空氣負離子濃度與空氣溫濕度的關系研究

空氣負離子濃度與空氣溫濕度的關系研究

張雙全，譚益民，吳章文

（中南林業(yè)科技大學森林旅游研究中心）

空氣負離子（ｈ^－）是大氣中帶負電荷的單個氣體分子或離子團的總稱，即Ｏ_２^－（Ｈ_２Ｏ）_ｎ或ＯＨ^－（Ｈ_２Ｏ）_ｎ，或ＣＯ_４^－（Ｈ_２Ｏ）_２^［１］，具有殺菌、降塵、清潔空氣的功效，被譽為“空氣維生素和生長素”。空氣負離子對人體健康十分有益，可以強身健體、治療疾病，其濃度高低已成為評價一個地區(qū)空氣清潔程度的指標之一。研究表明，空氣負離子濃度（Ｃ_ｎ^－）在700個/cm³ 以上可以滿足人體生理需求，１000個/cm³ 以上對人體健康有益，１0000/cm³ 以上可治療某些疾病。人們已經(jīng)認識到，空氣負離子是一種無形的、重要的生態(tài)旅游資源。了解Ｃ_ｎ^－與空氣溫濕度的關系，對合理開展生態(tài)旅游、指導空氣負離子旅游資源開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義^［２］。

空氣中負離子形成

空氣負離子對人體健康十分有益

研究組以神農谷國家森林公園為研究對象，對公園內珠簾瀑布和牛角壟兩地的Ｃ_ｎ^－和空氣溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出Ｃ_ｎ^－日變化、年變化與氣溫及空氣相對濕度的關系，為指導人們進行森林旅游提供科學指導，也為空氣負離子的后續(xù)研究提供參考。

1.      研究區(qū)概況

神農谷國家森林公園位于湖南省炎陵縣東部，年平均氣溫14.4℃，１月平均氣溫3.9℃，７月最熱月平均氣溫23.8℃，年降雨量1967.9ｍｍ，年平均空氣相對濕度８６％。區(qū)內日照少、園內森林茂密，小氣候環(huán)境、空氣清新、空氣負離子濃度高，更能促進人體身心健康。公園內四季分明，冬季寒冷、夏季涼爽、春秋季宜人，根據(jù)逐日平均氣溫與空氣相對濕度的組合狀況和對人體心理感覺及生活測試結果分析，森林公園境內使人感覺舒適的時間有114天，舒適旅游期長達196天，４月中旬至11月是神農谷國家森林公園的舒適旅游期^［３］。

神農谷國家森林公園

神農谷國家森林公園空氣清新，富含豐富的負離子

2.      研究方法

Ｃ_ｎ^－空氣負離子濃度測量儀采用通用的平行電板式空氣負離子檢測儀，研究組于2008年9月至2009年8月每月中旬對神農谷國家森林公園珠簾瀑布和牛角壟兩地的Ｃ_ｎ^－和溫濕度進行監(jiān)測，每次監(jiān)測2天，分別測東、西、南、北４個方向，以４個方向的平均值為觀測值，并記錄各方向的值、最小值。對于１年的數(shù)據(jù)取每月的空氣負離子濃度和溫濕度平均值，進行年變化分析。并用將整體數(shù)據(jù)輸入電腦進行統(tǒng)計分析，計算Ｃ_ｎ^－與溫濕度的相關系數(shù)，進行顯著性檢驗并進行回歸分析。

3.      結果與分析

3.1   空氣負離子濃度（Ｃｎ－）日變化與氣溫和空氣相對濕度的關系

將珠簾瀑布和牛角壟的Ｃ_ｎ^－、空氣溫度和空氣相對濕度的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出Ｃ_ｎ^－和空氣溫濕度的日變化情況，如表１所示。

