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摘要[目的]研究城区空气负氧离子的日变化及其与环境、气象因子的相关性。[方法]以浙江省丽水城区为研究地，使用KEC-900负氧离子测试仪连续测试空气负氧离子浓度，并与环境、气象因子进行相关性分析。[结果]城区空气负氧离子浓度日变化呈双峰型，峰值出现在05：00和20：00；负氧离子浓度（Y）与环境因子AQI（X1）、PM2.5、PM10、SO2极显著相关，与气象因子的气压（X2）极显著相关；预测模型Y=-0.729 1X1-30.396 3X2+31 624.92。[结论]该研究可为城市环境建设和居民生活提供科学依据。
关键词城区；空气负氧离子；日变化；影响因子
中图分类号S181.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）28-260-03
Research on the Aero Anion Concentration’s Diurnal Variation and Its Correlation with Environmental Factors and Meteorological Factors of Urban Areas
HE Zhangqi，LIU Qichuang*，LIN Lingchun et al （The Affiliated High School to Hangzhou Normal University，Hangzhou，Zhejiang 310030）
Abstract [Objective] To research the diurnal variation of aero anion concentration and its correlation with environment and meteorological factors of urban areas.[Method]The aero anion concentration of urban areas was measured by KEC900 aero anion tester in Lishui City of Zhejiang Province，and its correlation with environment and meteorological factors was analyzed.[Result] The diurnal variation curve of aero anion concentration has two peaks，appeared at 05：00 in the morning and 20：00 at night.The aero anion concentration （Y） is significantly correlated with AQI （X1），PM10，SO2，PM2.5，and atmospheric pressure （X2）.The model is Y =-0.729 1X1-30.396 3X2+31 624.92. [Conclusion] The study can provide scientific basis for urban environmental construction and residents’ life.
Key words Urban areas； Aero anion； Diurnal variation； Influence factors
作者简介何张齐（1998- ），男，浙江丽水人，研究方向：生态环境。*通讯作者，中学一级教师，硕士，从事数学教学工作。
收稿日期20150812
由于城市人口、工业以及交通等行业和社会资源过度集中，城市病的防控已经成了无法回避的议题[1-3]，特别是随着雾霾天气的不断出现，空气质量和居住环境越来越引起人们的关注。负氧离子是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称，对人的生命活动和健康有着重要的影响。目前，国外对负氧离子的研究较多关注空气负氧离子对空气质量的影响与评价，国内主要侧重空气负氧离子的含量水平[4-5]及其医疗保健作用与旅游资源开发[6-7]，对城市环境特别是城市居住区的空气负氧离子时空变化特征及其与周边影响关系的相关研究甚少[8]。该研究重点通过仪器观察，分析城区空气负氧离子的日变化规律及其与环境、气象因子的相关性，以期为如何充分利用空气负氧离子资源，改善城市居住环境，合理布局城市空间提供科学依据。
1研究材料和方法
1.1研究地概况研究地丽水市位于浙江省西南浙闽两省结合部，境内“九山半水半分田”，森林覆盖率达到80.8%。丽水市生态环境质量浙江省第一、全国前列，是国家级生态示范区，素有“天然氧吧”、“中国生态第一市”之称。早在2008年，丽水市有关部门率先出台了空气负离子浓度质量等级标准，2013年全市以森林公园为主的各观测点平均空气负氧离子浓度为2 926 ion/cm3。丽水中心城市城区面积37 270 hm2，中心城市城区范围的城市森林覆盖率保持在73%，建成区绿地率达到35%，绿化覆盖率达到40%。市区（含开发区）常住人口为30.33万人。
1.2观测内容和方法
