空气负离子浓度与环境温、湿度的关系研究

张双全，谭益民，吴章文

（中南林业科技大学森林旅游研究中心）

空气负离子（ｈ^－）是大气中带负电荷的单个气体分子或离子团的总称，即Ｏ_２^－（Ｈ_２Ｏ）_ｎ或ＯＨ^－（Ｈ_２Ｏ）_ｎ，或ＣＯ_４^－（Ｈ_２Ｏ）_２^［１］，具有杀菌、降尘、清洁空气的功效，被誉为“空气维生素和生长素”。空气负离子对人体健康十分有益，可以强身健体、治疗疾病，其浓度高低已成为评价一个地区空气清洁程度的指标之一。研究表明，空气负离子浓度（Ｃ_ｎ^－）在700个/cm³ 以上可以满足人体生理需求，１000个/cm³ 以上对人体健康有益，１0000/cm³ 以上可治疗某些疾病。人们已经认识到，空气负离子是一种无形的、重要的生态旅游资源。了解Ｃ_ｎ^－与空气温湿度的关系，对合理开展生态旅游、指导空气负离子旅游资源开发具有重要的现实意义^［２］。

空气中负离子形成

空气负离子对人体健康十分有益

研究组以神农谷国家森林公园为研究对象，对公园内珠帘瀑布和牛角垄两地的Ｃ_ｎ^－和空气温湿度监测数据进行统计分析，得出Ｃ_ｎ^－日变化、年变化与气温及空气相对湿度的关系，为指导人们进行森林旅游提供科学指导，也为空气负离子的后续研究提供参考。

1.     研究区概况

神农谷国家森林公园位于湖南省炎陵县东部，年平均气温14.4℃，１月最低平均气温3.9℃，７月最热月平均气温23.8℃，年降雨量1967.9ｍｍ，年平均空气相对湿度８６％。区内日照少、园内森林茂密，小气候环境优越、空气清新、空气负离子浓度高，更能促进人体身心健康。公园内四季分明，冬季寒冷、夏季凉爽、春秋季宜人，根据逐日平均气温与空气相对湿度的组合状况和对人体心理感觉及生活测试结果分析，森林公园境内使人感觉舒适的时间有114天，舒适旅游期长达196天，４月中旬至11月是神农谷国家森林公园的舒适旅游期^［３］。

神农谷国家森林公园

神农谷国家森林公园空气清新，富含丰富的负离子

2.     研究方法

Ｃ_ｎ^－空气负离子浓度测量仪采用通用的平行电板式空气负离子检测仪，研究组于2008年9月至2009年8月每月中旬对神农谷国家森林公园珠帘瀑布和牛角垄两地的Ｃ_ｎ^－和温湿度进行监测，每次监测2天，分别测东、西、南、北４个方向，以４个方向的平均值为观测值，并记录各方向的最大值、最小值。对于１年的数据取每月的空气负离子浓度和温湿度平均值，进行年变化分析。并用将整体数据输入电脑进行统计分析，计算Ｃ_ｎ^－与温湿度的相关系数，进行显著性检验并进行回归分析。

3.     结果与分析

3.1  空气负离子浓度（Ｃｎ－）日变化与气温和空气相对湿度的关系

将珠帘瀑布和牛角垄的Ｃ_ｎ^－、空气温度和空气相对湿度的监测数据进行统计分析，得出Ｃ_ｎ^－和空气温湿度的日变化情况，如表１所示。

为了研究空气负离子浓度随空气温湿度的具体变化情况，将上表绘制成图，如图１至图４所示。

由表１和图１可知，在监测时间内，珠帘瀑布Ｃ_ｎ^－日变化大体上是随气温的升高而降低，随气温的下降而升高。只有在7:00~8:00，气温从5.1℃上升至5.7℃，Ｃ_ｎ^－也从1075个/cm³ 上升至1200个/cm³；11:00~12:00，气温升高了3.0℃，Ｃ_ｎ^－由925个/cm³上升至1025个/cm³；15:00~16:00，气温降低了0.2℃，Ｃ_ｎ^－从925个/cm³下降至650个/cm³；19:00~20:00，气温下降了1.6℃，Ｃ_ｎ^－从900个/cm³下降至825个/cm³。除此之外，其它时间Ｃ_ｎ^－均随气温发生负向变化。由此可见，Ｃ_ｎ^－随气温发生正向变化的几率和幅度均比较小，因此这种正向变化可以忽略。从9:00~14:00，气温上升了10℃，Ｃ_ｎ^－从最大值1850个/cm³，下降至最小值600个/cm³，下降幅度较大。

由表１和图２可知，在监测时间内，牛角垄Ｃ_ｎ^－与珠帘瀑布Ｃ_ｎ^－有相同的日变化规律，即都随气温的升高而降低，随气温的下降而升高。也只有在10:00~11:00,14:00~15:00和18:00~20:00,Ｃ_ｎ^－出现了随气温的正向变化现象，其它时间均为负向变化.6：00~13：00，气温达到一天中的最高值22.8℃，Ｃ_ｎ^－也从最高值2075个/cm³降至最低值325个/cm³。

由表１和图３可知，在监测时间内，珠帘瀑布Ｃ_ｎ^－随空气相对湿度的升高而升高，下降而下降。只有在8:00~9:00，11：00~12：00，16：00~14：00，15：00~16：00，18：00~20：00，Ｃ_ｎ^－随空气相对湿度发生负向变化，其它时间均随空气相对湿度发生正向变化。9:00~14:00空气相对湿度从95.8％下降至68.8％，Ｃ_ｎ^－由最大值1850个/cm³降至最小值600个/cm³。

