时间提供理论依据的目的，同时又可以丰富福州周边乡村空气质量研究相关数据.

　　1材料与方法

　　1.1研究地概况

　　孔元村和井下村位于福州的闽侯县白沙镇(26.20°N，119.07°E)，四面环山，但交通便捷，闽江、莱福铁路、115县道及合福高铁穿境而过，距福州城区约31.1km，区位优势突出.属亚热带季风性气候区，带有海洋性气候特点，夏长冬短，无酷暑严寒，气候温和，年平均气温17~20℃，境内年降雨量1200~2100mm，水量充足.现有耕地60多公顷，山林地590多公顷，井下溪、东溪穿村而过，青山绿水、风景秀丽.两村借山水田园与农家屋舍和谐相融的秀美风光，吸引了众多游客观光旅游.

　　1.2研究方法

　　综合考虑监测地现状及游客游憩需求、景观类型等要素，本研究选择12个样地进行数据监测，并将监测点分为5类进行数据归类分析，涵盖了两村具有代表性的全部游憩地类型.第1类：游憩林地，选取样地J1竹林、J2林缘和K1登山道;第2类：硬质铺装游憩地，选取样地J3停车场、J4村道、J5井下村村部、K3孔元村村部和K4庙外广场;第3类：水畔游憩地，选取样地J6水边游憩地、J7水边栈道;第4类：田园游憩地，选取样地K2花田;第5类：庙宇。

　　选择2018年五一假期前后3个晴朗天进行数据采集.观测时间为7：00—17：00，同一用地每隔2h观测1次.采用日本KEC-900II空气负离子浓度检测仪监测人体平均呼吸高度1.2~1.5m处的空气中负离子浓度(以下空气负离子以个/cm3为单位);并使用南方测绘公司手持式厘米级GPS测量各点的海拔，同时利用NK4500小气候监测仪测算风速、气压、温度、湿度等，各监测点设置3个重复，并统计每个监测点游客人数.

　　1.3负离子浓度分级标准

　　目前科学界公认的负离子的功能有如下两点：一是对空气具有清洁杀菌的作用;二是对人体具有良好的保健功能[15-18].因此，空气负离子浓度常被用来衡量空气质量某一方面的好坏.医学界常用以下两种标准来评判负离子浓度等级：一是环境空气负离子浓度等级，分为临界浓度、允许浓度、保健浓度、治病浓度，对应的空气负离子浓度(单位为个/cm3)分别为<400、[400，1000)、[1000，8000)、≥8000，是基于石强等[19]对空气负离子浓度的研究。

　　二是负离子浓度对人体影响标准，人体在不同的负离子浓度环境下，受到的影响与反应也随之不同，根据人体受到影响级别的不同分类，可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ6个等级，对应的空气负离子浓度(单位为个/cm3)分别为≥3000、[2000，3000)、[1500，2000)、[1000，1500)、[400，1000)、<400[15，20].当负离子浓度处于Ⅵ级时，空气质量较差，对人体具有损害作用，不利于游览活动的开展;Ⅴ级是正常浓度范围，属于空气负离子允许浓度;当空气负离子浓度达到Ⅳ级及以上时，则说明空气质量较好，并且该浓度对人体具有保健功效.

　　1.4数据处理

　　数据统计、处理及图表制作采用SPSS19.0和Excel2007进行.

　　2结果与分析

　　2.1空气负离子浓度日变化特征

　　对孔元村、井下村12个样地持续3d监测空气负离子浓度，取得各时间点、监测点的算术平均值，两村12个样地的空气负离子浓度日均值为3383.49个/cm3，负离子浓度远远高于对人体影响的I级标准的临界值，环境质量较高，环境效益优良，对居民和游客的身心健康具有保健的作用.其中不同时段村内负离子浓度平均值差异较大，空气负离子浓度在上午7：00左右达到最高，平均值为7485.99个/cm3，上午9：00次之，平均值为3440.25个/cm3.绝大多数样地空气负离子日均值为2500~4000个/cm3.2.2各类型游憩地空气负离子的浓度日变化规律孔元村、井下村各类型游憩地空气负离子的浓度日变化规律。

　　整体而言，孔元村、井下村村内除水畔游憩地外，空气负离子浓度日变化规律为早上高，中午至傍晚低，表现为“L”型;水畔游憩地空气负离子浓度表现出上午较高，到午后降至最低，随后快速上升，至傍晚达到一天中最高值的趋势，呈“双峰单谷”的“V”型.两村内除水畔游憩地外空气负离子浓度在早7：00为最高值，随后至9：00浓度值为快速下降阶段，9：00后浓度缓慢下降，至15：00达到一天中最低值.该变化规律与村内居民生活习惯及夏季游客的行为活动规律大致符合.

　　不同类型样地的负离子浓度日变化规律呈现一定程度的差异性，但相同类型的不同监测点的负离子变化规律显示出非常高的相似性，这与王薇等[21]、蒙晋佳等[22]调查结果相同.对于游憩林地，郁闭度较高，其变化规律为早高，午后及傍晚较低，中午略有波动，由于植物夜晚的叶枝尖端放电作用及早晨游客量较少，在早7：00左右负离子浓度达到最大值，之后随游人的增加浓度逐渐下降，在13：00左右负离子浓度有所回升，这与植物光合作用的增强有关.硬质铺装游憩地虽植物覆盖率较低，但地势空旷，通风条件良好，负离子浓度变化规律与游憩林地大致相同.而水畔游憩地负离子浓度分别在7：00与17：00左右出现两次明显峰值，15：00左右为浓度的最低值，这可能是由于乡村海拔较高，夏季早晚温差较大，傍晚水畔温度下降较快，导致负离子浓度迅速升高.田园游憩地和庙内变化特征也较为相似，早7：00出现峰值，而后缓慢下降至，17：00达到最低值.

