贵州黔南州森林空气负离子分布特征及质量评价

贵州黔南州森林空气负离子分布特征及质量评价
孟祥江;侯元兆;李玉敏;朱小龙
【摘要】To explore the spatial distribution characteristics of aeroanion in forest in Qiannan Prefecture, with ITC-201A air anion detector made in Japan equipped with ITC801 software, the concentration of aeroanion in different vegetation types and non-forest land was detected from late April to mid-May in 2010 in Qiannan Prefecture. The air quality was evaluated by using ion polarity ration(q) and air ion assessment index(CI). The results showed that: 1) The aeroanion concentration in the forest in Qiannan Prefecture was high, 2 520 aeroanions per cubic centimeter in mean, while low in non-forest land and stony desertification land, 740 and 360 aeroanions per cubic centimeter respectively. 2) The distribution characteristics of aeroanion in various vegetation types were broad-leaved forest > theropencedrymion>bamboo forest>comferous forest. The aeroanion contents were all higher than 2 000 aeroanions per cubic centimeter except stony desertification land and non-forest land. 3) The aeroanion concentration was negatively correlated with altitude, and decreased with the altitude increase. 4) The CI value was over two and the air quality was of A grade in broad-leaved forest, theropencedrymion, coniferous forest and bamboo forest. So it could be concluded that the air quality of forest in Qiannan Prefecture was of excellent status in general and was suitable for the development of forest-based tourist industry.%为了探明贵州黔南州森林空气负离子浓度的空间分布特征,利用日本产ITC-201A型
空气负离子测定仪,配合ITC801电脑软件,于2010年4月下旬-5月中旬对黔南州
不同植被类型及空地上的空气负离子浓度进行测定,并利用单极系数(q)和安培空气离子评价指数(CI)对其空气质量进行评价.结果表明:1)黔南州森林环境中的负离子
浓度较高,平均为2 520个/cm3,空地和石漠化山地的负离子浓度较低,分别为740
个/cm3和360个/cm3.2)不同林分类型的空气负离子分布特征表现为阔叶林＞针阔混交林＞竹林＞针叶林,除石漠化山地(360个/cm3)和空地(740个/cm3)外,其余林地的空气负离子含量均在2 000个/cm3以上.3)空气负离子浓度与海拔高度存
在负相关,即随着海拔高度的升高,空气负离子浓度下降.4)在不同植被类型中,阔叶林、针阔混交林、针叶林和竹林的CI值均在2以上,空气质量为A级.结论:黔南州的森
林空气质量整体水平处于优良状态,适宜发展以森林为主的旅游业.
【期刊名称】《贵州农业科学》
【年(卷),期】2012(040)008
【总页数】4页(P179-182)
【关键词】空气负离子;分布特征;单极系数;空气质量;森林;黔南州;贵州
【作者】孟祥江;侯元兆;李玉敏;朱小龙
【作者单位】重庆市林业科学研究院,三峡库区森林生态保护与恢复重庆市重点实
验室,重庆400036;中国林业科学研究院林业科技信息研究所,北京100091;中国林业科学研究院林业科技信息研究所,北京100091;重庆市林业科学研究院,三峡库区森林生态保护与恢复重庆市重点实验室,重庆400036
【正文语种】中文
【中图分类】S181.3
森林空气中的负离子具有显著的生态效益，其含量多少是评价森林环境质量的一项重要指标。

空气负离子被喻为空气维生素和生长素，随着森林生态旅游业的兴起以及人们保健意识的增强，空气负离子作为一种重要的森林旅游资源越来越受到人们的重视。

从1889 年德国科学家埃尔斯特（Elster）格特尔（Geital）发现空气负
离子的存在，1902年阿肖凯纳斯（Aschkinass）和卡斯派里（Caspari）等肯定
了空气负离子存在的生物学意义以来［1－3］，空气负离子的研究在欧美等西方
发达国家已有100多年的历史，而我国则是从20世纪80年代初才逐渐开始进行空气负离子的研究［4－5］。