由表１和图４可知，在监测时间内，牛角垄Ｃ_ｎ^－与珠帘瀑布Ｃ_ｎ^－有相同的变化规律，即都随空气相对湿度的升高而升高，下降而下降。只有在10:00~15:00，15:00~16:00，18:00~20:00,Ｃ_ｎ^－随空气相对湿度发生负向变化，其它时间均随空气相对湿度发生正向变化。6:00~13:00空气相对湿度从98.8％下降至58.0％，Ｃ_ｎ^－由最大值2075个/cm³降至次最小值325个/cm³。

为了进一步研究Ｃ_ｎ^－与温湿度的相关关系，将表１的相关数据输入计算机进行相关性分析，结果如表２所示。

由表２可以看出，在日变化的测量中无论是珠帘瀑布还是牛角垄其Ｃ_ｎ^－的变化与气温都具有显著的负相关，其相关系数分别为-0.775和-0.812，并且都通过了0.01显著性水平的检验，说明Ｃ_ｎ^－与气温确有线性关系。两处Ｃ_ｎ^－与气温的回归方程分别为：

珠帘瀑布：

1)     ｙ＝1764.294-62.476ｘ

牛角垄：

2)     ｙ＝2831.224-119.171ｘ

议程式（１）、（２）中，ｙ 为空气负离子浓度，ｘ 为气温。由此可以推断，珠帘瀑布和牛角垄Ｃ_ｎ^－均随气温的增加而降低。

由表２同样可以看出，在日变化的测量中无论是珠帘瀑布还是牛角垄其Ｃ_ｎ^－的变化与空气相对湿度都具有显著的正相关，其相关系数分别为0.538和0.782，并且都通过了0.05显著性水平的检验，说明Ｃ_ｎ^－与空气相对湿度确有线性关系。两处空气负离子与空气相对湿度的回归方程分别为：

珠帘瀑布：

3)     ｙ＝-379.900＋16.086x

牛角垄：

4)     ｙ＝-1813.140＋34.211x

方程式（３）、（４）中，ｙ 为空气负离子浓度，ｘ 为空气相对湿度。由此可以推断，珠帘瀑布和牛角垄Ｃ_ｎ^－均随空气相对湿度的增加而增加。将相关数据输入计算机进行多元线性回归分析，结果如表３所示。

分析结果表明，珠帘瀑布Ｃ_ｎ^－与空气温湿度的回归方程的复相关系数r₁为0.805，决定系数即r₂为0.648，经方差分析，Ｆ＝１１．０６８，Ｐ＝０．００２，回归

方程有效。

回归方程为：

5)     ｚ＝3141.235－90.064ｘ－12.123ｙ

方程式（５）中，ｙ 为空气负离子浓度，ｘ 为空气温度，ｙ 为空气相对湿度。

牛角垄Ｃ_ｎ^－与空气温湿度的回归方程的复相关系数r1为0.813，决定系数即r2为0.661，经方差分析，F=11.704,P=0.002，回归方程有效。

回归方程为：

6)     ｚ＝3674.304－139.365ｘ－6.189ｙ

方程式（６）中，ｙ 为空气负离子浓度，ｘ 为空气温度，ｙ 为空气相对湿度。

3.2  Ｃｎ－年变化与气温和空气相对湿度的关系

为进一步探讨空气负离子浓度和空气温湿度的相关关系，我们把2008年9月至2009年8月共一年的空气负离子资料按月进行统计，得出每月的平均Ｃ_ｎ^－（见表４），然后选择温度、湿度２个指标，将指标与Ｃ_ｎ^－数值输入计算机进行相关性分析。

将表４的相关数据输入计算机进行相关性分析得结果如表５所示。

由表４可以看出，无论是珠帘瀑布还是牛角垄，Ｃ_ｎ^－年变化与气温、空气相对湿度都没有太大的相关性，也就是说Ｃ_ｎ^－月均值并不会随着气温和空气相对湿度的变化而相应发生规律性的变化，它们之间并无显著的相关关系。

4.     结　论

1.        神农谷珠帘瀑布和牛角垄Ｃ_ｎ^－随温度的日变化规律为：Ｃ_ｎ^－随气温的上升而降低，随气温的下降而升高，即空气负离子浓度与气温呈显著的负相关。一天之中，6:00~14:00,Ｃ_ｎ^－气温变化而发生变化的幅度较大。

2.        神农谷珠帘瀑布和牛角垄Ｃ_ｎ^－随空气相对湿度的日变化规律为：Ｃ_ｎ^－随空气相对湿度的升高而升高，随空气相对湿度的降低而降低，即空气负离子浓度与空气相对湿度呈显著的正相关。一天之中，6:00~14:00,Ｃ_ｎ^－随空气相对湿度变化而发生变化的幅度较大。

3.        神农谷珠帘瀑布和牛角垄Ｃ_ｎ^－与空气温度和空气相对湿度呈明显的复相关关系。

4.        Ｃ_ｎ^－年变化与空气温度和空气相对湿度均没有相关性。

参考文献：

(1).   钟林生，吴楚材，肖笃宁．森林旅游资源评价中的空气负离子研究［Ｊ］．生态学杂志，1998，17(6)：56~60

(2).   吴章文，吴楚材，文首文．森林旅游学［Ｍ］．北京：中国旅游出版社，2008

(3).   中南林业科技大学森林旅游研究中心．桃源洞国家森林公园总体规划［Ｒ］．湖南长沙：科技出版社，1993,3

来源：中国自然医学杂志 (部分内家有所调整和删减)

作者：戈鹤山（中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所研究员）

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