　　2.3各类型游憩地空气负离子浓度对比

　　孔元村、井下村不同游憩地类型空气负离子日均浓度，孔元村、井下村空气负离子日均浓度从高到低分别是水畔游憩地(4189.89个/cm3)、游憩林地(3606.41个/cm3)、硬质铺装游憩地(3123.44个/cm3)、庙内(2946.11个/cm3)和田园游憩地(2839.57个/cm3).但同种游憩地中不同监测点负离子含量有所不同.

　　首先游憩林地中竹林样地J1负离子日均值最高，相较于林缘地带和登山道，竹林郁闭度较高，植物种植密度较大，空气流通效果较差，导致空气负离子浓度上升;其次由于雷纳德效应即水在重力作用下高速流动，导致水分子裂解产生大量负离子[23]，因此水畔游憩地空气负离子日均浓度值最高;在硬质地类型样地中，停车场J3和村道J4由于地势较为空旷，空气流通性强，并配有一定量的绿植，因此负离子浓度日均值较高，而两村村部及庙外广场位于主要道路交汇处，植被覆盖低率，且受来往车辆、行人等因素的影响，负离子浓度也随之降低.田园与庙内是游客较为集中的样地，受游客行为活动的影响，又缺少丰富的植物层次，其负离子浓度日均值低于其他3种样地类型.

　　2.4气象因子与空气负离子浓度关联性

　　空气负离子浓度的高低不仅与用地类型和植被覆盖率等相关，也受气象因素的影响.本试验对空气负离子浓度和气象因子(包括最大风速、平均风速、海拔、气压、湿球指数、热力指数、露点温度、相对湿度、温度)两者间进行相关性分析。

　　当空气负离子浓度对人体影响达到I级标准时，影响空气负离子浓度的气象因子有温度与相对湿度.两者对空气负离子浓度的影响相似，都呈显著负相关，即相对湿度越小，空气负离子浓度越高，温度亦然.

　　3结论与讨论

　　2018年初夏对福州市城郊井下村、孔元村空气负离子浓度研究结果表明，两村空气负离子浓度日均值为3383.49个/cm3，达到对人体影响的I级标准，空气质量良好;两村在7：00左右负离子浓度的均值达到一天中的最大值为7485.99个/cm3;各类型游憩地中水畔游憩地负离子浓度日均值最高为4189.89个/cm3.

　　这一结果表明井下村、孔元村为福州市民提供了一个健康的休闲游憩环境，也是游客旅游度假的胜地.对福州市周边乡村空气负离子浓度日变化规律的监测与研究，对于美丽乡村的进一步规划建设具有指导性作用，为既保证乡村适游性又增加生态效益提供了建设思路，同时可为来访游客提供游览参考建议，最大化地发挥乡村的生态服务效益.研究表明温度与相对湿度对空气负离子浓度影响较大，呈显著负相关，因此相对凉爽干燥的天气更适合人们出游。

　　在夏季，07：00—09：00游憩林地负离子浓度最高，建议游客在竹林、登山道等区域游玩，对身心健康最为有益;下午至傍晚时段，水畔游憩地由于负离子浓度的大幅度回升，成为游人的最佳活动地点;中午时段，庙宇、广场等较为阴凉的硬质铺装游憩地也是游人的良好选择.孔元村、井下村不同游憩地空气负离子日均浓度从高到低分别是水畔游憩地(4189.89个/cm3)、游憩林地(3606.41个/cm3)、硬质铺装游憩地(3123.44个/cm3)、庙内(2946.11个/cm3)和田园游憩地(2839.57个/cm3).

　　就具体监测地而言负离子浓度有所差异，游憩林地中竹林样地J1受植物数量、密度等因素的影响，空气负离子日均值远高于其他样地;水体旁的负离子浓度日均值最高，该结果与王薇等[24]、吴楚材等[20]研究结果相一致，且由于水分子破裂的雷纳德效应，动态水旁的负离子日均浓度稍高于静态水旁.其他3类游憩地因缺少植被覆盖，且受来往车辆、行人等因素的影响，负离子浓度也随之下降.

　　因此可在水边多设置一些生态游览设施，增加游人在水畔的游览时间，这对游人身心具有一定益处;硬质铺装游憩地的负离子浓度相对较低，因此在规划美丽乡村时，应尽可能避免大面积硬质铺装的设置而多以绿化为主，在必要的硬质区域可打造水体景观如喷泉、叠水或种植一些乡土树种，既能增加负离子含量，又能达到改善空气质量、美化乡村的效果.

　　本研究采用定点监测手法对孔元村、井下村进行空气负离子浓度、小气候等数据监测，这对于美丽乡村的规划建设提供了强有力的数据支撑.受两村游客量、地理位置等条件限制，本试验仅对村内12个监测点在7：00—17：00时段内进行研究，并未能获得全天候、四季的监测数据.以“乡村振兴”开发乡村旅游为出发点，本研究后续将进一步开展多个监测点、多时段和四季监测，提供更为可靠的孔元村、井下村空气负离子浓度数据.

　　参考文献：

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