2014年1月27日～2月5日，选择丽水市区蔚蓝水岸居住区，在13楼阳台使用KEC-900负氧离子测试仪连续测试空气负氧离子浓度。记录器每20 s记录一次数据，按小时进行平均计算1 h前的空气负氧离子浓度，分析其日变化规律。同时，从“浙江省环境空气质量指数（AQI）发布平台”（http：//115.236.164.226：8099/gis/index.html）上查询就近观测点莲都区小学的实时环境空气质量，从“中国天气网→浙江→现在天气”（http：//zj.weather.com.cn/xztq/index.shtml）查询丽水整点天气实时情况，分析空气负氧离子浓度与环境、气象因子的相关性，并建立回归模型。 1.3数据分析所有查询和观测获得的数据采用Excel2013进行统计回归分析，制作图表。
2结果与分析
2.1负氧离子浓度日变化情况研究对2014年1月27日～2月5日观测到的各个整点时刻前1 h的空气负氧离子浓度进行统计分析。每天01：00～24：00整点前1 h内的负氧离子浓度平均值如图1。从图1可知，不同时段空气中的负氧离子浓度是不一样的，总体上看空气负氧离子浓度日变化呈双峰曲线。每天05：00空气负氧离子的浓度达到一天中的第1个高峰831 ion/cm3（整点时刻浓度均为前1 h平均测试浓度，下同），其后逐渐下降，到15：00为一天中的最低点（609 ion/cm3），然后总体上又逐渐上升到20：00达到第2个高峰（822 ion/cm3），其后逐渐下降，到01：00达到夜间的低谷（681 ion/cm3）。
2.2负氧离子浓度与环境、气象因子的相关性
研究以2014年1月29日01：00～2月1日22：00连续观测到的94个整点时刻前1 h的空气负氧离子浓度和查询获得的环境因子、气象因子为基础，采用Excel2013数据分析功能逐一计算了负氧离子浓度（y）与SO2、NO2、O3、PM10、PM2.5、AQI环境因子和温度、相对湿度、气压、风速气象因子（x）的相关性（图2）。
经查表计算，负氧离子浓度与AQI相关方程y=-1.090 2x+938.35，R2=0.233 4，极显著相关；与环境因子PM2.5相关方程y=-1.182x+918.73，R2=0.222 7，极显著相关；与PM10相关方程y=-0.970 7x+906.78，R2= 0.162 4，极显著相关；与SO2相关方程y=-4.991 8x+861.8，R2=0.154 4，极显著相关；与NO2相关方程y=-4.342 4x+883.56，R2= 0.055 2，显著相关；与其他环境因子没有相关。负氧离子浓度只与气象因子中气压极显著相关，相关方程y=-42.7x+43 968，R2 = 0.252 1；与其他气象因子没有相关性。
2.3负氧离子浓度预测模型的建立
研究选取与负氧离子显著相关的环境气象因子用Excel2013进行多元分析，通过逐步回归获得理想的模型方程。虽然一元回归分析表明AQI、PM2.5、PM10、SO2 、NO2等与空气负氧离子浓度极显著或显著相关，但是由于PM2.5、PM10 、SO2 、NO2等均与AQI关系密切，AQI是它们的综合指标，选取AQI（X1）作为环境因子；选取与空气负氧离子唯一相关的气压（X2）作为气象因子，建立模型方程，预测空气负氧离子浓度（Y）。经计算，Y=-0.729 1X1-30.396 3X2+31 624.92，决定系数R2=0.335 5，F=22.975 9，极显著负相关。拟合模型详见图3，从图中可见1月29日到2月1日各个时刻的拟合效果。拟合与实际观测的曲线基本一致。
3结论与讨论
（1）城区空气负氧离子浓度日变化是呈双峰型的，每天05：00、20：00出现峰值。峰值出现的时间与谭东等[9]观测的重庆永川茶山竹海国家森林公园的日变化规律是不一样的，而与尹淑娴等[10]观测的位于城区的东莞市植物园一致。谭东等观测到的峰值出现在10：00和15：00，这主要是由于谭东等的观测地为森林公园，可产生大量的负氧离子[9]，而该研究观测的丽水城区的负氧离子主要是输入型的，白天随着人们活动的增加，行驶车辆的增多，负氧离子减少。齐冰等观测到的杭州市区（馒头山）和西溪湿地空气负离子浓度日变化最大值也出现在06：00[11]。
（2）城区夜间负氧离子浓度明显大于白天，最大值出现在凌晨。因此，对晨练呼吸新鲜空气有利，建议市民锻炼可选择凌晨，或者白天到植物丰富的森林公园等地方。同时，AQI大的时段，空气质量差，空气负氧离子也少，不宜外出锻炼。
（3）城市中心由于人口多绿地少，车辆多植物少，环境空气质量相对较差已经成为事实。与其相对应的，城市中心由于人为活动的不断加剧，人为干扰所致的气溶胶增加，再加上其他城市环境因子（如城市热岛、下垫面性质）的影响，形成了城市“负氧离子空洞”，将产生一系列环境和生态问题，应当引起有关部门的高度重视。建议小城市市民可以择边而居，大城市应当建立城市绿色走廊，保证空气可以形成一定的负氧离子，让生活在城市中心的居民也可以呼吸到清新的空气。
参考文献
[1] 戴庆锋.城市病防控：我国中小城市城镇化无法回避的议题[J].中国名城，2013（11）：19-24.
[2] 王开泳，颜秉秋，王芳，等.国外防治城市病的规划应对思路与措施借鉴[J].世界地理研究，2014（1）：65-72.
[3] 向春玲.中国城镇化进程中的“城市病”及其治理[J].新疆师范大学学报（哲学社会科学版），2014（2）：45-53.
