校园景观空间的空气负离子分布特征_罗滏.pdf

校园景观空间的空气负离子分布特征(湖南工业大学 城市与环境学院，湖南 株洲 412000)摘要:选取湖南工业大学新校区的多种空间围合类型为研究样地，分析空气负离子浓度的分布特征，可以为校园景观空间营造提供科学依据。研究发现：硬质空间和软质空间中，不同围合方式会显著影响负离子浓度，经显著性分析，发现硬质空间中，覆盖空间三面围合空间双面围合空间单面围合空间垂直空间开敞空间封闭空间对照空间，软质空间中，覆盖空间=半闭合空间垂直空间=半开敞空间闭合空间开敞空间对照空间。营造一定空间围合，丰富植物群落结构，注意种植密度，有利于提升区域内负离子浓度。关键词:校园空间；空气负离子；分布特征；显著性分析中图分类号:X823 文献标志码:A 文章编号：1674-263X(2023)01-0030-04Abstract:A variety types of spatially enclosed space in the new campus of Hunan University of Technology are selected as sample sites to analyze the distribution characteristics of negative air ion concentration,which can provide scientific basis for the construction of campus landscape space.The study found that:In hard space and soft space,different enclosing modes will significantly affect negative ion concentration.Through significance analysis,it is found that in the hard landscape space,HC H E-3 H E-2 H E-1 H V H O H E-F CK,in the soft landscape,S Co=S PC G V=S PO S C S O CK;Creating a certain spatial enclosure,enriching the structure of plant communities,and paying attention to planting density are conducive to increasing the concentration of negative ions in the region.Key words:campus space;negative air ions;distribution characteristics;significance analysisDistribution characteristics of negative air ion concentration in campus landscape spaceLUO Fu(College of Urban and Environmental Sciences,Hunan University of Technology,Zhuzhou 412000,China)1概述近年来随着人们对健康的关注，城市区域的负离子浓度研究日益增多。空气负离子是带有负电荷的气体分子和轻离子团的总称，被誉为“空气维生素和生长素”。对环境而言，它具有杀菌降尘、洁净空气等多种生态功能，对人体而言，具有调节机能平衡、提高免疫力等保健功能1。空气负离子的产生主要有电离作用、Lenard 效应、植物的尖端放电和光电效应、大气环境的复合影响及其他途径，而负离子的浓度分布变化受天气、风速、植物种类、植物配置模式等许多因素影响2。校园景观空间是师生们日常活动中接触最多的场所，作为城市区域绿地的一部分，完全可以适用收稿日期：2022-12-05 基金项目：湖南省社科基金项目“健康湖南背景下湖南森林康养基地规划设计研究”（编号：21YBQ068）。作者简介：罗 滏（1999），男，研究生，研究方向：生态规划与设计。