衡陽市負氧離子濃度變化與氣象要素相關分析

彭 燦，陳曼倩，向 苗，陳紅霞（衡陽市氣象局，湖南衡陽421001）

衡陽市負氧離子濃度變化與氣象要素相關分析

彭 燦，陳曼倩，向 苗，陳紅霞（衡陽市氣象局，湖南衡陽421001）

利用2014年一月到十二月衡陽市負氧離子觀測資料，分析了衡陽市空氣負氧離的季、月和日變化特征，以及空氣負氧離子與氣象因子的相關關系。結果表明：在負氧離子濃度上，衡陽市年平均為808個/cm3，其濃度最大大在秋季，為1074個/cm3，最小的出現在春季，為553個/cm3；且其濃度在日變化特征出現了明顯的差異，同時溫度、濕度、降水與負氧離子濃度都是表現出正相關。

負離子濃度；氣象要素；衡陽市

1 引言

空氣中的負氧離子可直接作用于人的血液循環以及中樞神經中，可對大腦功能進行進一步的改善，提高人的免疫力以及促進其新陳代謝，對機能的平衡進行調節，還能夠起到紓解人的疲勞等作用。同時還能去除空氣中的粉塵、煙霧等可吸入微粒以及抑制病毒、細菌生長，可對空氣進凈化，故被稱為“空氣中的維生素”。現今，在監測、分析、應用、評估、預測負氧離子等方面，不論是國內還是過外，都已展開較廣的研究，相關應用技術以及理論被很好的應用在在醫療、工業、保健、農業以及環境保護等領域，同時得到了比較好的一個社會效益。

現今，在研究關于空氣負氧離子上，國內學者的研究方面主要為對城市森林結構、不同生態結構、不同植被類型等不同生態環境對空氣負氧離子濃度的影響。近幾年，我國各地氣象部門逐步的開展監測負氧離子濃度這一工作，如孟麗紅等對天津2009年城區空氣負離子變化規律進行研究，叢菁等對大連市負氧離子濃度分布進行研究的同時還建立了預測模型的。2011年10月湖南省氣象服務中心于開始實施試驗觀測負氧離子濃，因為前期出現了儀器方面的不穩定，導致出現了數據有缺陷。這篇文章采用了采用2014年1～12月空氣負氧離子濃度觀測資料比較完整的進行分析，對衡陽市負氧離子濃度的變化規律及其與濕度、溫度等氣象因子的相關關系進行了進一步的揭示。

2 研究方法

衡陽市大氣負氧離子監測站處于在衡陽市氣象局觀測場內，地理位置為112°36″E，26°54″N，海拔高度為104.9m。采用美國Epex大氣負（氧）離子監測儀作為觀測儀器。儀器的測量誤差分別為遷移率≤±8%、離子濃度≤±8%以及測量分辨率10個/cm3。

2014年1月1日～12月31日湖南省氣象服務中心觀測的較完整的逐日負氧離子濃度實況資料是其負氧離子分析資料取的來源，日平均負氧離子濃度值為24h算術平均值，使用同期的相對濕度、氣溫等氣象要素的逐日資料作為氣象資料。該研究將冬、春、夏和秋季的代表月份分別以一、四、七月和九月來作為代表，對不同季節負氧離子濃度的日變化規律進行比較。

3 結果與分析

3.1 負氧離子濃度變化分析

3.1.1 月變化

由圖1能夠知道，在平均負氧離子濃度上，衡陽市年為808個/cm3。其中，負氧離子濃度最高的為秋季（九月～一十一月），平均為1074個/cm3；接下來就是夏季（六～八月），為1013個/cm3；冬季（十二月～次年的二月）為594個/cm3；最小的就是春季（三～五月），為553個/cm3。九月出現月平均的濃度最大值，為1175個/cm3，一月出現月平均濃度最小值，為417個/ cm3；三～九月開始逐月升高，其中三～五月的上升速度比較的緩慢，到了六～九月上升的速度開始變得迅速起來；9九月～次年的三月有開始逐月的降下來。負氧離子濃度一年中有六個月（十二月～次年的五月）低于平均值，有六個月（六～十一月）超過平均值，。

3.1.2 日變化

冬、春、夏、秋季選取一、四、七月和九月來作為代表，根據所觀測到的數據，來對不同季度負氧離子濃度的日變化特征進行研究。從圖2和表1能夠看出，能夠明顯的看出四季負氧離子存在著日變化特征上的差異。冬季一月，負氧離子濃度為392～442個/cm3，基本呈現雙峰分布日變化，04：00和15：00分別為峰值出現的時間段，10：00和20：00、21：00為谷值出現的時間點；春季一月和四月的月負氧離子濃度相差無幾，負氧離子濃度為455～544個/cm3，但是還是有一定的變化出現在日變化特征上，基本負氧離子濃度的以三峰形式來分布的，03：00、12：00和15：00出現最高值；夏季七月，負氧離子濃度是表現出升高的趨勢，06：00出現最高值，為1510個/cm3，其他時間的負氧離子濃度在持續性的進行降低，變化表現在922～1103個/cm3之間，屬于較小的波動；整體負氧離子濃度在秋季九月為全年的最高時段，表現的分布為雙峰型，05：00出現最高值，其值達到1255個/cm3，17：00出現次峰值，為1224個/ cm3，其他時間負氧離子濃度的浮動都是屬于在1103～1153個/cm3。

