“兩湖”公園空氣負(fù)離子濃度時(shí)空變化特征

黃碧玥 王紅

摘 要：通過(guò)對(duì)研究區(qū)空氣負(fù)離子濃度時(shí)空變化特征的研究，為游人在濕地公園中選擇游憩地點(diǎn)和游憩時(shí)間提供新的參考。對(duì)“兩湖”公園，即星月湖公園和月亮湖公園的空氣負(fù)離子濃度進(jìn)行觀測(cè)研究，并使用安培系數(shù)與空氣潔凈度對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，夏季空氣負(fù)離子濃度最高，春秋季次之，冬季最低。空氣負(fù)離子濃度在14：00—16：00時(shí)間段內(nèi)最低，總體上上午空氣負(fù)離子濃度高于下午。植物群落組成的CI值：?jiǎn)坦嗖?常綠喬草>落葉喬草>灌草>草叢。動(dòng)態(tài)水環(huán)境空氣潔凈度大于靜態(tài)水環(huán)境，其中水面面積大的環(huán)境CI值高于水面面積小的。游人選擇8：00—10：00和16：00—18：00進(jìn)入濕地公園進(jìn)行休閑娛樂(lè)活動(dòng)為最佳，適當(dāng)調(diào)整植物配置方式和增加人工水景能有效提高空氣負(fù)離子濃度，能為游人提供有效的健康游憩環(huán)境。

關(guān)鍵詞：空氣負(fù)離子;城市濕地公園;時(shí)空變化;特征

中圖分類(lèi)號(hào)：F062.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1673-291X（2020）21-0149-05

引言

城市的快速發(fā)展取得矚目成就的同時(shí)也帶來(lái)了各種城市病，如資源損耗、生態(tài)惡化等，長(zhǎng)期生活在城市環(huán)境中的人群常常表現(xiàn)出亞健康狀態(tài)。城市綠地已成為現(xiàn)代城市不可或缺的重要組成部分，是人類(lèi)親近自然、擁抱自然的途徑之一，這對(duì)于生活在以灰色景觀為主調(diào)的城市中的人們來(lái)說(shuō)尤為重要。公園綠地作為城市綠地的重要組成部分，人們可以從中直接汲取所需的精神力量。被譽(yù)為“空氣維生素和生長(zhǎng)素”的空氣負(fù)離子在自然環(huán)境中有很多作用，能夠降塵、殺菌、潔凈，調(diào)節(jié)機(jī)能平衡，提高免疫力等[1]。此外，還對(duì)人體七大系統(tǒng)的30多種疾病有抑制、緩解或輔助治療作用[2]。國(guó)內(nèi)有關(guān)空氣負(fù)離子最早的研究是夏廉博發(fā)表的一篇文獻(xiàn)《有益于人體健康的負(fù)離子》[3]。研究人員指出，空氣負(fù)離子能增加肺通氣換氣的功能[4～5]。張振軍[6]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，咳嗽、多夢(mèng)等現(xiàn)象能夠被空氣負(fù)離子有效改善。除此之外，空氣負(fù)離子還是衡量空氣潔凈度的重要指標(biāo)之一。在生態(tài)文明建設(shè)的浪潮中，人們不斷加強(qiáng)對(duì)健康的重視程度，作為一種可提升游人健康和出行愉悅程度的自然資源，空氣負(fù)離子資源可以成為園林建造中重要的參考因素。本研究通過(guò)研究城市濕地公園內(nèi)空氣負(fù)離子的變化特征為居民提供出行游憩的休閑生活參考，也為將來(lái)的城市濕地公園規(guī)劃建設(shè)提供一個(gè)有價(jià)值的參考模板。

一、材料與研究方法

（一）研究區(qū)概況

貴安新區(qū)位于貴州省中部地區(qū)，東臨貴陽(yáng)市花溪區(qū)，南靠黔南州長(zhǎng)順縣，西接安順市，北跨清鎮(zhèn)市紅楓湖。貴安新區(qū)屬亞熱帶高原季風(fēng)性氣候，溫和濕潤(rùn)、四季明顯、夏無(wú)酷暑、冬無(wú)嚴(yán)寒。區(qū)內(nèi)降雨量充沛，年平均降雨量1 129.5mm，最大年降雨量為1 569.3mm，最小年降雨量為771.5mm，最大日降雨量為226.2mm。多年平均氣溫15.3℃，7月平均氣溫24℃，1月平均氣溫4.6℃，極端最高氣溫為39.5℃，極端最低氣溫為-9.5℃。

