紫金山國家森林公園空氣負離子變化監測及其保健價值開發

曹夢露， 程南洋

(1.南京林業大學森林旅游研究中心，江蘇南京 210037；2.南京林業大學旅游管理系，江蘇南京 210037)

紫金山國家森林公園空氣負離子變化監測及其保健價值開發

曹夢露1， 程南洋2*

(1.南京林業大學森林旅游研究中心，江蘇南京 210037；2.南京林業大學旅游管理系，江蘇南京 210037)

摘要森林公園空氣負氧離子等植物揮發物的變化特征及其旅游產品開發是健康休閑研究的熱點。對紫金山國家森林公園空氣負離子含量的動態變化的長期跟蹤監測表明：紫金山國家森林公園空氣負離子濃度主要集中在Ⅴ級、Ⅳ級，具有一定的保健價值。空氣負離子濃度與客流量呈負向相關，適宜的光照和濕度有利于負氧負離子的產生，植物資源密度與空氣負離子濃度正向相關，而植物資源的種類與負離子濃度的相關性不明顯。增加植被面積，改善資源質量，提高空氣濕度，采用適當的空氣離子化等方式，有利于增加森林公園中空氣負離子濃度，提高森林公園旅游吸引力及休閑保健功能。

關鍵詞國家森林公園；空氣負離子；保健價值

隨著社會、經濟和文化的發展，森林生態旅游作為較高層次的旅游消費觀念逐漸深入人心，越來越多的游客傾向于回歸自然，森林保健旅游資源的開發利用也日益成為旅游資源開發的熱點。國內外已有許多學者開始關注和研究森林保健旅游資源，從1889年德國科學家首次發現空氣中負離子的存在至今的100多年的研究中，有關空氣負離子的來源、改善空氣的機理以及對人體健康的影響的探究逐漸清晰，并建立了多種評價指數，關于負離子分布規律及影響因素這些大方向的研究也有一定的進展。空氣負離子是人類必不可少的物質，它能對人的心理和生理機能產生促進作用[1]。醫學研究表明，負離子對人體的7個系統、近30多種疾病具有抑制和輔助治療作用。空氣負離子發生器的生產和應用在醫療上已成為一種輔助醫療手段[2]。然而我國目前關于森林保健旅游的具體發展方向和保健休閑效益方面的研究仍然很少有人觸及。筆者以南京紫金山國家森林公園為研究對象，通過紫金山地區的空氣負離子含量的動態變化關系的探測，分析其保健功能，并對如何充分利用這些優勢來提升森林保健效益的旅游吸引力，提高森林公園旅游的層次進行了研究。

紫金山作為國家級森林公園，位居南京主城區東側中山門外(118°48′00″～118°53′04″E，32°01′57″～32°06′15″N)，東西長7.11 km，南北寬6.17 km，總面積3 008.8 hm2，其中綠地面積2 601.3 hm2，森林面積為2 230.9 hm2，郁閉程度達0.75～0.80，森林覆蓋率達到70.2%，保留了大量古樹名木，占南京城市森林面積的15.6%，是南京城的“天然氧吧”和“綠肺”。南京紫金山國家森林公園以中山陵園為中心，明孝陵和靈谷寺為依托，分布各類名勝古跡多達200多處，84個可供游覽景點。風景區分為明孝陵景區、中山陵景區、靈谷景區、頭陀嶺景區和其他景點五大部分，有眾多景點具有較高知名度，如明孝陵、梅花山、海底世界、中山陵、音樂臺、頭陀嶺、靈谷寺、中山植物園、紫金山天文臺等。紫金山景區日均游客量近4萬人次，本地晨練居民平均每天近萬余人[3]。監測紫金山國家森林公園負氧離子變化特征，揭示森林公園負氧離子的發生機理及其時空分布，有利于提高紫金山森林公園旅游保健服務功能。

首先，筆者在紫金山國家森林公園選取多處具有代表性的觀測點進行觀測，采用能在高濕度下進行作業的森林大氣離子測量儀，對不同時間和不同天氣情況下的負離子含量進行監測。然后，在梳理前人研究成果的基礎上，對采集到的數據進行整合，分析不同氣候與不同時間與植物資源之間的關系。最后，結合空氣負離子含量保健效益的相關資料，對森林空氣負離子變化情況和森林公園旅游價值進行評價；并進一步對如何開發紫金山的空氣負離子，促進森林旅游項目和旅游產品的開發，推動森林生態旅游的發展提出了建議和改進措施。

