我国森林空气负离子研究进展

空气负离子被誉为空气维生素,其浓度是评价空气质量的重要指标。笔者综述了我国森林空气负离子研究方面的主要进展,重点介绍了负离子的检测仪器、研究方法、浓度评价系数、森林环境中空气负离子的日变化和年变化规律及林分因子、气象因子、水体等对森林空气负离子的影响,并探讨了空气负离子研究的主要问题和研究方向。     

园林树种林分中空气负离子水平的变化

对8种园林树种周围空气中的负离子水平进行研究,结果表明：不同树种周围空气负离子水平差异显,参试的8种园林树种周围空气中负离子水平排序依次为：沉水樟、罗汉松、乐东拟单性木兰、木莲、南方木莲、金叶含笑、乐昌含笑、中国鹅掌楸;森林环境中空气负离子浓度与环境温度呈极显负相关关系,与空气相对湿度呈显正相关关系;同一树种周围环境中空气负离子浓度呈现规律性变化。     

鸡公山空气负离子分布规律及其与环境因子的关系

利用空气负离子测定仪对鸡公山不同生境、不同天气条件下的空气负离子分布状况进行连续的定位观测,探讨鸡公山空气负离子浓度的日变化和季节变化规律,并进一步分析空气负离子浓度与气温、空气相对湿度等环境因子之间的关系.研究结果表明:(1)不同生境的空气负离子浓度大小依次为瀑布>溪流>湖泊>阔叶林>针叶林>针阔混交林>灌丛;(2)不同天气条件下空气负离子浓度大小为:雨过天晴>晴天>阴天;(3)空气负离子浓度的日变化规律呈现出先降低再升高的趋势,即早晨最高,中午降至最低,下午又逐渐升高;(4)空气负离子浓度的季节差异显著,夏季>秋季>春季>冬季;(5)空气负离子浓度与气温和空气湿度均呈现出正相关的趋势.     

城市人工林空气负离子变化特征及其主要影响因子

由于空气负离子存在瞬时性,1 h或2 h的间断性监测很难准确反映其变化趋势。为获得空气负离子的实时变化趋势并准确分析其影响因子,以上海崇明岛5种人工林为研究对象,开展单层结构人工林空气负离子实时监测及主要影响因子的研究。结果表明:人工林空气负离子浓度日变化曲线呈双峰型曲线,但峰值出现的具体时间和大小因优势种不同而有所差异; 人工林空气负离子浓度存在季节性差异,不同季节空气负离子浓度的均值大小次序为夏季((1 476±17.1)ions/cm³)>冬季((1 310±25.2)ions/cm³)>春季((1 197±12.6)ions/cm³)>秋季((1 089±12.7)ions/cm³); 5种林分空气负离子浓度的年均值大小次序为池杉林((1 405±16.5)ions/cm³)>混交林((1 269±18.1)ions/cm³)>臭椿林((1 259±23.2)ions/cm³)>水杉林((1 257±21.0)ions/cm³)>香樟林((1 093±16.6)ions/cm³); 在一定范围内,林分空气负离子浓度与优势树种树高和环境相对湿度呈正相关,与温度和风速呈负相关; 当光照度小于20 000 lx时,林分负离子浓度与光照度呈显著正相关; 主成分分析表明,相对湿度和光照度是影响林分空气负离子浓度的主要因素。通过比较优势种光合作用日变化和林分空气负离子浓度日变化相似的“M”形双峰曲线,认为植物光合作用也是影响林分空气负离子浓度的重要因子。     