“兩湖”公園的月亮湖公園和星月湖公園同屬于車(chē)田河水域，自北向南的河流將兩個(gè)公園連接在一起，共同組成了貴安新區(qū)中心區(qū)生態(tài)水系統(tǒng)骨干。研究區(qū)NO2、SO2、PM10的日均濃度均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。總體而言，研究區(qū)自然環(huán)境良好，是城市居民出行游玩的上佳選擇。

（二）研究方法

1.觀測(cè)儀器。空氣正、負(fù)離子觀測(cè)使用WST-08空氣負(fù)離子測(cè)量?jī)x，儀器工作溫度為-50℃～-70℃，工作濕度為0～99%RH，離子測(cè)量1×101～108個(gè)/cm3，測(cè)量分辨率最高為1個(gè)/cm3，測(cè)定離子濃度誤差≤±10%，符合《空氣離子測(cè)量?jī)x通用規(guī)范》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.觀測(cè)方法。根據(jù)貴安新區(qū)自然地理概況，進(jìn)行多次觀測(cè)。根據(jù)研究對(duì)象情況，選取公園中不同環(huán)境的14個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)遵循均勻布點(diǎn)的原則（見(jiàn)下頁(yè)表1）。為了降低風(fēng)速、雨、霧等氣象因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，選取每個(gè)季節(jié)天氣晴好的1—3天進(jìn)行檢測(cè)。觀測(cè)時(shí)間限定在每日8：00—18：00，每隔兩小時(shí)觀測(cè)1次。在確定測(cè)點(diǎn)后，在其三個(gè)臨近的不同位置檢測(cè)，大致呈等邊三角形分布。為了降低環(huán)境對(duì)空氣正、負(fù)離子觀測(cè)的影響，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)按相互垂直的四個(gè)方向東、南、西、北觀測(cè)。待空氣正、負(fù)離子數(shù)值顯示穩(wěn)定后讀取最高值及最低值并記錄。空氣正、負(fù)氧離子濃度的時(shí)空分布數(shù)據(jù)為多次觀測(cè)的平均值。

3.數(shù)據(jù)處理。使用Excel表格處理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并繪制表格，使用SPSS20.0進(jìn)行方差分析。采用單級(jí)系數(shù)和安培空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)作為空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

單極性用單極系數(shù)來(lái)表示，即空氣中正離子與負(fù)離子的比值，用q表示，即：

q=n+/n-

研究表明，當(dāng)n-大于1 000個(gè)/cm3，且q值小于1時(shí)，空氣清潔舒適，對(duì)人體健康最為有益[7]。

空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)系數(shù)反映了空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度[6]，即：

CI=（n-/1 000）×（1/q）

其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)下頁(yè)表2），以安培指數(shù)的高低，將空氣質(zhì)量分為五個(gè)等級(jí)[8]。

二、結(jié)果與分析

（一）不同觀測(cè)點(diǎn)空氣負(fù)離子濃度時(shí)間變化

1.空氣負(fù)離子濃度日變化。為觀測(cè)研究區(qū)空氣負(fù)離子日變化規(guī)律，在兩個(gè)公園中選取五個(gè)具有代表性的觀測(cè)點(diǎn)，在公園游人最多且有代表性的夏季選取天氣晴好的3天進(jìn)行觀測(cè)調(diào)查（見(jiàn)表3）。

南灣夏爽和碧華流霞小丘變化幅度最大。南灣夏爽10：00—12：00空氣負(fù)離子濃度下降并在14：00時(shí)達(dá)到最低。這一測(cè)點(diǎn)是月亮湖公園入園后的開(kāi)闊集散點(diǎn)，可能受人為活動(dòng)干擾強(qiáng)烈，負(fù)離子濃度在游人開(kāi)始出行時(shí)大幅度降低。

碧華流霞小丘為原生森林植被聚集處，由闊葉樹(shù)、針葉樹(shù)、原生灌木草本構(gòu)成豐富的植物群落，森林樹(shù)冠、樹(shù)葉的尖端放電以及綠色植物的光合作用會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，導(dǎo)致這一測(cè)點(diǎn)空氣負(fù)離子濃度均值較之其他測(cè)點(diǎn)較高。夏季植物長(zhǎng)勢(shì)最優(yōu)，釋放的負(fù)離子最多，變化幅度最大。這一觀測(cè)點(diǎn)空氣負(fù)離子濃度變化大致為早上濃度高，8：00時(shí)濃度為峰值然后逐漸降低，14：00到達(dá)最小值后逐漸回升。其余四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)變化受游人活動(dòng)影響負(fù)離子濃度變化幅度不大，皆表現(xiàn)出8：00—10：00上升趨勢(shì)之后小幅度下降。南灣夏爽、木橋邊和濱湖踏草負(fù)離子濃度最小值出現(xiàn)在16：00，園路綠化和碧華流霞小丘的最小值都出現(xiàn)在14：00。

