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摘 要：选择冬季校园外侧3种防护林（女贞林、龙柏林、针阔叶混交林）为研究对象，以校园外侧防护林与城市主干道交接处为参照，连续监测其距道路不同距离处的空气负离子浓度、PM10浓度、温度、相对湿度、风速以及光照强度，对比分析3种防护林内空气负离子浓度与PM10浓度及主要气象因子关系。结果表明：3种防护林内空气负离子浓度日变化明显;空气负离子浓度均值从大到小依次为：女贞林（280个/cm3）>龙柏林（255个/cm3）>针阔叶混交林（172个/cm3），PM10浓度的排序为：针阔叶混交林（220μg/m3）>龙柏林（210μg/m3）>女贞林（209μg/m3）;空气负离子浓度与PM10浓度呈显著负相关性，与温度、湿度以及光照呈显著负相关，与风速呈显著正相关。
关键词：防护林;空气负离子浓度;PM10;气象因子
中图分类号 X831 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）06-0115-04
入冬以后，受居民供暖影响，江苏北部城市空氣质量较差。空气负离子被誉为“空气维生素和生长素” [1]，是目前评价空气清洁程度、衡量空气质量好坏的重要指标之一[2-3]。PM10是粒径小于10μg的颗粒物，又称为可吸入颗粒物，是一种能够长期漂浮在空气中的颗粒物，现已成为影响城市人居环境和居民身体健康的主要污染物之一[4-5]。植物利用枝叶尖端放电和通过光合作用形成光电效应，使空气电离产生负离子[6-8]。目前，国内对校园绿地外侧防护林内空气负离子浓度与PM10关系的研究鲜见报道。笔者定量分析校园绿地外侧防护林内空气负离子浓度与PM10关系及其与温度、相对湿度、光照、风速等主要环境因子的关系，旨在为科学规划城市绿地和指导市民合理开展休闲活动提供参考。
1 材料与方法
1.1 实验样地概况 宿迁位于江苏省偏北地区，地形东南较低、西北偏高，暖温带季风气候区，自然环境资源优越，气象温和，季度明显，常年均温约为14.2℃，年降水量平均约为912.3mm，平均光照总时间为2291h。
实验地点选择在宿迁学院校园防护林的3块样地，分别为女贞林、龙柏林、针阔叶混交林，依次用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表，主要植物见表1。以城市主干道为边界，分别设置0、10、20、30、40、50、60m不同水平间距，其中0为3种防护林与城市主干道的交接处。
1.2 研究方法 2018年1～2月监测3种不同样地内的空气负离子浓度、PM10浓度、相对湿度、温度、风速和光照强度，选择污染天气进行检测，监测的时间段为7∶00～19∶00，每隔2h测量1次，不间断，其中对照点为校园绿地与城市主干道交接处，测量数据高度统一设为1.5m处。实验仪器使用手持式空气负离子监测仪、手持式空气PM10检测仪、温湿光参数记录仪、风速表，并用SPSS软件处理数据和EXCEL软件制表。
2 结果与分析
2.1 不同的绿地类型内负离子浓度日变化特征 3种防护林内空气负离子浓度日变化明显，负离子浓度均值从大到小依次为：女贞林（280个/cm3）>龙柏林（255个/cm3）>针阔叶混交林（172个/cm3）。从图1可知，除40m处外，女贞林内空气负离子浓度从7：00起快速上升，到9：00到达一个制高点后开始逐步下降;由图2可知，龙柏林内的空气负离子浓度波动较大，出现反复上升和下降的交替变化，较高值出现在9：00和17：00左右，早晨和夜间空气负离子浓度较低;而针阔叶混交林内负离子浓度日变化特征呈M型（见图3），在9：00和15：00达到2个峰值，其中15：00左右50m处的空气负离子浓度达到425个/cm3。