[4] 丛菁，孙立娟.大连市负氧离子浓度分布及预测模型的建立[J].气象与环境学报，2010（4）：44-47.
[5] 史琰，金荷仙，唐宇力.杭州西湖山林与市区空气负离子浓度比较研究[J].中国园林，2009（4）：91-94.
[6] 崔会平，张建国，徐文俊，等.竹群落空气负离子及空气质量评价[J].福建林业科技，2013（4）：56-61.
[7] 陈晓光，许亮，李莹.负氧离子加音乐调节在体育锻炼中消除运动疲劳的研究[J].平原大学学报，2003（2）：87-88.
[8] 王薇，余庄.中国城市环境中空气负离子研究进展[J].生态环境学报，2013（4）：163-169.
[9] 谭东，张样盛，杨娟.茶山竹海负氧离子浓度分布状况及变化规律初探[J].三峡环境与生态，2010（3）：26-28.
[10] 尹淑娴，朱达洪，陈玲，等.东莞市植物园空气负离子浓度变化特征[J].气象水文海洋仪器，2012（2）：35-38.
[11] 齐冰，杜荣光，邵碧嘉.杭州市空气负离子变化特征分析[J].气象与减灾研究，2011（4）：71-74.
关键词城区；空气负氧离子；日变化；影响因子
中图分类号S181.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）28-260-03
Research on the Aero Anion Concentration’s Diurnal Variation and Its Correlation with Environmental Factors and Meteorological Factors of Urban Areas
HE Zhangqi，LIU Qichuang*，LIN Lingchun et al （The Affiliated High School to Hangzhou Normal University，Hangzhou，Zhejiang 310030）
Abstract [Objective] To research the diurnal variation of aero anion concentration and its correlation with environment and meteorological factors of urban areas.[Method]The aero anion concentration of urban areas was measured by KEC900 aero anion tester in Lishui City of Zhejiang Province，and its correlation with environment and meteorological factors was analyzed.[Result] The diurnal variation curve of aero anion concentration has two peaks，appeared at 05：00 in the morning and 20：00 at night.The aero anion concentration （Y） is significantly correlated with AQI （X1），PM10，SO2，PM2.5，and atmospheric pressure （X2）.The model is Y =-0.729 1X1-30.396 3X2+31 624.92. [Conclusion] The study can provide scientific basis for urban environmental construction and residents’ life.
Key words Urban areas； Aero anion； Diurnal variation； Influence factors
作者简介何张齐（1998- ），男，浙江丽水人，研究方向：生态环境。*通讯作者，中学一级教师，硕士，从事数学教学工作。
收稿日期20150812
由于城市人口、工业以及交通等行业和社会资源过度集中，城市病的防控已经成了无法回避的议题[1-3]，特别是随着雾霾天气的不断出现，空气质量和居住环境越来越引起人们的关注。负氧离子是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称，对人的生命活动和健康有着重要的影响。目前，国外对负氧离子的研究较多关注空气负氧离子对空气质量的影响与评价，国内主要侧重空气负氧离子的含量水平[4-5]及其医疗保健作用与旅游资源开发[6-7]，对城市环境特别是城市居住区的空气负氧离子时空变化特征及其与周边影响关系的相关研究甚少[8]。该研究重点通过仪器观察，分析城区空气负氧离子的日变化规律及其与环境、气象因子的相关性，以期为如何充分利用空气负氧离子资源，改善城市居住环境，合理布局城市空间提供科学依据。
1研究材料和方法
1.1研究地概况研究地丽水市位于浙江省西南浙闽两省结合部，境内“九山半水半分田”，森林覆盖率达到80.8%。丽水市生态环境质量浙江省第一、全国前列，是国家级生态示范区，素有“天然氧吧”、“中国生态第一市”之称。早在2008年，丽水市有关部门率先出台了空气负离子浓度质量等级标准，2013年全市以森林公园为主的各观测点平均空气负氧离子浓度为2 926 ion/cm3。丽水中心城市城区面积37 270 hm2，中心城市城区范围的城市森林覆盖率保持在73%，建成区绿地率达到35%，绿化覆盖率达到40%。市区（含开发区）常住人口为30.33万人。