2.空氣負(fù)離子濃度季節(jié)差異。為了在氣候條件和環(huán)境濕度相差較大的環(huán)境中對(duì)比，在冬季選擇有季節(jié)代表性的一天中的上午和下午兩個(gè)時(shí)段對(duì)五個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比觀測(cè)，四個(gè)季節(jié)的日平均空氣負(fù)離子濃度（如下頁(yè)圖所示）。

南灣夏爽主要生長(zhǎng)常綠樹(shù)種，受季節(jié)影響較小，變化幅度不大。而園路綠化和碧華流霞小丘處多生長(zhǎng)落葉喬木，夏季高溫多雨并且光照充足從而促進(jìn)植物生理活動(dòng)，因此夏季碧華流霞小丘負(fù)離子濃度最高，日均值達(dá)到1 610個(gè)/cm3。春季樹(shù)木開(kāi)始長(zhǎng)出枝葉，植物通過(guò)光電效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)離子個(gè)數(shù)比冬季稍多。木橋邊和濱湖踏草均屬于水體周?chē)h(huán)境，受亞熱帶季風(fēng)性氣候影響，冬春秋三季水量降低，則水環(huán)境測(cè)點(diǎn)木橋邊和濱湖踏草負(fù)離子濃度低于水量充足的夏季。

對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行多重比較和方差分析，發(fā)現(xiàn)不同觀測(cè)點(diǎn)在不同季節(jié)負(fù)離子濃度差異顯著（P>0.05）。夏季空氣負(fù)離子明顯高于其他三季，春秋次之，冬季最低。

（二）空氣負(fù)離子空間分布特征

為了進(jìn)一步了解研究區(qū)空間上空氣負(fù)離子濃度變化規(guī)律，夏季對(duì)不同環(huán)境類(lèi)型的觀測(cè)進(jìn)行了深入的調(diào)查觀測(cè)（見(jiàn)表4）。

跌水處水體經(jīng)由砌石造景自上而下時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈碰撞引起噴筒效應(yīng)從而產(chǎn)生大量負(fù)離子，因此此測(cè)點(diǎn)空氣潔凈度能夠達(dá)到A級(jí)。而在星月湖親水小島水邊，由于受人工島包圍，水體運(yùn)動(dòng)不明顯幾乎可算作靜態(tài)水，空氣潔凈度只有0.76，靜態(tài)水環(huán)境空氣潔凈度明顯低于動(dòng)態(tài)水環(huán)境。星月湖主入口處主要生長(zhǎng)的是野生草本植物，植物種群構(gòu)成較為單一，因此空氣潔凈度為B級(jí)。在植物種類(lèi)豐富的觀測(cè)點(diǎn)，雙峰聳秀對(duì)岸、碧華流霞小丘、民房附近和廁所旁周?chē)沫h(huán)境中空氣潔凈度都達(dá)到了A級(jí)，其中碧華流霞小丘由于其原生優(yōu)勢(shì)，林下植物覆蓋度較高，CI指數(shù)比其他三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)高，達(dá)到了1.64。以植物造景為主的觀測(cè)點(diǎn)CI值由高到低依次為碧華流霞小丘（1.64）>雙峰聳秀對(duì)岸（1.31）>民房附近（1.26）>廁所旁（1.02）>星月湖主入口（0.94）。作為對(duì)照，荒地空氣潔凈度僅為D級(jí)，荒地主要依靠地殼中及大氣中的放射性物質(zhì)和宇宙射線與紫外線使空氣分子發(fā)生電離形成空氣負(fù)離子，缺少植物生理活動(dòng)釋放的大量負(fù)離子，因而空氣負(fù)離子濃度低。

三種以水環(huán)境為主的測(cè)點(diǎn)，CI值由高至低依次為落水口（4.44）>濱湖踏草（1.27）>星月灣親水小島（0.76）。濱湖踏草的水面是寬闊的月亮湖，而星月灣處則是由人工島圍合的小尺度水面，可以推測(cè)水環(huán)境的開(kāi)闊程度與空氣負(fù)離子濃度有關(guān)且水面寬闊則空氣負(fù)離子濃度較高。