2.2 空气负离子浓度与PM10的关系 3种不同防护林内PM10浓度均值大小依次为：针阔叶混交林（220μg/m3）>龙柏林（210μg/m3）>女贞林（209μg/m3）。将3种不同防护林内的空气负离子浓度与对应的PM10浓度进行曲线拟合（图4），从图中可以明显看出两者呈负相关关系，随着颗粒物浓度的增高，负离子的浓度开始逐渐降低，回归方程为y=-0.149x+279.958，y为空气负离子浓度，R2为0.043。对模型进行检验，F=45.572，远大于1，显著性水平P<0.01，具有极显著的差异性。
2.3 空气负离子浓度与气象因子关系 空气负离子浓度与气象因子的关系如图5所示，由图5可知，空气负离子浓度与温度呈显著负相关（P<0.05），回归方程为y=-2.598x+280.535，y为空气负离子浓度，验证模型发现F=40.634，当温度逐渐升高的时候，空气中可吸入颗粒物运动速度加快，从而导致空气负离子浓度降低。
监测范围内的相对湿度多集中在80%左右，空气负离子浓度与空气相对湿度呈显著负相关（P<0.05），其回归方程为y=-0.609x+290.057，x为相对湿度，R2为0.018，对模型进行验证后，F=19.800，湿度的增大会使可吸入颗粒的质量增加，更易于颗粒物的沉降，而可吸入颗粒物与空气负离子浓度呈负相关性。
实验的平均光照为0～76850Lux，负离子浓度与光照的拟合曲线方程为Y=-0.001x+249.983，R2为0.065，对模型进行检测分析，F=17.496，P<0.01。从图5可知，整体上，6000Lux是1个节点，当光照强度低于这个值时，负离子浓度的差别较小，当光照超过这个值时，负离子浓度会逐步降低。
监测时间段内，风速多在2m/s内，对风速与空气负离子浓度进行分析发现，两者成显著正相关，其回归方程为y=20.975x+248.518，y为空气负离子浓度，R2=0.012，通过模型进行验证，F=11.019，P<0.05，具有统计学意义。从图5可以看到，当处于无风状态时，负离子浓度比较小。多数学者认为，连续性的空气流动增加了分子间的相互摩擦，加快了正电离和负电离以及风速，同时迅速地将离子移动[9-10]。 3 结论与讨论
对冬季宿迁学院校园外侧防护林3种防护林不同水平间距内的空气负离子浓度、PM10浓度以及气象因子进行了监测，结果表明：3种防护林内空气负离子浓度日变化明显，女贞林内空气负离子浓度从7：00快速上升，到9：00到达一个制高点;龙柏林内的空气负离子浓度波动较大，出现反复上升和下降的交替变化;而针阔叶混交林内负离子浓度日变化特征呈M型，在9：00和15：00达到2个峰值，这与关蓓蓓等人研究结果基本一致[11]。
3种绿地类型内空气负离子浓度均值从大到小依次为：女贞林（280个/cm3）>龙柏林（255个/cm3）>针阔叶混交林（172个/cm3），而PM10浓度的排序为：针阔叶混交林（220μgq/m3）>龙柏林（210μg/m3）>女贞林（209μg/m3），空气负离子浓度与PM10呈显著负相关性。冬季常绿阔叶林对降低绿地内PM10浓度效果显著，同时稀疏植物的层次，调整植物种植方式，建立良好的生态微环境[12]，对扩散空气颗粒物起到促进作用;与气象因子的关系方面，校园外侧3种防护林的空气负离子浓度与温度、湿度以及光照呈显著负相关，与风速呈显著正相关。此外，本实验研究的时间段为7：00—19：00，并非全天时间段，存在一定的局限性，还需进行进一步的研究。
参考文献
[1]孟丽红，张敏，姚青.2009年天津城区空气负离子变化规律[J].气象与环境学报，2011，27（1）：27-29.
[2]李青山，刘军，狄有波，等.北戴河空气负离子浓度测定与负离子评价标准[J].中国环境管理干部学院学报，2008，18（4）：1-3.
[3]吴楚材，郑群明，钟林生.森林游憩区空气负离子水平的研究[J].林业科学，2001，37（5）：75-81.
[4]蒙晋佳，张燕.地面上的空气负离子主要来源于植物的尖端放电[J].环境科学与技术，2005，28（1）：112-113.
[5]黄彦柳，陈东辉，陆丹，等.空气负离子与城市环境[J].干旱环境监测，2004，4（18）：208-211.
[6]袁相洋，孙迎雪，田媛，等.北京市不同功能区空气负氧离子及影响因素研究[J].环境科学与技术，2014，37（6）：97-102.