1研究方法與數據來源

1.1研究儀器采用model onetest-200負離子檢測儀。該儀器依照JIS(日本工業標準，Japanese Industrial Standards)空氣中離子密度測定法指針草案中最精確的同軸二重圓筒式制造設計而成，與一般市面上平板式制造的正負離子檢測儀相比較，準確度大幅提升，并可利用專用的電腦記錄分析軟件記錄分析與打印所測量的資料。該儀器適用于森林、瀑布、風景區、自然保護區、生活環境的評估與相同商品的檢測等。該儀器的測定范圍如表1。

表1　儀器測定范圍

分辨率：10個/cm ；

準確度：±5%；

內置溫度計測量范圍：0～50 ℃，精度：±1%；

內置濕度計測量范圍：RH 5%～100%，精度：±5%；

儀器漂移率為±5%；

充電時間：4 h，可使用8 h。

1.2監測地點與監測方法選取紫金山植物園、琵琶湖、中山陵和靈谷寺，音樂臺、天文臺、頭陀嶺、小竹林這幾個最具代表性的監測地點進行數據測量。植物園植物種類豐富，綠化面積大，便于研究植物因素對負離子濃度的影響；琵琶湖近水，便于研究濕度因素對負離子濃度的影響；選取中山陵一個客流量較大的地點作為測量點，研究人流量對負離子濃度的影響。

每個月到選定監測地點進行觀測，測量時間段為每日8：00～18：00，每隔2 h測量一次，在每個測定點按相互垂直的4個方向測量，待數值顯示穩定后讀取各個數值，取其平均值進行分析。選取同一地點不同季節、同一地點不同天氣、同一時間不同地點等情況進行數據的測量與收集，研究季節、天氣、人流量、植物等不同因素對負離子濃度的影響。

1.3監測數據評級標準負離子濃度評級標準參考石強等人2002年在《中國環境科學》中提出的負離子濃度六級評級標準[4]。結合負離子濃度與人體健康的影響，最終的負離子濃度評級標準見表2。

表2六級空氣負離子濃度評級標準

Table 2Rating standard for six grades of air negative ion concentration

空氣負離子濃度Airnegativeionconce-ntration等級Grade空氣清新程度Airfreshdegree與人體關系Relationshipwithhuman>3000個/cm3Ⅰ級超清新預防發生疾病2000～3000個/cm3Ⅱ級非常清新預防發生疾病1500～2000個/cm3Ⅲ級清新增強免疫力1000～1500個/cm3Ⅳ級較清新具有保健效果400～1000個/cm3Ⅴ級一般維持健康需要<400個/cm3Ⅵ級不清新誘發某些疾病

2空氣負離子濃度變化分布及特征

2.1空氣負離子濃度總觀2015年5、7、8月各測量點的空氣負離子濃度均值情況見表3、表4、表5。從數據來看，整個紫金山國家森林公園的空氣負離子濃度主要集中在Ⅴ級、Ⅳ級，屬于較清新的范疇，空氣質量良好，對人體健康具有一定的保健作用。因此，對于長期生活在城市污染空氣和空調環境中的城市居民來說，在適當的時間到紫金山上呼吸新鮮空氣，進行體育活動，對身心健康十分有益。

表35月紫金山國家森林公園空氣負離子濃度變化

Table 3Changes of air negative ion concentration in Zijin Mountain National Forest Park in May

地點Site平均空氣負離子濃度Averageconcentraitonofairnegativeion∥個/cm3評價等級Evaluationgrade琵琶湖PipaLake902Ⅴ級植物園Botanicalgarden815Ⅴ級小竹林(山腳)Smallbambooforest817Ⅴ級音樂臺Bandstand725Ⅴ級天文臺Observatory840Ⅴ級頭陀嶺Toutuomountain670Ⅴ級

表47月紫金山國家森林公園空氣負離子濃度變化

Table 4Changes of air negative ion concentration in Zijin Mountain National Forest Park in July

地點Site平均空氣負離子濃度Averageconcentraitonofairnegativeion∥個/cm3評價等級Evaluationgrade琵琶湖PipaLake838Ⅴ級植物園Botanicalgarden831Ⅴ級靈谷寺LingguTemple758Ⅴ級小竹林(山腳)Smallbambooforest1033Ⅴ級音樂臺Bandstand823Ⅴ級天文臺Observatory782Ⅴ級

表58月紫金山國家森林公園空氣負離子濃度變化

Table 5Changes of air negative ion concentration in Zijin Mountain National Forest Park in August