為了研究空氣負離子濃度隨空氣溫濕度的具體變化情況，將上表繪制成圖，如圖１至圖４所示。

由表１和圖１可知，在監(jiān)測時間內，珠簾瀑布Ｃ_ｎ^－日變化大體上是隨氣溫的升高而降低，隨氣溫的下降而升高。只有在7:00~8:00，氣溫從5.1℃上升至5.7℃，Ｃ_ｎ^－也從1075個/cm³ 上升至1200個/cm³；11:00~12:00，氣溫升高了3.0℃，Ｃ_ｎ^－由925個/cm³上升至1025個/cm³；15:00~16:00，氣溫降低了0.2℃，Ｃ_ｎ^－從925個/cm³下降至650個/cm³；19:00~20:00，氣溫下降了1.6℃，Ｃ_ｎ^－從900個/cm³下降至825個/cm³。除此之外，其它時間Ｃ_ｎ^－均隨氣溫發(fā)生負向變化。由此可見，Ｃ_ｎ^－隨氣溫發(fā)生正向變化的幾率和幅度均比較小，因此這種正向變化可以忽略。從9:00~14:00，氣溫上升了10℃，Ｃ_ｎ^－從值1850個/cm³，下降至最小值600個/cm³，下降幅度較大。

由表１和圖２可知，在監(jiān)測時間內，牛角壟Ｃ_ｎ^－與珠簾瀑布Ｃ_ｎ^－有相同的日變化規(guī)律，即都隨氣溫的升高而降低，隨氣溫的下降而升高。也只有在10:00~11:00,14:00~15:00和18:00~20:00,Ｃ_ｎ^－出現(xiàn)了隨氣溫的正向變化現(xiàn)象，其它時間均為負向變化.6：00~13：00，氣溫達到一天中的值22.8℃，Ｃ_ｎ^－也從值2075個/cm³降至值325個/cm³。

由表１和圖３可知，在監(jiān)測時間內，珠簾瀑布Ｃ_ｎ^－隨空氣相對濕度的升高而升高，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^－隨空氣相對濕度發(fā)生負向變化，其它時間均隨空氣相對濕度發(fā)生正向變化。9:00~14:00空氣相對濕度從95.8％下降至68.8％，Ｃ_ｎ^－由值1850個/cm³降至最小值600個/cm³。

由表１和圖４可知，在監(jiān)測時間內，牛角壟Ｃ_ｎ^－與珠簾瀑布Ｃ_ｎ^－有相同的變化規(guī)律，即都隨空氣相對濕度的升高而升高，下降而下降。只有在10:00~15:00，15:00~16:00，18:00~20:00,Ｃ_ｎ^－隨空氣相對濕度發(fā)生負向變化，其它時間均隨空氣相對濕度發(fā)生正向變化。6:00~13:00空氣相對濕度從98.8％下降至58.0％，Ｃ_ｎ^－由值2075個/cm³降至次最小值325個/cm³。

為了進一步研究Ｃ_ｎ^－與溫濕度的相關關系，將表１的相關數(shù)據(jù)輸入計算機進行相關性分析，結果如表２所示。

由表２可以看出，在日變化的測量中無論是珠簾瀑布還是牛角壟其Ｃ_ｎ^－的變化與氣溫都具有顯著的負相關，其相關系數(shù)分別為-0.775和-0.812，并且都通過了0.01顯著性水平的檢驗，說明Ｃ_ｎ^－與氣溫確有線性關系。兩處Ｃ_ｎ^－與氣溫的回歸方程分別為：

珠簾瀑布：

1)     ｙ＝1764.294-62.476ｘ

牛角壟：

2)     ｙ＝2831.224-119.171ｘ

議程式（１）、（２）中，ｙ 為空氣負離子濃度，ｘ 為氣溫。由此可以推斷，珠簾瀑布和牛角壟Ｃ_ｎ^－均隨氣溫的增加而降低。

由表２同樣可以看出，在日變化的測量中無論是珠簾瀑布還是牛角壟其Ｃ_ｎ^－的變化與空氣相對濕度都具有顯著的正相關，其相關系數(shù)分別為0.538和0.782，并且都通過了0.05顯著性水平的檢驗，說明Ｃ_ｎ^－與空氣相對濕度確有線性關系。兩處空氣負離子與空氣相對濕度的回歸方程分別為：