[7]刘宇，董蓉，周颖，等.夏季不同结构绿地空气负离子浓度与环境因子关系[J].西 南 师 范 大 学 学 报 自然科学版，2015，40（7）：177-182
[8]邵海荣 贺庆棠，阎海平，等.北京地区空气负离子浓度时空变化特征的研究[J].北京林业大学学报，2005，27（3）：35-39.
[9]吴志萍，王成，许积年，等.六种城市绿地内夏季空气负离子与颗粒物[J].清华大学学报（自然科学版），2007，47（12）：2153-2157.
[10]穆丹，梁英輝.佳木斯绿地空气负离子浓度及其与气象因子的关系[J].应用生态学报，2009，20（8）：2038-2041.
[11]关蓓蓓，郑思俊，崔心红.城市人工林空气负离子变化特征及其主要影响因子[J].南京林业大学学报（自然科学版） 2016，40（1）：73-79.
[12]朱春阳，纪鹏，李树华.城市带状绿地结构类型对空气质量的影响[J].南京林业大学学报（自然科学版），2013，37（1）：18-24.
（责编：徐世红）
关键词：防护林;空气负离子浓度;PM10;气象因子
中图分类号 X831 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）06-0115-04
入冬以后，受居民供暖影响，江苏北部城市空氣质量较差。空气负离子被誉为“空气维生素和生长素” [1]，是目前评价空气清洁程度、衡量空气质量好坏的重要指标之一[2-3]。PM10是粒径小于10μg的颗粒物，又称为可吸入颗粒物，是一种能够长期漂浮在空气中的颗粒物，现已成为影响城市人居环境和居民身体健康的主要污染物之一[4-5]。植物利用枝叶尖端放电和通过光合作用形成光电效应，使空气电离产生负离子[6-8]。目前，国内对校园绿地外侧防护林内空气负离子浓度与PM10关系的研究鲜见报道。笔者定量分析校园绿地外侧防护林内空气负离子浓度与PM10关系及其与温度、相对湿度、光照、风速等主要环境因子的关系，旨在为科学规划城市绿地和指导市民合理开展休闲活动提供参考。
1 材料与方法
1.1 实验样地概况 宿迁位于江苏省偏北地区，地形东南较低、西北偏高，暖温带季风气候区，自然环境资源优越，气象温和，季度明显，常年均温约为14.2℃，年降水量平均约为912.3mm，平均光照总时间为2291h。
实验地点选择在宿迁学院校园防护林的3块样地，分别为女贞林、龙柏林、针阔叶混交林，依次用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表，主要植物见表1。以城市主干道为边界，分别设置0、10、20、30、40、50、60m不同水平间距，其中0为3种防护林与城市主干道的交接处。
1.2 研究方法 2018年1～2月监测3种不同样地内的空气负离子浓度、PM10浓度、相对湿度、温度、风速和光照强度，选择污染天气进行检测，监测的时间段为7∶00～19∶00，每隔2h测量1次，不间断，其中对照点为校园绿地与城市主干道交接处，测量数据高度统一设为1.5m处。实验仪器使用手持式空气负离子监测仪、手持式空气PM10检测仪、温湿光参数记录仪、风速表，并用SPSS软件处理数据和EXCEL软件制表。
2 结果与分析
2.1 不同的绿地类型内负离子浓度日变化特征 3种防护林内空气负离子浓度日变化明显，负离子浓度均值从大到小依次为：女贞林（280个/cm3）>龙柏林（255个/cm3）>针阔叶混交林（172个/cm3）。从图1可知，除40m处外，女贞林内空气负离子浓度从7：00起快速上升，到9：00到达一个制高点后开始逐步下降;由图2可知，龙柏林内的空气负离子浓度波动较大，出现反复上升和下降的交替变化，较高值出现在9：00和17：00左右，早晨和夜间空气负离子浓度较低;而针阔叶混交林内负离子浓度日变化特征呈M型（见图3），在9：00和15：00达到2个峰值，其中15：00左右50m处的空气负离子浓度达到425个/cm3。