Vol.36 No.1202303第 36 卷 第 1 期202303HEILONGJIANG HUANJING TONGBAO黑 龙 江 环 境 通 报罗 滏31第 1 期序号空间围合类型中位线均值25%75%最小最大标准差显著性水平（p 0.05）CK对照空间11512787-14412-26460gHO（硬质）开敞空间386398334-471213-67495eHE-1单面围合空间565566531-605276-78481cHE-2双面围合空间578597512-637297-1241188bcHE-3三面围合空间613616526-771289-1021158bHE-F全围合空间351361286-429138-687103fHC（硬质）覆盖空间786784616-884426-1386206aHV（硬质）垂直空间503506423-592327-744103d注:同列相同字母表示经 LSD 检验差异不显著。表 1硬质景观空间中各空间围合类型的负离子浓度变化城市区域绿地的负离子浓度的研究方法，而以校园为研究区域的疗愈康养作用研究虽较多，却鲜有学者关注其负离子浓度的研究。而如何充分发掘校园景观空间中对人体身心健康有益的因素，研究不同校园景观空间的空气负离子浓度分布特征，对于建设高品质的校园景观空间，关注校园身心健康，具有实际指导意义。2数据来源2.1 研究区域本 研 究 选 取 湖 南 工 业 大 学 新 校 区 作 为 试验对象，位于湖南省株洲市天元区，占地面积214.86hm2，约 3223 亩。校区内景观空间类型丰富，植物长势良好，可为实验提供良好的监测环境。通过实地调研将景观空间分为硬质空间和软质空间两类，再根据围合方式将二者各分为多种空间围合类型（如表 1、表 2 所示）。为减少其他因素对监测结果的影响，各样地选择均控制在相近区域，其中软质景观因受植物种类影响，乔木层均选取樟树纯林、灌木层植被均选取杜鹃和檵木混植、草本层均选取狗牙根纯草。2.2 研究方法数据来源于采用日产 COM-3200 PRO 空气负离子监测仪，监测时间为 2022 年 6 月，为保证实验数据的准确性和客观性，选取大气状态稳定、晴朗无风或少风天气进行监测。监测前开机运行 3min 后确认无误，进行校正归零；监测时距地面 1.5m、距离人体 0.3m。为反映小尺度下空间类型变化引起的数据变化情况，且负离子浓度读数为波形变化且瞬时变化较大，采用仪器稳定后的波峰值、波谷值、中间值记录 3 个数据为有效值，每种类型得到 99 个罗 滏：校园景观空间的空气负离子分布特征 N/cm332第 36 卷有效数值。作不同围合空间类型负离子浓度的箱线图（如图 1、图 2 所示），并进行单因素方差分析和多重比较，作不同围合空间类型显著性分析（见表 1、表 2）。3结果与分析3.1 硬质空间根据表 1 所示，在硬质景观空间中，各围合空间类型的负离子浓度差异性均显著，均值处于 361784N/cm3之间，且均显著高于对照空间的127N/cm3，表明硬质景观空间中，通过围合方式的改变均能显著影响负离子浓度。按照显著性水平（p 0.05）排列，负离子浓度从大到小排列为：HC HE-3 HE-2 HE-1 H V H O H E-F CK。除对照空间外，7 种围合空间类型中，负离子浓度最大均值和极大值皆为 HC 类型，分别为 786N/cm3和 1386N/cm3，最小均值和极小值皆为BE-4 类型，分别为 361N/cm3和 138N/cm3。根据图 1 所示，HE-1、HE-2 和 HE-3 类型的图1 不同围合空间类型内负离子浓度变化（硬质）图 2 不同围合空间类型内负离子浓度变化（软质）序号空间围合类型中位线均值25%-75%最小-最大标准差显著性水平（P 0.05）CK对照空间236243189-29379-44170eSO（软质）开敞空间376393330-433221-60389dSPO半开敞空间555565465-632297-956142bSPC半闭合空间584658488-867261-1247242aSC（软质）闭合空间492479376-574217-761121cSCo（软质）覆盖空间729687501-862298-1201213aSV（软质）垂直空间554600487-690162-1243191b注:同列相同字母表示经 LSD 检验差异不显著。表 2 软质景观空间中各空间围合类型的负离子浓度变化 黑 龙 江 环 境 通 报N/cm3（N/cm3）（N/cm3）33第 1 期负离子浓度呈现随面围合数量增加而增高的趋势，但总体差异性不大。