宿遷市區(qū)負氧離子濃度變化與氣象要素的相關(guān)性分析

宿遷市區(qū)負氧離子濃度變化與氣象要素的相關(guān)性分析

1國內(nèi)外負氧離子研究現(xiàn)狀空氣中的負氧離子可直接影響人體的中樞神經(jīng)和血液循環(huán)，改善大腦功能，促進人體新陳代謝，提高工作效率，調(diào)節(jié)機制平衡，消除人體疲勞等作用。同時還能抑制細菌、病毒生長和去除空氣中的煙霧、粉塵等可吸入微粒,起到凈化空氣的作用,所以被稱為“長生素”、“空氣中的維生素”。目前國內(nèi)外在負氧離子監(jiān)測、分析、應用、評估、預測等方面已經(jīng)開展了較為廣泛的研究,相關(guān)理論和應用技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、保健、旅游和環(huán)境保護等領(lǐng)域得到很好的應用,并取得了較好的社會效益。江蘇省宿遷市氣象局于2005年6月開始實施負氧離子濃度的試驗觀測。本文對4a來的負氧離子觀測資料和相關(guān)氣象要素進行分析,揭示宿遷市城市負氧離子濃度的變化規(guī)律及與溫度、濕度、日照、雷電、降水等氣象要素的相關(guān)關(guān)系,為中小城鎮(zhèn)負氧離子技術(shù)的應用提供幫助。2儀器的測量誤差負氧離子試驗觀測站設置在距離市中心1.7km的宿遷市氣象局觀測站院內(nèi),海拔高度27m,感應部分距地面高度1.5m,使用的儀器為威德創(chuàng)新科技(北京)有限公司生產(chǎn)的WIMD-A型負氧離子濃度自動測量儀,儀器的測量誤差見表1。負氧離子分析資料時段為2005年7月31日21時至2008年7月31日20時逐時觀測資料,日平均負氧離子濃度值為24h算術(shù)平均值,氣象資料使用同時、同一地點的氣象觀測資料。3負氧離子濃度與人體健康的等級世界衛(wèi)生組織規(guī)定清新空氣的負氧離子標準濃度為1000~1500個/cm3,目前國內(nèi)尚無負氧離子濃度與人體健康的統(tǒng)一標準,本文參考相關(guān)研究歸納出負氧離子濃度與人體健康的等級見表2。4負氧離子濃度變化的分析4.1空氣負氧離子濃度宿遷市區(qū)年平均負氧離子濃度(圖1)為1031個/cm3,對人體健康較有利。其中:夏季(6—8月)負氧離子濃度最高,平均為1257個/cm3,對人體健康有利;秋季(9—11月)次之,為1080個/cm3,對人體健康較有利;春季(3—5月)最小為823個/cm3,對人體健康影響屬正常;冬季(12月至次年2月)為965個/cm3,對人體健康較有利。月平均最大濃度值為1370個/cm3,出現(xiàn)在8月,月平均最小濃度值為793個/cm3,出現(xiàn)在3月。3—8月逐月上升,其中3—5月上升緩慢,6—8月上升迅速。8月至次年3月逐月下降,其中8—10月下降速度較快,10月至次年3月下降比較緩慢。一年中有6個月(6—11月)大于平均值,有6個月(12月至次年5月)小于平均值。對比劉凱昌等對廣州市不同植被類型空氣負氧離子狀況調(diào)查結(jié)果:闊葉林、經(jīng)濟林、針葉林、草地和居住區(qū)的負氧離子濃度分別為2982,879,1285,318,298個/cm3,平均1152個/cm3。宿遷市年平均負氧離子濃度接近廣州市平均水平,比廣州市闊葉林、針葉林區(qū)低,明顯高于廣州市經(jīng)濟林、草地和居民區(qū)水平。根據(jù)石強等劃定的森林環(huán)境中空氣負氧離子濃度標準:空氣負氧離子的臨界濃度為400個/cm3,允許濃度為400~1000個/cm3,保健濃度為>1000個/cm3。宿遷市年平均負氧離子濃度達到保健濃度,其中6月至次年1月達到或高于保健濃度標準,2—5月負氧離子濃度在允許濃度范圍,且遠高于臨界濃度。4.2濃度變化情況由宿遷市區(qū)負氧離子濃度日變化曲線(圖2)可見:最大值為1167個/cm3,出現(xiàn)在凌晨4時,最小值為821個/cm3,出現(xiàn)在14時。4—14時濃度隨時間而減少,14時至次日凌晨4時濃度隨時間而增加。12—17時和0—7時2個時段濃度升降變化比較緩慢,前1個時段濃度維持在較低(濃度<900個/cm3)的水平上,后1個時段濃度維持在較高(濃度>1100個/cm3)的水平上。晚上20時至次日9時負氧離子濃度達到“清新空氣”標準,屬保健濃度范圍,對晨練呼吸新鮮空氣有利。4.3氧離子濃度的等級和濃度根據(jù)表2等級標準,統(tǒng)計逐時負氧離子濃度與人體健康等級及出現(xiàn)時次占觀測總時數(shù)的百分比見圖3,可以看出:夜間(20至次日8時)負氧離子濃度的等級較高,對人體健康有利的4級出現(xiàn)幾率都在20%以上,對人體健康較有利的3級出現(xiàn)幾率在30%~60%,2級以上等級出現(xiàn)幾率都在95%以上。