珠簾瀑布：

3)     ｙ＝-379.900＋16.086x

牛角壟：

4)     ｙ＝-1813.140＋34.211x

方程式（３）、（４）中，ｙ 為空氣負離子濃度，ｘ 為空氣相對濕度。由此可以推斷，珠簾瀑布和牛角壟Ｃ_ｎ^－均隨空氣相對濕度的增加而增加。將相關數(shù)據(jù)輸入計算機進行多元線性回歸分析，結果如表３所示。

分析結果表明，珠簾瀑布Ｃ_ｎ^－與空氣溫濕度的回歸方程的復相關系數(shù)r₁為0.805，決定系數(shù)即r₂為0.648，經(jīng)方差分析，Ｆ＝１１．０６８，Ｐ＝０．００２，回歸

方程有效。

回歸方程為：

5)     ｚ＝3141.235－90.064ｘ－12.123ｙ

方程式（５）中，ｙ 為空氣負離子濃度，ｘ 為空氣溫度，ｙ 為空氣相對濕度。

牛角壟Ｃ_ｎ^－與空氣溫濕度的回歸方程的復相關系數(shù)r1為0.813，決定系數(shù)即r2為0.661，經(jīng)方差分析，F=11.704,P=0.002，回歸方程有效。

回歸方程為：

6)     ｚ＝3674.304－139.365ｘ－6.189ｙ

方程式（６）中，ｙ 為空氣負離子濃度，ｘ 為空氣溫度，ｙ 為空氣相對濕度。

3.2   Ｃｎ－年變化與氣溫和空氣相對濕度的關系

為進一步探討空氣負離子濃度和空氣溫濕度的相關關系，我們把2008年9月至2009年8月共一年的空氣負離子資料按月進行統(tǒng)計，得出每月的平均Ｃ_ｎ^－（見表４），然后選擇溫度、濕度２個指標，將指標與Ｃ_ｎ^－數(shù)值輸入計算機進行相關性分析。

將表４的相關數(shù)據(jù)輸入計算機進行相關性分析得結果如表５所示。

由表４可以看出，無論是珠簾瀑布還是牛角壟，Ｃ_ｎ^－年變化與氣溫、空氣相對濕度都沒有太大的相關性，也就是說Ｃ_ｎ^－月均值并不會隨著氣溫和空氣相對濕度的變化而相應發(fā)生規(guī)律性的變化，它們之間并無顯著的相關關系。

4.      結　論

1.        神農谷珠簾瀑布和牛角壟Ｃ_ｎ^－隨溫度的日變化規(guī)律為：Ｃ_ｎ^－隨氣溫的上升而降低，隨氣溫的下降而升高，即空氣負離子濃度與氣溫呈顯著的負相關。一天之中，6:00~14:00,Ｃ_ｎ^－氣溫變化而發(fā)生變化的幅度較大。

2.        神農谷珠簾瀑布和牛角壟Ｃ_ｎ^－隨空氣相對濕度的日變化規(guī)律為：Ｃ_ｎ^－隨空氣相對濕度的升高而升高，隨空氣相對濕度的降低而降低，即空氣負離子濃度與空氣相對濕度呈顯著的正相關。一天之中，6:00~14:00,Ｃ_ｎ^－隨空氣相對濕度變化而發(fā)生變化的幅度較大。

3.        神農谷珠簾瀑布和牛角壟Ｃ_ｎ^－與空氣溫度和空氣相對濕度呈明顯的復相關關系。

4.        Ｃ_ｎ^－年變化與空氣溫度和空氣相對濕度均沒有相關性。

參考文獻：

(1).   鐘林生，吳楚材，肖篤寧．森林旅游資源評價中的空氣負離子研究［Ｊ］．生態(tài)學雜志，1998，17(6)：56~60

(2).   吳章文，吳楚材，文首文．森林旅游學［Ｍ］．北京：中國旅游出版社，2008

(3).   中南林業(yè)科技大學森林旅游研究中心．桃源洞國家森林公園總體規(guī)劃［Ｒ］．湖南長沙：科技出版社，1993,3

來源：中國自然醫(yī)學雜志 (部分內家有所調整和刪減)

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