近年来，随着人们对空气负离子在医疗保健、杀菌、除尘等方面作用的深入认识，对空气负离子的研究越来越重视。

蒙晋佳［6］等研究表明，自然界中空气负离子的产生主要有4大机理。

一是自然界中放射性物质
的电离；二是大气分子受宇宙射线、太阳紫外线、放射性物质、雷电、风暴等因素的影响发生电离，产生负离子；三是水的喷筒电效应（又称Lenard效应）使水分子裂解，瀑布的冲击、海浪的推卷及暴雨的跌落等自然过程中水在重力的作用下高速运动，使水分子裂解，产生大量的负离子；四是森林的树冠、枝叶的尖端放电以及绿色植物的光合作用形成的光电效应也会促使空气电解，产生空气负离子。

黔南布依族苗族自治州位于贵州省中南部，拥有朱家山、茂兰喀斯特森林、荔波樟江风景名胜区等众多国家级和省级森林公园、风景名胜区、自然保护区以及地质公园等，对其空气负离子进行监测与评价，不仅可以为当地森林生态旅游资源的开发利用提供科学依据，同时还可为森林生态系统生态服务价值的研究奠定基础。

为此，笔者利用日本产ITC－201A 型空气负离子测定仪，配合ITC801电脑软件对黔南州不
同植被类型及空地上的空气负离子浓度进行测定，并利用单极系数（q）和安培空气离子评价指数（CI）对空气质量进行评价［8－10］，旨为探明黔南州森林空气负离子分布特征提供参考。

1 研究方法
1.1 研究区概况
黔南布依族苗族自治州位于贵州省中南部，东经106°12′～108°18′，北纬
25°04′～27°29′，东与黔东南州相连，南与广西自治区毗邻，西与安顺市、黔西南州接壤，北靠贵阳市，总面积26 197.98km2，地处云贵高原东南部向广西丘陵过渡的斜坡地带，地势西北高，东南低，平均海拔997m。

境内碳酸盐类岩石广泛分布，岩溶地貌发育，地貌类型多样。

地表高低起伏大，800～1 800m 的中山和低中山占总面积的75%；1 801m 以上的高山和799m 以下的低山、丘陵、河谷占25%。

植被主要以中亚热带常绿阔叶林为主，交错分布有南亚热带季风常绿阔叶林、中亚热带常绿阔叶林、常绿落叶阔叶林、落叶阔叶林、针阔叶混交林、常绿灌丛林、草甸植被、沼泽植被、水生植被等。

海拔500m 以下为沟谷地带，其植被为常绿阔叶林；海拔500～1 200m 的坡地也多为常绿阔叶林，但其组成不同；海拔1 200m 以上的山地由常绿阔叶林、落叶阔叶混交林和亚热带针叶林组成。

1.2 样地选择
2010年4 月下旬—5月中旬选择黔南州有代表的森林类型、无林地、风景区、森林公园等14个地点作为样地，每个样地定时在东西南北4个方向选择3～4个样点测定其空气负离子浓度，4个方向的平均值作为测定样点的正、负离子浓度值，每个样点重复实测3次，取3次的平均值进行统计分析。

