人祖山自然保護(hù)區(qū)空氣負(fù)離子的研究

鄭龍

（臨汾市林業(yè)局，山西臨汾 041000）

空氣負(fù)（氧）離子（NAI）是帶負(fù)電荷的單個氣體分子和氫離子團(tuán)的總稱。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，森林和濕地是產(chǎn)生空氣負(fù)（氧）離子的重要場所。目前部分森林旅游景區(qū)中開發(fā)了如森林浴場、空氣負(fù)離子呼吸區(qū)、康養(yǎng)基地等以空氣負(fù)離子為核心旅游資源的森林旅游產(chǎn)品[1]。負(fù)離子的存在被認(rèn)為可以提高人們心理健康、生產(chǎn)力和整體健康水平，負(fù)離子可以幫助人們緩解對灰塵、霉菌孢子和其他過敏原的過敏癥狀，還在空氣殺菌和清潔空氣方面負(fù)離子發(fā)揮了重要作用，在人體健康方面，負(fù)離子可以增強人體新陳代謝，提高心肌活性[2]。2019 年中國林業(yè)工業(yè)聯(lián)合會授予山西臨汾古縣祖師頂、鄉(xiāng)寧縣云丘山為全國森林康養(yǎng)基地建設(shè)試點單位，為臨汾市森林康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本研究根據(jù)現(xiàn)有條件研究了吉縣人祖山保護(hù)區(qū)空氣負(fù)離子分布情況，以期為保護(hù)區(qū)開展森林康養(yǎng)基地建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 人祖山保護(hù)區(qū)概況

人祖山保護(hù)區(qū)位于山西省吉縣西部，保護(hù)區(qū)西南20 km是黃河壺口瀑布，東南45 km 處是吉縣縣城，往西5 km 是母親河——黃河。保護(hù)區(qū)的總面積是16 400 hm2，森林覆蓋率91.4 %、森林蓄積量38.94 萬立方米，有94 科230 屬400 多種植物，被稱為天然植物園，是周邊縣市區(qū)居民游覽休憩、開展森林生態(tài)旅行的重要場所[3]。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

為了對人祖山保護(hù)區(qū)空氣負(fù)離子含量分布情況做全面的了解，根據(jù)保護(hù)區(qū)特點，選取3 個不同類型的代表樣地進(jìn)行監(jiān)測，保護(hù)區(qū)主要保護(hù)對象是森林生態(tài)系統(tǒng)及褐馬雞、原麝，重點森林生態(tài)系統(tǒng)是油松、刺槐森林生態(tài)系統(tǒng)。因此負(fù)離子的監(jiān)測樣地區(qū)選擇的是具有代表性、面積較大的油松人工林和刺槐人工林。設(shè)置一個對照區(qū)：林地周邊人口最多，人為活動最強的中心地段即保護(hù)區(qū)機(jī)關(guān)辦公區(qū)空地。在監(jiān)測區(qū)布設(shè)一個20 m×20 m 的觀察樣地區(qū)，用對角線五點法布設(shè)林內(nèi)觀測點。

刺槐林樣地，位于保護(hù)區(qū)柏坡底許家溝后溝，成片刺槐林，林下灌木以黃刺梅為主，主要草本種類是蒿草，林齡20 a，郁閉度0.9，西北坡向，坡位向上，坡度5°，腐質(zhì)層厚度5 cm，枯落物厚度2 cm，沒有人為活動情況，海拔1 157.5 m，經(jīng)緯度分別是110°44′8.8"、36°16′13"。

油松林樣地，位于屯里鎮(zhèn)回宮村前店與人祖山交界處，成片油松林，林下灌木以連翹、黃櫨為主，主要草本種類是蒿草，林齡21 a，郁閉度0.9，西北坡向，坡位向上，坡度5°，腐質(zhì)層厚度10 cm，枯落物厚度3 cm，沒有人為活動情況，海拔1 205.4 m，經(jīng)緯度分別是110°40′10"、36°16′36"，屬于屯里林場回宮林班的一個小班。

機(jī)關(guān)辦公區(qū)空地樣地是硬化地，無植被生長，海拔930 m，位于保護(hù)區(qū)機(jī)關(guān)辦公生活區(qū)前面，人為活動最強，林地周邊人員最多。

2.2 數(shù)據(jù)采集

在3 個樣地從2019 年3 月開始進(jìn)行數(shù)據(jù)測量至12 月每月測量3 d。

空氣負(fù)氧離子監(jiān)測選用空氣負(fù)離子濃度測定儀EP010，它的優(yōu)勢體現(xiàn)在體積小重量輕，方便攜帶，能夠在數(shù)字顯示屏直接讀取數(shù)據(jù)。分別在每月的10 號、20 號、30 號監(jiān)測3 d，共30 d。測量選定日期一般為晴朗無風(fēng)或微風(fēng)天氣，若10 號、20 號、30號下雨或其他原因可適當(dāng)順延。在8:00 時、14:00 時、18:00 時三個時間段，分別在監(jiān)測樣地區(qū)內(nèi)5 個觀測點，測定高度1.2 m 處負(fù)離子的數(shù)據(jù)值，等待儀器上數(shù)字顯示欄數(shù)據(jù)不再有頻繁波動后，在林地監(jiān)測區(qū)內(nèi)5 個監(jiān)測點依次記錄，總共25 個數(shù)據(jù)。在保護(hù)區(qū)機(jī)關(guān)內(nèi)每天測定負(fù)離子濃度，測定時間和方法同林內(nèi)，在8:00 時、14:00 時、18:00 時三個時間段，共測定25 個數(shù)值。

