城市森林空气负（氧）离子浓度等级

【主要技术内容】 本标准主要适用于上海城市森林空气负（氧）离子浓度的等级划分。本标准对城市森林空气负（氧）离子浓度的等级要求进行了规定。 （一）术语和定义 本章主要对城市森林、空气负（氧）离子、空气负（氧）离子浓度、离子迁移率等进行了规定。1965年加拿大多伦多大学ErikJorgenson提出城市森林的概念，随后在美国迅速发展，70~80年代在欧洲得到进一步发展。在国内，该概念于1989年引入中国，2002年上海最早开展了城市森林的相关实践。参考现有的文献描述，将城市森林定义为城市森林是指市域范围内以树木为主的植被及其所处的人文自然环境所构成的生态系统，其主体是近自然的森林生态系统。其涵盖范围为市域，包括建成区、近郊区、远郊区；功能定位为改善城市生态环境，服务城市和人，为居民提供生态产品和生态服务；组成成分以树木为主，包括人文与自然环境；发展方向为近自然的森林生态系统。在《上海市森林生态连清与生态系统服务研究》著作中，将城市森林定义为城市森林是指市域范围内以改善生态环境、实现人和自然协调、满足社会发展需要，由以树木为主体的植被及其所在的环境所构成的人工或自然的森林生态系统。综合考虑后，将城市森林定义为“城市森林是指市域范围内以改善生态环境、实现人和自然协调、为居民提供生态产品和生态服务、满足社会发展需要，由以树木为主体的植被及其所在的环境所构成的人工或自然的森林生态系统。”参考现有的负氧离子相关标准、观测方法和业界内的统一认识，规定了空气负（氧）离子、空气负（氧）离子浓度、离子迁移率的定义。空气负（氧）离子为带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称。空气负（氧）离子浓度为每立方厘米空气中离子迁移率大于或等于0.4 cm2/(v?s)时的离子数目（N），单位为个每立方厘米[n/cm3]。离子迁移率为离子在单位强度电场作用下的移动速度，单位为平方厘米每伏秒[cm2/(v?s)]。 （二）城市森林空气负（氧）离子浓度等级 本章对城市森林空气负（氧）离子浓度进行了等级划分，并做了说明。 等级浓度划分所依据的负氧离子浓度，是通过上海城市生态站和上海市气候中心共计10个野外观测点的原位式负离子监测仪观测得到，仪器采样口高度为距平稳下垫面1.5米，每30秒记录一次数据，每天24小时不间断记录数据，数据以日期、负离子浓度、温度、湿度为一组，处理后为每小时均值。上海城市公园中9个植物群落的长期监测数据，采用移动式负离子浓度监测仪（佛山云创公司，型号YC-951，国家林业局森林生态系统定位观测网络授权产品，检测范围为0-30000个/立方厘米）观测得到，仪器采样口高度为距平稳下垫面1.5米，每30秒记录一次数据，数据以日期、负离子浓度、温度、湿度为一组，处理后为每小时均值；并以原位式负离子监测仪数据为基准进行校对，每次实验前将仪器进行调零接地校准，每三小时进行一次设备检查及数据校验，以保证设备的稳定性和数据的准确性。等级中采用的数值为负氧离子每小时均值。 空气负离子是指带有负电荷的气体分子和轻离子团。空气中的气体分子大部分呈中性含有N2、O2、CO2和悬浮在大气中的各种气溶胶粒子等，而在某些外界因素的作用下，空气中的气体或原子的外层电子逸出，形成包括正离子和负离子的离子化空气。至于同等条件下，氧分子将优先于空气中的其他分子获得电子，形成负氧离子。空气负离子对环境卫生的功能主要体现在对空气质量的改善，能够有效地除尘、除菌、除臭，达到清新空气的效果。空气中的负离子无色无味，能够与污秽空气中带有正电荷的离子发生中和作用，达到改善空气质量的目的。空气负离子还能有效除去空气中对人体有害的成分，如甲醛、氨等刺激性气体。