1.2观测内容和方法
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2结果与分析
2.1负氧离子浓度日变化情况研究对2014年1月27日～2月5日观测到的各个整点时刻前1 h的空气负氧离子浓度进行统计分析。每天01：00～24：00整点前1 h内的负氧离子浓度平均值如图1。从图1可知，不同时段空气中的负氧离子浓度是不一样的，总体上看空气负氧离子浓度日变化呈双峰曲线。每天05：00空气负氧离子的浓度达到一天中的第1个高峰831 ion/cm3（整点时刻浓度均为前1 h平均测试浓度，下同），其后逐渐下降，到15：00为一天中的最低点（609 ion/cm3），然后总体上又逐渐上升到20：00达到第2个高峰（822 ion/cm3），其后逐渐下降，到01：00达到夜间的低谷（681 ion/cm3）。
2.2负氧离子浓度与环境、气象因子的相关性
研究以2014年1月29日01：00～2月1日22：00连续观测到的94个整点时刻前1 h的空气负氧离子浓度和查询获得的环境因子、气象因子为基础，采用Excel2013数据分析功能逐一计算了负氧离子浓度（y）与SO2、NO2、O3、PM10、PM2.5、AQI环境因子和温度、相对湿度、气压、风速气象因子（x）的相关性（图2）。
经查表计算，负氧离子浓度与AQI相关方程y=-1.090 2x+938.35，R2=0.233 4，极显著相关；与环境因子PM2.5相关方程y=-1.182x+918.73，R2=0.222 7，极显著相关；与PM10相关方程y=-0.970 7x+906.78，R2= 0.162 4，极显著相关；与SO2相关方程y=-4.991 8x+861.8，R2=0.154 4，极显著相关；与NO2相关方程y=-4.342 4x+883.56，R2= 0.055 2，显著相关；与其他环境因子没有相关。负氧离子浓度只与气象因子中气压极显著相关，相关方程y=-42.7x+43 968，R2 = 0.252 1；与其他气象因子没有相关性。
2.3负氧离子浓度预测模型的建立
研究选取与负氧离子显著相关的环境气象因子用Excel2013进行多元分析，通过逐步回归获得理想的模型方程。虽然一元回归分析表明AQI、PM2.5、PM10、SO2 、NO2等与空气负氧离子浓度极显著或显著相关，但是由于PM2.5、PM10 、SO2 、NO2等均与AQI关系密切，AQI是它们的综合指标，选取AQI（X1）作为环境因子；选取与空气负氧离子唯一相关的气压（X2）作为气象因子，建立模型方程，预测空气负氧离子浓度（Y）。经计算，Y=-0.729 1X1-30.396 3X2+31 624.92，决定系数R2=0.335 5，F=22.975 9，极显著负相关。拟合模型详见图3，从图中可见1月29日到2月1日各个时刻的拟合效果。拟合与实际观测的曲线基本一致。
3结论与讨论
（1）城区空气负氧离子浓度日变化是呈双峰型的，每天05：00、20：00出现峰值。峰值出现的时间与谭东等[9]观测的重庆永川茶山竹海国家森林公园的日变化规律是不一样的，而与尹淑娴等[10]观测的位于城区的东莞市植物园一致。谭东等观测到的峰值出现在10：00和15：00，这主要是由于谭东等的观测地为森林公园，可产生大量的负氧离子[9]，而该研究观测的丽水城区的负氧离子主要是输入型的，白天随着人们活动的增加，行驶车辆的增多，负氧离子减少。齐冰等观测到的杭州市区（馒头山）和西溪湿地空气负离子浓度日变化最大值也出现在06：00[11]。
（2）城区夜间负氧离子浓度明显大于白天，最大值出现在凌晨。因此，对晨练呼吸新鲜空气有利，建议市民锻炼可选择凌晨，或者白天到植物丰富的森林公园等地方。同时，AQI大的时段，空气质量差，空气负氧离子也少，不宜外出锻炼。
（3）城市中心由于人口多绿地少，车辆多植物少，环境空气质量相对较差已经成为事实。与其相对应的，城市中心由于人为活动的不断加剧，人为干扰所致的气溶胶增加，再加上其他城市环境因子（如城市热岛、下垫面性质）的影响，形成了城市“负氧离子空洞”，将产生一系列环境和生态问题，应当引起有关部门的高度重视。建议小城市市民可以择边而居，大城市应当建立城市绿色走廊，保证空气可以形成一定的负氧离子，让生活在城市中心的居民也可以呼吸到清新的空气。
参考文献
[1] 戴庆锋.城市病防控：我国中小城市城镇化无法回避的议题[J].中国名城，2013（11）：19-24.
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[8] 王薇，余庄.中国城市环境中空气负离子研究进展[J].生态环境学报，2013（4）：163-169.
[9] 谭东，张样盛，杨娟.茶山竹海负氧离子浓度分布状况及变化规律初探[J].三峡环境与生态，2010（3）：26-28.
[10] 尹淑娴，朱达洪，陈玲，等.东莞市植物园空气负离子浓度变化特征[J].气象水文海洋仪器，2012（2）：35-38.
[11] 齐冰，杜荣光，邵碧嘉.杭州市空气负离子变化特征分析[J].气象与减灾研究，2011（4）：71-74.