HC和HE-2类型的标准差较大，分别为206N/cm3和188N/cm3，表明相较于其他类型，负离子浓度不稳定。徐浩田3认为，由于建筑的峡谷效应，在风量不变、气流流动通道变小的情况下，气流的速率变化会加快，气体间的摩擦作用能够产生很多空气负离子，且由于覆盖空间上空存在不透气障碍物，可有效滞留空气负离子，不易扩散，这与 HE-2 类型的标准差为 188N/cm3同样较高，但整体负离子浓度低于 HC 类型一致。HE-4 负离子浓度在 7 种围合空间中最低，仅为 361N/cm3。分析样点选取为宿舍、教室、办公室3种空间，空气流通性差，人员相对密集，负离子趋于相对稳定的低值。根据图 2 可以发现，整体负离子浓度在面围合的方式上存在HE-3略大于HE-2大于HE-1大于HO的现象。为进一步研究原因，通过反复比较多处露台的中央区域与角落，发现负离子浓度均存在由中心至角落显著升高的现象，分析可能除气体摩擦外，在保证空气流通性的同时，不透风的障碍物通过围合的方式可以滞留部分负离子，并有效提高小区域内的负离子浓度。HV 类型的负离子浓度为 502N/cm3，整体较低，但高于户外环境 HO 类型，分析由于 HV类型四周都存在一定障碍物遮挡，水平方向的空气流通性较差，但可有效滞留部分负离子。3.2 软质空间根据表 2 所示，在软质景观空间中，各围合空间类型的负离子浓度差异性均显著，均值位于 393687N/cm3之间，且均显著高于对照空间的243N/cm3，表明通过植物围合方式的改变均能显著影响负离子浓度，且相较于对照空间，绿地能优化区域内的空气质量。按照显著性水平（p0.05）排列，负离子浓度从大到小排列为：SCo=SPC GV=SPO SC SO CK。SCo 类型和 SPC 类型的负离子浓度最大，分别为 687N/cm3和 658N/cm3，最大值分别为 1201N/cm3和 1247N/cm3，这与张志强等4学者关于软质空间中空气负离子浓度的时空分布基本一致。考虑二者样点选择地均为校园内的山林，通风量较平地更大，山体区域植被冠层和郁闭度相对较高，且植物的光合作用和光电效应能产生大量负离子，整体浓度显著高于其他围合类型。根据图2发现，SO、SPO 和 SPC 类型的负离子浓度存在不断升高的趋势，推断与植物群落复杂程度与郁闭度的不断升高也有关。但将 SPC 与 SC 类型进行比较，发现在郁闭度更高的区域，负离子浓度反而更低，分析郁闭度高的绿色闭合空间因枝叶密集导致区域内空气环境过于稳定，导致负离子裂变概率下降，这与孙文、陈雷等5-6学者的研究结果一致。4结论与讨论通过日产 COM-3200 PRO 空气负离子监测仪对景观空间中不同围合类型的样地进行检测，发现不同围合方式会显著影响负离子浓度。经显著性分析，发现硬质空间中，覆盖空间三面围合空间双面围合空间单面围合空间垂直空间开敞空间封闭空间对照空间，软质空间中，覆盖空间=半闭合空间垂直空间=半开敞空间闭合空间开敞空间对照空间。因此，在营造空间时，硬质空间中，可结合美观和实用的需求设置一定的围合，制造负离子滞留效应和峡谷效应；而软质空间中应当平面上虚实结合，立面上疏密有致，注意乔灌草的比例，控制种植密度，丰富植物群落结构，保证空气流通，便可有效提升该区域的空气负离子浓度。综上所述，小尺度空间下，不同的围合方式对空气负离子浓度存在显著影响，利用监测数据科学分析其变化规律，可为景观空间营造和优化提供理论支持。参考文献：1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):2153-2157.2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,2013,22(4):7.3徐浩田.空气负离子时空分布影响下的城市滨海空间优化策略研究 D.大连：大连理工大学,2021.4张志强.基于疗法因子的森林康养基地规划设计研究D.株洲：湖南工业大学.5孙文,韩玉洁,殷杉.城市公园不同植物群落内空气负离子变异格局及影响因素 J.华东师范大学学报(自然科学版),2021(02):151-159.6 陈 雷,孙 冰,谭 广 文,等.广 州 城 市 绿 地 植 物群 落 空 气 负 离 子 特 征 研 究 J.西 北 林 学 院 学报,2015,30(01):227-232.罗 滏：校园景观空间的空气负离子分布特征