植物源负离子发生器室内应用的研究

为研究植物源负离子发生器在室内应用的效果,探明植物源负离子与室内气象因子的关系,以龙舌兰作为负离子源进行研究,结果表明:①植物源负离子发生器能高效持续释放负离子,浓度均值为1 256 156.53ion·cm-3,可有效提高室内空气质量;②当植物源负离子发生器运行时,在无人状态下室内CO2浓度的降幅是关机状态下的2.2倍;③当1人在室内活动,且植物源负离子发生器开启时,负离子浓度与温度呈极显著正相关;当发生器关闭时,相关性不明显.当室内没有人活动,植物源负离子发生器开启和关闭时,负离子浓度与温度均呈极显著负相关,与湿度均呈极显著正相关;④人的因素对室内负离子浓度具有重要影响,在植物源负离子发生器开启状态下,当室内有1人活动时,负离子浓度均值为223 556.42 ion·cm-3,与无人活动的状态相比下降了82.2%,且能显著改变气象因子与空气负离子浓度的相关性.     

夏季不同结构绿地空气负离子浓度与环境因子关系

在2014年夏季,通过对宿迁市不同结构绿地和对照点的空气负离子浓度以及温度、湿度、风速、光照强度进行监测分析,结果表明:不同结构绿地及对照点内空气负离子浓度日变化均明显,但负离子浓度日变化的波峰和波谷出现的时间和大小有所不同;负离子浓度均值从大到小的顺序是乔灌草、小阔叶乔草、大阔叶乔草、针叶乔草、篱草、草坪、对照点,分支点低的小阔叶乔草负离子浓度显著高于分支点高的大阔叶乔草;空气负离子浓度与不同结构绿地的温度都达到了显著负相关,与相对湿度达到显著正相关.     

河南省山地空气负氧离子预测模型研究

利用河南省西部、南部山区13个县区的34个空气负氧离子站监测数据和中分辨率成像光谱仪(MODIS,moderate resolution imaging spectroradiometer)植被指数产品数据，使用相关分析、随机森林回归模型等方法，分析了影响河南省山地空气负氧离子浓度的主要气象因子和环境因子，并建立预测模型。结果表明，影响河南省山地负氧离子浓度日变化的主要气象因子是温度和相对湿度，主要环境因子是PM_2.5浓度、PM₁₀浓度和植被覆盖。通过建立负氧离子浓度预测模型，实现了负氧离子预报的定量化，为地区空气质量评价提供参考。     

夏季干旱半干旱城市公园绿地空气负离子与空气颗粒物变化特征

【目的】观测北方干旱半干旱城市公园绿地不同植被结构空气负离子浓度与空气颗粒物浓度,并评价影响因素及其交互影响,为北方城市居民选择游憩时间及公园建设提供科学依据。【方法】于2020年7—8月,同步观测呼和浩特市敕勒川公园5种植被结构及对照点空气负离子浓度、空气颗粒物浓度,分析空气负离子与空气颗粒物变化特征及其影响因素。【结果】不同植被结构空气负离子浓度基本呈“V”形变化特征,空气颗粒物浓度最高值出现在早晨,最低值出现在下午;不同植被结构空气负离子浓度均值均高于对照点,且复层植被结构产生的负离子浓度要高于单层植被结构,不同植被结构对空气颗粒物浓度的调控存在着削减和集聚并存的效应;气象因子是影响空气负离子和空气颗粒物浓度的主要因素,风速与空气负离子浓度间显著负相关,温度与空气负离子浓度、总悬浮颗粒物(TSP)和PM₁₀浓度间显著负相关,相对湿度与空气负离子浓度、TSP和PM₁₀浓度间显著正相关,露点温度与PM_2.5和PM_1.0浓度间显著正相关;空气负离子浓度与PM_1.0浓度间显著负相关。【结论】复层植被结构较单层植被结构对提高空气负离子浓度有更加显著的作用,疏密适当的植被对减少空气颗粒物浓度起到积极作用;依据观测结果,建议城市周边居民开展休闲娱乐活动的最佳时间选择在9:00—10:00和14:00—17:00。     