此外，空气负离子还有消毒灭菌的功效。空气中负离子含量对人体新陈代谢活动最适宜范围是每立方厘米数千个到500万个。当人们身处森林、瀑布、海滨环境中，或者是雷电后，就会感到空气特别清新，就是因为在以上情况下环境中空气负离子浓度含量很高。空气负离子的寿命存活时间从几秒钟到几分钟不等。当空气污染严重时，空气负离子会很快与灰尘、烟雾结合沉降。在人口比较密集的区域，空气负离子的寿命也很短仅存活几秒钟。在瀑布和海滨等空气洁净度较高地区附近，空气负离子的寿命会增长到20分钟。在海边、流动的湖畔、山泉、瀑布、山区这些地方空气负离子含量较高，有数万乃至百万个。参考《环境、健康与负氧离子》著作，世界卫生组织对不同环境下空气负离子等级划分及其含量对人体健康影响，见表1。 表1各种环境中空气负离子含量及其与健康的关系 环境 负离子浓度 （个/立方厘米） 作用 森林、瀑布区 100000~500000 具有自然痊愈力 高山、海边 50000~100000 杀菌、减少疾病传染 郊外、田野 5000~50000 增强人体免疫力及抗菌力 都市公园 1000~2000 维持健康基本需求 街道绿化区 100~200 诱发生理障碍边缘 都市住宅封闭区 40~50 诱发头疼、失眠、神经衰弱、倦怠、呼吸道疾病、过敏性疾病 室内冷暖空调房间 0~25 印发各类生理疾病，如“空调病”症状等 世界卫生组织（WHO）空气负离子浓度等级划分中，都市公园空气负离子浓度范围为1000≤N＜2000，街道绿化区空气负离子浓度范围为100≤N＜200。中国气象局标准《空气负（氧）离子浓度等级》（QX/T 380-2017）中设置评分规则规定，最低等级为小于100个/立方厘米、最高等级为大于等于1200个/立方厘米，并将空气负离子含量分为Ⅳ级，Ⅰ级≥1200个/立方厘米，500个/立方厘米≤Ⅱ级＜1200个/立方厘米，100个/立方厘米≤Ⅲ＜500个/立方厘米，0<Ⅳ级＜100个/立方厘米。中国林业行业标准《空气负（氧）离子浓度等级观测技术规范》（LY/T 2586-2016）的分级标准规定，最低等级为小于100个/立方厘米、最高等级为大于等于3000个/立方厘米，并将空气负离子含量分为Ⅵ级，Ⅰ级≥3000个/立方厘米，1200个/立方厘米≤Ⅱ级＜3000个/立方厘米，500个/立方厘米≤Ⅲ级＜1200个/立方厘米，300个/立方厘米≤Ⅳ级＜500个/立方厘米，100个/立方厘米≤Ⅴ级＜300个/立方厘米，0≤Ⅵ级＜100个/立方厘米（表2）。浙江省地方标准《空气负（氧）离子观测与评价技术规范》（DB33/T 2226-2019）的分级规定，最低等级为小于100个/立方厘米、最高等级为大于等于2100个/立方厘米，并将空气负离子含量分为Ⅴ级，S级≥2100个/立方厘米，1000个/立方厘米≤Ⅰ级＜2100个/立方厘米，500个/立方厘米≤Ⅱ级＜1000个/立方厘米，100个/立方厘米≤Ⅲ＜500个/立方厘米，Ⅳ级＜300个/立方厘米，该标准多聚焦浙江省等森林资源丰富区域。湖北省地方标准《空气负（氧）离子浓度等级》（DB42/T 1198-2016）的分级规定，最低等级为小于100个/立方厘米、最高等级为大于等于1500个/立方厘米，并将空气负离子含量分为Ⅴ级，Ⅰ级≥1500个/立方厘米，1000个/立方厘米≤Ⅱ级＜1500个/立方厘米，500个/立方厘米≤Ⅲ级＜1000个/立方厘米，100个/立方厘米≤Ⅳ＜500个/立方厘米，0<Ⅴ级＜100个/立方厘米，该标准适用于湖北省全域。 