圖1 2014年衡陽市負氧離子逐月變化

圖2 衡陽四季負氧離子日變化

表1 衡陽空氣負氧離子不同季節日峰值

根據相關的研究能夠看出來，濕度以及溫度等氣象要素能夠很大程度上影響到負氧離子濃度。所以，十分有必要研究衡陽市濕度以及溫度和負氧離子濃度的關系。

3.2 與溫度的相關關系

冬、春、夏、秋不同季節的負氧離子數據，選取2014年一、四七和九月作為代表，借此來回歸分析同步測量的溫度，得出不同季節在溫度和負氧離子濃度的回歸方程。由圖3可知道，一、四七和九月負氧離子濃度和溫度的關系都是為正相關的，負氧離子濃度隨著溫度的升高而加大，只是在不同的月份在的溫度和負氧離子濃度有著不同的正相關程度，負氧離子濃度與溫度的正相關隨著溫度上升越高的月份而加大。這主要是因為同一時間段下太陽光強和氣溫的關系比較的大，太陽光有著足夠大的強度，氣溫就會更加的高，在光合作用下，植物就會產生更加強的尖端放電，負氧離子濃度也就會相應的增加，相反若是溫度低，光合作用下，植物就不會產生較強的尖端放電，相應的減少負氧離子濃度。且氣溫能夠很大程度上影響到大氣的穩定，尤其是三到八月，大氣隨著溫度越高而更加的不穩定，就會產生更加劇烈的空氣分子運動，而空氣植物間、空氣分子間就會出現更加強的摩擦，相應的就會加大負氧離子濃度。

圖3 衡陽市四季負氧離子濃度與溫度的關系

3.3 與相對濕度的相關關系

從圖4可知，相對濕度和負氧離子濃度的關系為正相關，負氧離子濃度隨著濕度的加大而加大。因為空氣中，負氧離子的存在形式主要是O2-（H2O）n，相對來說比較的穩定，濕度加大的時候，空氣中就會增加更加多的水分子，O2－就會有更大的機會結合水分子，相應的就會加大負氧離子濃度。高 （如表2），其日平均負氧離子濃度分別為1514個/cm3和1337個/cm3，出現不利人體健康的1級的百分比分別為零和1%，出現有利人體健康的4級百分比分別為56%和37%。而很明顯能夠看到負氧離子濃度在無雷電日以及無降水日較小，其日平均負氧離子濃度為997個/cm3和1001個/cm3。

表2 有無雷電和降水日負氧離子濃度對比

4 結果和討論

（1）在負氧離子濃度上，衡陽市年平均為808個/cm3，有利于人體的健康。在平均負氧離子濃度上，最大在秋季，為1074個/cm3，9月為最大月，為1175個/cm3；最小的出現在春季，為553個/cm3；1月為最小月，為417個/cm3；六～十一月負氧離子濃度超過了平均值，十二月到次年的五月低于平均值。

（2）負氧離子四季中的日變化特征出現了明顯的差異。在負氧離子濃度的分布上，冬季一月，日變化分布基本呈現雙峰狀，442個/cm3為日平均的最高值；春季四月，基本呈現三峰分布，544個/cm3為日平均的最高值；夏季七月，呈現單峰型，1510個/cm3為日平均的最高值為；秋季九月，其整體都是處于偏高，分布呈現雙峰型，1255個/cm3為日平均的最高值。

（3）四季中當中，溫度、濕度、降水量以及雷電天氣和負氧離子濃度都是表現出正相關。負氧離子隨著溫度升高而加大越大，只是溫度與負氧離子濃度的正相關度在不同的月份訊在這相差，負氧離子濃度與溫度的正相關關系會隨著溫度上升越高的月份而加大。濕度越大就會有更加大的負氧離子濃度。

（4）因為觀測的資料沒有較長的年份以及樣本量，且屬于單點的觀測，分析得到的結論還不是特別的精細，有待完善。隨著不斷深入的研究以及加大的觀測數據量，會逐步的完善分析負氧離子濃度而得出的結論。

[1]叢 菁，孫麗娟.大連市負氧離子濃度分布及預測模型的建立[J].氣象與環境學報，2010，26（4）：44～47.

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[3]李宏偉，麻旭東，夏雪蓮，等.包頭市區冬春季負氧離子濃度變化與氣象要素關系初探[J].內蒙古農業科技，2012（4）：78～79.

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圖4 衡陽負氧離子濃度與相對濕度的關系

3.4 和雷電、降水的相對關系

負氧離子濃度在有雷電日以及有降水日會出現明顯的偏

P402

A

2095-2066（2016）24-0274-02

2016-8-10

彭 燦（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事地面測報業務及管理工作。