环境空气中的离子主要由雷电、紫外线及地面放射性元素辐射引发电离反应而产生。例如，树林里的树木枝叶尖端放电现象以及绿色植物进行光合作用所形成的光电效应使得空气产生电离；同时，部分地壳岩石也能释放出一些离子[1]。其中，负离子（Negative oxygen ions，NOI）携带负电荷，其可以中和沉降空气中携带正电荷的灰尘、细菌等，起到清新空气的作用。因此，该因子是评价空气清洁程度的重要指标之一[2]。王忠贵[3]和仇洁等[4]研究表明，负离子不仅能降尘除菌、净化空气质量，还能促进人体新陈代谢、消除疲劳、提高免疫力。随着经济的高速健康发展，人们对生态、康养旅游的需求不断提升，空气负离子作为森林康养的关键要素之一，受到越来越多的重视和关注，已成为重要的可利用开发资源[5-7]。基于此，本研究分析了2018年1月1日至2022年12月31日黑龙江五大连池景区的负离子日、月、季浓度变化特征，为该离子的科学利用与生态旅游资源开发提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究区基本情况
研究区位于黑龙江省西北部，地处小兴安岭山地向松嫩平原的过渡地带（48°30′—48°51′ N、126°00′—126°25′ E），属温带大陆性季风气候，冬季漫长，夏季凉爽，低温冷湿，且气候较为干燥，年平均气温为-1.5 ℃，年积温1 800～2 000 ℃，无霜期100～110 d，年降水量500～550 mm。
1.2 检测方法
本研究参考GB/T18809—2019《空气离子测量仪通用规范》的仪器结构和物理参数设计，采用FR500原位负离子监测仪，依据GB/T33027—2016《森林生态系统长期定位观测方法》方法，于黑龙江省五大连池龙门石寨（48°41'33" N， 126°19'26" E）进行监测工作。负离子监测仪在相对湿度0~100%，温度-45~70 ℃环境下能常年正常工作。分别于2018—2022年全天24 h进行空气负离子动态监测，每间隔1h观测1次，每次采样持续时间不少于3 min。
1.3 数据处理
本研究以小时值作为统计分析的基础数据，相应的日、月、季等不同时间尺度的数据均以平均值为基础统计。根据本地天气气候演变规律和气候统计规定，将一年四季划分为春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月至次年2月）。利用Excel软件对数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 空气负离子浓度日变化特征
由图1可知，在6：00—8：00研究区负离子浓度呈上升趋势，达到第一个峰值；8：00之后，负离子浓度开始下降，14：00达到谷值；14：00之后负离子浓度开始上升，18：00—20：00达到第二个峰值，随后负离子浓度比较稳定，波动幅度较小。综合表明，负离子浓度一天内呈“U”形变化，上午和下午负离子浓度较高，中午负离子浓度较低，而夜间负离子浓度比较稳定。
2.2 空气负离子浓度月变化特征
由图2可知，除2019年外，研究区每年的1月份负离子浓度最低，6月开始负离子浓度持续升高直至达到一年中的峰值，2018年8月、2019和2020年10月、2021年9月、2022年8月的负离子浓度分别为1 289、1 207、1 374、1 404、1 414个/cm3。总的来看，空气中负离子浓度在7—8月较高。
2.3 空气负离子浓度季节变化特征
3 结论与讨论
3.1 日变化
《森林氧吧监测与生态康养研究—以黑河五大连池风景区为例》书中指出，空气负离子浓度的日动态可能呈抛物线式单峰曲线变化、峰谷交替出现，且峰值、谷值相差较大；也可能呈现“U”形曲线，但细微变化上更接近多峰式，这与本结论一致。在不同地区所测得的日变化和昼夜变化各有不同差异，这可能受观测区域所属的纬度、气候特点、植被类型等因素影响，即使是在同一地区内也存在一定差异，这可能与空气负离子的产生及消亡机制有关，同一区域内空间环境异质性也较大，说明每个地区的空气负离子浓度都有各自的时间变化规律[8]。
3.2 月变化
本研究发现，7—8月研究区负离子浓度较高，可能是夏季时常伴有雷雨天气，相对湿度较大、含水量较高；同时夏季植物生长旺盛，光合作用能力较强，紫外线对叶片表面产生光电效应，提高植物的生物电位，因此产生了大量的空气负离子，使其浓度较高。
3.3 季节变化
关于负离子季节平均浓度的研究显示，南、北方不同地区的变化趋势存在差异，不同海拔下的变化也有所不同[9-10]。俞欣妍[11]、孟茹等[12]以及蔡仁等[13]的研究均表明，冬季负离子浓度处于全年最低水平，本研究结果与此一致。夏、秋两季空气负离子浓度较高，春、冬两季较低，主要源于以下两方面原因：（1）夏、秋季节正值植被生长旺盛时期，植物光合作用强，同时，短波紫外线对叶片表面产生光电效应，可以提高植物的生物电位，进而增加空气负离子浓度[14-15]；（2）研究区夏、秋两季雷雨等天气较为频繁，使大气中发生多种电离反应并释放大量电子[16]。冬季空气负离子浓度较低，可能与冬季寒冷、光周期短、光照强度弱等有关[17]；也可能是冬季植物新陈代谢缓慢甚至停止生长，雷电、太阳辐射减少，光合作用较弱，树林被白雪积压处于休眠状态，从而影响负离子浓度。这与部分学者得出冬季空气负离子浓度较高的结论相互矛盾，说明不同环境空气负离子浓度的季节变化特征表现出一定的差异性[18]。
综上，本研究分析了研究区2018—2022年的空气负离子日、月与季节变化规律。结果表明，一天内的负离子浓度呈“U”形变化，7—8月负离子浓度较高，夏季和秋季负离子浓度较高。这些变化可能与环境温度、湿度，雷雨等天气以及植物生长状态等有关。