地點Site平均空氣負離子濃度Averageconcentraitonofairnegativeion∥個/cm3評價等級Evaluationgrade琵琶湖PipaLake1016Ⅳ級植物園Botanicalgarden1041Ⅳ級靈谷寺LingguTemple911Ⅴ級小竹林(山腳)Smallbambooforest915Ⅴ級音樂臺Bandstand870Ⅴ級天文臺Observatory835Ⅴ級

2.2紫金山空氣負離子日變化監測數據選擇夏季中的晴天進行觀測，于2015年6月14日起連續5 d，每日8：00～18：00對森林公園內4個監測點進行監測，每隔2 h測量一次，在每個測定點按相互垂直的4個方向測量，待數值顯示穩定后讀取各個數值，取其平均值進行分析。可以看出，山腳小竹林一天中變化幅度最大，最小值出現在12：00；琵琶湖最小值出現在14：00。另外，植物園以及頭陀嶺一天中的最小值出現在16:00,但峰值同樣在8：00。對數據進行統計分析得出：空氣負離子水平一般12：00前較高，最低值一般出現在12：00～16：00，16：00之后空氣負離子濃度逐漸回升，即早晨和傍晚空氣負離子濃度較高，空氣質量較好(表6)。

表6　6月14～18日4個測量點空氣負離子濃度

2.3游客活動對景區空氣負離子濃度的影響為了探究游客人數對空氣負離子的影響，針對客流量最大的中山陵進行了測量,并和相同海拔、類似環境，但客流量較少的天文臺的空氣負離子濃度進行了對比(圖1)。由圖1中11:00～15:00的數據可以清晰地看出：較多客流量的中山陵的空氣負離子濃度明顯低于天文臺的空氣負離子濃度。可見，游客數量對空氣負離子濃度呈反比例影響，人類活動對空氣負離子濃度有反比例影響。

圖1　6月17日中山陵和天文臺空氣負離子濃度時刻圖Fig. 1　Time chart of air negative ion concentrations in observatory and Sun Yat-sen Mausoleum on June 17

2.4植被與湖泊對景區空氣負離子濃度的影響對比植被與湖泊對空氣負離子濃度都有很大影響。植物的蒸騰作用、光合作用等對空氣具有很好的凈化作用。研究表明，地面上的空氣負離子主要來源于植物的尖端放電,植物多的地方空氣負離子濃度較高[5]。而根據水沖擊作用的勒納德Lenard效應可知，水體附近的空氣負氧離子水平較高。另外水的噴射作用還能帶走空氣中的灰塵，清潔空氣，使得空氣負離子不斷積累，增加空氣負離子的濃度[6]。

為比較植被與湖泊提升景區空氣負離子濃度的能力，于2015年7月9日對植物園和琵琶湖的空氣負離子濃度進行測量，不同時刻琵琶湖和植物園的空氣負離子濃度明顯不同(圖2)。上午植物園的空氣負離子濃度明顯大于琵琶湖的空氣負離子濃度；中午和下午，兩地負離子濃度相似；傍晚時刻，琵琶湖的空氣負離子濃度大于植物園的負離子濃度。

可見，上午植物會由于光合作用等產生更多負離子；同等時期，由于氣溫未達到最高，水的蒸發等活動明顯偏弱，生成的負離子也較少。中午與下午時刻，植物的光合作用與水的蒸發等活動都達到頂峰狀態，兩處產生的空氣負離子量大致相同。傍晚時刻，植物光合作用由于日光減弱而降低，而此時氣溫還沒來得及下降，水的蒸發等活動仍然劇烈，故湖泊附近生成的負離子較多。

圖2　7月9日植物園和琵琶湖空氣負離子濃度時刻圖Fig. 2　Time chart of air negative ion concentrations in botanical garden and Pipa Lake on July 9

2.5天氣情況對景區空氣負離子濃度的影響考慮到天氣狀況對景區的空氣負離子濃度也有一定的影響，對同月相同時刻不同天氣情況的琵琶湖的空氣負離子濃度進行測量(圖3)。晴天的負離子濃度略高于陰天，原因可能是晴天太陽輻射強，因此植物的光合作用強度大，故其產生的空氣正、負離子的量相對增多；其次，晴天空氣的溫度一般比陰天高，因此空氣湍流作用強烈，有利于空氣污染物的擴散，因而空氣質量要比陰天略好一些。

圖3　琵琶湖雨天晴天空氣負離子濃度圖Fig. 3　Time chart of air negative ion concentrations in Pipa Lake on rainy and sunny days

3結論及建議

3.1紫金山負離子的開發措施空氣負離子作為一種利用自然環境預防和治療疾病的方法和保健手段，在療養醫學界正在被廣泛應用。其濃度的高低與空氣質量的好壞與人們的健康息息相關[7-8]。

