会昌县负氧离子浓度变化特征分析

陈利珍，蔡锦有，陈正华

摘要：利用会昌县两套负氧离子监测站2021年6月～2022年5月的大气负氧离子浓度资料和同站点同期的地面气象观测资料对会昌县大气负氧离子浓度变化特征及负氧离子浓度与气象要素的关系进行分析，结果表明：汉仙岩风景区大气负氧离子浓度的四季变化不大，呈春季>夏季>冬季>秋季分布；会昌县城郊大气负氧离子浓度四季变化较大，呈冬季>春季>秋季>夏季分布，汉仙岩景区的大气负氧离子浓度在夏季和春季相对城郊更高；汉仙岩风景区大气负氧离子浓度逐月波动起伏比城郊小；两个地点的负氧离子浓度在一天的不同时次均表现为两峰两谷的形势，城郊早晨的负氧离子浓度最高，汉仙岩风景区傍晚前后的负氧离子浓度最高，冬季的日变化波动最小；在长时间序列下大气负氧离子浓度与气象要素的相关性表现不太明显，但是降水强度对大气负氧离子浓度有明显的影响，出现短时强降水时负氧离子浓度能够快速增加，随着降水的停止也会快速降低。

关键词：负氧离子；汉仙岩风景区；气象因素；短时强降水

中图分类号：S161

Variation Characteristics of Negative Oxygen Ion Concentration and Its Relationship with Meteorological Factors in Huichang County

Abstract: Using the atmospheric negative oxygen ion concentration data of two sets of negative oxygen ion monitoring stations in Huichang County from June 2021 to May 2022 and the ground meteorological observation data of the same station during the same period, the variation characteristics of atmospheric negative oxygen ion concentration in Huichang County and its correlation with The relationship between meteorological factors was analyzed, and the results showed that the concentration of negative oxygen ions in the atmosphere of Hanxianyan Scenic Area did not change much in the four seasons, and the distribution was spring>summer>winter>autumn; The atmospheric negative oxygen ion concentration in Hanxianyan Scenic Area is higher than that in the suburbs in summer and spring; the monthly fluctuation of the atmospheric negative oxygen ion concentration in Hanxianyan Scenic Area is smaller than that in the suburbs; The negative oxygen ion concentration of the two locations showed two peaks and two valleys at different times of the day. The variation fluctuation is the smallest; the correlation between the atmospheric negative oxygen ion concentration and meteorological elements is not obvious in the long-term series, and the short-term heavy precipitation can rapidly increase the negative oxygen ion concentration in the air. As the precipitation stops, the negative oxygen ion concentration It also decreased rapidly.

Key words: negative oxygen ions; Hanxianyan Scenic Area; meteorological factors; short-term heavy precipitation

1 引言

大气中的气体分子或原子在高压或强射线的作用下易被电离产生自由电子，带负电荷的气体分子或原子称为负离子［1］。氧分子吸附自由负电子的能力较强且大气中氧分子含量大，空气中的小粒径自由负电子大部分被氧分子获取形成负氧离子，因此大气中的负离子中负氧离子含量最多［2］。

负氧离子能直接作用于人体的中枢神经和血液循环之中，有提高免疫力、促进新陈代谢、消除疲劳等作用，同时有去除空气中的烟雾、粉尘等可吸入微粒的净化作用，被誉为空气中的“维生素”。大气负氧离子浓度作为衡量空气清新的标志之一，越来越受人们的关注，同时也被认为是一种重要的、无形的旅游资源［3］。

目前，针对负氧离子的研究主要有浓度变化规律、分布特征、影响因素等方面。研究发现负氧离子浓度时空分布各异，大气负氧离子浓度变化受环境影响较大，尤其是受到气象要素的影响较明显。，研究发现负氧离子浓度时空分布各异，但由于大气负氧离子浓度变化受环境影响大，在不同地区不同时间的观测数据存在较大差异，因此各学者得出的研究结论不尽相同。毛成忠［4］研究发现宜昌市区负氧离子平均浓度为 240 个/cm3 ，森林区为 1470 个/cm3 。蒋翠花等［5］研究发现宿迁市负氧离子浓度年平均值 1031 个/cm3 ，一天中负氧离子浓度凌晨最大，中午前后最小。刘佳明［2］研究发现白天负氧离子浓度值大于凌晨和夜间，负氧离子浓度的上升下降与太阳的起落时间大致相同，短时强降水能够显著增加空气中的负氧离子浓度。吴楚材［6］研究发现负离子浓度与温度呈极显著的负相关,与相对湿度呈显著的正相关。

会昌县属中亚热带季风型温暖温润气候区，全年平均气温19.8℃，年降水量1630.7毫米，气候温和，无霜期长，雨量充沛，四季分明，2021年12月，会昌县汉仙岩风景区被江西省气象局评为“避寒养生福地”。开展大气负氧离子数据的分析应用，有助于会昌县深入挖掘生态优品，充分推进气候资源开发利用，发展“旅游+康养”产业，打造风景独好会昌。因此分析大气负氧离子浓度变化特征，对推动会昌县生态旅游品牌的发展，具有十分重要的意义。