大型防虫设施微气候环境测试分析

采用实地测试与统计实验的方法,对大型防虫设施室内和室外的风速、温度和相对湿度各项气候环境因子进行对比分析研究.结果表明,防虫网的使用可降低室内风速,提高室内温度和湿度,对室内环境的影响利弊兼有。实验结果为大型防虫设施的应用提供技术数据。     

学生机房人体舒适度监视系统的设计

学生机房室内环境与学生的健康和安全密切相关。在对学生机房人体舒适度进行研究的基础上提出了一个包含温度、相对湿度、氧气、二氧化碳等参数的舒适度评价指标,给出了一个学生机房人体舒适度监视系统的总体设计方案和舒适度参数的测量方法。实际应用表明,该系统可以为学生机房室内环境改善提供有效支持。     

重庆地区传统村寨建筑冬季室内热环境及空气品质特性

传统村寨建筑与城镇现代建筑间存在明显差异，为准确评估传统村寨建筑冬季热环境及空气品质质量，对重庆地区村寨建筑的热湿特性开展了实地测试和监测，对居住者在冬季的热湿环境感受进行了详细访谈。通过对测试和访谈结果的分析，冬季村寨建筑的室内热湿环境温度普遍偏低、空气湿度普遍较高；不同地区所呈现的温湿度分布区间明显不同，居住者所反映出的可接受区间也差异明显；对于村寨建筑室内空气质量，居民生活习惯则是造成其质量污染的主要因素。本文研究针对村寨建筑冬季室内热湿环境和空气品质的特性进行了定量讨论，提出了对于村寨建筑室内环境标准量化研究的要点。     

建筑墙体霉菌生长特性模拟分析

 为了分析墙体霉菌生长的条件,以长沙地区实测气候数据为边界条件,应用WUFI-BIO软件模拟房间室内和室外墙面霉菌孢子萌发的特性。结果表明,霉菌孢子的初始含水量对孢子自身萌发的影响小于环境相对湿度。不考虑太阳辐射和雨水侵蚀等不利因素,室外墙体表面除了冬季期间不容易发霉,其他季节都可能促使孢子萌发及菌丝体的生长。室内墙体表面发霉主要集中在5月中旬至6月中旬以及8月至9月中旬这两个时段。在这些霉菌可能生长的时间段,需采取有效措施降低霉菌生长的概率。     

基于PMV指标的室内环境热舒适度控制器设计

针对目前室内热环境调节缺少合理控制方法的问题,本文在分析温度、湿度、风速和平均辐射温度四个热环境参数对PMV指数影响的基础上,基于人体舒适度模型的模糊控制,将嵌入式ARM9芯片作为主控制芯片,结合无线传感网络,设计了一种室内舒适度控制器,并阐述了其系统构成与决策方法。该控制器不仅布设方便,而且能够在保证人体室内舒适度的情况下,减少调节室内热环境过程中带来的能耗。     

夏热冬暖地区居住建筑室内热舒适性研究

针对亚热带气候条件下广州气候特征导致的几个城市环境问题,根据室内热舒适性评价的计算公式,在相关简化条件下,计算出不同温度和湿度环境条件下的PMV-PPD指标;同时根据热环境评价理论进行了夏热冬暖地区热湿环境的主观评价调查问卷,根据问卷调查结果,分析了夏热冬暖典型城市———广州居民对居住环境的主观感受;最后通过实验测定广州地区室内外干湿球温度、围护结构表面温度、平均辐射温度等参数,根据实验所测参数对室内热舒适状况进行了定量对比分析。为改善和提高室内居住热舒适性提供实验依据。     

泉州洋楼民居的夏季热环境测试与分析

对福建泉州某洋楼民居在夏季高温、高湿季节的热环境进行测试,分析洋楼室内外空气温度、相对湿度、黑球温度和风速等参数随时间变化情况,并计算热舒适度PMV(预测平均投票数)指标值.结果表明:洋楼外廊有明显的气候缓冲作用;夏季白天洋楼室内的热舒适性不佳,但各用房存在相对舒适的时段;灰空间在居民的迁徙型居住模式中有重要作用,增加开敞度、屋顶隔热、房门对位等是改善洋楼热环境的措施.     