從之前的數據可以看出，紫金山國家森林公園的空氣負離子濃度指標基本接近Ⅳ級，因此具有一定的保健作用。南京城區由于繁雜的交通與過多的人口，空氣質量一直較差。紫金山國家森林公園是南京城內最大的一塊“綠肺”，其生態重要性自然不言而喻。所以紫金山國家森林公園的開發應該把重心聚焦在良好的空氣質量以及較高的空氣負離子資源上，繼續提高紫金山國家森林公園的空氣負離子濃度并加以宣傳，必然會促進紫金山國家森林公園旅游業的發展。

可以從以下3個方面提高紫金山國家森林公園的空氣負離子濃度：①維護景區內植被，在非核心景區的空地處增加灌木植被面積，合理規劃，使植物集中連片,這樣不僅提高了林內的空氣負離子含量和空氣質量,而且也為森林公園增加了一道亮麗的風景線。②在湖泊附近建立人工噴泉，使水體動態化,充分利用Lenard效應增加空氣負離子濃度，提高空氣質量。③可在景點、商店、長廊、道路的匯集點以及停車場等客流量大、廢氣多的地方采用人工“空氣離子化-高壓電暈掛線法”，增加空氣負離子濃度，改善空氣質量。④建議在森林公園內設立負離子監測亭，構建空氣質量的解說系統，宣傳健康理念和環境教育。在紫金山森林公園，利用負離子顯示牌，通過視聽媒介和網絡，為市民和游客提供可靠而準確的空氣質量信息。

3.2對游客的建議天然的空氣負離子是大自然的恩賜，也是治療和預防多種慢性疾病的免費良藥[9]。因此，游客應當堅持戶外活動，這樣不僅有助于緩解疲勞，釋放精神壓力，而且有助于亞健康和慢性病患者的康復。可根據空氣負離子濃度變化規律，有針對性地進行休閑鍛煉活動，追求最大保健效益。

上述研究結果表明，紫金山幾處游園環境空氣負離子濃度明顯高于室內，其中小竹林、琵琶湖和植物園最佳，可以多去這幾處景點散步、休閑。從季節上來說，公園內空氣負離子的變化規律為夏秋兩季高于冬春，夏季最高，冬季最低，居民們的休閑保健活動可多在夏秋兩季開展[10]。從日變化來說(8：00～18：00)，空氣負離子水平一般12：00前較高，最低值一般出現在12：00～16：00，16：00之后空氣負離子濃度逐漸回升，即早晨和傍晚空氣負離子濃度較高，空氣質量較好。在早晨與傍晚進行體育鍛煉可達到最佳效果。

從天氣情況來說，陰天和晴天相比,晴天的空氣負離子和空氣質量要略好于陰天，下雨后空氣負離子濃度和空氣質量有明顯的提高。雨后初晴的天氣是外出鍛煉的最佳選擇。

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Air Negative Ions Change Monitoring in Zijin Mountain National Forest Park and its Health Care Value Development

CAO Meng-lu1,CHENG Nan-yang2*

(1. Forest tourism research center,Nanjing Forestry University,Nanjing,Jiangsu 210037; 2. Department of Tourist Management,Nanjing Forestry University,Nanjing,Jiangsu 210037)

AbstractChange characteristics of plant volatiles like air negative ions in Forest Park and the exploration of its tourist products are the hot spots in the researches on health and leisure. Long-term track and monitoring of the dynamic changes the air negative ions content in Zijin Mountain National Forest Park showed that the concentration of air negative ions in Zijin Mountain National Forest Park was mainly concentrated in grades V and IV,which had certain health-care value. Concentration of air negative ions was negatively related to the passenger flow volume. Proper light and moisture were helpful to the production of negative oxygen ions. Plant resources density was positively related to air negative ion concentration; while the types of plant resources showed no significant correlation with ion concentration. Increasing vegetation coverage,improving resource quality,increasing the air humidity,adopting proper air ionization methods were good approaches to increase the air ion concentration in Forest Park,and to improve the attractiveness of Forest Park and the leisure and healthcare functions.

Key wordsNational Forest Park; Air negative ions; Healthcare value

基金項目江蘇省教育廳省級重點項目(201510298001Z)。

作者簡介曹夢露(1994- )，女，江蘇南京人，本科生，專業：旅游管理。*通訊作者，副教授，博士，從事森林旅游、生態旅游等研究。

收稿日期2016-03-21

中圖分類號S 759.91

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)12-212-04