2 资料来源与研究方法

2020年12月，会昌县气象局新建两套大气负氧离子浓度监测站，监测仪采用了北京依派公司生产的FLZ2负氧离子监测仪,其中一套安装在会昌筠门岭汉仙岩气象观测站北侧（115°45′20″N，25°14′19″E，海拔220.3m，位于汉仙岩景区汉仙湖边小山坡上），一套安装在会昌国家气象观测站东侧（115°47′47″N，25°33′39″E，海拔183.1m，位于会昌县城郊），可实时监测会昌县城郊和汉仙岩风景区负氧离子浓度及气象要素数据。

本文使用会昌县两套负氧离子监测站2021年6月～2022年5月的大气负氧离子浓度资料和会昌筠门岭汉仙岩气象观测站、会昌国家气象观测站同期降水、气温、气压、相对湿度、风速等地面气象观测资料，负氧离子浓度的小时、日、月平均值采用算术平均法计算求得。本文中的季节按照12月-次年2月为冬季、3-5月为春季、6-8月为夏季、9-11月为秋季划分。

3 大气负氧离子浓度时空变化特征分析

3.1 负氧离子浓度季节变化

分析统计会昌县2个监测站负氧离子浓度的季节变化（图1），可以看到会昌县城郊和汉仙岩风景区两个地点的负氧离子浓度存在较明显的季节差异，汉仙岩风景区四季的负氧离子浓度变化不大，基本维持在5000～5300个/cm³左右,从高到低分别是春季、夏季、冬季、秋季，春季的负氧离子浓度高达5319个/cm³；会昌县城郊四季的负氧离子浓度变化浮动较大，从高到低分别是冬季、春季、秋季、夏季，夏季的负氧离子浓度最低，为3904个/cm³。汉仙岩风景区春季和夏季的负氧离子浓度比会昌县城郊高，差值分别为127和1229个/cm³，春夏季节汉仙岩风景区的空气相对城郊更清晰，人们可以选择夏季和春季在汉仙岩风景区游玩。

图1 会昌县2个监测站大气负氧离子浓度四季变化

3.2 负氧离子浓度月变化

分析统计会昌县2个监测站大气负氧离子浓度的逐月变化（图2），可以看到会昌县城郊负氧离子浓度逐月波动起伏更大，2月份负氧离子浓度最高，为6803个/cm³，6月份最低，为3204个/cm³，7-10月份负氧离子浓度呈上升趋势，月最大变幅为2350个/cm³；汉仙岩风景区的负氧离子浓度逐月变化不大，尤其是1-10月稳定维持在5000个/cm³以上，9-12月份呈缓慢下降的趋势，最大月变幅为492个/cm³。汉仙岩风景区的负氧离子年平均浓度为5118个/cm³，会昌县城郊的负氧离子年平均浓度为4898个/cm³。

图2 会昌县2个监测站大气负氧离子浓度逐月变化

3.3 负氧离子浓度日变化

分析统计会昌县2个监测站负氧离子浓度的平均日变化（图3），可以看到会昌县城郊和汉仙岩风景区两个地点的负氧离子浓度在一天的不同时次负氧离子浓度波动都较大，均表现为两峰两谷的形势，傍晚负氧离子浓度的波动较大。02-16时期间两个站点的负氧离子浓度变化大概一致，主要表现为02-06时呈缓慢下降趋势，06-08时负氧离子浓度上升，汉仙岩风景区在08时达到第一个峰值5064个/cm³，会昌县城郊的负氧离子浓度在09时达到第一个峰值5242个/cm³，09-11时负氧离子浓度呈下降趋势，12-16时两个站点又一致呈上升趋势，城郊在16时达到第二个峰值5047个/cm³，汉仙岩风景区则在18时达到第二个峰值6025个/cm³。汉仙岩站一天中的最低值在早上06时为4729个/cm³,最高值出现在18时为6025个/cm³，日较差1296个/cm³。城郊一天中的最低值在19时4519个/cm³，最高值出现在09时为5242个/cm³，日较差723个/cm³。城郊早晨的负氧离子浓度最高，空气相对最为清新，适宜人们户外活动，汉仙岩风景区傍晚前后的负氧离子浓度最高，空气相对最为清新，人们可以选择夜游汉仙岩风景区。

图3 会昌县2个监测站大气负氧离子浓度日变化

为了进一步探究不同季节两个站点的负氧离子浓度日变化规律有何不同，本文按照不同季节对两个监测站的负氧离子浓度逐小时变化进行分析（图略），两个站点均表现为冬季的日变化波动最小，汉仙岩风景区冬季负氧离子浓度日较差807个/cm³，会昌县城郊冬季负氧离子浓度日较差820个/cm³。汉仙岩风景区夏季的日变化波动最大，日较差2813个/cm³，会昌城郊春季的日变化波动最大，日较差1408个/cm³。