三、討論與結(jié)論

第一，一日內(nèi)，空氣負(fù)離子濃度通常在8：00—10：00有小幅度上升，清晨太陽(yáng)逐漸升起，光照開(kāi)始促進(jìn)植物進(jìn)行光合作用從而促進(jìn)植物產(chǎn)生光電效應(yīng)，負(fù)離子濃度相應(yīng)升高。10：00過(guò)后負(fù)離子濃度開(kāi)始下降，因?yàn)樨?fù)離子還受人為活動(dòng)的影響，使其存在壽命時(shí)間縮短，在人為活動(dòng)開(kāi)始頻繁時(shí)負(fù)離子濃度開(kāi)始降低。最小值一般出現(xiàn)在14：00—16：00時(shí)間段，這可能是環(huán)境溫度升高和濕度下降的影響，眾多研究[9～10]表明溫度與負(fù)離子濃度呈負(fù)相關(guān)，與濕度呈正相關(guān)，午后因溫度上升蒸發(fā)作用加劇導(dǎo)致濕度降低，16：00后溫度逐漸降低濕度增加，負(fù)離子濃度也逐漸上升，這在一定程度上佐證了本文的研究結(jié)果。

第二，不同觀測(cè)點(diǎn)在不同季節(jié)負(fù)離子濃度差異顯著，夏季空氣負(fù)離子濃度最高，春秋季次之，冬季最低。其中春季要略高于秋季。

第三，對(duì)公園不同環(huán)境類(lèi)型進(jìn)行觀測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)不同植物群落搭配的空氣潔凈度不同，植物群落組成豐富的CI值要高于較為單一的。由單一野生草本植物為主的環(huán)境中，星月湖主入口處的空氣潔凈度僅為B級(jí)，比其他植物環(huán)境的測(cè)點(diǎn)等級(jí)低。CI值從高到低的植物群落組成為：?jiǎn)坦嗖?常綠喬草>落葉喬草>灌草>草叢。在水環(huán)境下，動(dòng)態(tài)跌水的空氣潔凈度要遠(yuǎn)高于靜態(tài)水，而在同樣的靜態(tài)水環(huán)境下，寬闊的水面環(huán)境CI值高于狹窄的水面環(huán)境，星月灣親水小島處的空氣潔凈度為B級(jí)，CI值低于A級(jí)的濱湖踏草。跌水使水體產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，產(chǎn)生大量負(fù)離子，因此落水口處的空氣潔凈度全園等級(jí)最高。

星月湖公園和月亮湖公園的四季空氣負(fù)離子平均值達(dá)到912個(gè)/cm3，空氣清新，對(duì)健康有利，適宜城市居民進(jìn)行休閑游憩活動(dòng)。總體來(lái)說(shuō)，空氣負(fù)離子上午的平均濃度高于下午。根據(jù)空氣負(fù)離子的時(shí)間變化，可以劃分出最適游憩時(shí)間段為8：00—10：00和16：00—18：00，游人在此時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入公園游玩，能充分享受空氣負(fù)離子帶來(lái)的益處，增強(qiáng)保健作用。在對(duì)公園進(jìn)行植物造景時(shí)，除了視覺(jué)美學(xué)要求，還可以將空氣負(fù)離子濃度需求與不同功能區(qū)造景要求相結(jié)合，在需要高濃度空氣負(fù)離子的區(qū)域適當(dāng)選擇不同植物有機(jī)組合的配置方式[11]。公園內(nèi)可以人工增設(shè)一些流動(dòng)水系和高低跌落的水景，除了可以滿足游人親水的需求，還能提高空氣負(fù)離子濃度以獲取更優(yōu)質(zhì)的空氣質(zhì)量，創(chuàng)造健康的游憩環(huán)境。

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Abstract：Through the study of the spatial and temporal variation characteristics of the concentration of negative ions in the air in the study area，a new reference is provided for tourists to choose the recreation place and recreation time in the wetland park.The concentration of negative ions in the air in Xingyue lake park and Moon lake park in“Two lakes” park was observed and studied，and the Abe coefficient and air cleanliness were used to analyze and evaluate the results.The results show that the concentration of negative ions was highest in summer，followed by spring and autumn，and lowest in winter.The air anion concentration was the lowest in the period from 14：00 to 16：00，and the overall air anion concentration in the morning was higher than that in the afternoon.CI value of plant community composition：Trees，shrubs and herbs>Evergreen trees and herbs>Deciduous trees and herbs>Shrubs and herbs>Grass.The air cleanliness of dynamic water environment is higher than that of static water environment，and the environmental CI value of large water surface area is higher than that of small water surface area.It is the best choice for visitors to enter the wetland park for leisure and entertainment from 8：00 a.m.to 10：00 a.m.and 16：00 to 18：00 to properly adjust the plant configuration and add artificial waterscape can effectively improve the concentration of negative ions in the air and provide an effective and healthy recreation environment for visitors.

Key words：air anion;urban wetland park;spatiotemporal change;recreation;variation characteristics