样地基本情况见表1。

表1 黔南州森林、风景区、林地及森林公园等样地的基本情况Table 1 Basic status of sample plots of forest，parkland，forest land and forest park in Qiannan Prefecture样地位置Sample plot site植被类型Vegetation types树种组成Composition of tree species经／纬度Longitude and latitude海拔／m Elevation荔波县永康乡尧古村阔叶混交林光叶榉Zelkova serrata
107.93921°E 725 Yaogu Village，Yongkang Town，Libo County Mixed
Broad－leaved forest 任豆Leguminosae 25.29115°N石岩枫Mallotus repandus荔波县永康乡甲棒村石漠化山地107.90311°E 660 Jiabang Village，Yongkang Town，Libo Co unty Stone desertification mountain 25.39255°N 荔波县玉屏镇针叶林杉木Cunninghamia laceolata 107.90645°E 558 Yuping Town，Libo County Coniferous forest 25.47850°N荔波县水春河景区竹林篌竹Phyllostachys idularia 107.90493°E 563 Shuichunhe Scenic Area，Libo County Bamboo 25.47935°N独山县森林公园针叶林马尾松Pinus massoniana 107.50542°E 1，114 Dushang County Forest Park Coniferous forest 25.81767°N平塘国家地质公园河边107.06796°E 720 Pingtang National Geological Park River side 25.05822°N平塘县国有林场阔叶林枫杨Pterocarya stenoptera 107.32336°E 708 Pingtang County S tate－owned Forest Farm Broad－leaved forest 25.85894°N都匀市青云湖森林公园针阔混交林泡桐Paulownia 107.31548°E 425 Qingyunhu Forest Park，Duyun City Conifer－broadleaf forest 马尾松Pinus massoniana 26.14365°N杉木Cunninghamia laceolata瓮安县西坡林场针阔混交林喜树Camptothecaacuminata 107.57029°E 980 Xipo Forest Farm，Weng＇an County Conifer－broadleaf forest 湿地松Pinus elliottii 27.17571°N瓮安县朱家山森林公园阔叶混交林栲树C.fargesii 107.60694°E 875 Zhujiashan Forest Park，Weng’an County Broad－leaved forest 樟树 Cinnamomum camphora 26.97811°N榆树Ulmus pumila枫香Liquidambar formosana罗甸县罗悃乡阔叶林木荷Schima superba 106.75614°E 460 Luokun Town，Luodian County Broad－leaved forest 枫香 Liquidambar formosana
25.42613°N麻栎Quercus acutissima惠水县野梅岭森林公园针叶林马尾松Pinus assoniana 106.71988°E 1，013 Yemeiling Forest Park，Huishui
County Coniferous forest 杉木Cunninghamia laceolata 26.11643°N长顺县杜鹃湖景区针叶林马尾松Pinusmassoniana 107.20112°E 1，230 Dujuanhu Scenic Area，Changshun County Coniferous forest 25.05311°N长顺县新寨乡空地107.43825°E 1，280 Xinzhai Town，Changshun County Non－forest land 25.21482°N
1.3 测定方法
空气负／正离子浓度（个／cm3）、温度和湿度的测定，采用日本产ITC－201A 型空气负离子测定仪，配合电脑软件ITC801进行。

该仪器能够自动连续记录空气中负／正离子的变化，并统计出一段时间内的最大值、最小值和平均值，测定离子浓度误差≤10%，最高分辨率为10个／cm3，同时记录空气温度和相对湿度，测定结果通过软件在电脑中进行分析。

负／正离子浓度的测定采用连续10 min记录数据，并将数据下载到电脑中进行分析。

1.4 评价方法
1）单极系数（q）：指空气中正离子与负离子的比值。

式中，n为空气正离子数，n－为空气负离子数。

相关研究表明，陆地上的q值通常为1.2左右，大多数学者认为q值等于或小于1才能给人以舒适感。

2）安培空气离子评价指数（CI）：指空气中离子浓度接近自然界空气离子水平的程度。

式中，n－为空气中负离子数，q为单极系数。

空气清洁度与空气中负离子浓度含量密切相关。

一般来说，空气负离子含量越高，空气就越清洁。

因此，CI 值越大，表明空气质量越好。

国际上通常把空气负离子
评价指数（CI）作为划分空气清洁度的等级标准（表2）［5］。

表2 空气清洁度等级标准Table 2 Standard for air cleanness grade等级空气清洁度空气离子评价指数（CI）GradeAir cleannessAeroanion assessment index
A 最清洁The cleanest ＞1.00
B 清洁 Cleaner 1.00～0.70
C 中等 Clean 0.69～
0.50 D 允许 Acceptable 0.49～0.30 E 临界值Critical ＜0.29
2 结果与分析
2.1 黔南州空气离子浓度总体特征
由表3可知，森林环境中的空气负离子浓度较高，平均为2 520个／cm3，空地和石漠化山地的负离子浓度较低，分别为740个／cm3和360个／cm3。

在不同林分类型中，以阔叶林的空气负离子浓度最高，平均为3 318 个／cm3；针阔混交林次之，为2 435 个／cm3；竹林第3，为2 270个／cm3；针叶林最低，为2 056个／cm3。

说明，森林环境中的空气负离子浓度与空地和石漠化山地的差异较大，即林地远远大于空地和石漠化山地的空气负离子浓度。

不同林分类型中空气正离子浓度与负离子浓度的变化趋势相似。

表3 黔南州不同植被类型的空气负／正离子平均含量Table 3 Aeroion average concentration in different vegetation types in Qiannan Prefecture植被类型平均树高／mn－／（个／cm3）n＋／（个／cm3）Vegetation typesAverage tree heightNumberNumber阔叶林Broad－leaved forest 12.4 3 318 2 990针阔混交林 Conifer－broadleaf forest 16.7 2 435 2 180竹林 Bamboo 12.5 2 270 1 820针叶林 Coniferous forest 18.4 2 056 1 640石漠化山地Stone desertification mountain 360 450空地Non－forest land 740 610
2.2 不同植被类型的空气负离子分布特征
表3显示，不同植被类型中，空气负离子分布特征即为空气负离子浓度含量由高到低的顺序，为阔叶林＞针阔混交林＞竹林＞针叶林＞空地＞石漠化山地。