表2 空气负离子等级标准 QX/T 380-2017 空气负离子浓度 （个/立方厘米） WHO 空气负离子浓度 （个/立方厘米） LY/T 2586-2016 空气负离子浓度 （个/立方厘米） Ⅰ级 N≥1200 森林、 瀑布区 100000≤N＜500000 Ⅰ级 ≥3000 Ⅱ级 500≤N＜1200 高山、 海边 50000≤N＜100000 Ⅱ级 1200≤N＜3000 郊外、 田野 5000≤N＜50000 Ⅲ级 500≤N＜1200 Ⅲ级 100≤N＜500 都市 公园 1000≤N＜2000 Ⅳ级 300≤N＜500 街道 绿化区 100≤N＜200 Ⅴ级 100≤N＜300 Ⅳ级 0≤N＜100 都市住宅封闭区 40≤N＜50 Ⅵ级 N＜100 室内冷暖空调房间 0≤N＜25 与城市建筑和一般生活环境相比，森林环境能产生较丰富的空气负（氧）离子。但与自然森林生态系统相比，受空气污染、人口密度等因素影响，城市森林生态系统的空气负离子含量相对较低。中国气象局标准（QX/T 380-2017）和湖北省地方标准（DB43/T 1648-2019）聚焦于全域范围，中国林业行业标准《空气负（氧）离子浓度等级观测技术规范》（LY/T 2586-2016）和浙江省地方标准《空气负（氧）离子观测与评价技术规范》（DB33/T 2226-2019）聚焦于森林资源丰富的区域，不适用于上海超大城市实际。根据研究结果，上海105个点位典型森林资源的负离子浓度在150-2050个/立方厘米之间，其中以800≤N＜1200和500≤N＜800为主，300≤N＜50次之，N≥1200的点位为数不多。春季，达到N≥1200的有5个，占比4.8%；达到800≤N＜1200的有56个，占比53.3%；达到500≤N＜800的有31个，占比29.5%；达到300≤N＜500的有13个，占比12.4%；N＜300为0处。夏季，达到N≥1200的仅2个，占比1.9%；达到800≤N＜1200的有44个，占比41.9%；达到500≤N＜800的有34个，占比32.4%；达到300≤N＜500的有19个，占比18.1%；N＜300为6个，占比5.7%。秋季，达到N≥1200的仅3个，占比2.9%；达到800≤N＜1200的有35个，占比33.3%；达到500≤N＜800的有36个，占比34.3%；达到300≤N＜500的有17个，占比16.2%；N＜300为14个，占比13.3%。冬季，达到N≥1200的仅15个，占比14.3%；达到800≤N＜1200的有37个，占比35.2%；达到500≤N＜800的有44个，占比41.9%；达到300≤N＜500的有8个，占比7.6%；N＜300为1个，占比0.9%。见表2。 表2 105个位点森林空气负离子等级分布情况 浓度（n/cm3） 数量（个） 占比（%） 春 夏 秋 冬 春 夏 秋 冬 N≥1200 5 2 3 15 4.8 1.9 2.9 14.3 800≤N＜1200 56 44 35 37 53.3 41.9 33.3 35.2 500≤N＜800 31 34 36 44 29.5 32.4 34.3 41.9 300≤N＜500 13 19 17 8 12.4 18.1 16.2 7.6 N＜300 0 6 14 1 0 5.7 13.3 0.9 合计 105 105 105 105 100 100 100 100 根据上述结果，将上海城市森林空气负离子浓度评价结果分为5个等级：N≥1200个/立方厘米划定为Ⅰ级，浓度很高，空气很清新，能维持健康基本需求；800≤N＜1200个/立方厘米划定为Ⅱ级，浓度高，空气清新，对人体有益；500≤N＜800个/立方厘米划定为Ⅲ级，浓度较高，空气较清新，能保持人体的正常健康状态；300≤N＜500个/立方厘米划定为Ⅳ级，浓度中，空气一般；N＜300个/立方厘米划定为Ⅴ级，浓度低，空气不够清新。300个/立方厘米以下基本没有功效，不太适宜康养活动。