辐射供冷住宅设计最小新风量的有效利用

以低冷负荷住宅建筑为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究送风末端与冷吊顶结合时,最小新风量的有效利用,通过数值模拟得出了上送风、置换通风、下送风三种气流组织形式与冷吊顶相结合时室内各位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数,对三种气流组织下的室内空气质量水平和热舒适水平进行了综合评价.研究结果表明,与冷吊顶结合时,采用置换通风和下送风形式,室内可获得更佳的室内空气品质,最小新风量可获得更有效的利用.     

建筑室内热环境的模糊评判模型

以地板送风空调房间为对象，通过大量调查与人体热舒适实验，引入模糊数学的方法，确定了4个室内环境主要影响因素（环境温度，风速，相对湿度，平均辐射温度）相对于热感7级别的隶属函数，并建立了相应的热舒适模糊综合评判模型，为较好地反映室内人员的热感觉及定量给出室内环境的预测平均反应值奠定了基础。     

新型复合空调系统的结露情况及舒适性数值模拟

为了对竖壁贴附射流与地板辐射复合空调系统的结露情况及舒适性进行数值研究,建立室内复合空调模型,以实测数据作为边界条件,利用 Airpak3.0 软件对该系统的热环境进行数值模拟,分析设计相对湿度、送风速度以及排风口位置对室内热环境的影响,定性地分析室内各工况下相对湿度,PMV,PPD的特点,从而为竖壁贴附射流与地板辐射复合系统合理的运行设计提供了参考依据。     

乌兰布和沙漠绿洲防护林体系小气候效应研究

【目的】 研究绿洲防护林体系的小气候效应,为绿洲防护林体系的长期经营与健康发展提供科学数据。【方法】 对乌兰布和沙漠绿洲防护林内、外2个气象站36 a(1983—2018年)连续监测的气象数据进行了统计分析,研究了2个站点的大气温度、地表温度、相对湿度、降水量、蒸发量,以及风速的年、季和月变化特征,分析了绿洲防护林内、外小气候的差异并探讨了产生差异的原因。【结果】 ①绿洲防护林内、外的大气温度、地表温度和降水量年际变化特征总体呈上升趋势,相对湿度、蒸发量和风速总体呈下降趋势,绿洲防护林体系使大气温度降低0.2~1.6 ℃,地表温度降低0.10~5.49 ℃,相对湿度增加0.5%~18.6%,降水量增加0.5~100.7 mm,蒸发量降低18.4~1 282.8 mm,风速减小0.45~1.98 m/s;②绿洲防护林内、外的每10 a的气温变化倾向率分别为0.27、0.32 ℃,地温变化倾向率分别为0.28、0.36 ℃,降水量变化倾向率分别为1.8、2.5 mm,相对湿度变化倾向率分别为-0.2%、-1.3%,蒸发量变化倾向率分别为-42.5、-78.4 mm,风速变化倾向率分别为-0.1、-0.2 m/s;③绿洲防护林内和林外大气温度、地表温度、相对湿度、降水量和蒸发量的年内变化规律均为先增加后降低,为单峰曲线,而风速的年内变化曲线为双峰曲线;④绿洲防护林内、外各环境因子具有明显的季节差异,春、夏、秋、冬四季大气温度、地表温度和蒸发量增长率均为林外高于林内;四季相对湿度均为林内高于林外,风速则相反;降水量春、夏季林内高于林外,秋、冬季为林内低于林外。【结论】 绿洲防护林体系具有降低气温和地温、减少蒸发、降低风速、增加空气相对湿度和降水等生态功能,防护林及其内农作物生长季节尤为明显,这对于提高作物产量起着积极作用,进而改良土壤,并对维持绿洲可持续发展起着重要作用。