2.2 空气负离子浓度与PM10的关系 3种不同防护林内PM10浓度均值大小依次为：针阔叶混交林（220μg/m3）>龙柏林（210μg/m3）>女贞林（209μg/m3）。将3种不同防护林内的空气负离子浓度与对应的PM10浓度进行曲线拟合（图4），从图中可以明显看出两者呈负相关关系，随着颗粒物浓度的增高，负离子的浓度开始逐渐降低，回归方程为y=-0.149x+279.958，y为空气负离子浓度，R2为0.043。对模型进行检验，F=45.572，远大于1，显著性水平P<0.01，具有极显著的差异性。
2.3 空气负离子浓度与气象因子关系 空气负离子浓度与气象因子的关系如图5所示，由图5可知，空气负离子浓度与温度呈显著负相关（P<0.05），回归方程为y=-2.598x+280.535，y为空气负离子浓度，验证模型发现F=40.634，当温度逐渐升高的时候，空气中可吸入颗粒物运动速度加快，从而导致空气负离子浓度降低。
监测范围内的相对湿度多集中在80%左右，空气负离子浓度与空气相对湿度呈显著负相关（P<0.05），其回归方程为y=-0.609x+290.057，x为相对湿度，R2为0.018，对模型进行验证后，F=19.800，湿度的增大会使可吸入颗粒的质量增加，更易于颗粒物的沉降，而可吸入颗粒物与空气负离子浓度呈负相关性。
实验的平均光照为0～76850Lux，负离子浓度与光照的拟合曲线方程为Y=-0.001x+249.983，R2为0.065，对模型进行检测分析，F=17.496，P<0.01。从图5可知，整体上，6000Lux是1个节点，当光照强度低于这个值时，负离子浓度的差别较小，当光照超过这个值时，负离子浓度会逐步降低。
监测时间段内，风速多在2m/s内，对风速与空气负离子浓度进行分析发现，两者成显著正相关，其回归方程为y=20.975x+248.518，y为空气负离子浓度，R2=0.012，通过模型进行验证，F=11.019，P<0.05，具有统计学意义。从图5可以看到，当处于无风状态时，负离子浓度比较小。多数学者认为，连续性的空气流动增加了分子间的相互摩擦，加快了正电离和负电离以及风速，同时迅速地将离子移动[9-10]。 3 结论与讨论
对冬季宿迁学院校园外侧防护林3种防护林不同水平间距内的空气负离子浓度、PM10浓度以及气象因子进行了监测，结果表明：3种防护林内空气负离子浓度日变化明显，女贞林内空气负离子浓度从7：00快速上升，到9：00到达一个制高点;龙柏林内的空气负离子浓度波动较大，出现反复上升和下降的交替变化;而针阔叶混交林内负离子浓度日变化特征呈M型，在9：00和15：00达到2个峰值，这与关蓓蓓等人研究结果基本一致[11]。
3种绿地类型内空气负离子浓度均值从大到小依次为：女贞林（280个/cm3）>龙柏林（255个/cm3）>针阔叶混交林（172个/cm3），而PM10浓度的排序为：针阔叶混交林（220μgq/m3）>龙柏林（210μg/m3）>女贞林（209μg/m3），空气负离子浓度与PM10呈显著负相关性。冬季常绿阔叶林对降低绿地内PM10浓度效果显著，同时稀疏植物的层次，调整植物种植方式，建立良好的生态微环境[12]，对扩散空气颗粒物起到促进作用;与气象因子的关系方面，校园外侧3种防护林的空气负离子浓度与温度、湿度以及光照呈显著负相关，与风速呈显著正相关。此外，本实验研究的时间段为7：00—19：00，并非全天时间段，存在一定的局限性，还需进行进一步的研究。
参考文献
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[10]穆丹，梁英輝.佳木斯绿地空气负离子浓度及其与气象因子的关系[J].应用生态学报，2009，20（8）：2038-2041.
[11]关蓓蓓，郑思俊，崔心红.城市人工林空气负离子变化特征及其主要影响因子[J].南京林业大学学报（自然科学版） 2016，40（1）：73-79.
[12]朱春阳，纪鹏，李树华.城市带状绿地结构类型对空气质量的影响[J].南京林业大学学报（自然科学版），2013，37（1）：18-24.
（责编：徐世红）