白天(8—20時)4級出現(xiàn)的幾率在10%左右,3級出現(xiàn)的幾率基本在30%以下,平均有近20%時間對人體健康不利的1級。早晨8時以前和晚上19時以后,2級以上的濃度出現(xiàn)幾率都在90%以上,3級和4級的出現(xiàn)幾率在35%和20%以上。5負氧離子濃度的變化與景觀因子的相關(guān)分析5.1月平均負氧離子濃度對月平均負氧離子濃度與月平均相對濕度和降水量進行統(tǒng)計相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),月平均負氧離子濃度與月平均相對濕度和月降水量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.9330和0.8221。其變化趨勢見圖4~5。從圖4可以看出:各月月平均負氧離子濃度與月平均相對濕度的變化趨勢相同,最大值都出現(xiàn)8月,最小值都出現(xiàn)在3月,3—8月逐月上升,8月至次年3月總體上呈逐月下降趨勢。從圖5可以看出:月平均負氧離子濃度與月降水量變化的總體趨勢相同,但負氧離子濃度最大值(8月)和最小值(3月)比降水量最大值和最小值滯后1~2個月。5.2在不同重質(zhì)低效時,正高中,負氧離子濃度對人體健康不利的濃度見表1對逐日平均負氧離子濃度和逐日日照時數(shù)、最小相對濕度、日平均溫度距平進行相關(guān)分析得出,日平均負氧離子濃度與逐日日照時數(shù)呈負相關(guān),與最小相對濕度、日平均溫度距平呈正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)分別為-0.5714,0.4409,0.5949,均通過信度0.05的效果檢驗。分組統(tǒng)計情況見表3~5。由表3可見:在無日照或少日照的情況下,負氧離子濃度偏高,日照多的時候,負氧離子濃度偏低。當日照時數(shù)在0~2h時,負氧離子濃度組內(nèi)平均值達到1216個/cm3,出現(xiàn)4級的幾率為38%,而不會出現(xiàn)對人體健康不利的低級別。當日照時數(shù)在10h以上時,負氧離子濃度組內(nèi)平均值僅為901個/cm3,出現(xiàn)4級的幾率為零,出現(xiàn)1級的幾率為17%。由表4可見:天氣干燥時負氧離子濃度偏低,空氣比較潮濕時,負氧離子濃度偏高。當日最小相對濕度<35%時,負氧離子濃度組內(nèi)平均值僅為897個/cm3,出現(xiàn)1級的幾率為17%,出現(xiàn)4級的幾率為5%。當日最小相對濕度≥75%時,負氧離子濃度組內(nèi)平均值為1361個/cm3,出現(xiàn)4級的幾率達到50%,出現(xiàn)1級的幾率為零。由表5可見:日平均氣溫比常年偏高時(正距平),負氧離子濃度偏大,日平均氣溫比常年偏低時(負距平),負氧離子濃度偏小。當日平均氣溫距平≥+4.0℃時,負氧離子濃度組內(nèi)平均值為1158個/cm3,有43%的機會出現(xiàn)負氧離子濃度對人體健康有利的4級,出現(xiàn)對人體健康不利的1級的幾率為零。當日平均氣溫距平≤-4.1℃時,負氧離子濃度組內(nèi)平均值僅為804個/cm3,有20%的機會出現(xiàn)對人體健康不利的濃度。5.3人體健康不利的配比有雷電日和有降水日的負氧離子濃度明顯偏高(表6),其日平均負氧離子濃度分別達到1514個/cm3和1337個/cm3,出現(xiàn)對人體健康有利的4級的百分比分別達到56%和37%,出現(xiàn)對人體健康不利的1級的百分比分別為零和1%。而無雷電日和無降水日的負氧離子濃度要小得多,其日平均負氧離子濃度只有997個/cm3和1001個/cm3。5.4溫度和時間對總負氧離子濃度的影響逐時負氧離子濃度與逐時溫度呈明顯的負相(圖6),相關(guān)系數(shù)為-0.9872,但溫度最低值出現(xiàn)在時,負氧離子濃度最大值出現(xiàn)在4時,提前2h;溫最高值出現(xiàn)在15時,負氧離子濃度最小值出現(xiàn)14時,提前1h。6城區(qū)和日耗氧離子濃度(1)宿遷市區(qū)年平均負氧離子濃度為1031個/cm對人體健康較有利。夏季平均負氧離子濃度最大1257個/cm3,最大月出現(xiàn)在8月,為1370個/cm3季平均負氧離子濃度最小,為823個/cm3,最小月現(xiàn)在3月,為793個/cm3,6—11月大于平均值,12月至次年5月小于平均值。(2)城區(qū)負氧離子濃度夜間明顯大于白天,最大值為1167個/cm3,出現(xiàn)在凌晨4時前后;最小值為821個/cm3,出現(xiàn)在下午14時前后。夜間負氧離子濃度對人體健康的影響基本上在正常范圍以上,白天平均有近20%時間對人體健康不利。晚上19時至次日8時2級以上負氧離子濃度出現(xiàn)幾率在90%以上,對晨練呼吸新鮮空氣有利。(3)月平均負氧離子濃