4 气象要素对负氧离浓度的影响

4.1 负氧离子浓度与气象要素的相关性分析

对2021年6月1日至2022年5月31日两个监测站负氧离子浓度和同期两个站点的气温、相对湿度、气压、风速、降水等气象要素进行相关性分析（表1），可以看出两个站点的负氧离子浓度均与风速和降水呈正相关，城郊的负氧离子浓度与气温呈负相关，与湿度、气压呈正相关；汉仙岩风景区负氧离子浓度与气温呈正相关，与湿度、气压呈负相关。总体而言，表中的各个气象要素与负氧离子浓度的相关性都不明显。这主要原因是大气负氧离子浓度受到周围气象要素的影响十分复杂，负氧离子浓度会因为不同的天气状况而发生跳变，因此在长时间序列进行相关性分析时，负氧离子浓度与气象要素之间的相关性不明显[7]。

表1.城郊和汉仙岩大气负氧离子浓度与气象要素之间的相关系数

	气温	降水	气压	湿度	风速
城郊	-0.3420	0.3392	0.2635	0.3821	0.0800
汉仙岩	0.1624	0.0288	-0.1638	-0.0439	0.3498

4.2 降水强度对大气负氧离子浓度的影响

研究表明雷阵雨或中雨以上的天气过程能明显增加空气中的负氧离子浓度[1],以2021年8月14日汉仙岩风景区为例，汉仙岩站在17时至19时出现了强对流降水天气，将17:00-19:00的5min雨强与负氧离子平均浓度进行对比分析（图4），结果显示：17:23-17:55出现了一次5min累计降水量峰值，负氧离子浓度也在该时段出现了峰值，17:23开始出现降水，负氧离子浓度从4963个/cm³迅速上升，17:30-17:35期间5min雨强达到5.7mm，负氧离子平均浓度升高到39145个/cm³到达峰值，17:55开始雨强减小，负氧离子平均浓度也随之迅速减小，随后降水逐渐停止，负氧离子平均浓度逐渐降低并趋于日平均值，期间负氧离子浓度与5min雨强的相关系数为0.9383，呈明显的正相关，即降水强度对大气负氧离子浓度有明显的影响，出现短时强降水时负氧离子浓度能够快速增加，随着降水的停止负氧离子浓度也会快速降低。

图4 汉仙岩监测站2021年8月14日17:00-19:00的5min雨强

和负氧离子平均浓度对比

5 结论

5.1会昌县城郊和汉仙岩风景区两个地点的负氧离子浓度存在较明显的季节差异，汉仙岩风景区的负氧离子浓度四季变化不大，呈春季>夏季>冬季>秋季分布；会昌县城郊大气负氧离子浓度四季变化较大，呈冬季>春季>秋季>夏季分布，夏季和春季汉仙岩风景区的负氧离子浓度相对城郊更高，春夏季节汉仙岩风景区的空气相对城郊更清晰，人们可以选择夏季和春季在汉仙岩风景区游玩。

5.2 会昌县的大气负氧离子浓度非常高，汉仙岩的负氧离子年平均浓度5118个/cm³，会昌县城郊的负氧离子年平均浓度4898个/cm³。汉仙岩风景区负氧离子浓度逐月波动起伏比城郊小，城郊2月份负氧离子浓度最高，6月份最低，7-10月份负氧离子浓度呈上升趋势；汉仙岩风景区的负氧离子浓度1-10月稳定维持在5000个/cm³以上，9-12月份呈缓慢下降的趋势。

5.3 会昌县城郊和汉仙岩风景区两个地点的大气负氧离子浓度在一天的不同时次均表现为两峰两谷的形势，傍晚前后负氧离子浓度的波动大于其他时间，冬季的日变化波动最小，汉仙岩风景区夏季的日变化波动最大，城郊春季的日变化波动最大。城郊早晨的负氧离子浓度最高，空气相对最为清新，适宜人们进行户外活动，汉仙岩风景区傍晚前后的负氧离子浓度最高，空气相对最为清新，人们可以选择夜游汉仙岩风景区。

5.4 在长时间序列下大气负氧离子浓度与气象要素的相关性表现不太明显，但是降水强度对大气负氧离子浓度有明显的影响，出现短时强降水时负氧离子浓度能够快速增加，随着降水的停止也会快速降低。

参考文献：

[1]叶彩华,王晓云,郭文利.空气中负离子浓度与气象条件关系初探[J].气象科技,2000(4):51-52

[2]刘佳名,刘君,李锦玉.古田会址旅游景区空气负离子浓度变化特征与气象因素分析[J].防护林科技,2019(6):45-47

[3]刘和俊.安徽主要旅游景区空气负离子效应研究[D]．合肥:安徽农业大学,2013

[4]毛成忠,于乃莲,杜佳乐,等.典型城市与森林区大气负氧离子特征比较分析[J].气象科技,2014,42(6):1083-1089.

[5]蒋翠花等.宿迁市年平均负氧离子浓度变化与气象要素相关分析[J].环境保护与循环经济,2011(3):55-58.

[6]吴楚材,郑群明,钟林生.森林休憩区空气负离子水平的研究[J].林业科学,2001,37(5)

[7]谭静,陈正洪,罗学荣,等.湖北省旅游景区大气负氧离子浓度分布特征以及气象条件的影响[J].长江流域资源与环境,2017,26(2)314-323