除石漠
化山地（360个／cm3）和空地（740个／cm3）外，其余林地的空气负离子浓度平均含量均在2 000个／cm3以上。

说明，黔南州森林环境中的负离子浓度含量整体水平较高，森林产生负离子的功能显著，即黔南州的森林覆盖率较高。

与邵海荣等［5］的研究结果相似，即当森林覆盖率为35%～60%时，空气负离子浓度较高；当森林覆盖率低于7%时，空气负离子浓度仅为前者的40%～50%。

2.3 不同海拔高度的空气负离子分布特征
研究选择的14 个样地海拔高度分布在460～1 280m。

对选择样地的空气负离子浓度与海拔高度进行相关性分析得知，空气负离子浓度与海拔高度呈一定的负相关性。

其中，位于海拔460m 的罗甸县罗悃乡阔叶林空气负离子平均浓度为3 840个／cm3，位于海拔980m 的瓮安县西坡林场针阔混交林中空气负离子平均浓度为2 310个／cm3，而位于海拔1 230m 的长顺县杜鹃湖景区中针叶林空气负离子平均浓度仅有1 560个／cm3。

由此可见，随着海拔高度的增加，空气负离子浓度随之降低，即空气负离子浓度与海拔高度间存在一定的负相关。

2.4 不同植被类型的空气质量
由表4看出，不同植被类型中，阔叶林、针阔混交林、针叶林和竹林的CI值都在2以上，空气质量均为A 级。

由于测定的空地处于植被覆盖较好的大环境中，受周边环境影响，空气质量也达到B 级。

石漠化山地的空气质量最差，为E 级。

在14 个样地中，CI值大于1即清洁度达到A 级标准的有11个样地，占样地总数的78.57%，主要为森林类型的针叶林、针阔混交林和阔叶林；清洁度为B 级和D级的各1个，其中D级是山间空地；只有1个样地处于临界值E级，即石漠化山地空气质量在临界值以下。

说明，黔南州的空气质量水平整体上处于优良状态，非常适宜发展以森林为主的旅游业。

表4 黔南州不同植被类型的空气质量Table 4 Air quality of various vegetation types in Qiannan Prefecture植被类型n－／n＋／单极系数qCI值清洁度
Vegetation（个／cm3）（个／cm3）Ion polarityAir ion assessmentCleanness typesNumberNumberratioindex阔叶林Broad－leaved forest 3 318 2 990 0.901 3.68 A针阔混交林 Conifer－broadleaf forest 2 435 2 180 0.895 2.72 A针叶林 Coniferous forest 2 056 1 640 0.798 2.58 A 竹林 Bamboo 2 270 1 820 0.802 2.83 A石漠化山地 Stone desertification mountain 360 450 1.250 0.29 E空地Non－forest land 740 610 0.824 0.898 B
3 结论与讨论
1）从空气离子浓度总体特征分析可知，森林环境中的负离子平均浓度较高，为2 520个／cm3，空地和石漠化山地的负离子浓度较低，分别为740 个／cm3和360个／cm3。

森林环境中的空气负离子浓度与空地和石漠化山地的差异较大，即林地远大于空地和石漠化山地的空气负离子浓度。

不同林分类型中空气正离子浓度与负离子浓度的变化趋势相似。

2）不同植被类型中的空气负离子浓度顺序为阔叶林＞针阔混交林＞竹林＞针叶林＞空地＞石漠化山地。

除石漠化山地（360 个／cm3）和空地（740个／cm3）外，其余林地的空气负离子浓度平均含量均在2 000个／cm3以上。

说明，黔南州森林环境中的负离子浓度含量整体水平较高，森林产生负离子的功能显著。

3）对空气负离子浓度与海拔高度进行相关性分析知，随着海拔高度的增加，空气负离子浓度与海拔高度存在一定的负相关关系。

3）空气质量评价结果表明，黔南州的空气质量为优良，大部分森林环境中的空气质量达A 级，即达到最清洁等级水平，对人体健康极为有利，适宜发展休闲旅游业。

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