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空气负离子(Negative air ion, NAI)不仅能够降尘和清洁空气,还能杀菌、提高人体免疫力和调节身体机能平衡,因而被称为“空气维生素和生长素”[1-3]。气象和林业部门将空气负离子作为气象观测数据的重要参数,其观测结果被列为空气质量评价的重要指标。伴随空气负离子受关注度的不断提高,许多研究人员陆续在空气负离子的生物学效应和临床医学功效[4-6]、空气质量的定量评价[7-8]、空气负离子的产生环境和机制[9-10]、空气负离子浓度变化规律和影响因素[11-13]以及空气负离子资源的开发利用[14]等方面进行了大量的研究。已有研究表明,森林的空气负离子浓度远远高于城市室内,有的甚至可达到1 600倍[15]。
现如今,国内的专家学者更加侧重对森林空气负离子浓度进行监测和分析不同环境因子对空气负离子浓度动态变化的影响。在对森林公园内空气负离子浓度日变化分布特征研究过程中,发现其日变化规律在不同的环境条件下会有所不同[16-18]。鹅凰嶂林区空气负离子浓度观测结果发现,林内、林缘相对位置会对空气负离子浓度造成显著的差异,林内显著高于林缘[19]。湖南借母溪自然保护区的空气负离子浓度分布具有很典型的垂直变化特征,先随地势升高而逐渐上升,在550 m附近浓度最高,之后又逐渐降低[20],九华山景区的研究结果[21]也类似。河南省栾川老君山景区内各个典型地点空气负离子浓度空间分布特征观测也表明,空气负离子浓度在不同海拔的差异比较大,在海拔1 500 m附近达到最大,但海拔相近生境相同类型的负离子浓度几无差异[22]。
虽然国内对森林空气负离子的研究已有不少,但现阶段的研究区域主要集中在南方地区,北方地区尤其是华北一带的相关研究尚少,并且由于南北地域、生态以及环境因素等差异对空气负离子浓度的交叉影响,得出的研究结论也常出现较大的差异[23]。北京作为中国的首都,一座国际大都市、“美丽中国”窗口,人口密集,市民对高质量森林旅游资源的需求日益强烈。北京九龙山林区环绕人口聚居的门头沟城区,是京西近郊森林旅游资源集中分布区,其地理位置十分优越。本研究通过2016—2018年3年时间对北京九龙山森林内不同时间尺度(日、月)、不同空间结构(海拔高度、阴阳坡)的空气负离子浓度变化特征进行分析,探索北京九龙山森林空气负离子浓度变化规律,为建设宜居城市和开发森林旅游资源提供科学依据。
北京九龙山侧柏林空气负离子时空分布特征
Temporal and Spatial Distribution Characteristics of Negative Air Ion in Platycladus orientalis Forest of Jiulong Mountain, Beijing
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摘要:
目的 探索北京近郊九龙山空气负离子浓度的分布特征,了解森林植被对改善空气质量的重要作用。 方法 采用定位观测方法,选用KEC-900空气离子检测仪,按日间时间、月份、海拔和坡向对北京九龙山11个侧柏林样地进行负离子浓度测定。 结果 (1)北京九龙山不同季节的空气负离子浓度日变化趋势不同,春、夏季日间浓度变化曲线为单峰型,春季峰值出现在12: 00,夏季峰值出现在14: 00,秋、冬季日间浓度变化曲线为双峰型,峰值均分别出现在8: 00和18: 00;(2)在月变化过程中,分别于5月和10月出现两个峰值(691个·cm−3和920个·cm−3);(3)空气负离子浓度随海拔高度升高先升后降,海拔高于450 m后侧柏林内空气负离子浓度均大于林缘;⑷海拔140 m处的泗涧沟侧柏林4月份阳坡的空气负离子浓度略低于阴坡(P > 0.05),8月份阳坡的空气负离子浓度则显著高于阴坡(P < 0.05)。 结论 北京九龙山侧柏林空气负离子存在明显的时空分布特征,即空气负离子浓度随时间表现为“单峰型”或“双峰型”,随海拔表现为“单峰型”,且受坡向和时间共同影响。 Abstract:Objective To investigate the distribution of negative air ion (NAI) concentration in Jiulong Mountain which locates in suburb of Beijing, and understand the role of forest vegetation in improving air quality. Method KEC-900 air ion detector was used to measure and record the NAI concentration at 11 plots of P. orientalis stand in Jiulong Mountain of Beijing according to day, month, altitude and aspect by the method of fixed observation. Result The diurnal variation of NAI concentration in Jiulong Mountain differed among seasons. The curves of diurnal variation of NAI concentration in spring and summer followed a single-peak type, and the spring and summer peak values appeared at 12: 00 and 14: 00. The curves of diurnal variation of NAI concentration in autumn and winter followed a double-peak type, and the peak values appeared at 8: 00 and 18: 00. The monthly average concentration of NAI was characterized by two peaks in May and October, with values of 691 ions per cm3 and 920 ions per cm3. The concentration of NAI rose at first and then decreased with the increase of altitude. When the altitude is higher than 450 m, the NAI concentration in the P. orientalis forest was greater than in the forest edge. In the P. orientalis forest locates in Sijiangou with the altitude of 140m, the NAI concentration on the sunny slope was slightly lower than that on the shaded slope (P > 0.05) in April, and the NAI concentration on the sunny slope was significantly higher than that on the shaded slope (P < 0.05) in August. Conclusion The NAI concentration in the P. orientalis forest of Jiulong Mountain have obvious spatial and temporal distribution characteristics, that is, the concentration of NAI shows "single peak type" or "double peak type" with time, and shows "single peak type" with altitude, and is affected by both the aspect and the time. -
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