2.3 數(shù)據(jù)處理和分析

使用Ecel2007 軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計、平均值的求取以及圖表的繪制等，研究得出人祖山保護(hù)區(qū)不同環(huán)境不同時間空氣負(fù)離子分布規(guī)律。

3 研究結(jié)果

3.1 保護(hù)區(qū)一年中每個月空氣負(fù)離子濃度分布情況

按月統(tǒng)計人祖山保護(hù)區(qū)3 處監(jiān)測點2019 年3～12 月總計10 個月的負(fù)離子濃度數(shù)據(jù)，取平均值列出保護(hù)區(qū)全年3～12 月每月空氣負(fù)離子含量，繪制保護(hù)區(qū)負(fù)離子含量在每個月的增減情況，如圖1。

圖1 保護(hù)區(qū)全年空氣負(fù)離子含量增減分布情況

從圖1 分析得到保護(hù)區(qū)空氣負(fù)離子在每個月的分布情況是，8 月份>7 月份>6 月份>10 月份>9 月份>4 月份>3 月份>5 月份>11 月份>12 月份。明顯看出負(fù)離子含量值12 月最低（349.7 個/cm3），8 月最高（1 010 個/cm3）。根據(jù)《空氣負(fù)<氧>離子濃度等級（QXT380—2017）》判斷得出，8 月負(fù)離子濃度等級Ⅱ級，空氣較清新，12 月是Ⅲ級，空氣一般。一年中負(fù)離子含量隨月份變化情況：上升趨勢3～4 月遞增，5～8 月遞增；下降趨勢4～5 月平緩下降，8～12 月急劇下降。

3.2 不同環(huán)境下負(fù)離子濃度按月份變化情況比較

統(tǒng)計計算人祖山保護(hù)區(qū)3 個樣地測點的空氣負(fù)離子含量數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1。

表1 保護(hù)區(qū)不同環(huán)境中空氣負(fù)離子逐月對比

由表1 繪制保護(hù)區(qū)不同環(huán)境樣地空氣負(fù)離子濃度逐月分布曲線圖，如圖2。

圖2 保護(hù)區(qū)不同環(huán)境樣地空氣負(fù)離子濃度按月分布

根據(jù)表1、圖2 分析可知，刺槐林、油松林每個月份的空氣負(fù)離子濃度值均高于保護(hù)區(qū)機(jī)關(guān)空地，保護(hù)區(qū)機(jī)關(guān)空地與其他兩個樣地測點在3～10 月期間負(fù)離子濃度變化趨勢大體一致，刺槐林和油松林的負(fù)離子含量8 月份最大（刺槐林1 141.1 個/cm3，油松林1 089.9 個/cm3）。

4 結(jié)論

人祖山自然保護(hù)區(qū)在3～12月期間，8月份負(fù)離子濃度值最大1 010 個/cm3，12月份值最小349.7 個/cm3；根據(jù)《空氣負(fù)<氧>離子濃度等級(QXT380-2017)》判斷得出，8 月負(fù)離子濃度大于500 個/cm3是等級Ⅱ級，空氣較清新，12 月濃度小于500 個/cm3是Ⅲ級，空氣一般。馮鵬飛等對北京地區(qū)不同植被類型空氣負(fù)離子研究得出負(fù)離子濃度在300～1 800 個/cm3之間波動[4]；王順利研究的森林區(qū)負(fù)離子濃度最大是877 個/cm3，最小372 個/cm3[5]；肖楠研究發(fā)現(xiàn)黑龍江省森林植物園5～9 月負(fù)離子濃度平均為829.33 個/cm3[6]。對比得出，山西人祖山保護(hù)區(qū)在北方地區(qū)負(fù)離子濃度處于中上水平，因此保護(hù)區(qū)在12 月份不適合開展負(fù)離子康養(yǎng)服務(wù)，其他月份適宜。

保護(hù)區(qū)負(fù)離子含量總體趨勢是：3～8 月遞增，8～12 月急劇下降。刺槐林負(fù)離子含量最大，油松林含量次之。分析認(rèn)為植被增加對負(fù)離子含量變化影響明顯，刺槐林負(fù)離子釋放量略高于油松林，從獲得的3 個樣地空氣溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，7 月和8月的空氣溫濕度在一年中最大，溫度高，植物光合作用強，溫度升高則分子或原子的平均動能升高，氧氣被電離的能力加強，負(fù)氧離子增多，負(fù)離子濃度升高。有研究表明，空氣負(fù)離子中存在一定量的OH-與水相結(jié)合形成的OH-（H2O）n，空氣濕度大，OH-（H2O）n 數(shù)增加，空氣負(fù)離子釋放量大。

通過本研究，可為人祖山自然保護(hù)區(qū)開展森林康養(yǎng)活動提供一定的參考。